JP6325093B2 - Colored composition, cured film, color filter, pattern forming method, color filter manufacturing method, solid-state imaging device, and image display device - Google Patents
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Description
本発明は、着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置に関する。 The present invention relates to a colored composition, a cured film, a color filter, a pattern forming method, a method for producing a color filter, a solid-state imaging device, and an image display device.
固体撮像装置は、微細な部材が多数組み込まれた精密半導体製品である。例えば、固体撮像素子としてのイメージセンサーには、入射光を電気信号に変換する複数の画素と、各画素を選択的に読み出すCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサー、さらにシリコン基板を通して各画素から読み出した信号電荷を転送するCCD(Charge-Coupled Device)がある。イメージセンサーは、画素の信号を読み出す半導体デバイスが集積しており、緻密かつ複雑な内部構造を有する。一般に普及するカラーのイメージセンサーは、赤(R)、緑(G)、青(B)の3色からなるカラーフィルタが形成され、これらがベイヤーパターンとよばれる配列で配置されている。この構成により、入射光を空間的に色分解し、その入射光が上記センサーに正確に到達する。 A solid-state imaging device is a precision semiconductor product in which many fine members are incorporated. For example, in an image sensor as a solid-state image sensor, a plurality of pixels that convert incident light into an electrical signal, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor that selectively reads each pixel, and readout from each pixel through a silicon substrate There is a charge-coupled device (CCD) that transfers the signal charges. The image sensor has integrated semiconductor devices that read out pixel signals and has a dense and complicated internal structure. In general color image sensors, color filters composed of three colors of red (R), green (G), and blue (B) are formed, and these are arranged in an array called a Bayer pattern. With this configuration, incident light is spatially color-separated and the incident light accurately reaches the sensor.
上記のように多数の部材を精密に配置して設計どおりの構造の装置を製造するために、さまざまな材料や製造方法が提案されている。例えば、上記のカラーフィルタの下方に平坦化膜を設け、これを金属酸化物で構成することで、カラーフィルタ画素部のドライエッチングを可能とする技術が提案されている(特許文献1)。また、カラー撮像素子に限られるものではないが、層間絶縁膜に適用するケイ素樹脂膜をレジストマスクによりパターニングしてエッチングする方法が開示されている(特許文献2)。
また、シロキサン系樹脂組成物を用いてパターンを形成することが開示されている(特許文献3〜5)。Various materials and manufacturing methods have been proposed in order to manufacture a device having a structure as designed by precisely arranging a large number of members as described above. For example, there has been proposed a technique that enables dry etching of the color filter pixel portion by providing a planarizing film below the color filter and forming the planarizing film with a metal oxide (Patent Document 1). Further, although not limited to a color image sensor, a method of patterning and etching a silicon resin film applied to an interlayer insulating film with a resist mask is disclosed (Patent Document 2).
Moreover, forming a pattern using a siloxane-based resin composition is disclosed (Patent Documents 3 to 5).
ここで、カラーフィルタ用の着色層をレジストをマスクとして用いて、エッチングによりパターニングする場合、エッチング後、着色層上にあるレジストを除去する必要がある。上記レジストを除去する際に、レジストの下の着色層がなるべく除去されないことが好ましい。
本発明は、かかる問題点を解決することを目的としたものであって、レジストとともに除去されにくい着色層を形成可能な着色組成物を提供することを目的とする。また、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置を提供することを目的とする。Here, when patterning is performed by etching using the color filter color layer as a mask, it is necessary to remove the resist on the color layer after the etching. When removing the resist, the colored layer under the resist is preferably not removed as much as possible.
An object of the present invention is to provide a colored composition capable of forming a colored layer that is difficult to be removed together with a resist. Moreover, it aims at providing the pattern formation method, the manufacturing method of a color filter, a solid-state image sensor, and an image display apparatus.
かかる状況のもと、本発明者らが鋭意検討を行った結果、着色組成物中にシロキサン樹脂と有機色材を含有させ、着色組成物の全固形分中の有機色材の含有量を20〜90質量%とし、着色組成物の全固形分中の樹脂成分の含有量を10〜80質量%とし、樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂の含有量を80〜100質量%とすることにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。
具体的には、以下の手段<1>により、好ましくは、手段<2>〜<18>により、上記課題は解決された。
<1>シロキサン樹脂を含む樹脂成分と有機色材とを含む着色組成物であって、
着色組成物の全固形分中の有機色材の含有量が20〜90質量%であり、着色組成物の全固形分中の樹脂成分の含有量が10〜80質量%であり、樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂の含有量が80〜100質量%である、着色組成物。
<2>着色組成物中の全固形分に対する、有機色材とシロキサン樹脂との合計含有量が80〜100質量%である、<1>に記載の着色組成物。
<3>シロキサン樹脂により有機色材が分散されている、<1>または<2>に記載の着色組成物。
<4>シロキサン樹脂が、下記式(1A)で表される部分構造を有するシロキサン樹脂を含む、<1>〜<3>のいずれかに記載の着色組成物;
<5>シロキサン樹脂が、下記式(1)で表される部分構造を有するシロキサン樹脂を含む、<3>に記載の着色組成物;
<6>シロキサン樹脂が、アルコキシシラン化合物を加水分解縮合して得られたシロキサン樹脂である、<1>〜<5>のいずれかに記載の着色組成物。
<7>有機色材が、有機顔料および有機染料の少なくとも1種を含む、<1>〜<6>のいずれかに記載の着色組成物。
<8><1>〜<7>のいずれかに記載の着色組成物を硬化してなる硬化膜。
<9><1>〜<7>のいずれかに記載の着色組成物を用いた着色層を有するカラーフィルタ。
<10><1>〜<7>のいずれかに記載の着色組成物を用いて基板上に着色層を形成する工程と、着色層上にレジスト層を形成し、パターニングする工程と、パターニングされたレジスト層をマスクとして、エッチングする工程とを含む、パターン形成方法。
<11>エッチングする工程が、ハロゲン系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングすることを含む、<10>に記載のパターン形成方法。
<12>エッチングガスがフッ素系ガスと酸素ガスとアルゴンガスとを含み、フッ素系ガスと酸素ガスとの混合比率が単位時間における体積比で1:1〜1:4であり、エッチングガス中におけるアルゴンガスの流量が90体積%以下である、<11>に記載のパターン形成方法。
<13>エッチングガスがアルゴンガスとC4F6と酸素ガスとを含む、<11>または<12>に記載のパターン形成方法。
<14>ドライエッチング後に残存するレジスト層をアッシング処理する工程をさら含み、アッシング処理が、灰化処理、プラズマ処理または光励起処理である、<11>〜<13>のいずれかに記載のパターン形成方法。
<15><10>〜<14>のいずれかに記載のパターン形成方法を含む、カラーフィルタの製造方法。
<16>基板上に、<1>〜<7>のいずれかに記載の着色組成物をドライエッチング処理およびアッシング処理して第1の着色画素を形成した後、第1の着色画素と異なる色調の着色画素を順次形成することを含む、<15>に記載のカラーフィルタの製造方法。
<17><9>に記載のカラーフィルタ、または、<15>もしくは<16>に記載のカラーフィルタの製造方法により得られたカラーフィルタを有する固体撮像素子。
<18><9>に記載のカラーフィルタ、または、<15>もしくは<16>に記載のカラーフィルタの製造方法により得られたカラーフィルタを有する画像表示装置。
<19>基板上に、第1の着色画素を形成する工程と、第1の着色画素が形成された基板上に、第1の着色画素とは色調の異なる第2の着色画素を形成する工程と、を含み、第1の着色画素を形成する工程は、<1>〜<7>のいずれかに記載の着色組成物を用いて基板上に第1の着色層を形成する工程と、第1の着色層上にレジスト層を形成し、レジスト層をパターニングする工程と、パターニングされたレジスト層をマスクとして、ハロゲン系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングする工程と、ドライエッチングする工程後に残存するレジスト層を、アッシング処理する工程と、含むカラーフィルタの製造方法。Under such circumstances, as a result of intensive studies by the present inventors, the coloring composition contains a siloxane resin and an organic coloring material, and the content of the organic coloring material in the total solid content of the coloring composition is 20 By setting the content of the resin component in the total solid content of the colored composition to 10 to 80% by mass and the content of the siloxane resin to 80% to 100% by mass with respect to the total mass of the resin component, The present inventors have found that the above problems can be solved and have completed the present invention.
Specifically, the above problem has been solved by the following means <1>, preferably by means <2> to <18>.
<1> A colored composition comprising a resin component containing a siloxane resin and an organic colorant,
The content of the organic color material in the total solid content of the colored composition is 20 to 90% by mass, the content of the resin component in the total solid content of the colored composition is 10 to 80% by mass, The coloring composition whose content of siloxane resin is 80-100 mass% with respect to the total mass.
<2> The colored composition according to <1>, wherein the total content of the organic color material and the siloxane resin is 80 to 100% by mass with respect to the total solid content in the colored composition.
<3> The colored composition according to <1> or <2>, wherein an organic color material is dispersed by a siloxane resin.
<4> The colored composition according to any one of <1> to <3>, wherein the siloxane resin includes a siloxane resin having a partial structure represented by the following formula (1A);
<5> The colored composition according to <3>, wherein the siloxane resin includes a siloxane resin having a partial structure represented by the following formula (1);
<6> The colored composition according to any one of <1> to <5>, wherein the siloxane resin is a siloxane resin obtained by hydrolytic condensation of an alkoxysilane compound.
<7> The colored composition according to any one of <1> to <6>, wherein the organic color material includes at least one of an organic pigment and an organic dye.
<8> A cured film obtained by curing the colored composition according to any one of <1> to <7>.
<9> A color filter having a colored layer using the colored composition according to any one of <1> to <7>.
<10> A step of forming a colored layer on the substrate using the colored composition according to any one of <1> to <7>, a step of forming a resist layer on the colored layer, and patterning; And a step of etching using the resist layer as a mask.
<11> The pattern forming method according to <10>, wherein the etching step includes dry etching using an etching gas containing a halogen-based gas.
<12> The etching gas contains a fluorine-based gas, an oxygen gas, and an argon gas, and the mixing ratio of the fluorine-based gas and the oxygen gas is 1: 1 to 1: 4 by volume ratio per unit time. The pattern forming method according to <11>, wherein the flow rate of the argon gas is 90% by volume or less.
<13> The pattern forming method according to <11> or <12>, wherein the etching gas contains argon gas, C 4 F 6, and oxygen gas.
<14> The pattern formation according to any one of <11> to <13>, further including a step of ashing the resist layer remaining after dry etching, wherein the ashing process is an ashing process, a plasma process, or a photoexcitation process Method.
<15> A method for producing a color filter, comprising the pattern forming method according to any one of <10> to <14>.
<16> On the substrate, after forming the first colored pixel by dry etching and ashing the colored composition according to any one of <1> to <7>, a color tone different from that of the first colored pixel The method for producing a color filter according to <15>, comprising sequentially forming the colored pixels.
<17> A solid-state imaging device having the color filter according to <9> or the color filter obtained by the method for producing a color filter according to <15> or <16>.
<18> An image display device having the color filter according to <9> or the color filter obtained by the method for producing a color filter according to <15> or <16>.
<19> A step of forming a first colored pixel on a substrate, and a step of forming a second colored pixel having a color tone different from that of the first colored pixel on a substrate on which the first colored pixel is formed. And forming the first colored pixel includes forming a first colored layer on the substrate using the colored composition according to any one of <1> to <7>, and A step of forming a resist layer on one colored layer and patterning the resist layer; a step of performing dry etching using an etching gas containing a halogen-based gas using the patterned resist layer as a mask; and a step of performing dry etching A step of ashing the remaining resist layer; and a method of manufacturing a color filter.
本発明によれば、レジストとともに除去されにくい着色層を形成可能な着色組成物を提供することが可能となった。また、硬化膜、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子および画像表示装置を提供することが可能となった。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it became possible to provide the coloring composition which can form the colored layer which is hard to be removed with a resist. Further, it has become possible to provide a cured film, a color filter, a pattern forming method, a color filter manufacturing method, a solid-state imaging device, and an image display device.
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書における基(原子団)の表記に於いて、置換および無置換を記していない表記は、置換基を有さない基(原子団)と共に置換基を有する基(原子団)をも包含するものである。例えば、「アルキル基」とは、置換基を有さないアルキル基(無置換アルキル基)のみならず、置換基を有するアルキル基(置換アルキル基)をも包含するものである。
また、本明細書中における「放射線」とは、例えば、水銀灯の輝線スペクトル、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X線、電子線等を意味する。また、「光」とは、活性光線または放射線を意味する。
本明細書中における「露光」とは、特に断らない限り、水銀灯、エキシマレーザーに代表される遠紫外線、X線、EUV光などによる露光のみならず、電子線、イオンビーム等の粒子線による描画も露光に含める。
また、本明細書において、“(メタ)アクリレート”はアクリレートおよびメタクリレートの双方、または、いずれかを表し、“(メタ)アクリル”はアクリルおよびメタクリルの双方、または、いずれかを表し、“(メタ)アクリロイル”はアクリロイルおよびメタクリロイルの双方、または、いずれかを表す。
また、本明細書において、“単量体”と“モノマー”とは同義である。
本明細書における単量体は、オリゴマーおよびポリマーと区別され、重量平均分子量が2,000以下の化合物をいう。
本明細書において、重合性化合物とは、重合性官能基を有する化合物のことをいい、単量体であっても、ポリマーであってもよい。重合性官能基とは、重合反応に関与する基を言う。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
重量平均分子量は、特に述べない限り、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定したものをいう。GPCは、得られたポリマーについて、溶媒を除去することによって単離し、得られた固形分をテトラヒドロフランにて0.1質量%に希釈して、HLC−8020GPC(東ソー(株)製)にて、TSKgel Super Multipore HZ−H(東ソー(株)製、4.6mmID×15cm)を3本直列につないだものをカラムとして測定することができる。条件は、試料濃度を0.35質量%、流速を0.35ml/min、サンプル注入量を10μL、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行うことができる。
本明細書において、全固形分とは、組成物の全組成から溶剤を除いた成分の総質量をいう。本発明における固形分は、25℃における固形分である。Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. In the present specification, “to” is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
In the notation of a group (atomic group) in this specification, the notation which does not describe substitution and non-substitution includes a group (atomic group) having a substituent together with a group (atomic group) having no substituent. To do. For example, the “alkyl group” includes not only an alkyl group having no substituent (unsubstituted alkyl group) but also an alkyl group having a substituent (substituted alkyl group).
In addition, “radiation” in the present specification means, for example, an emission line spectrum of a mercury lamp, far ultraviolet rays represented by excimer laser, extreme ultraviolet rays (EUV light), X-rays, electron beams, and the like. “Light” means actinic rays or radiation.
Unless otherwise specified, “exposure” in this specification is not only exposure with far-ultraviolet rays such as mercury lamps and excimer lasers, X-rays, EUV light, but also drawing with particle beams such as electron beams and ion beams. Are also included in the exposure.
In this specification, “(meth) acrylate” represents both and / or acrylate and methacrylate, “(meth) acryl” represents both and / or acryl and “(meth) acrylic” ) "Acryloyl" represents both and / or acryloyl and methacryloyl.
In the present specification, “monomer” and “monomer” are synonymous.
The monomer in this specification is distinguished from an oligomer and a polymer, and refers to a compound having a weight average molecular weight of 2,000 or less.
In the present specification, the polymerizable compound means a compound having a polymerizable functional group, and may be a monomer or a polymer. The polymerizable functional group refers to a group that participates in a polymerization reaction.
In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended action of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. .
The weight average molecular weight refers to that measured by gel permeation chromatography (GPC) unless otherwise specified. GPC was isolated by removing the solvent from the obtained polymer, and the obtained solid content was diluted to 0.1% by mass with tetrahydrofuran, and HLC-8020 GPC (manufactured by Tosoh Corporation) was used. It is possible to measure by using three TSKgel Super Multipore HZ-H (manufactured by Tosoh Corporation, 4.6 mm ID × 15 cm) connected in series as a column. Conditions can be set using a RI detector with a sample concentration of 0.35 mass%, a flow rate of 0.35 ml / min, a sample injection amount of 10 μL, and a measurement temperature of 40 ° C.
In this specification, the total solid content refers to the total mass of the components excluding the solvent from the total composition of the composition. The solid content in the present invention is a solid content at 25 ° C.
[着色組成物]
本発明の着色組成物(以下、本発明の組成物ともいう。)は、シロキサン樹脂と有機色材を含み、着色組成物の全固形分中の有機色材の含有量が20〜90質量%であり、着色組成物の全固形分中の樹脂成分の含有量が10〜80質量%であり、樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂の含有量が80〜100質量%である、ことを特徴とする。
本発明によれば、レジストとともに除去されにくい着色層を形成可能な着色組成物を提供することができる。このメカニズムは定かではないが、以下のように推測される。全樹脂成分中シロキサン樹脂の量が80質量%以上であることにより、形成された着色層の表面がシロキサン樹脂でより効果的に覆われ、着色層の表面に炭素原子が存在しにくくなる。そのため、特に、ドライエッチング後に着色層上のレジストを除去する際に、レジストだけを効率的に除去し、着色層が一緒に除去されてしまうことを抑制することができる。
また、本発明の組成物は、有機色材がシロキサン樹脂により分散された分散物を含むことが好ましい。このような構成とすることにより、本発明の効果がより効果的に発揮される。[Coloring composition]
The colored composition of the present invention (hereinafter also referred to as the composition of the present invention) contains a siloxane resin and an organic color material, and the content of the organic color material in the total solid content of the colored composition is 20 to 90% by mass. The content of the resin component in the total solid content of the coloring composition is 10 to 80% by mass, and the content of the siloxane resin with respect to the total mass of the resin component is 80 to 100% by mass. To do.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the coloring composition which can form the colored layer which is hard to be removed with a resist can be provided. Although this mechanism is not clear, it is presumed as follows. When the amount of the siloxane resin in all the resin components is 80% by mass or more, the surface of the formed colored layer is more effectively covered with the siloxane resin, and carbon atoms are less likely to be present on the surface of the colored layer. Therefore, in particular, when removing the resist on the colored layer after dry etching, it is possible to efficiently remove only the resist and to prevent the colored layer from being removed together.
The composition of the present invention preferably contains a dispersion in which an organic color material is dispersed with a siloxane resin. By adopting such a configuration, the effect of the present invention is more effectively exhibited.
<有機色材>
有機色材としては、有機顔料または有機染料を用いることができ、有機顔料を含むことが好ましい。
本発明の組成物に用いられる有機顔料は、溶剤に溶解しにくい不溶性の色素化合物を意味する。典型的には、組成物中に粒子として分散された状態で用いられる。ここで、溶剤とは、任意の溶剤が挙げられ、例えば後述する溶剤の欄で例示する溶剤が挙げられる。本発明の組成物に用いられる有機顔料は、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ−ト(PGMEA)および水のいずれに対しても、25℃における溶解度が0.001g/100gSolvent以下が好ましい。<Organic color material>
As the organic color material, an organic pigment or an organic dye can be used, and an organic pigment is preferably included.
The organic pigment used in the composition of the present invention means an insoluble dye compound that is difficult to dissolve in a solvent. Typically, it is used in the state of being dispersed as particles in the composition. Here, an arbitrary solvent is mentioned with a solvent, For example, the solvent illustrated in the column of the solvent mentioned later is mentioned. The organic pigment used in the composition of the present invention preferably has a solubility at 25 ° C. of 0.001 g / 100 g Solvent or less with respect to, for example, both propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and water.
有機顔料としては、例えば、アゾ顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ペリレン顔料、フタロシアニン顔料、アゾメチン顔料、イソインドリン顔料およびキノフタロン顔料等が挙げられる。
アントラキノン系顔料としては、赤色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド177等が挙げられる。
キナクリドン顔料としては、赤色顔料および青色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド202、C.I.ピグメントレッド206、C.I.ピグメントレッド207、C.I.ピグメントレッド209、C.I.ピグメントバイオレット19、C.I.ピグメントバイオレット42等が挙げられる。
ジオキサジン顔料としては、紫色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントバイオレット23等が挙げられる。
ジケトピロロピロール顔料としては、赤色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド254、C.I.ピグメントレッド255、C.I.ピグメントレッド264、C.I.ピグメントレッド270、C.I.ピグメントレッド272等が挙げられる。
ペリレン顔料としては、赤色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド155、C.I.ピグメントレッド224等が挙げられる。
フタロシアニン顔料としては、緑色顔料および青色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントグリーン7,36,58、C.I.ピグメントブルー15:6等が挙げられる。
アンスラキノン顔料としては、赤色顔料および紫色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド177、C.I.ピグメントレッド182、C.I.ピグメントレッド216、C.I.ピグメントバイオレット5:1等が挙げられる。
アゾメチン顔料としては、赤色顔料および黄色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントレッド257、C.I.ピグメントイエロー150等が挙げられる。
イソインドリン顔料としては、黄色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー139、185等が挙げられる。
キノフタロン顔料としては、黄色顔料を用いることができる。具体的には、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。Examples of organic pigments include azo pigments, anthraquinone pigments, quinacridone pigments, dioxazine pigments, diketopyrrolopyrrole pigments, perylene pigments, phthalocyanine pigments, azomethine pigments, isoindoline pigments, and quinophthalone pigments.
A red pigment can be used as an anthraquinone pigment. Specifically, C.I. I. And CI Pigment Red 177.
As the quinacridone pigment, a red pigment and a blue pigment can be used. Specifically, C.I. I. Pigment red 202, C.I. I. Pigment red 206, C.I. I. Pigment red 207, C.I. I. Pigment red 209, C.I. I. Pigment violet 19, C.I. I. Pigment violet 42 and the like.
A purple pigment can be used as the dioxazine pigment. Specifically, C.I. I. And CI Pigment Violet 23.
A red pigment can be used as the diketopyrrolopyrrole pigment. Specifically, C.I. I. Pigment red 254, C.I. I. Pigment red 255, C.I. I. Pigment red 264, C.I. I. Pigment red 270, C.I. I. And CI Pigment Red 272.
As the perylene pigment, a red pigment can be used. Specifically, C.I. I. Pigment red 155, C.I. I. And CI Pigment Red 224.
As the phthalocyanine pigment, a green pigment and a blue pigment can be used. Specifically, C.I. I. Pigment green 7, 36, 58, C.I. I. Pigment blue 15: 6.
As an anthraquinone pigment, a red pigment and a purple pigment can be used. Specifically, C.I. I. Pigment red 177, C.I. I. Pigment red 182, C.I. I. Pigment red 216, C.I. I. Pigment violet 5: 1 and the like.
As the azomethine pigment, a red pigment and a yellow pigment can be used. Specifically, C.I. I. Pigment red 257, C.I. I. And CI Pigment Yellow 150.
A yellow pigment can be used as the isoindoline pigment. Specifically, C.I. I. Pigment yellow 139, 185 and the like.
A yellow pigment can be used as the quinophthalone pigment. Specifically, C.I. I. And CI Pigment Yellow 138.
その他有機顔料として、以下のものを挙げることができる。
C.I.ピグメントイエロー1,2,3,4,5,6,10,11,12,13,14,15,16,17,18,20,24,31,32,34,35,35:1,36,36:1,37,37:1,40,42,43,53,55,60,61,62,63,65,73,74,77,81,83,86,93,94,95,97,98,100,101,104,106,108,109,110,113,114,115,116,117,118,119,120,123,125,126,127,128,129,137,147,148,151,152,153,154,155,156,161,162,164,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,179,180,181,182,187,188,193,194,199,213,214等、
C.I.ピグメントオレンジ2,5,13,16,17:1,31,34,36,38,43,46,48,49,51,52,55,59,60,61,62,64,71,73等、
C.I.ピグメントレッド1,2,3,4,5,6,7,9,10,14,17,22,23,31,38,41,48:1,48:2,48:3,48:4,49,49:1,49:2,52:1,52:2,53:1,57:1,60:1,63:1,66,67,81:1,81:2,81:3,83,88,90,105,112,119,122,123,144,146,149,150,166,168,169,170,171,172,175,176,178,179,184,185,187,188,190,200,208,210,220,226,242,246,279Other organic pigments include the following.
C. I.
C. I. Pigment Orange 2, 5, 13, 16, 17: 1, 31, 34, 36, 38, 43, 46, 48, 49, 51, 52, 55, 59, 60, 61, 62, 64, 71, 73, etc. ,
C. I.
C.I.ピグメントグリーン10,37
C.I.ピグメントバイオレット1,27,32,37
C.I.ピグメントブルー1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,16,22,60,64,66,79,80
C.I.ピグメントブラック1
有機顔料は、単独若しくは色純度を上げるため種々組合せて用いることができる。
本発明の組成物は、有機顔料として、フタロシアニン顔料およびアゾメチン顔料の少なくとも1種を含有することが好ましく、C.I.ピグメントグリーン58およびC.I.ピグメントイエロー150の少なくとも1種を含有することがより好ましい。C. I. Pigment Green 10, 37
C. I.
C. I. Pigment Blue 1, 2, 15, 15: 1, 15: 2, 15: 3, 15: 4, 16, 22, 60, 64, 66, 79, 80
C. I. Pigment Black 1
The organic pigments can be used alone or in various combinations in order to increase color purity.
The composition of the present invention preferably contains at least one of a phthalocyanine pigment and an azomethine pigment as the organic pigment. I. Pigment green 58 and C.I. I. More preferably, at least one pigment yellow 150 is contained.
有機顔料の一次粒子サイズは、カラーフィルタ用として用いる場合には、色ムラやコントラストの観点から、200nm以下であることが好ましく、また、分散安定性の観点から5nm以上であることが好ましい。有機顔料の一次粒子サイズとしてより好ましくは、5〜150nmであり、さらに好ましくは10〜100nmであり、特に好ましくは20〜80nmである。
有機顔料の一次粒子サイズは、電子顕微鏡等の公知の方法で測定することができる。When used for a color filter, the primary particle size of the organic pigment is preferably 200 nm or less from the viewpoint of color unevenness and contrast, and is preferably 5 nm or more from the viewpoint of dispersion stability. The primary particle size of the organic pigment is more preferably 5 to 150 nm, still more preferably 10 to 100 nm, and particularly preferably 20 to 80 nm.
The primary particle size of the organic pigment can be measured by a known method such as an electron microscope.
有機染料としては、例えば、特開昭64−90403号公報、特開昭64−91102号公報、特開平1−94301号公報、特開平6−11614号公報、特登2592207号、米国特許4808501号明細書、米国特許5667920号明細書、米国特許505950号明細書、米国特許5667920号明細書、特開平5−333207号公報、特開平6−35183号公報、特開平6−51115号公報、特開平6−194828号公報等に開示されている色素を使用できる。
化学構造としては、ピラゾールアゾ系、ピロメテン系、アニリノアゾ系、キサンテン系、トリフェニルメタン系、アントラキノン系、ベンジリデン系、オキソノール系、ピラゾロトリアゾールアゾ系、ピリドンアゾ系、シアニン系、フェノチアジン系、ピロロピラゾールアゾメチン系等の有機染料を使用できる。また、有機染料としては色素多量体を用いてもよい。色素多量体は、特開2011−213925号公報および特開2013−041097号公報に記載されている化合物が挙げられる。Examples of the organic dye include JP-A 64-90403, JP-A 64-91102, JP-A-1-94301, JP-A-6-11614, Tokuho 2592207, and U.S. Pat. No. 4,808,501. Specification, US Pat. No. 5,667,920, US Pat. No. 505950, US Pat. No. 5,667,920, JP-A-5-333207, JP-A-6-35183, JP-A-6-51115, JP-A-6-51115 The pigment | dye currently disclosed by 6-194828 gazette etc. can be used.
The chemical structure includes pyrazole azo, pyromethene, anilinoazo, xanthene, triphenylmethane, anthraquinone, benzylidene, oxonol, pyrazolotriazole azo, pyridone azo, cyanine, phenothiazine, pyrrolopyrazole azomethine. Organic dyes such as those can be used. In addition, a pigment multimer may be used as the organic dye. Examples of the dye multimer include compounds described in JP2011-213925A and JP2013-041097A.
本発明の組成物中の有機色材の含有量は、着色組成物の全固形分に対して20質量%〜90質量%であり、40〜90質量%とすることもでき、50〜85質量%とすることもでき、60〜85質量%とすることもできる。
また、本発明の組成物中に含まれる有機色材の全質量に対する有機顔料の量は、有機色材の全質量の90質量%以上であることが好ましい。また、本発明の組成物中に含まれる有機色材の全質量に対する有機顔料の量は、10質量%以下とすることもでき、5質量%以下とすることもでき、1質量%以下とすることもでき、0質量%とすることもできる。特に、C.I.ピグメントグリーン36およびC.I.ピグメントイエロー150の合計量は、有機色材の全量の90質量%以上であることが好ましい。
有機色材は、1種のみを用いても良いし、2種以上を併用しても良い。2種以上を併用する場合の含有量は、上記範囲を満たすことが好ましい。
無機色材の含有量は、着色組成物の全固形分に対して5質量%以下とすることもでき、1質量%以下とすることもでき、0.5質量%以下とすることもできる。
有機色材は、シロキサン樹脂によって分散されていることが好ましい。すなわち、シロキサン樹脂によって有機色材が分散された分散物が、組成物中に含まれることが好ましい。Content of the organic color material in the composition of this invention is 20 mass%-90 mass% with respect to the total solid of a coloring composition, and can also be 40-90 mass%, and 50-85 mass. % Or 60 to 85% by mass.
Moreover, it is preferable that the quantity of the organic pigment with respect to the total mass of the organic color material contained in the composition of this invention is 90 mass% or more of the total mass of the organic color material. In addition, the amount of the organic pigment relative to the total mass of the organic color material contained in the composition of the present invention can be 10% by mass or less, can be 5% by mass or less, and can be 1% by mass or less. It can also be 0 mass%. In particular, C.I. I. Pigment green 36 and C.I. I. The total amount of Pigment Yellow 150 is preferably 90% by mass or more of the total amount of the organic color material.
Only one organic colorant may be used, or two or more organic colorants may be used in combination. The content in the case of using two or more types preferably satisfies the above range.
Content of an inorganic color material can also be 5 mass% or less with respect to the total solid of a coloring composition, can also be 1 mass% or less, and can also be 0.5 mass% or less.
The organic color material is preferably dispersed with a siloxane resin. That is, a dispersion in which an organic color material is dispersed with a siloxane resin is preferably included in the composition.
<シロキサン樹脂>
本発明の組成物は、シロキサン樹脂を含有する。シロキサン樹脂は、下記式(1A)で表される部分構造を有することが好ましい。
The composition of the present invention contains a siloxane resin. The siloxane resin preferably has a partial structure represented by the following formula (1A).
本明細書においては、特に断らない限り、アルコキシシラン原料を用いて、加水分解反応および縮合反応を経て得られるシロキサン結合により主鎖が構成される含ケイ素ポリマーを、「シロキサン樹脂」と呼ぶ。シロキサン樹脂は、後述するアルコキシシラン原料を用いて、加水分解反応および縮合反応を介して得ることができる。シロキサン樹脂は、アルコキシシランの一部または全部のアルコキシ基が加水分解してシラノール基に変換し、生成したシラノール基の少なくとも一部が縮合してSi−O−Si結合を形成したものということができる。ケイ素には4つの結合手があるため、シロキサン樹脂の基本構成単位は、メチル基やフェニル基に代表される有機基がケイ素原子1個につき何個あるかで分類され、下記に示すように4つに分けることができる。具体的には、シロキサン樹脂は、下記のM単位、D単位、T単位、Q単位に分けられる。下記単位中Rは有機基を表し、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基またはプロピル基がより好ましい。
また、シロキサン樹脂は、下記式(1)で表される部分構造を含むシロキサン樹脂であることも好ましい。
また、シロキサン樹脂は、
少なくとも式(1)で表される部分構造を持つ共重合成分と顔料吸着部位を持つ共重合成分とを含む共重合体、
下記式(2)で表される構造、または、
下記式(3)で表される構造であってもよい。
A copolymer comprising at least a copolymer component having a partial structure represented by formula (1) and a copolymer component having a pigment adsorption site;
A structure represented by the following formula (2), or
The structure represented by following formula (3) may be sufficient.
式(2)および式(3)中、A1は顔料吸着部位または水素原子を表す。式(2)中、l個のA1は互いに同一であっても、異なっていてもよい。In Formula (2) and Formula (3), A 1 represents a pigment adsorption site or a hydrogen atom. In formula (2), l A 1 s may be the same as or different from each other.
A1は、1つの顔料吸着部位を有していてもよいし、複数の顔料吸着部位を有していてもよい。A1が複数の顔料吸着部位を有する場合は、それらは互いに同一であっても異なっていてもよい。なお、A1単独で顔料吸着部位を表さずに、式(2)におけるA1およびR4の組み合わせや、式(2)におけるA1およびR3の組み合わせや、式(3)におけるA1およびR5の組み合わせが顔料吸着部位となってもよい。例えばA1が水素原子であり、R4が硫黄原子である場合に、A1およびR4の組み合わせが顔料吸着部位である−SH基を表す態様などを挙げることができる。A 1 may have one pigment adsorption site, or may have a plurality of pigment adsorption sites. When A 1 has a plurality of pigment adsorption sites, they may be the same as or different from each other. Note that not represent pigment adsorption sites by A 1 alone, a combination of and A 1 and R 4 in formula (2), a combination of and A 1 and R 3 in formula (2), A 1 in the formula (3) And a combination of R 5 may be a pigment adsorption site. For example, when A 1 is a hydrogen atom and R 4 is a sulfur atom, an embodiment in which the combination of A 1 and R 4 represents a —SH group that is a pigment adsorption site can be exemplified.
A1は、例えば、顔料吸着部位と、1個〜200個の炭素原子、0個〜20個の窒素原子、0個〜100個の酸素原子、1個〜400個の水素原子、および0個〜40個の硫黄原子から構成される有機連結基と、が結合してなる1価の有機基であることが好ましい。顔料吸着部位自体が1価の有機基を構成し得る場合には、顔料吸着部位そのものがA1で表される有機基であっても勿論よい。A 1 is, for example, a pigment adsorption site, 1 to 200 carbon atoms, 0 to 20 nitrogen atoms, 0 to 100 oxygen atoms, 1 to 400 hydrogen atoms, and 0 A monovalent organic group formed by bonding an organic linking group composed of ˜40 sulfur atoms is preferable. When the pigment adsorption sites itself can constitute a monovalent organic group, of course it may be an organic group pigment adsorption sites itself is represented by A 1.
シロキサン樹脂は、上述の顔料吸着部位が、酸性基、塩基性窒素原子を有する基、ウレア基、ウレタン基、配位性酸素原子を有する基、炭素原子数4以上の炭化水素基、複素環残基、アミド基、アルコキシシリル基、エポキシ基、イソシアネート基、水酸基、チオール基から選択される部位を、少なくとも一種類含むことが好ましく、酸性基、塩基性窒素原子を有する基、ウレア基、配位性酸素原子を有する基、複素環残基、アミド基、アルコキシシリル基、水酸基、チオール基から選択される部位を少なくとも一種類含むことがより好ましく、酸性基、水酸基およびチオール基から選択される部位を少なくとも一種類含むことが特に好ましく、酸性基、水酸基およびチオール基であることがより特に好ましい。 The siloxane resin has the above-described pigment adsorption site in which an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, a urea group, a urethane group, a group having a coordinating oxygen atom, a hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms, a heterocyclic residue. It is preferable to include at least one site selected from a group, an amide group, an alkoxysilyl group, an epoxy group, an isocyanate group, a hydroxyl group, and a thiol group, an acidic group, a group having a basic nitrogen atom, a urea group, a coordination group It is more preferable to include at least one site selected from a group having a reactive oxygen atom, a heterocyclic residue, an amide group, an alkoxysilyl group, a hydroxyl group, and a thiol group, and a site selected from an acidic group, a hydroxyl group, and a thiol group It is particularly preferable that at least one kind is contained, and an acidic group, a hydroxyl group, and a thiol group are particularly preferable.
顔料吸着部位が含む酸性基の例には、カルボン酸基、スルホン酸基、モノ硫酸エステル基、リン酸基(ホスホノ基など)、ホスホノオキシ基、モノリン酸エステル基、ホウ酸基が含まれ、カルボン酸基、スルホン酸基、モノ硫酸エステル基、リン酸基、ホスホノオキシ基、モノリン酸エステル基がより好ましく、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基が特に好ましい。 Examples of acidic groups contained in the pigment adsorption site include carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, monosulfate groups, phosphoric acid groups (phosphono groups, etc.), phosphonooxy groups, monophosphate groups, and boric acid groups. An acid group, a sulfonic acid group, a monosulfate group, a phosphoric acid group, a phosphonooxy group, and a monophosphate group are more preferable, and a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group are particularly preferable.
顔料吸着部位が表す塩基性窒素原子を有する基の例には、アミノ基(−NH2)、置換イミノ基(−NHR8、−NR9R10、ここで、R8、R9、およびR10は各々独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)、グアニジル基、アミジニル基などが含まれる。Examples of the group having a basic nitrogen atom represented by the pigment adsorption site include an amino group (—NH 2 ), a substituted imino group (—NHR 8 , —NR 9 R 10 , where R 8 , R 9 , and R 10 independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, an aralkyl group having 7 or more carbon atoms), a guanidyl group, an amidinyl group, and the like.
顔料吸着部位が含むウレア基の例には、−NR15CONR16R17(ここで、R15、R16、およびR17は各々独立に、水素原子あるいは、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)が含まれ、−NR15CONHR17(ここで、R15およびR17は各々独立に、水素原子あるいは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)がより好ましく、−NHCONHR17(ここで、R17は水素原子あるいは、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)が特に好ましい。Examples of urea groups contained in the pigment adsorption site include —NR 15 CONR 16 R 17 (wherein R 15 , R 16 and R 17 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms). And an aryl group having 6 or more carbon atoms and an aralkyl group having 7 or more carbon atoms), and —NR 15 CONHR 17 (wherein R 15 and R 17 are each independently a hydrogen atom or carbon An alkyl group having 1 to 10 atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, and an aralkyl group having 7 or more carbon atoms are more preferred, and —NHCONHR 17 (where R 17 is a hydrogen atom or a carbon atom) An alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, and an aralkyl group having 7 or more carbon atoms are particularly preferable.
顔料吸着部位が含むウレタン基の例には、−NHCOOR18、−NR19COOR20、−OCONHR21、−OCONR22R23(ここで、R18、R19、R20、R21、R22およびR23は各々独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)などが含まれ、−NHCOOR18、−OCONHR21(ここで、R18、R21は各々独立に、炭素原子数1〜20のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)などがより好ましく、−NHCOOR18、−OCONHR21(ここで、R18、R21は各々独立に、炭素原子数1〜10のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)などが特に好ましい。Examples of the urethane group contained in the pigment adsorption site include —NHCOOR 18 , —NR 19 COOR 20 , —OCONHR 21 , —OCONR 22 R 23 (where R 18 , R 19 , R 20 , R 21 , R 22 and R 23 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, an aralkyl group having 7 or more carbon atoms, and the like, and —NHCOOR 18 , —OCONHR 21 (Wherein R 18 and R 21 each independently represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, or an aralkyl group having 7 or more carbon atoms). —NHCOOR 18 , —OCONHR 21 (wherein R 18 and R 21 each independently represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, or an aralkyl group having 7 or more carbon atoms). .)etc Particularly preferred.
顔料吸着部位が含む配位性酸素原子を有する基の例には、アセチルアセトナート基、クラウンエーテル基などが含まれる。 Examples of the group having a coordinating oxygen atom contained in the pigment adsorption site include an acetylacetonate group and a crown ether group.
顔料吸着部位が含む炭素原子数4以上の炭化水素基の例には、炭素原子数4以上のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基などが含まれ、炭素原子数4〜20のアルキル基、炭素原子数6〜20のアリール基、炭素原子数7〜20のアラルキル基などがより好ましく、炭素原子数4〜15アルキル基(例えば、オクチル基、ドデシル基など)、炭素原子数6〜15のアリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基など)、炭素原子数7〜15のアラルキル基(例えばベンジル基など)などが特に好ましい。 Examples of the hydrocarbon group having 4 or more carbon atoms contained in the pigment adsorption site include an alkyl group having 4 or more carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, an aralkyl group having 7 or more carbon atoms, and the like. An alkyl group having 4 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms and the like are more preferable, and an alkyl group having 4 to 15 carbon atoms (for example, an octyl group and a dodecyl group). Etc.), aryl groups having 6 to 15 carbon atoms (for example, phenyl group, naphthyl group and the like), aralkyl groups having 7 to 15 carbon atoms (for example, benzyl group and the like) and the like are particularly preferable.
顔料吸着部位が含む複素環残基の例には、チオフェン、フラン、キサンテン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、ジオキソラン、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、チアジアゾール、ピラン、ピリジン、ピペリジン、ジオキサン、モルホリン、ピリダジン、ピリミジン、ピペラジン、トリアジン、トリチアン、イソインドリン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ベンゾチアゾール、コハクイミド、フタルイミド、ナフタルイミド、ヒダントイン、インドール、キノリン、カルバゾール、アクリジン、アクリドン、アントラキノン等が挙げられる。
顔料吸着部位が含むアミド基の例には、−CONHR24(ここで、R24は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素原子数6以上のアリール基、炭素原子数7以上のアラルキル基を表す。)などが挙げられる。
顔料吸着部位が含むアルコキシシリル基の例には、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基などが含まれる。Examples of the heterocyclic residue contained in the pigment adsorption site include thiophene, furan, xanthene, pyrrole, pyrroline, pyrrolidine, dioxolane, pyrazole, pyrazoline, pyrazolidine, imidazole, oxazole, thiazole, oxadiazole, triazole, thiadiazole, pyran, Pyridine, piperidine, dioxane, morpholine, pyridazine, pyrimidine, piperazine, triazine, trithiane, isoindoline, isoindolinone, benzimidazolone, benzothiazole, succinimide, phthalimide, naphthalimide, hydantoin, indole, quinoline, carbazole, acridine, acridone And anthraquinone.
Examples of the amide group contained in the pigment adsorption site include -CONHR 24 (wherein R 24 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 or more carbon atoms, or an aralkyl group having 7 or more carbon atoms. For example).
Examples of the alkoxysilyl group contained in the pigment adsorption site include a trimethoxysilyl group and a triethoxysilyl group.
顔料吸着部位と結合する有機連結基としては、単結合あるいは、1〜100個の炭素原子、0個〜10個の窒素原子、0個〜50個の酸素原子、1個〜200個の水素原子、および0個〜20個の硫黄原子から成り立つ有機連結基が好ましく、この有機連結基は、無置換でも置換基を更に有していてもよい。
この有機連結基の具体的な例として、下記の構造単位または下記構造単位が組み合わさって構成される基を挙げることができる。The organic linking group bonded to the pigment adsorption site may be a single bond or 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms. And an organic linking group consisting of 0 to 20 sulfur atoms is preferred, and this organic linking group may be unsubstituted or may further have a substituent.
Specific examples of the organic linking group include the following structural units or groups constituted by combining the following structural units.
上記有機連結基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜16のアリール基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホンアミド基、N−スルホニルアミド基、アセトキシ基等の炭素原子数1〜6のアシルオキシ基、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基、シアノ基、t−ブチルカーボネート基等の炭酸エステル基、等が挙げられる。 When the organic linking group has a substituent, examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, and an aryl group having 6 to 16 carbon atoms such as a phenyl group and a naphthyl group. Group, hydroxyl group, amino group, carboxyl group, sulfonamido group, N-sulfonylamido group, acetoxy group and other C1-C6 acyloxy groups, methoxy group, ethoxy group and other C1-C6 alkoxy groups Halogen atoms such as chlorine and bromine, alkoxycarbonyl groups having 2 to 7 carbon atoms such as methoxycarbonyl group, ethoxycarbonyl group and cyclohexyloxycarbonyl group, carbonic acid ester groups such as cyano group and t-butyl carbonate group, etc. Can be mentioned.
顔料吸着部位を有する有機基のその他のとり得る態様の例は、特開2013−43962号公報の段落番号0016〜0046の記載を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。 The description of paragraph number 0016-0046 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-43962 can be referred to for the example of the other possible aspect of the organic group which has a pigment adsorption site, The content is integrated in this-application specification.
上述の式(2)および式(3)中、R4はそれぞれ独立に単結合または2価の連結基を表す。上述の式(2)中、l個のR4は互いに同一であっても、異なっていてもよい。
2価の有機連結基としては、1〜100個の炭素原子、0個〜10個の窒素原子、0個〜50個の酸素原子、1個〜200個の水素原子、および0個〜20個の硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。In the above formulas (2) and (3), R 4 each independently represents a single bond or a divalent linking group. In the above formula (2), 1 R 4 may be the same as or different from each other.
Examples of the divalent organic linking group include 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, 1 to 200 hydrogen atoms, and 0 to 20 atoms. Group consisting of the above sulfur atom is included, and may be unsubstituted or may further have a substituent.
R4が表す2価の有機連結基は、具体的な例として、下記の構造単位群Gから選ばれる構造単位または、これらの構造単位が組み合わさって構成される基を挙げることができる。Specific examples of the divalent organic linking group represented by R 4 include a structural unit selected from the following structural unit group G or a group constituted by combining these structural units.
R4としては、単結合、あるいは、1〜50個の炭素原子、0個〜8個の窒素原子、0個〜25個の酸素原子、1個〜100個の水素原子、および0個〜10個の硫黄原子から成り立つ2価の有機連結基が好ましく、単結合、あるいは、1〜30個の炭素原子、0個〜6個の窒素原子、0個〜15個の酸素原子、1個〜50個の水素原子、および0個〜7個の硫黄原子から成り立つ2価の有機連結基がより好ましく、単結合、あるいは、1〜10個の炭素原子、0個〜5個の窒素原子、0個〜10個の酸素原子、1個〜30個の水素原子、および0個〜5個の硫黄原子から成り立つ2価の有機連結基が特に好ましい。R 4 is a single bond, or 1 to 50 carbon atoms, 0 to 8 nitrogen atoms, 0 to 25 oxygen atoms, 1 to 100 hydrogen atoms, and 0 to 10 Preferred is a divalent organic linking group comprising 1 sulfur atom, a single bond, or 1 to 30 carbon atoms, 0 to 6 nitrogen atoms, 0 to 15 oxygen atoms, 1 to 50. More preferable is a divalent organic linking group composed of 1 hydrogen atom and 0 to 7 sulfur atoms, a single bond, 1 to 10 carbon atoms, 0 to 5 nitrogen atoms, 0 A divalent organic linking group consisting of 10 to 10 oxygen atoms, 1 to 30 hydrogen atoms, and 0 to 5 sulfur atoms is particularly preferred.
即ち、式(2)で表される構造の好ましい例には、下記式(2)’で表される構造が含まれる。
(A1−R4A−S)l−R3−(R5−P1)m (2)’
式(2)’中、A1、R4、R5、P1、lおよびmはそれぞれ式(2)中のそれぞれと同義であり、好ましい範囲も同様である。Sは硫黄原子を表わし、R4Aは単結合あるいは2価の有機連結基を表す。n個のR4Aは同一であっても、異なっていてもよい。R4Aで表される2価の有機連結基としては、式(2)中のR4で表される2価の有機連結基として挙げられたものと同一のものが用いられ、好ましい態様も同様である。That is, a preferred example of the structure represented by the formula (2) includes a structure represented by the following formula (2) ′.
(A 1 -R 4A -S) l -R 3 - (R 5 -P 1) m (2) '
In formula (2) ′, A 1 , R 4 , R 5 , P 1 , l and m are the same as those in formula (2), respectively, and the preferred ranges are also the same. S represents a sulfur atom, and R 4A represents a single bond or a divalent organic linking group. n R 4A may be the same or different. As the divalent organic linking group represented by R 4A , the same as those mentioned as the divalent organic linking group represented by R 4 in formula (2) can be used, and the preferred embodiments are also the same. It is.
R4Aは、単結合、または、上記構造単位群Gから選ばれる構造単位またはこれらの構造単位が組み合わさって構成される、「1〜10個の炭素原子、0個〜5個の窒素原子、0個〜10個の酸素原子、1個〜30個の水素原子、および0個〜5個の硫黄原子」から成り立つ2価の有機連結基(置換基を有していてもよく、置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜16のアリール基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホンアミド基、N−スルホニルアミド基、アセトキシ基等の炭素原子数1〜6のアシルオキシ基、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基、シアノ基、t−ブチルカーボネート基等の炭酸エステル基、等が挙げられる。)であるのが好ましい。R 4A is a single bond, a structural unit selected from the structural unit group G or a combination of these structural units, “1 to 10 carbon atoms, 0 to 5 nitrogen atoms, A divalent organic linking group (which may have a substituent, comprising 0 to 10 oxygen atoms, 1 to 30 hydrogen atoms, and 0 to 5 sulfur atoms). Is, for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group or an ethyl group, an aryl group having 6 to 16 carbon atoms such as a phenyl group or a naphthyl group, a hydroxyl group, an amino group, a carboxyl group, a sulfonamide group, C1-C6 acyloxy groups such as N-sulfonylamide group and acetoxy group, C1-C6 alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group, halogen atoms such as chlorine and bromine, methoxycarbonyl group, ethoxy Carbonyl group, an alkoxycarbonyl group having 2 to 7 carbon atoms such as cyclohexyl oxycarbonyl group, a cyano group, carbonate group, such as t- butyl carbonate group, and the like.) And is preferably.
上述の式(2)および式(3)中、R3は(m+l)価の有機連結基を表す。m+lは3〜10を満たすことが好ましい。
R3で表される(m+l)価の有機連結基としては、1〜100個の炭素原子、0個〜10個の窒素原子、0個〜50個の酸素原子、1個〜200個の水素原子、および0個〜20個の硫黄原子から成り立つ基が含まれ、無置換でも置換基を更に有していてもよい。In the above formulas (2) and (3), R 3 represents an (m + 1) -valent organic linking group. m + 1 preferably satisfies 3 to 10.
The (m + 1) -valent organic linking group represented by R 3 includes 1 to 100 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 50 oxygen atoms, and 1 to 200 hydrogen atoms. A group consisting of atoms and 0 to 20 sulfur atoms is included, and may be unsubstituted or may further have a substituent.
(m+l)価の有機連結基は、具体的な例として、下記の構造単位またはこれらの構造単位が組み合わさって構成される基(環構造を形成していてもよい)を挙げることができる。 Specific examples of the (m + 1) -valent organic linking group include the following structural units or groups formed by combining these structural units (which may form a ring structure).
(m+l)価の有機連結基としては、1〜60個の炭素原子、0個〜10個の窒素原子、0個〜40個の酸素原子、1個〜120個の水素原子、および0個〜10個の硫黄原子から成り立つ基が好ましく、1〜50個の炭素原子、0個〜10個の窒素原子、0個〜30個の酸素原子、1個〜100個の水素原子、および0個〜7個の硫黄原子から成り立つ基がより好ましく、1〜40個の炭素原子、0個〜8個の窒素原子、0個〜20個の酸素原子、1個〜80個の水素原子、および0個〜5個の硫黄原子から成り立つ基が特に好ましい。 Examples of the (m + 1) -valent organic linking group include 1 to 60 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 40 oxygen atoms, 1 to 120 hydrogen atoms, and 0 to Groups consisting of 10 sulfur atoms are preferred, 1 to 50 carbon atoms, 0 to 10 nitrogen atoms, 0 to 30 oxygen atoms, 1 to 100 hydrogen atoms, and 0 to More preferred are groups consisting of 7 sulfur atoms, 1 to 40 carbon atoms, 0 to 8 nitrogen atoms, 0 to 20 oxygen atoms, 1 to 80 hydrogen atoms, and 0. Groups consisting of ˜5 sulfur atoms are particularly preferred.
上記のうち、(m+l)価の有機連結基が置換基を有する場合、置換基としては、例えば、メチル基、エチル基等の炭素原子数1〜20のアルキル基、フェニル基、ナフチル基等の炭素原子数6〜16のアリール基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、スルホンアミド基、N−スルホニルアミド基、アセトキシ基等の炭素原子数1〜6のアシルオキシ基、メトキシ基、エトキシ基等の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、塩素、臭素等のハロゲン原子、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基等の炭素原子数2〜7のアルコキシカルボニル基、シアノ基、t−ブチルカーボネート基等の炭酸エステル基、等が挙げられる。 Among the above, when the (m + 1) -valent organic linking group has a substituent, examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group, a phenyl group, and a naphthyl group. Carbons such as aryl groups having 6 to 16 carbon atoms, hydroxyl groups, amino groups, carboxyl groups, sulfonamido groups, N-sulfonylamido groups, acetoxy groups, etc., acyloxy groups having 1 to 6 carbon atoms, methoxy groups, ethoxy groups, etc. C1-C6 alkoxy groups, halogen atoms such as chlorine and bromine, methoxycarbonyl groups, ethoxycarbonyl groups, cyclohexyloxycarbonyl groups and other C2-C7 alkoxycarbonyl groups, cyano groups, t-butyl carbonate groups And the like, and the like.
R3で表される(m+l)価の有機連結基の具体的な例は、特開2013−43962号公報の段落番号0060〜0063を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。但し、本発明においては、これらに制限されるものではない。Paragraph numbers 0060 to 0063 of JP 2013-43962 A can be referred to for specific examples of the (m + 1) -valent organic linking group represented by R 3 , the contents of which are incorporated herein. However, the present invention is not limited to these.
上述の式(2)および式(3)中、R5はそれぞれ独立に単結合または2価の連結基を表す。上述の式(2)中、m個のR5は互いに同一であっても、異なっていてもよい。
R5が表す2価の連結基の例には、R4が表す2価の連結基の例が含まれる。R5は単結合またはS−であるのが好ましい。In the above formulas (2) and (3), R 5 each independently represents a single bond or a divalent linking group. In the above formula (2), m R 5 s may be the same as or different from each other.
Examples of the divalent linking group represented by R 5 include examples of the divalent linking group represented by R 4 . R 5 is preferably a single bond or S-.
上述の式(2)および式(3)中、P1は上述した式(1)で表される部分構造を含む構造を表す。
式(1)で表される部分構造を含む構造は、目的等に応じて種々の高分子骨格から選択することができる。m個のP1は、互いに同一であっても、異なっていてもよい。P1は少なくとも1つの構成単位を含む。2以上の構成単位を含んでいてもよく、その場合は、少なくとも一つは、式(1)で表される部分構造である。In the above formulas (2) and (3), P 1 represents a structure including the partial structure represented by the above formula (1).
The structure including the partial structure represented by the formula (1) can be selected from various polymer skeletons according to the purpose and the like. The m P 1 s may be the same as or different from each other. P 1 includes at least one structural unit. Two or more structural units may be included, and in that case, at least one is a partial structure represented by the formula (1).
P1は、式(1)で表される部分構造を含む。式(1)で表される部分構造は、シリコーン系モノマーから誘導される構成単位であるのが好ましく、シリコーン系モノマーは、シリコーン系マクロマーであってもよい。なお、本明細書中、「マクロマー(マクロモノマーともいう)」は、重合性官能基を持ったオリゴマー(重合度2以上300以下程度)あるいはポリマーの総称であり、高分子と単量体(モノマー)との両方の性質を有するものである。上記構成単位は、重量平均分子量が1,000〜50,000(より好ましくは1,000〜10,000であり、さらに好ましくは1,000〜5,000)であるシリコーン系マクロマーから誘導される構成単位であるのが好ましい。P 1 includes a partial structure represented by the formula (1). The partial structure represented by the formula (1) is preferably a structural unit derived from a silicone monomer, and the silicone monomer may be a silicone macromer. In the present specification, “macromer (also referred to as macromonomer)” is a general term for an oligomer having a polymerizable functional group (degree of polymerization of about 2 or more and about 300 or less) or a polymer. ) And both properties. The structural unit is derived from a silicone macromer having a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000 (more preferably 1,000 to 10,000, and still more preferably 1,000 to 5,000). It is preferably a structural unit.
式(1)で表される部分構造を含む構造としては、特に制限はないが、例えば、メチル系ストレートシリコーンレジン、アクリル樹脂変性シリコーンレジン、ポリエステル樹脂変性シリコーンレジン、エポキシ樹脂変性シリコーンレジン、アルキッド樹脂変性シリコーンレジンおよびゴム系のシリコーンレジン等が使用できる。
より好ましいのはメチル系ストレートシリコーンレジンおよびアクリル樹脂変性シリコーンレジンであり、さらに好ましいのはメチル系ストレートシリコーンレジンである。The structure including the partial structure represented by the formula (1) is not particularly limited. For example, methyl straight silicone resin, acrylic resin-modified silicone resin, polyester resin-modified silicone resin, epoxy resin-modified silicone resin, alkyd resin Modified silicone resins and rubber-based silicone resins can be used.
More preferred are methyl straight silicone resins and acrylic resin-modified silicone resins, and more preferred are methyl straight silicone resins.
式(1)で表される部分構造を含む構造の例には、信越化学工業株式会社製のX−22−174ASX、X−22−174BX、KF−2012、X−22−173BXX−22−3710などを挙げることができる。 Examples of the structure including the partial structure represented by the formula (1) include X-22-174ASX, X-22-174BX, KF-2012, X-22-173BXX-22-3710 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. And so on.
上述の式(2)および式(3)中、lは1〜10を表し、1〜5であることが好ましく、1〜4であることがより好ましく、1〜3であることが特に好ましい。 In the above formulas (2) and (3), l represents 1 to 10, preferably 1 to 5, more preferably 1 to 4, and particularly preferably 1 to 3.
上述の式(2)および式(3)中、mは1〜8を表し、2〜8であることが好ましく、2〜7であることがより好ましく、3〜6であることが特に好ましい。 In the above formulas (2) and (3), m represents 1 to 8, preferably 2 to 8, more preferably 2 to 7, and particularly preferably 3 to 6.
<シロキサン樹脂の製造>
シロキサン樹脂は、アルコキシシラン化合物を加水分解縮合して(加水分解反応および縮合反応を介して)得ることができる。<Manufacture of siloxane resin>
The siloxane resin can be obtained by hydrolytic condensation of an alkoxysilane compound (through a hydrolysis reaction and a condensation reaction).
<<テトラアルコキシシラン>>
シロキサン樹脂を製造するために、出発原料として、テトラアルコキシシランを含むアルコキシシラン原料を使用することができる。アルコキシシラン原料とは、アルコキシシラン(アルコキシ基を有するケイ素化合物)から構成される出発原料を意味する。
テトラアルコキシシランとは、ケイ素原子に4つのアルコキシ基が結合する有機ケイ素化合物であり、下記の式(3)で表すことができる。
式(3):Si(OR4)4
(式(3)中、R4はそれぞれ独立にアルキル基を表す。)<< tetraalkoxysilane >>
In order to produce a siloxane resin, an alkoxysilane raw material containing tetraalkoxysilane can be used as a starting material. The alkoxysilane raw material means a starting raw material composed of alkoxysilane (a silicon compound having an alkoxy group).
Tetraalkoxysilane is an organosilicon compound in which four alkoxy groups are bonded to a silicon atom, and can be represented by the following formula (3).
Formula (3): Si (OR 4 ) 4
(In formula (3), each R 4 independently represents an alkyl group.)
テトラアルコキシシランのアルコキシ基は、特に制限されないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。より具体的には、式(3)中のR4としては、炭素数1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましい。式(3)中のR4の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜4がより好ましい。特に、加水分解速度の制御が容易である点から、式(3)中のR4がエチル基である、すなわち、式(3)中のOR4がエトキシ基であることが好ましい。The alkoxy group of tetraalkoxysilane is not particularly limited, and examples thereof include a methoxy group and an ethoxy group. More specifically, R 4 in Formula (3) is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The number of carbon atoms of R 4 in the formula (3) is 1 to 10 preferably 1 to 4 is more preferred. In particular, from the viewpoint of easy control of the hydrolysis rate, it is preferable that R 4 in formula (3) is an ethyl group, that is, OR 4 in formula (3) is an ethoxy group.
テトラアルコキシシランの具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシランなどが挙げられ、テトラメトキシシランおよびテトラエトキシシランが好ましい。
なお、テトラアルコキシシランは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。Specific examples of tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetraisobutoxysilane, and tetra-tert-butoxysilane. Tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferred.
In addition, tetraalkoxysilane may use only 1 type and may use 2 or more types together.
シロキサン樹脂の原料であるアルコキシシランの全量中、テトラアルコキシシランの含有量は、0.1質量%以上が好ましく、10〜100質量%がより好ましく、50〜100質量%がさらに好ましい。このような構成とすることにより、表面が滑らかで、透明性に優れた硬化膜を形成することができる。また、基材に対する密着性をより良好にすることもできる。 In the total amount of alkoxysilane that is a raw material for the siloxane resin, the content of tetraalkoxysilane is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 10 to 100% by mass, and further preferably 50 to 100% by mass. By setting it as such a structure, the surface can be smooth and the cured film excellent in transparency can be formed. Moreover, the adhesiveness with respect to a base material can also be made more favorable.
<<アルキルトリアルコキシシラン>>
シロキサン樹脂の原料となるアルコキシシランとしては、テトラアルコキシシラン以外に、他のアルコキシシランを使用することができる。他のアルコキシシランとしては、アルキルトリアルコキシシランが好ましい。
アルキルトリアルコキシシランとは、ケイ素原子に一つのアルキル基と3つのアルコキシ基が結合する有機ケイ素化合物であり、下記の式(2)で表すことができる。
式(2):R2Si(OR3)3
(R2およびR3はそれぞれ独立してアルキル基を表す。)<< Alkyltrialkoxysilane >>
In addition to tetraalkoxysilane, other alkoxysilanes can be used as the alkoxysilane as a raw material for the siloxane resin. As another alkoxysilane, alkyltrialkoxysilane is preferable.
An alkyltrialkoxysilane is an organosilicon compound in which one alkyl group and three alkoxy groups are bonded to a silicon atom, and can be represented by the following formula (2).
Formula (2): R 2 Si (OR 3 ) 3
(R 2 and R 3 each independently represents an alkyl group.)
式(2)中のR2の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などが挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
アルキルトリアルコキシシランが有するアルコキシ基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基などが挙げられる。より具体的に、式(2)中のR3は、炭素数1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましい。R3の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜4がより好ましい。特に、加水分解速度の制御が容易である点から、式(2)中のR3がエチル基である、すなわち、式(2)中のOR3がエトキシ基を表すことが好ましい。The number of carbon atoms of R 2 in the formula (2) is preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6, 1 to 3 is more preferable. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and an isopropyl group. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is more preferable.
Examples of the alkoxy group possessed by the alkyltrialkoxysilane include a methoxy group and an ethoxy group. More specifically, R 3 in the formula (2) is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. The number of carbon atoms of R 3 is 1 to 10 preferably 1 to 4 is more preferred. In particular, from the viewpoint of easy control of the hydrolysis rate, it is preferable that R 3 in formula (2) is an ethyl group, that is, OR 3 in formula (2) represents an ethoxy group.
アルキルトリアルコキシシランの具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。なかでも、メチルトリエトキシシランまたはエチルトリエトキシシランが好ましく、メチルトリエトキシシランがより好ましい。
アルキルトリアルコキシシランは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シロキサン樹脂の原料としてアルキルトリアルコキシシランを用いる場合、アルキルトリアルコキシシランの含有量は、テトラアルコキシシラン100質量部に対して1〜10質量部とすることが好ましい。Specific examples of the alkyltrialkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, propyltrimethoxysilane, and propyltriethoxysilane. Of these, methyltriethoxysilane or ethyltriethoxysilane is preferable, and methyltriethoxysilane is more preferable.
Only one type of alkyltrialkoxysilane may be used, or two or more types may be used in combination.
When using alkyltrialkoxysilane as a raw material for the siloxane resin, the content of alkyltrialkoxysilane is preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of tetraalkoxysilane.
シロキサン樹脂を得るための加水分解反応および縮合反応は公知の方法を使用することができ、必要に応じて、触媒を使用してもよい。 Known methods can be used for the hydrolysis reaction and condensation reaction for obtaining the siloxane resin, and a catalyst may be used if necessary.
<<触媒>>
加水分解反応および縮合反応に用いる触媒としては、Al、Zn、Ti、およびSnのうち少なくともいずれかを含む金属酸化物、酸、アルカリ、ホウ素化合物等が挙げられる。
Al、Zn、Ti、およびSnのうち少なくともいずれかを含む金属酸化物としては、例えばアルミニウムイソプロポキシドを挙げることができる。
酸(有機酸、無機酸)としては、例えば硝酸、シュウ酸、酢酸、蟻酸、塩酸、ほう酸などを挙げることができる。
アルカリとしては、例えばアンモニア、トリエチルアミン、エチレンジアミンなどが挙げられる。
ホウ素化合物としては、アルコキシボラン(トリアルコキシボラン等)を挙げることができる。
触媒の使用量は、特に限定されないが、アルコキシシラン原料100質量部に対して、0.1〜10質量部が好ましい。
触媒は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。<< Catalyst >>
Examples of the catalyst used for the hydrolysis reaction and the condensation reaction include metal oxides, acids, alkalis, boron compounds, and the like containing at least one of Al, Zn, Ti, and Sn.
Examples of the metal oxide containing at least one of Al, Zn, Ti, and Sn include aluminum isopropoxide.
Examples of the acid (organic acid, inorganic acid) include nitric acid, oxalic acid, acetic acid, formic acid, hydrochloric acid, boric acid and the like.
Examples of the alkali include ammonia, triethylamine, ethylenediamine, and the like.
Examples of the boron compound include alkoxyborane (trialkoxyborane and the like).
Although the usage-amount of a catalyst is not specifically limited, 0.1-10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of alkoxysilane raw materials.
Only 1 type may be used for a catalyst and it may use 2 or more types together.
加水分解反応および縮合反応の反応系には、必要に応じて、溶媒を加えてもよい。溶媒としては加水分解反応および縮合反応が実施できれば特に制限されないが、例えば、水または後述する有機溶剤を用いることが好ましい。
加水分解反応および縮合反応の条件(温度、時間、溶媒量)は使用される材料の種類に応じて、適宜最適な条件が選択される。You may add a solvent to the reaction system of a hydrolysis reaction and a condensation reaction as needed. Although it will not restrict | limit especially if a hydrolysis reaction and a condensation reaction can be implemented as a solvent, For example, it is preferable to use water or the organic solvent mentioned later.
Optimum conditions for the hydrolysis reaction and condensation reaction (temperature, time, amount of solvent) are appropriately selected according to the type of material used.
上述の式(1)で表される部分構造を持つ共重合成分と顔料吸着部位を持つ共重合成分とを少なくとも含む共重合体、式(2)で表される構造、または、式(3)で表される構造である顔料分散剤、の製造方法としては、例えば特開2013−43962号公報の段落番号0110〜0134を参酌でき、この内容は本願明細書に組み込まれる。 A copolymer comprising at least a copolymer component having a partial structure represented by the above formula (1) and a copolymer component having a pigment adsorption site, a structure represented by the formula (2), or a formula (3) For example, paragraph numbers 0110 to 0134 of JP2013-43962A can be referred to as a method for producing a pigment dispersant having a structure represented by the formula, the contents of which are incorporated herein.
シロキサン樹脂の重量平均分子量は、3000以上が好ましく、5000以上がより好ましく、8000以上が特に好ましい。上限としては、50000以下が好ましく、30000以下がより好ましく、20000以下が特に好ましい。 The weight average molecular weight of the siloxane resin is preferably 3000 or more, more preferably 5000 or more, and particularly preferably 8000 or more. As an upper limit, 50000 or less is preferable, 30000 or less is more preferable, and 20000 or less is especially preferable.
本発明の組成物中の樹脂成分の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対して10〜80質量%であり、15〜80質量%が好ましく、20〜80質量%がより好ましい。ここで、樹脂成分とは、本発明で用いられるシロキサン樹脂以外の樹脂も含む。
また、本発明の組成物中、樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂の含有量は、80〜100質量%であり、85〜100質量%が好ましく、90〜100質量%がより好ましく、95〜100質量%がさらに好ましい。
本発明の組成物中の全固形分に対する、有機色材とシロキサン樹脂との合計含有量は、80〜100質量%が好ましく、84〜100質量%がより好ましい。
本発明の組成物中の全固形分に対する、シロキサン樹脂の合計量は、8〜80質量%が好ましく、16〜80質量%がより好ましい。Content of the resin component in the composition of this invention is 10-80 mass% with respect to the total solid of the composition of this invention, 15-80 mass% is preferable, and 20-80 mass% is more preferable. . Here, the resin component includes a resin other than the siloxane resin used in the present invention.
Moreover, in the composition of this invention, content of the siloxane resin with respect to the total mass of a resin component is 80-100 mass%, 85-100 mass% is preferable, 90-100 mass% is more preferable, 95-100 More preferred is mass%.
The total content of the organic color material and the siloxane resin with respect to the total solid content in the composition of the present invention is preferably 80 to 100% by mass, and more preferably 84 to 100% by mass.
8-80 mass% is preferable and, as for the total amount of siloxane resin with respect to the total solid in the composition of this invention, 16-80 mass% is more preferable.
<その他の成分>
本発明の組成物は、シロキサン樹脂および有機色材以外の他の成分として、溶剤、シロキサン樹脂以外の樹脂(以下、他の樹脂ともいう。)、重合性化合物、重合開始剤、界面活性剤等を含有していてもよい。<Other ingredients>
The composition of the present invention includes a solvent, a resin other than the siloxane resin (hereinafter also referred to as other resin), a polymerizable compound, a polymerization initiator, a surfactant, and the like as components other than the siloxane resin and the organic colorant. May be contained.
<<溶剤>>
本発明の組成物は、溶剤をさらに含有してもよい。溶剤は、各成分の溶解性や着色組成物の塗布性を満足すれば基本的には特に限定されない。
溶剤としては、エステル類として、例えば、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸シクロヘキシル、ギ酸アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸ブチル、酪酸イソプロピル、酪酸エチル、酪酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、オキシ酢酸アルキル(例:オキシ酢酸メチル、オキシ酢酸エチル、オキシ酢酸ブチル(例えば、メトキシ酢酸メチル、メトキシ酢酸エチル、メトキシ酢酸ブチル、エトキシ酢酸メチル、エトキシ酢酸エチル等))、3−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:3−オキシプロピオン酸メチル、3−オキシプロピオン酸エチル等(例えば、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル等))、2−オキシプロピオン酸アルキルエステル類(例:2−オキシプロピオン酸メチル、2−オキシプロピオン酸エチル、2−オキシプロピオン酸プロピル等(例えば、2−メトキシプロピオン酸メチル、2−メトキシプロピオン酸エチル、2−メトキシプロピオン酸プロピル、2−エトキシプロピオン酸メチル、2−エトキシプロピオン酸エチル))、2−オキシ−2−メチルプロピオン酸メチルおよび2−オキシ−2−メチルプロピオン酸エチル(例えば、2−メトキシ−2−メチルプロピオン酸メチル、2−エトキシ−2−メチルプロピオン酸エチル等)、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2−オキソブタン酸メチル、2−オキソブタン酸エチル、γ−ブチロラクトン等、
エーテル類として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ−ト、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート等、
ケトン類として、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン等、
芳香族炭化水素類として、例えば、トルエン、キシレン、並びに、
アルコール類として、例えば3−メチル−3−メトキシブタノール等が好適に挙げられる。
本発明の組成物中の溶剤の含有量は、塗布性の観点から、本発明の組成物の全固形分濃度が5質量%〜80質量%になる量とすることが好ましく、5質量%〜60質量%になる量がさらに好ましく、10質量%〜50質量%になる量が特に好ましい。
本発明の組成物は、溶剤を1種類のみを含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。<< Solvent >>
The composition of the present invention may further contain a solvent. The solvent is not particularly limited as long as the solubility of each component and the coating property of the coloring composition are satisfied.
Examples of the solvent include esters such as ethyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, cyclohexyl acetate, amyl formate, isoamyl acetate, butyl propionate, isopropyl butyrate, ethyl butyrate, butyl butyrate, methyl lactate, ethyl lactate, Alkyl oxyacetate (eg, methyl oxyacetate, ethyl oxyacetate, butyl oxyacetate (eg, methyl methoxyacetate, ethyl methoxyacetate, butyl methoxyacetate, methyl ethoxyacetate, ethyl ethoxyacetate)), alkyl 3-oxypropionate (Eg, methyl 3-oxypropionate, ethyl 3-oxypropionate, etc. (eg, methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, methyl 3-ethoxypropionate, ethyl 3-ethoxypropionate, etc.)) ), 2- Xylpropionic acid alkyl esters (eg, methyl 2-oxypropionate, ethyl 2-oxypropionate, propyl 2-oxypropionate, etc. (eg, methyl 2-methoxypropionate, ethyl 2-methoxypropionate, 2-methoxy) Propyl propionate, methyl 2-ethoxypropionate, ethyl 2-ethoxypropionate)), methyl 2-oxy-2-methylpropionate and ethyl 2-oxy-2-methylpropionate (eg 2-methoxy-2- Methyl methyl propionate, ethyl 2-ethoxy-2-methylpropionate, etc.), methyl pyruvate, ethyl pyruvate, propyl pyruvate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, methyl 2-oxobutanoate, ethyl 2-oxobutanoate, γ-butyrolactone, etc.
Examples of ethers include diethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME) , Propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate,
Examples of ketones include methyl ethyl ketone, cyclohexanone, 2-heptanone, and 3-heptanone.
As aromatic hydrocarbons, for example, toluene, xylene, and
Preferable examples of alcohols include 3-methyl-3-methoxybutanol.
The content of the solvent in the composition of the present invention is preferably such that the total solid concentration of the composition of the present invention is 5% by mass to 80% by mass from the viewpoint of applicability. The amount of 60% by mass is more preferable, and the amount of 10% by mass to 50% by mass is particularly preferable.
The composition of the present invention may contain only one type of solvent, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
<<他の樹脂>>
<<<他の分散剤>>>
本発明の組成物は、シロキサン樹脂を分散剤として用いても良いし、分散剤としてシロキサン樹脂以外の分散剤(以下、他の分散剤ともいう。)のみを用いてもよい。
他の分散剤としては、高分子分散剤〔例えば、ポリアミドアミンとその塩、ポリカルボン酸とその塩、高分子量不飽和酸エステル、変性ポリウレタン、変性ポリエステル、変性ポリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル系共重合体、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物〕;ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルカノールアミン等の界面活性剤;および、顔料誘導体;等を挙げることができる。高分子分散剤は、その構造から更に直鎖状高分子、末端変性型高分子、グラフト型高分子、ブロック型高分子に分類することができる。
他の分散剤については、例えば特開2013−29760号公報の段落0216〜0222の記載を参酌することができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の組成物が他の分散剤を含有する場合、他の分散剤の総含有量としては、本発明の組成物中の有機色材100質量部に対して、1質量部〜80質量部とすることもでき、5質量部〜70質量部とすることもでき、10質量部〜60質量部とすることもできる。
本発明の組成物が他の分散剤を実質的に含有しない場合、他の分散剤の含有量は、本発明の組成物中の有機色材100質量部に対して、5質量部以下とすることもでき、1質量部以下とすることもでき、0質量部とすることもできる。
本発明の組成物は、他の分散剤を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
また、シロキサンでの分散を補填するために、シランカップリング剤を含有してもよい。シランカップリング剤としては(信越シリコーン社製、製品名:KBM−573(下記構造))を例に挙げることができる。
<<< Other dispersant >>>
In the composition of the present invention, a siloxane resin may be used as a dispersant, or only a dispersant other than the siloxane resin (hereinafter also referred to as other dispersant) may be used as the dispersant.
Other dispersants include polymer dispersants [eg, polyamidoamines and salts thereof, polycarboxylic acids and salts thereof, high molecular weight unsaturated acid esters, modified polyurethanes, modified polyesters, modified poly (meth) acrylates, (meth) Acrylic copolymer, naphthalenesulfonic acid formalin condensate]; surfactants such as polyoxyethylene alkyl phosphate esters, polyoxyethylene alkyl amines, alkanol amines; and pigment derivatives; The polymer dispersant can be further classified into a linear polymer, a terminal-modified polymer, a graft polymer, and a block polymer from the structure thereof.
As for other dispersants, for example, the description in paragraphs 0216 to 0222 of JP2013-29760A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
When the composition of the present invention contains another dispersant, the total content of the other dispersant is 1 part by weight to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the organic colorant in the composition of the present invention. It can also be 5 mass parts-70 mass parts, and it can also be 10 mass parts-60 mass parts.
When the composition of the present invention contains substantially no other dispersant, the content of the other dispersant is 5 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the organic colorant in the composition of the present invention. It can also be 1 mass part or less, and can also be 0 mass part.
The composition of the present invention may contain only one type of other dispersant, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
Further, a silane coupling agent may be contained in order to compensate for dispersion with siloxane. An example of the silane coupling agent (manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., product name: KBM-573 (the following structure)) can be mentioned.
<<<他のバインダー>>>
本発明の組成物は、上述したシロキサン樹脂がバインダーとしても機能するため、シロキサン樹脂以外のバインダー(以下、他のバインダーともいう。)を実質的に含有しなくてもよいが、他のバインダーをさらに含有してもよい。
シロキサン樹脂以外の他のバインダーとしては、有機樹脂を用いることもできる。
本発明の組成物は、他のバインダーを1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の組成物が他のバインダーをさらに含有する場合、他のバインダーの総含有量としては、本発明の組成物中の全固形分に対して、50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、2〜10質量%であることが特に好ましい。
他のバインダーの具体例としては、特開2013−77009の段落0179〜0209に記載されたアルカリ可溶性樹脂が挙げられ、この内容は本願明細書に組み込まれる。<<<< Other Binder >>>>
In the composition of the present invention, since the above-described siloxane resin also functions as a binder, a binder other than the siloxane resin (hereinafter also referred to as other binder) may not be substantially contained. Furthermore, you may contain.
An organic resin can also be used as a binder other than the siloxane resin.
The composition of the present invention may contain only one type of other binder, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
When the composition of the present invention further contains another binder, the total content of the other binder is preferably 50% by mass or less based on the total solid content in the composition of the present invention, and 20 The content is more preferably at most mass%, particularly preferably from 2 to 10 mass%.
Specific examples of other binders include alkali-soluble resins described in paragraphs 0179 to 0209 of JP2013-77009A, the contents of which are incorporated herein.
<<重合性化合物>>
本発明の組成物は、重合性化合物を実質的に含有しなくてもよいが、重合性化合物をさらに含有してもよい。
重合性化合物は、例えば、特開2011−137125号公報の段落0129〜0136の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の組成物が重合性化合物を含有する場合、重合性化合物の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対し、1〜10質量%とすることができ、0.1〜3質量%とすることもできる。
本発明の組成物が重合性化合物を実質的に含有しない場合、重合性化合物の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対し、1質量%以下とすることができ、0.1質量%以下とすることもでき、0質量%とすることもできる。
本発明の組成物は、重合性化合物を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。<< polymerizable compound >>
The composition of the present invention may not substantially contain a polymerizable compound, but may further contain a polymerizable compound.
As for the polymerizable compound, for example, the description of paragraphs 0129 to 0136 of JP2011-137125A can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
When the composition of this invention contains a polymeric compound, content of a polymeric compound can be 1-10 mass% with respect to the total solid of the composition of this invention, 0.1-3 It can also be made into the mass%.
When the composition of the present invention does not substantially contain a polymerizable compound, the content of the polymerizable compound can be 1% by mass or less based on the total solid content of the composition of the present invention. It can also be made into the mass% or less, and can also be 0 mass%.
The composition of this invention may contain only 1 type of polymeric compounds, and may contain 2 or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
<<重合開始剤>>
本発明の組成物は、重合開始剤を含有してもよいが、重合開始剤を実質的に含有しなくてもよい。特に本発明の組成物をドライエッチングプロセスに用いる場合、光重合開始剤を実質的に含有しないことが好ましい。
重合開始剤としては、例えば、公知の光重合開始剤の中から適宜選択することができる。光重合開始剤は1種のみでもよいし、2種類以上を併用してもよい。
重合開始剤としては、例えば、ハロゲン化炭化水素誘導体(例えば、トリアジン骨格を有するもの、オキサジアゾール骨格を有するもの、など)、アシルホスフィンオキサイド等のアシルホスフィン化合物、ヘキサアリールビイミダゾール、オキシム誘導体等のオキシム化合物、有機過酸化物、チオ化合物、ケトン化合物、芳香族オニウム塩、ケトオキシムエーテル、アミノアセトフェノン化合物、ヒドロキシアセトフェノンなどが挙げられる。
オキシム化合物としては、例えば、特開2012−208494号公報の段落0513(対応する米国特許出願公開第2012/235099号明細書の<0632>)以降の式(OX−1)または(OX−2)で表される化合物の説明を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、重合開始剤としては、TRONLY TR−PBG−304、TRONLY TR−PBG−309、TRONLY TR−PBG−305(常州強力電子新材料有限公司社(CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO.,LTD)製)などの市販品を用いることもできる。また、アデカアークルズNCI−831、アデカアークルズNCI−930(ADEKA社製)を用いることもできる。
本発明の組成物が、重合開始剤を含有する場合、重合開始剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対し、1〜5質量%とすることができ、0.1〜1質量%とすることもできる。
本発明の組成物が重合開始剤を実質的に含有しない場合、重合開始剤の含有量は、本発明の組成物の全固形分に対し、1質量%以下とすることができ、0.1質量%以下とすることもでき、0質量%とすることもできる。
本発明の組成物は、重合開始剤を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。<< Polymerization initiator >>
Although the composition of this invention may contain a polymerization initiator, it does not need to contain a polymerization initiator substantially. In particular, when the composition of the present invention is used in a dry etching process, it is preferable that the photopolymerization initiator is not substantially contained.
As a polymerization initiator, it can select suitably from well-known photoinitiators, for example. Only one type of photopolymerization initiator may be used, or two or more types may be used in combination.
Examples of the polymerization initiator include halogenated hydrocarbon derivatives (for example, those having a triazine skeleton, those having an oxadiazole skeleton, etc.), acylphosphine compounds such as acylphosphine oxide, hexaarylbiimidazole, oxime derivatives, etc. Oxime compounds, organic peroxides, thio compounds, ketone compounds, aromatic onium salts, ketoxime ethers, aminoacetophenone compounds, hydroxyacetophenones, and the like.
Examples of the oxime compound include those represented by the formula (OX-1) or (OX-2) after paragraph 0513 of JP2012-208494A (corresponding to <0632> of US Patent Application Publication No. 2012/235099). The description of the compound represented by can be referred to, and the contents thereof are incorporated in the present specification.
Moreover, as polymerization initiators, TRONLY TR-PBG-304, TRONLY TR-PBG-309, TRONLY TR-PBG-305 (manufactured by CHANGZHOU TRONLY NEW ELECTRONIC MATERIALS CO., LTD) Commercial products such as can also be used. Adeka Arkles NCI-831 and Adeka Arkles NCI-930 (manufactured by ADEKA) can also be used.
When the composition of this invention contains a polymerization initiator, content of a polymerization initiator can be 1-5 mass% with respect to the total solid of the composition of this invention. It can also be 1 mass%.
When the composition of the present invention does not substantially contain a polymerization initiator, the content of the polymerization initiator can be 1% by mass or less based on the total solid content of the composition of the present invention. It can also be made into the mass% or less, and can also be 0 mass%.
The composition of the present invention may contain only one type of polymerization initiator, or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
<<界面活性剤>>
本発明の組成物は、塗布性をより向上させる観点から、各種の界面活性剤をさらに含有していてもよい。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などの各種界面活性剤を使用できる。特に、本発明の組成物は、フッ素系界面活性剤を含有することで、塗布液として調製したときの液特性(特に、流動性)をより向上させることができ、塗布厚の均一性や省液性をより改善することができる。
即ち、フッ素系界面活性剤を含有する組成物を適用した塗布液を用いて膜形成する場合においては、被塗布面と塗布液との界面張力を低下させることにより、被塗布面への濡れ性が改善され、被塗布面への塗布性が向上する。このため、少量の液量で数μm程度の薄膜を形成した場合であっても、厚みムラの小さい均一厚の膜形成をより好適に行える点で有効である。
フッ素系界面活性剤中のフッ素含有率は、3質量%〜40質量%が好適であり、より好ましくは5質量%〜30質量%であり、特に好ましくは7質量%〜25質量%である。フッ素含有率がこの範囲内であるフッ素系界面活性剤は、塗布膜の厚さの均一性や省液性の点で効果的であり、組成物中における溶解性も良好である。<< Surfactant >>
The composition of the present invention may further contain various surfactants from the viewpoint of further improving applicability.
As the surfactant, various surfactants such as a fluorine-based surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, and a silicone-based surfactant can be used. In particular, the composition of the present invention can further improve liquid properties (particularly fluidity) when it is prepared as a coating liquid by containing a fluorosurfactant, and can improve the uniformity of coating thickness and saving. Liquidity can be further improved.
That is, when a film is formed using a coating liquid to which a composition containing a fluorosurfactant is applied, the wettability to the coated surface is reduced by reducing the interfacial tension between the coated surface and the coating liquid. Is improved, and the coating property to the coated surface is improved. For this reason, even when a thin film of about several μm is formed with a small amount of liquid, it is effective in that it is possible to more suitably form a film having a uniform thickness with small thickness unevenness.
The fluorine content in the fluorosurfactant is preferably 3% by mass to 40% by mass, more preferably 5% by mass to 30% by mass, and particularly preferably 7% by mass to 25% by mass. A fluorine-based surfactant having a fluorine content within this range is effective in terms of uniformity of coating film thickness and liquid-saving properties, and has good solubility in the composition.
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファックF171、同F172、同F173、同F176、同F177、同F141、同F142、同F143、同F144、同R30、同F437、同F475、同F479、同F482、同F554、同F780、同F781(以上、DIC(株)製)、フロラードFC430、同FC431、同FC171(以上、住友スリーエム(株)製)、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC1068、同SC−381、同SC−383、同S393、同KH−40(以上、旭硝子(株)製)等が挙げられる。 Examples of the fluorosurfactant include Megafac F171, F172, F173, F176, F176, F177, F141, F142, F143, F144, R30, F437, F475, F479, F482, F554, F780, F780, F781 (above DIC Corporation), Florard FC430, FC431, FC171 (above, Sumitomo 3M Limited), Surflon S-382, SC-101, SC-103, SC-104, SC-105, SC1068, SC-381, SC-383, S393, and KH-40 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.).
ノニオン系界面活性剤として具体的には、グリセロール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン並びにそれらのエトキシレートおよびプロポキシレート(例えば、グリセロールプロポキシレート、グリセリンエトキシレート等)、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエチレングリコールジラウレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ソルビタン脂肪酸エステル(BASF社製のプルロニックL10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、テトロニック304、701、704、901、904、150R1)、ソルスパース20000(日本ルーブリゾール(株))等が挙げられる。 Specific examples of the nonionic surfactant include glycerol, trimethylolpropane, trimethylolethane, and ethoxylates and propoxylates thereof (for example, glycerol propoxylate, glycerol ethoxylate, etc.), polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene Stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene octylphenyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, polyethylene glycol dilaurate, polyethylene glycol distearate, sorbitan fatty acid ester (Pluronic L10, L31, L61, L62 manufactured by BASF, 10R5, 17R2, 25R2, Tetronic 304, 701, 704, 901, 904, 150R1), Rusupasu 20000 (Lubrizol Japan Co., Ltd.), and the like.
カチオン系界面活性剤として具体的には、フタロシアニン誘導体(商品名:EFKA−745、森下産業(株)製)、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、(メタ)アクリル酸系(共)重合体ポリフローNo.75、No.90、No.95(共栄社化学(株)製)、W001(裕商(株)製)等が挙げられる。 Specific examples of the cationic surfactant include phthalocyanine derivatives (trade name: EFKA-745, manufactured by Morishita Sangyo Co., Ltd.), organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), (meth) acrylic acid ( Co) polymer polyflow no. 75, no. 90, no. 95 (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), W001 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) and the like.
アニオン系界面活性剤として具体的には、W004、W005、W017(裕商(株)社製)等が挙げられる。 Specific examples of the anionic surfactant include W004, W005, W017 (manufactured by Yusho Co., Ltd.) and the like.
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株)製「トーレシリコーンDC3PA」、「トーレシリコーンSH7PA」、「トーレシリコーンDC11PA」,「トーレシリコーンSH21PA」,「トーレシリコーンSH28PA」、「トーレシリコーンSH29PA」、「トーレシリコーンSH30PA」、「トーレシリコーンSH8400」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製「TSF−4440」、「TSF−4300」、「TSF−4445」、「TSF−4460」、「TSF−4452」、信越シリコーン株式会社製「KP341」、「KF6001」、「KF6002」、ビックケミー社製「BYK307」、「BYK323」、「BYK330」等が挙げられる。
本発明の組成物が界面活性剤を含有する場合、界面活性剤の含有量は、本発明の組成物の全質量に対して、0.001質量%〜2.0質量%が好ましく、より好ましくは0.005質量%〜1.0質量%である。
本発明の組成物は、界面活性剤を1種類のみ含んでいてもよいし、2種類以上含んでいてもよい。2種類以上含む場合は、その合計量が上記範囲となることが好ましい。Examples of the silicone surfactant include “Toray Silicone DC3PA”, “Toray Silicone SH7PA”, “Tore Silicone DC11PA”, “Tore Silicone SH21PA”, “Tore Silicone SH28PA”, “Toray Silicone” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. “Silicone SH29PA”, “Toresilicone SH30PA”, “Toresilicone SH8400”, “TSF-4440”, “TSF-4300”, “TSF-4445”, “TSF-4460”, “TSF” manufactured by Momentive Performance Materials, Inc. -4552 "," KP341 "," KF6001 "," KF6002 "manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.," BYK307 "," BYK323 "," BYK330 "manufactured by Big Chemie.
When the composition of this invention contains surfactant, 0.001 mass%-2.0 mass% are preferable with respect to the total mass of the composition of this invention, More preferably Is 0.005% by mass to 1.0% by mass.
The composition of the present invention may contain only one type of surfactant or may contain two or more types. When two or more types are included, the total amount is preferably within the above range.
<<その他の成分>>
上記のほか、本発明の組成物は、必要に応じて、各種添加物、例えば、充填剤、密着促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、凝集防止剤等を配合することができる。これらの添加物としては、特開2004−295116号公報の段落0155〜0156に記載のものを挙げることができ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
本発明の組成物は、特開2004−295116号公報の段落0078に記載の増感剤や光安定剤、同公報の段落0081に記載の熱重合防止剤を含有していてもよい。<< Other ingredients >>
In addition to the above, the composition of the present invention can contain various additives such as fillers, adhesion promoters, antioxidants, ultraviolet absorbers, anti-aggregation agents, and the like as necessary. Examples of these additives include those described in paragraphs 0155 to 0156 of JP-A No. 2004-295116, the contents of which are incorporated herein.
The composition of the present invention may contain a sensitizer and a light stabilizer described in paragraph 0078 of JP-A No. 2004-295116, and a thermal polymerization inhibitor described in paragraph 0081 of the publication.
<硬化膜、パターン形成方法、カラーフィルタおよびカラーフィルタの製造方法>
次に、本発明の一態様である硬化膜、パターン形成方法およびカラーフィルタについて、その製造方法を通じて詳述する。また、本発明の一態様である、パターン形成方法を用いたカラーフィルタの製造方法についても説明する。
硬化膜は、本発明の組成物を硬化してなる。かかる硬化膜はカラーフィルタに好ましく用いられる。<Curing film, pattern forming method, color filter, and color filter manufacturing method>
Next, a cured film, a pattern formation method, and a color filter which are one embodiment of the present invention will be described in detail through a manufacturing method thereof. In addition, a method for manufacturing a color filter using a pattern forming method, which is one embodiment of the present invention, will be described.
The cured film is formed by curing the composition of the present invention. Such a cured film is preferably used for a color filter.
パターン形成方法は、本発明の組成物を支持体上に適用して着色層を形成し、不要部分を除去して、着色パターンを形成する。
パターン形成方法は、カラーフィルタが有する着色パターン(画素)の形成に好適に適用することができる。
本発明の組成物は、ドライエッチング法によってパターンを形成してもよいし、いわゆるフォトリソグラフィ法でパターン形成によって、カラーフィルタを製造してもよい。
すなわち、パターン形成方法の第一の実施形態として、着色組成物を支持体上に適用して塗布膜を形成し、この塗布膜を硬化して着色層を形成する工程、着色層上にレジスト層を形成する工程と、露光および現像することによりレジスト層をパターニングしてレジストパターンを得る工程と、レジストパターンをエッチングマスクとして着色層をドライエッチングする工程とを含む、パターン形成方法が例示される。また、パターン形成方法は、本発明の組成物を用いて基板上に着色層を形成する工程、着色層上にレジスト層を形成する工程、上記レジスト層をマスクとして、ハロゲン系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングする工程を含むことが好ましい。
また、パターン形成方法の第二の実施形態として、着色組成物を用いて支持体上に着色層を形成する工程と、着色層をパターン状に露光する工程と、未露光部を現像除去して着色パターンを形成する工程と、を含むパターン形成方法が例示される。
このようなパターン形成方法は、カラーフィルタの着色層の製造に用いられる。すなわち、本願明細書は、本発明の一態様である、パターン形成方法を含むカラーフィルタの製造方法についても開示する。
以下、これらの詳細を述べる。In the pattern forming method, the composition of the present invention is applied on a support to form a colored layer, and unnecessary portions are removed to form a colored pattern.
The pattern forming method can be suitably applied to the formation of a colored pattern (pixel) included in the color filter.
The composition of the present invention may form a pattern by a dry etching method, or may produce a color filter by pattern formation by a so-called photolithography method.
That is, as a first embodiment of the pattern forming method, a step of applying a colored composition on a support to form a coating film and curing the coating film to form a colored layer, a resist layer on the colored layer A pattern forming method including a step of forming a resist layer by patterning the resist layer by exposure and development, and a step of dry etching the colored layer using the resist pattern as an etching mask is exemplified. The pattern forming method includes a step of forming a colored layer on a substrate using the composition of the present invention, a step of forming a resist layer on the colored layer, and an etching gas containing a halogen-based gas using the resist layer as a mask. It is preferable to include a step of dry etching using.
Further, as a second embodiment of the pattern forming method, a step of forming a colored layer on a support using a colored composition, a step of exposing the colored layer in a pattern, and developing and removing an unexposed portion A pattern forming method including a step of forming a colored pattern.
Such a pattern forming method is used for manufacturing a colored layer of a color filter. That is, this specification also discloses a color filter manufacturing method including a pattern forming method, which is one embodiment of the present invention.
These details will be described below.
以下、パターン形成方法における各工程については、固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法を通じて詳細に説明するが、本発明はこの方法に限定されるものではない。以下、固体撮像素子用カラーフィルタを単に「カラーフィルタ」ということがある。
カラーフィルタの製造方法は、本発明の組成物を用いて基板上に着色層を形成する工程、着色層上にレジスト層を形成しパターニングする工程、パターニングされたレジスト層をマスクとして、ハロゲン系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングする工程を含むことが好ましい。
また、カラーフィルタの製造方法は、着色組成物をドライエッチング処理およびアッシング処理して基板上に第1の着色画素を形成した後、この第1の着色画素と異なる色調の第2の着色画素や第3の着色画素を順次形成することを含んでいてもよい。本発明の組成物は、ドライエッチングにより着色画素を形成する場合の組成物として好ましく用いることができる。従って、本発明の組成物は、第1の着色画素を形成するための第1の着色組成物として好ましく用いることができる。
以下、カラーフィルタの製造方法について、図1〜9を用い、具体例を挙げて説明する。Hereinafter, although each process in a pattern formation method is demonstrated in detail through the manufacturing method of the color filter for solid-state image sensors, this invention is not limited to this method. Hereinafter, the color filter for the solid-state imaging device may be simply referred to as “color filter”.
A method for producing a color filter includes a step of forming a colored layer on a substrate using the composition of the present invention, a step of forming a resist layer on the colored layer and patterning, and a halogen-based gas using the patterned resist layer as a mask. It is preferable to include a step of dry etching using an etching gas containing.
Further, the color filter manufacturing method includes forming a first colored pixel on the substrate by dry etching and ashing the colored composition, and then forming a second colored pixel having a color tone different from that of the first colored pixel. It may include forming the third colored pixels sequentially. The composition of the present invention can be preferably used as a composition for forming colored pixels by dry etching. Therefore, the composition of the present invention can be preferably used as the first colored composition for forming the first colored pixel.
Hereinafter, the manufacturing method of the color filter will be described with reference to FIGS.
<<<第1の着色画素を形成する工程>>>
第1の着色画素(第1の着色パターン12)を形成する工程では、ドライエッチングによりこの第1の着色画素を形成することが好ましい。
カラーフィルタの製造方法においては、先ず、図1の概略断面図に示すように、第1の着色組成物を用いて第1の着色層11を形成する(工程(A))。第1の着色層11は、緑色透過層であることが好ましい。第1の着色層11を緑色透過層とすることにより、色感度をより向上させることができる。すなわち、第1の着色組成物は、緑色透過層を形成するためのものであることが好ましい。<<< Step of Forming First Colored Pixel >>>
In the step of forming the first colored pixel (first colored pattern 12), it is preferable to form the first colored pixel by dry etching.
In the color filter manufacturing method, first, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, the first
第1の着色層11は、例えば、着色組成物を支持体上に回転塗布、スリット塗布、スプレー塗布、スピンコート法、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布し、乾燥させて層を形成することにより形成できる。特に、スピンコート法により塗布することが好ましい。
支持体としては、シリコン基板のほか、カラーフィルタに用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、液晶表示素子等に用いられるソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスおよびこれらに透明導電膜を付着させたものや、固体撮像素子等に用いられる光電変換素子基板、例えば酸化膜、窒化シリコン等が挙げられる。また、これら支持体とカラーフィルタとの間には本発明の効果を損なわない限りにおいて中間層などを設けてもよい。
乾燥後の第1の着色層11の厚みとしては、0.3〜2.0μmの範囲が好ましく、0.35〜1.5μmの範囲がより好ましく、0.35〜1.2μmの範囲がより好ましい。The first
The support is not particularly limited as long as it is used for a color filter in addition to a silicon substrate. For example, soda glass, borosilicate glass, quartz glass, and a transparent conductive film attached to these are used for liquid crystal display elements. And a photoelectric conversion element substrate used for a solid-state imaging device, such as an oxide film or silicon nitride. Further, an intermediate layer or the like may be provided between the support and the color filter as long as the effects of the present invention are not impaired.
As thickness of the 1st
第1の着色層11は、ホットプレート、オーブン等の加熱装置により加熱して、硬化させることが好ましい。加熱温度は、90℃〜250℃であることが好ましく、100℃〜230℃であることがより好ましい。加熱時間は、加熱手段により異なるが、ホットプレート上で加熱する場合、通常2〜30分間程度であり、オーブン中で加熱する場合、通常、30〜90分間程度である。
また、第1の着色層11は、さらに加熱処理(ポストベーク)を行うことが好ましい。ポストベークの加熱温度は、150℃〜350℃が好ましく、200℃〜250℃がより好ましい。加熱時間は、加熱手段により異なるが、通常、3〜90分間程度である。The first
The first
次いで、第1の着色層11に除去部群が形成されるようにドライエッチングによりパターニングする(工程(B))。これにより第1の着色パターン12を形成する。この手法によれば、第1の着色組成物により第1の着色層を形成し、第1の着色層を露光、現像することによって除去部群を設ける場合と比較して、所望の形状(特に矩形状)の除去部群をより確実に設けることができる。
Next, patterning is performed by dry etching so that the removed portion group is formed in the first colored layer 11 (step (B)). Thereby, the first
ドライエッチングは、パターニングされたフォトレジスト層をマスクとして、エッチングガスを用いて行うことができる。例えば、図2の概略断面図に示すように、先ず、第1の着色層11の上にフォトレジスト層51を形成する。
Dry etching can be performed using an etching gas using the patterned photoresist layer as a mask. For example, as shown in the schematic sectional view of FIG. 2, first, a
具体的には、第1の着色層11上にポジまたはネガ型のフォトレジストを塗布し、これを乾燥させることによりフォトレジスト層51を形成する。フォトレジスト層51の形成においては、更にプリベーク処理を施すことが好ましい。特に、フォトレジストの形成プロセスとしては、露光後の加熱処理(PEB:Post Exposure Bake)、現像後の加熱処理(ポストベーク処理)を実施する形態が望ましい。
Specifically, a
フォトレジストとしては、例えば、ポジ型のフォトレジストが用いられる。このポジ型のフォトレジストとしては、紫外線(g線、h線、i線)、エキシマレーザー等を含む近紫外線(例えばKrF線)、遠紫外線、電子線、イオンビームおよびX線等の放射線に感応するポジ型フォトレジスト用に好適なポジ型レジスト組成物が使用できる。放射線のうち、g線、h線、i線が好ましく、中でもi線が好ましい。
具体的には、ポジ型のフォトレジストとしては、キノンジアジド化合物およびアルカリ可溶性樹脂を含有する組成物が好ましい。キノンジアジド化合物としては、ナフトキノンジアジド化合物が挙げられる。
乾燥後のフォトレジスト層51の厚みは、0.1〜3μmが好ましく、0.2〜2.5μmが好ましく、0.3〜2μmが更に好ましい。なお、フォトレジスト層51の塗布は、第1の着色層11と同様の塗布方法を用いて好適に行なえる。As the photoresist, for example, a positive type photoresist is used. This positive photoresist is sensitive to radiation such as ultraviolet rays (g-rays, h-rays, i-rays), near-ultraviolet rays (eg KrF rays) including excimer lasers, far-ultraviolet rays, electron beams, ion beams and X-rays. A positive resist composition suitable for a positive photoresist can be used. Of the radiation, g-line, h-line and i-line are preferable, and i-line is particularly preferable.
Specifically, the positive photoresist is preferably a composition containing a quinonediazide compound and an alkali-soluble resin. Examples of the quinonediazide compound include a naphthoquinonediazide compound.
The thickness of the
次いで、図3の概略断面図に示すように、フォトレジスト層51を露光、現像することにより、レジスト除去部群51Aが設けられたレジストパターン(パターニングされたフォトレジスト層)52を形成する。
レジストパターン52の形成は、特に制限なく、従来公知のフォトリソグラフィの技術を用いることができる。露光及び現像によりフォトレジスト層51に、レジスト除去部群51Aが設けられることによって、次のドライエッチングで用いられるエッチングマスクとしてのレジストパターン52が、第1の着色層11上に設けられる。
フォトレジスト層51の露光は、所定のマスクパターンを介して、ポジ型またはネガ型のフォトレジストに、g線、h線、i線等、好ましくはi線で露光を施すことにより行なうことができる。露光後は、現像液で現像処理することにより、着色パターンを形成しようとする領域に合わせてフォトレジストが除去される。
上記現像液としては、着色剤を含む第1の着色層11には影響を与えず、ポジレジストの露光部およびネガレジストの未硬化部を溶解するものであればいずれも使用可能であり、例えば、種々の有機溶剤の組み合わせやアルカリ性の水溶液を用いることができる。
アルカリ性の水溶液としては、アルカリ性化合物を濃度が0.001〜10質量%、好ましくは0.01〜5質量%となるように溶解して調製されたアルカリ性水溶液が好適である。アルカリ性化合物は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム,硅酸ナトリウム、メタ硅酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン等が挙げられる。尚、アルカリ性水溶液を現像液として用いた場合は、一般に現像後に水で洗浄処理が施される。Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, the
The formation of the resist
The exposure of the
Any developer can be used as long as it dissolves the exposed portion of the positive resist and the uncured portion of the negative resist without affecting the first
As the alkaline aqueous solution, an alkaline aqueous solution prepared by dissolving an alkaline compound so as to have a concentration of 0.001 to 10% by mass, preferably 0.01 to 5% by mass is suitable. Alkaline compounds include, for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium oxalate, sodium metasuccinate, aqueous ammonia, ethylamine, diethylamine, dimethylethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropyl Ammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, trimethylbenzylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1,8-diazabicyclo [5.4.0] -7-undecene and the like can be mentioned. In addition, when alkaline aqueous solution is used as a developing solution, generally a washing process is performed with water after development.
次に、図4の概略断面図に示すように、レジストパターン52をエッチングマスクとして、第1の着色層11に除去部群120が形成されるようにドライエッチングによりパターニングする。これにより、第1の着色パターン12が形成される。ここで、除去部群120は、第1の除去部群121と第2の除去部群122とを有している。
除去部群120は、第1の着色層11に、市松状に設けられている。よって、第1の着色層11に除去部群120が設けられてなる第1の着色パターン12は、複数の四角形状の第1の着色画素を市松状に有している。
具体的には、ドライエッチングは、レジストパターン52をエッチングマスクとして、第1の着色層11をドライエッチングする。ドライエッチングの代表的な例としては、特開昭59−126506号、特開昭59−46628号、同58−9108号、同58−2809号、同57−148706号、同61−41102号などの公報に記載の方法が挙げられ、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 4, the resist
The
Specifically, in the dry etching, the first
ドライエッチングとしては、パターン断面をより矩形に近く形成する観点や支持体へのダメージをより低減する観点から、以下の形態で行なうのが好ましい。
エッチングガスは、ハロゲン系ガスを含むことが好ましい。ハロゲン系ガスは、フッ素系ガスが好ましく、フッ素系ガスと酸素ガス(O2)を含むことが好ましい。エッチングガス中、フッ素系ガスとO2との混合比率(フッ素系ガス/O2)は、流量比で1:1〜1:4が好ましい。フッ素化合物ガスとしては公知のガスを使用できるが、下記式(I)で表わされるガスであることが好ましい。
CnHmFl 式(I)
〔式(I)中、nは、1〜6を表し、mは0〜13を表し、lは1〜14を表す。〕Dry etching is preferably performed in the following manner from the viewpoint of forming a pattern cross section closer to a rectangle and reducing damage to the support.
The etching gas preferably contains a halogen-based gas. The halogen-based gas is preferably a fluorine-based gas, and preferably contains a fluorine-based gas and an oxygen gas (O 2 ). In the etching gas, the mixing ratio of fluorine-based gas and O 2 (fluorine-based gas / O 2 ) is preferably 1: 1 to 1: 4 in flow rate ratio. A known gas can be used as the fluorine compound gas, but a gas represented by the following formula (I) is preferable.
C n H m F l Formula (I)
[In formula (I), n represents 1-6, m represents 0-13, and l represents 1-14. ]
上記式(I)で表されるフッ素系ガスとしては、パーフルオロガスが好ましい。フッ素系ガスの具体例としては、CF4、C2F6、C3F8、C2F4、C4F8、C4F6、C5F8、CHF3の群から選択される1種以上であることが好ましく、C4F6、C5F8、C4F8、およびCHF3の群から選択される1種以上であることがより好ましく、C4F6、C5F8の群から選択される1種以上であることが更に好ましく、C4F6が特に好ましい。フッ素系ガスは、上記群の中から一種のガスを選択することができ、2種以上を混合ガスに含んでもよい。
また、CnFlガス(nは、1〜6を表し、lは1〜14を表す)が解離すると、CがSiやSiNの基材のエッチング進行を抑制する因子になるが、基材のエッチング進行を抑制するためには、H2、CO2などをさらに添加してもよい。As the fluorine-based gas represented by the above formula (I), perfluorogas is preferable. Specific examples of the fluorine-based gas are selected from the group of CF 4 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 2 F 4 , C 4 F 8 , C 4 F 6 , C 5 F 8 , and CHF 3. It is preferably at least one, more preferably at least one selected from the group consisting of C 4 F 6 , C 5 F 8 , C 4 F 8 , and CHF 3 , C 4 F 6 , C 5 One or more selected from the group of F 8 is more preferable, and C 4 F 6 is particularly preferable. As the fluorine-based gas, one kind of gas can be selected from the above group, and two or more kinds may be included in the mixed gas.
In addition, when C n F l gas (n represents 1 to 6 and l represents 1 to 14) is dissociated, C becomes a factor that suppresses the progress of etching of the Si or SiN substrate. In order to suppress the progress of the etching, H 2 , CO 2 or the like may be further added.
エッチングガスは、エッチングプラズマの分圧コントロール安定性およびエッチング形状の垂直性を維持する観点から、上記フッ素系ガスおよびO2に加え、さらに、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、およびキセノン(Xe)などの希ガス、から任意に選択して混合されていることが好ましい。その他混合してもよいガスとして、上記群の中から一種のガスを選択することができ、2種以上を混合ガスに含んでもよい。特に、アルゴンガスが好ましい。
その他混合してもよいガスの混合比率は、流量比でO2を1としたとき、0より大きく25以下であることが好ましく、10以上20以下であることが好ましく、16であることがより好ましい。From the viewpoint of maintaining the partial pressure control stability of the etching plasma and the perpendicularity of the etching shape, the etching gas is further made of helium (He), neon (Ne), argon (Ar) in addition to the fluorine-based gas and O 2. , Krypton (Kr), and a rare gas such as xenon (Xe) are preferably selected and mixed. As other gases that may be mixed, one kind of gas may be selected from the above group, and two or more kinds may be included in the mixed gas. In particular, argon gas is preferable.
The mixing ratio of other gases that may be mixed is preferably greater than 0 and 25 or less, more preferably 10 or more and 20 or less, and more preferably 16 when O 2 is 1 as a flow ratio. preferable.
エッチングガスの温度は、1〜100℃が好ましく、10〜80℃がより好ましく、15〜50℃がさらに好ましい。
エッチングガスのガス流量は、1500ml/分以下が好ましく、500〜1200ml/分がより好ましい。
エッチングガス中のハロゲン系ガスの流量は、10〜400ml/分が好ましく、15〜300ml/分がより好ましい。エッチングガス中の酸素ガスの流量は、10〜200ml/分が好ましく、20〜100ml/分がより好ましい。また、エッチングガス中のフッ素原子のモル量に対するエッチングガス中の炭素原子および水素原子のモル量の比((炭素原子+水素原子)/フッ素原子)は、0.5〜0.7であることが好ましく、0.6〜0.7であることがより好ましい。
エッチングガス中のアルゴンガスの流量は、エッチングガスの総量に対して90体積%以下が好ましい。エッチングガス中のアルゴンガスの流量をこのような範囲とすることにより、アルゴンガスが不純物となりエッチングを阻害することをより効果的に抑制することができる。1-100 degreeC is preferable, as for the temperature of etching gas, 10-80 degreeC is more preferable, and 15-50 degreeC is further more preferable.
The gas flow rate of the etching gas is preferably 1500 ml / min or less, more preferably 500 to 1200 ml / min.
The flow rate of the halogen-based gas in the etching gas is preferably 10 to 400 ml / min, and more preferably 15 to 300 ml / min. The flow rate of oxygen gas in the etching gas is preferably 10 to 200 ml / min, and more preferably 20 to 100 ml / min. The ratio of the molar amount of carbon atoms and hydrogen atoms in the etching gas to the molar amount of fluorine atoms in the etching gas ((carbon atom + hydrogen atom) / fluorine atom) is 0.5 to 0.7. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.6-0.7.
The flow rate of the argon gas in the etching gas is preferably 90% by volume or less with respect to the total amount of the etching gas. By setting the flow rate of the argon gas in the etching gas in such a range, it can be more effectively suppressed that the argon gas becomes an impurity and inhibits etching.
ドライエッチングを行なうチャンバーの内部圧力は、0.5〜6.0Paが好ましく、1〜5Paがより好ましい。上記混合ガスの混合比率、およびチャンバーの内部圧力を満たす条件において、エッチングパターンの矩形性を向上させるができる。
高周波としては、400kHz、60MHz、13.56MHz、2.45GHz等から選択可能であり、50〜2000W好ましくは100〜1000WのRFパワーで処理できる。
ドライエッチングを行なうチャンバーにおいて、上部バイアス値は、100〜500Wが好ましく、100〜200Wがより好ましい。また、ドライエッチングを行なうチャンバーにおいて、電極バイアス値は、0〜500Wが好ましく、100〜200Wがより好ましい。
エッチング処理の際のソースパワーは、200〜1200Wが好ましく、400〜1000Wがより好ましい。
エッチングの処理温度は、1〜100℃が好ましく、10〜80℃がより好ましい。
エッチングの処理時間、すなわち、エッチング開始から終了までの時間は、1〜200秒が好ましく、20〜150秒がより好ましい。The internal pressure of the chamber in which dry etching is performed is preferably 0.5 to 6.0 Pa, and more preferably 1 to 5 Pa. The rectangularity of the etching pattern can be improved under conditions that satisfy the mixing ratio of the mixed gas and the internal pressure of the chamber.
The high frequency can be selected from 400 kHz, 60 MHz, 13.56 MHz, 2.45 GHz, and the like, and can be processed with an RF power of 50 to 2000 W, preferably 100 to 1000 W.
In the chamber for performing dry etching, the upper bias value is preferably 100 to 500 W, and more preferably 100 to 200 W. In the chamber where dry etching is performed, the electrode bias value is preferably 0 to 500 W, and more preferably 100 to 200 W.
200-1200W is preferable and the source power in the case of an etching process has more preferable 400-1000W.
1-100 degreeC is preferable and the processing temperature of an etching has more preferable 10-80 degreeC.
The etching processing time, that is, the time from the start to the end of etching is preferably 1 to 200 seconds, and more preferably 20 to 150 seconds.
また、エッチングは、Justエッチング処理のみであってもよいし、オーバーエッチング処理を含んでいてもよい。Justエッチングとは、エッチングを基板が露出するまで行う操作を言う。Justエッチング時間は、基材が露出した際に発生する2次電子の強度違いをデテクターで検出する方法や、エッチングレートから計算により算出することができる。オーバーエッチング処理は、Justエッチングに加えて、さらに、エッチング処理を行うことを言う。オーバーエッチングは、例えばエッチング後に面内分布が存在する場合や、残渣をさらに除去するために行われる。オーバーエッチング処理は、オーバーエッチング比率を設定して行なうことが好ましい。また、オーバーエッチング比率は、初めに行なうエッチング処理時間より算出することが好ましい。オーバーエッチング比率は任意に設定できるが、フォトレジストのエッチング耐性と被エッチングパターンの矩形性維持の点で、エッチング工程におけるエッチング処理時間の30%以下であることが好ましく、5〜25%であることがより好ましい。 Further, the etching may be just a Just etching process or may include an over-etching process. Just etching refers to an operation in which etching is performed until the substrate is exposed. The Just etching time can be calculated by a method of detecting a difference in the intensity of secondary electrons generated when the base material is exposed by a detector or an etching rate. The over-etching process refers to performing an etching process in addition to just etching. Overetching is performed, for example, when an in-plane distribution exists after etching or to further remove residues. The overetching process is preferably performed by setting an overetching ratio. Moreover, it is preferable to calculate the overetching ratio from the etching process time to be performed first. The over-etching ratio can be arbitrarily set, but it is preferably 30% or less of the etching processing time in the etching process, and 5 to 25% in terms of maintaining the etching resistance of the photoresist and the rectangularity of the pattern to be etched. Is more preferable.
次いで、図5の概略断面図に示すように、エッチング後に残存するレジストパターン52を除去する。
アッシング処理により、エッチング後に残存するレジストパターンを除去することが好ましい。アッシング処理としては、灰化処理、ガスを高周波などにより励起したプラズマ処理(プラズマアッシング)、または、ガスと紫外線照射により行われる光励起処理(光励起アッシング)が好ましい。特に、ガスと紫外線照射により行われる光励起アッシングが好ましい。このようなアッシング処理を行うことにより、レジストパターンを確実に除去するとともに、レジストパターンとともに第1の着色パターン12が一緒に除去されてしまうことをより効果的に抑制することができる。
光励起アッシングでは、反応性ガスを導入したチャンバー内に紫外線等の光を照射する。これにより反応性ガスとレジストの化学反応を促進させながらレジストを除去する。紫外線を照射することによって、レジスト中の有機物の結合を切断することができる。オゾンに紫外線が吸収されると励起状態の酸素原子が生成される。励起状態の酸素原子は強力な酸化力を持ち、結合が切断されたフォトレジストと反応して、レジストが揮発除去される。
プラズマアッシングでは、酸素ガスを可視光線やマイクロ波等の非電離放射線でプラズマ化する。レジストを酸素プラズマ中に置くと、プラズマ中の酸素ラジカルと結合し、二酸化炭素と水になり、蒸発し剥離される。オゾン等のガスを導入したチャンバー内で、紫外線等の光を照射してガスとレジストの化学反応を使ってレジスト剥離をする。Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 5, the resist
It is preferable to remove the resist pattern remaining after etching by ashing. As the ashing treatment, ashing treatment, plasma treatment in which gas is excited by high frequency or the like (plasma ashing), or photoexcitation treatment (photoexcitation ashing) performed by irradiation of gas and ultraviolet rays is preferable. In particular, photoexcited ashing performed by gas and ultraviolet irradiation is preferable. By performing such an ashing process, it is possible to surely remove the resist pattern and more effectively suppress the removal of the first
In photoexcited ashing, light such as ultraviolet rays is irradiated into a chamber into which a reactive gas is introduced. This removes the resist while promoting the chemical reaction between the reactive gas and the resist. By irradiating with ultraviolet rays, organic bonds in the resist can be broken. When ultraviolet rays are absorbed by ozone, excited oxygen atoms are generated. Excited oxygen atoms have a strong oxidizing power and react with the broken bond photoresist to volatilize and remove the resist.
In plasma ashing, oxygen gas is turned into plasma with non-ionizing radiation such as visible light or microwaves. When the resist is placed in oxygen plasma, it is combined with oxygen radicals in the plasma, becomes carbon dioxide and water, and is evaporated and peeled off. In a chamber into which a gas such as ozone is introduced, light such as ultraviolet rays is irradiated and the resist is peeled off using a chemical reaction between the gas and the resist.
アッシング処理の際の処理圧力は、1〜50Paが好ましく、2〜30Paがより好ましい。
アッシング処理の際の処理温度は、1〜100℃が好ましく、10〜80℃がより好ましい。
アッシング処理の際のソースパワーは、200〜1200Wが好ましく、400〜1000Wがより好ましい。
アッシング処理の処理時間、すなわち、アッシング開始から終了までの時間は、1〜200秒が好ましく、20〜100秒がより好ましい。
アッシング処理を行なうチャンバーにおいて、上部バイアス値は、100〜500Wが好ましく、100〜200Wがより好ましい。また、アッシング処理を行なうチャンバーにおいて、電極バイアス値は、0〜500Wが好ましく、100〜200Wがより好ましい。1-50 Pa is preferable and the processing pressure in the case of an ashing process has more preferable 2-30 Pa.
1-100 degreeC is preferable and the process temperature in the case of an ashing process has more preferable 10-80 degreeC.
200-1200W is preferable and the source power in the case of an ashing process has more preferable 400-1000W.
The processing time of the ashing process, that is, the time from the start to the end of ashing is preferably 1 to 200 seconds, and more preferably 20 to 100 seconds.
In the chamber for performing the ashing treatment, the upper bias value is preferably 100 to 500 W, and more preferably 100 to 200 W. Moreover, in the chamber which performs an ashing process, 0-500W is preferable and, as for an electrode bias value, 100-200W is more preferable.
アッシング処理に用いるガスとしては、特に制限されないが、Ar、フッ素系ガス、O2、O3、N2、H2、またはこれらの混合ガスであることが好ましく、O2を用いることがより好ましい。フッ素系ガスの例としては、上述したエッチングガスで挙げたフッ素系ガス用いることができる。
アッシング処理に用いるガスの温度は、1〜100℃が好ましく、10〜80℃がより好ましく、15〜50℃がさらに好ましい。
アッシング処理に用いるガス流量は、1200ml/分以下が好ましく、100〜1000ml/分がより好ましい。
アッシング処理に用いるガス中のハロゲン系ガスの流量は、0〜20ml/分が好ましく、0〜10ml/分がより好ましい。
アッシング処理に用いるガス中の酸素ガスの流量は、50〜1000ml/分が好ましく、80〜800ml/分がより好ましい。アッシング処理に用いるガス中の酸素ガスの流量は、アッシング処理に用いるガスの総量に対して90体積%以上が好ましい。
アッシング処理に用いるガス中のアルゴンガスの流量は、0〜1000ml/分が好ましく、0〜800ml/分がより好ましい。The gas used for the ashing treatment is not particularly limited, but is preferably Ar, fluorine-based gas, O 2 , O 3 , N 2 , H 2 , or a mixed gas thereof, and more preferably O 2. . As an example of the fluorine-based gas, the fluorine-based gas mentioned in the above-described etching gas can be used.
1-100 degreeC is preferable, as for the temperature of the gas used for an ashing process, 10-80 degreeC is more preferable, and 15-50 degreeC is further more preferable.
The gas flow rate used for the ashing treatment is preferably 1200 ml / min or less, more preferably 100 to 1000 ml / min.
The flow rate of the halogen-based gas in the gas used for the ashing treatment is preferably 0 to 20 ml / min, and more preferably 0 to 10 ml / min.
The flow rate of oxygen gas in the gas used for the ashing treatment is preferably 50 to 1000 ml / min, more preferably 80 to 800 ml / min. The flow rate of oxygen gas in the gas used for the ashing treatment is preferably 90% by volume or more with respect to the total amount of gas used for the ashing treatment.
The flow rate of argon gas in the gas used for the ashing treatment is preferably 0 to 1000 ml / min, more preferably 0 to 800 ml / min.
<<<第2の着色画素を形成する工程>>>
第2の着色画素を形成する工程では、第1の着色組成物に代えて第2の着色組成物を用いること以外は、第1の着色パターン12と同様にこの第1の着色パターン12に隣接する第2の着色画素をドライエッチングで形成してもよいし、フォトリソグラフィにより第2の着色画素を形成してもよい。フォトリソグラフィにより第2の着色画素を形成することにより、全ての工程をドライエッチングで行う場合と比較して、工程数を削減することができる。以下、フォトリソグラフィにより第2の着色画素を形成する場合の例について説明する。第2の着色組成物は、第1の着色組成物とは異なる色調の着色層を形成するためのものである。<<< Step of Forming Second Colored Pixel >>>
In the step of forming the second colored pixel, it is adjacent to the first
第2の着色画素を形成する工程では、図6の概略断面図に示すように、第1の除去部群121および第2の除去部群122の内部に第2の着色組成物を埋設させて、第1の着色層11(すなわち、第1の着色層11に除去部群120が形成されてなる第1の着色パターン12)上に第2の着色組成物により第2の着色層21を積層する(工程(C))。これにより、除去部群120の中に、複数の第2の着色画素を有する第2の着色パターン22が形成される。ここで、第2の着色画素は、四角形状の画素となっていることが好ましい。第2の着色層21の形成は、第1着色層11を形成する方法と同様にして行える。
ポストベーク後の第2の着色層21の厚みとしては、0.1〜1.5μmであることが好ましく、0.1〜1.0μmであることがより好ましい。In the step of forming the second colored pixels, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 6, the second colored composition is embedded in the first removed
The thickness of the second
そして、第2の着色層21の、第1の除去部群121に対応する位置21Aを露光し、現像することによって、第2の着色層21と、第2の除去部群122の各除去部の内部に設けられた複数の第2の着色画素22Rとを除去する(工程(D))(図7の概略断面図を参照)。
現像液としては、上述した第1の着色画素を形成する工程で説明した現像液と同義である。
現像方法としては、例えば、現像液が満たされた槽中に基板を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、基板表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止することで現像する方法(パドル法)、基板表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している基板上に一定速度で現像液吐出ノズルをスキャンしながら現像液を吐出しつづける方法(ダイナミックディスペンス法)などを適用することができ、特に、パドル方が好ましい。
現像時間は、未露光部の第2の着色層21及び第2の着色画素22Rが十分に溶解する時間であれば特に制限はなく、通常は10秒〜300秒であり。好ましくは、20秒〜120秒である。
現像液の温度は0℃〜50℃が好ましく、15℃〜35℃が更に好ましい。Then, the second
The developer is synonymous with the developer described in the step of forming the first colored pixels described above.
As a development method, for example, a method in which a substrate is immersed in a tank filled with a developer for a certain period of time (dip method), a method in which the developer is raised on the surface of the substrate by surface tension and is left stationary for a certain time (paddle) Method), a method of spraying the developer on the substrate surface (spray method), a method of continuously discharging the developer while scanning the developer discharge nozzle on the substrate rotating at a constant speed (dynamic dispensing method) The paddle method is particularly preferable.
The development time is not particularly limited as long as the second
The temperature of the developer is preferably from 0 ° C to 50 ° C, more preferably from 15 ° C to 35 ° C.
<<<第3の着色画素を形成する工程>>>
カラーフィルタの製造方法は、第2の着色画素を形成する工程の後に、さらに第3の着色画素を形成する工程を有していてもよい。
第3の着色画素を形成する工程では、第1の着色組成物に代えて第3の着色組成物を用いること以外は、上述の第1の着色画素と同様に第3の着色画素をドライエッチングで形成してもよいし、フォトリソグラフィにより第3の着色画素を形成してもよい。以下、フォトリソグラフィにより第3の着色画素を形成する場合の例について説明する。第3の着色組成物は、第1の着色組成物及び第2の着色組成物とは異なる色調の着色層を形成するためのものである。
第3の着色画素を形成する工程では、図8の概略断面図に示すように、第2の除去部群122の内部に第3の着色組成物を埋設させて、複数の第3の着色画素が形成されるように、第1の着色層(すなわち、第1の除去部群121の中に第2の着色パターン22が形成されてなる第1の着色パターン12)上に第3の着色組成物により着色組成物である第3の着色層31を形成する(工程(E))。これにより、第2の除去部群122の中に、複数の第3の着色画素を有する第3の着色パターン32が形成される。ここで、第3の着色画素は、四角形状の画素となっていることが好ましい。第3の着色層31の形成は、第1の着色層11を形成する工程と同様にして行なえる。
ポストベーク後の第3の着色層31の厚みとしては、0.1〜1μmの範囲が好ましく、0.2〜0.8μmの範囲がより好ましく、0.3〜0.6μmの範囲がより好ましい。<<< Step of Forming Third Colored Pixel >>>
The method for manufacturing a color filter may further include a step of forming a third colored pixel after the step of forming the second colored pixel.
In the step of forming the third colored pixel, the third colored pixel is dry-etched in the same manner as the first colored pixel except that the third colored composition is used instead of the first colored composition. Alternatively, the third colored pixel may be formed by photolithography. Hereinafter, an example in which the third colored pixel is formed by photolithography will be described. The third colored composition is for forming a colored layer having a color tone different from that of the first colored composition and the second colored composition.
In the step of forming the third colored pixel, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 8, the third colored composition is embedded in the second
As thickness of the 3rd
そして、第3の着色層31の、第2の除去部群122に対応する位置31Aを露光し、現像することによって、第3の着色層31を除去する。これにより、図9の概略断面図に示すように、第1の着色パターン12と、第2の着色パターン22と、第3の着色パターン32とを有するカラーフィルタ100が製造される(工程(F))。
Then, the third
上述した第2の着色組成物、および、第3の着色組成物は、それぞれ、着色剤を含有する。着色剤は、本発明の着色組成物において上述したものを同様に挙げることができるが、第2の着色画素および第3の着色画素の一方が青色透過部であり、他方が赤色透過部であることが好ましい。青色透過部を形成するための着色組成物に含有される着色剤としては、例えば、C.I.ピグメントバイオレット1,19,23,27,32,37,42、および、C.I.ピグメントブルー 1,2,15,15:1,15:2,15:3,15:4,15:6,16,22,60,64,66,79,80から選択される1種以上が挙げられる。赤色透過部を形成するための着色組成物に含有される着色剤は、特開2012−172003号公報の段落番号0037、0039に記載のものから選択される1種以上であることが好ましく、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。
The 2nd coloring composition mentioned above and the 3rd coloring composition contain a coloring agent, respectively. Examples of the colorant include those described above in the coloring composition of the present invention, but one of the second colored pixel and the third colored pixel is a blue transmissive portion, and the other is a red transmissive portion. It is preferable. Examples of the colorant contained in the coloring composition for forming the blue transmitting part include C.I. I.
第2の着色組成物、および、第3の着色組成物の各々において、着色組成物の全固形分に対する着色剤の含有量は、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることが更に好ましい。また、着色組成物の全固形分に対する着色剤の含有量は、通常、90質量%以下であり、80質量%以下であることが好ましい。 In each of the second coloring composition and the third coloring composition, the content of the coloring agent with respect to the total solid content of the coloring composition is preferably 30% by mass or more, and 35% by mass or more. It is more preferable, and it is still more preferable that it is 40 mass% or more. Moreover, content of the coloring agent with respect to the total solid of a coloring composition is 90 mass% or less normally, and it is preferable that it is 80 mass% or less.
また、第2の着色組成物、および、第3の着色組成物は、それぞれ、ネガ型の感放射線性組成物が用いられることが好ましい。このネガ型の感放射線性組成物としては、紫外線(g線、h線、i線)、エキシマレーザー等を含む遠紫外線、電子線、イオンビームおよびX線等の放射線に感応するネガ型感放射線性組成物が使用できる。放射線のうち、g線、h線、i線が好ましく、中でもi線が好ましい。
照射量(露光量)は30mJ/cm2〜3000mJ/cm2が好ましく50mJ/cm2〜2500mJ/cm2がより好ましく、100mJ/cm2〜500mJ/cm2が特に好ましい。Moreover, it is preferable that a negative radiation sensitive composition is respectively used for the 2nd coloring composition and the 3rd coloring composition. This negative radiation sensitive composition includes negative radiation sensitive to radiation such as ultraviolet rays (g rays, h rays, i rays), deep ultraviolet rays including excimer laser, electron beams, ion beams and X rays. Sex compositions can be used. Of the radiation, g-line, h-line and i-line are preferable, and i-line is particularly preferable.
Irradiation dose (exposure dose) is more preferably 30mJ / cm 2 ~3000mJ / cm 2 is preferably 50mJ / cm 2 ~2500mJ / cm 2 , 100mJ / cm 2 ~500mJ / cm 2 is particularly preferred.
具体的には、ネガ型の感放射線性組成物として、光重合開始剤、重合成分(重合性化合物)、および、バインダー樹脂(アルカリ可溶性樹脂等)などを含有する組成物が好ましく、例えば、特開2005−326453号公報の段落番号0017〜0064に記載のものを挙げることができ、この内容は本願明細書に組み込まれる。このようなネガ型の感放射線性組成物は、放射線の照射により、光重合開始剤が、重合性化合物の重合反応を開始させ、結果として、アルカリ可溶状態から、アルカリ不溶性になることを利用するものである。 Specifically, the negative radiation-sensitive composition is preferably a composition containing a photopolymerization initiator, a polymerization component (polymerizable compound), a binder resin (alkali-soluble resin or the like), and the like. Examples described in paragraph Nos. 0017 to 0064 of Kaikai 2005-326453 may be mentioned, the contents of which are incorporated herein. Such a negative radiation sensitive composition utilizes the fact that the photopolymerization initiator initiates the polymerization reaction of the polymerizable compound upon irradiation with radiation, and as a result, the alkali soluble state becomes alkali insoluble. To do.
なお、上述した説明では、ドライエッチングにより第1の着色画素を形成する例について説明したが、ドライエッチングに変えてウェットエッチング法を用いてもよい。以下にウェットエッチング法によりパターン形成する方法の一例を示す。
基板上に、着色組成物を塗布して着色層を形成する。
基板としては通常、ソーダガラス、無アルカリガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどを用いることができる。塗布は、スピンナー、スプレー塗布、浸漬、ロールコーティング、バーコーティング、ダイコーティングなどの方法が用いられる。塗布した着色組成物の乾燥は、オーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50〜180℃の範囲で数秒〜数時間行なうのが好ましい。
上記着色層上にパターン形成用のフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層の厚さは、0.1〜3μmが好ましく、0.2〜2.5μmが好ましく、0.3〜2μmが更に好ましい。
続いて、露光装置を用い、フォトレジスト層上にマスクを置き、化学線を照射し、露光する。化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線が例として挙げられ、紫外線、可視光線が好ましい。ポジ型フォトレジストを用いた場合には、露光後、ポジ型フォトレジスト用の現像液を用いて、フォトレジスト層の現像及び着色層のエッチングを同時に行う。着色層のエッチングには、HF系(BHF)を用いることもできる。次いで、エッチング後不要となったフォトレジスト層を剥離する。通常、剥離はアセトン、セロソルブ系などの溶剤、NMP(N−メチル−2−ピロリドン)/MEA(モノエタノールアミン)/超純水(Deionized water)の混合溶剤等が使用される。着色膜を熱処理し、着色膜のパターン加工を終える。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〜5時間実施する。この熱処理温度は、180〜400℃が好ましく、180〜350℃がより好ましい。例えば、130℃、200℃、300℃で各々30分熱処理する。また、室温から300℃まで2時間かけて直線的に昇温してもよい。In the above description, an example in which the first colored pixel is formed by dry etching has been described, but a wet etching method may be used instead of dry etching. An example of a method for forming a pattern by the wet etching method is shown below.
On the substrate, a colored composition is applied to form a colored layer.
As the substrate, soda glass, alkali-free glass, borosilicate glass, quartz glass, or the like can be usually used. For the coating, methods such as spinner, spray coating, dipping, roll coating, bar coating, and die coating are used. The applied colored composition is preferably dried at a temperature of 50 to 180 ° C. for several seconds to several hours using an oven, a hot plate, infrared rays or the like.
A photoresist for pattern formation is applied on the colored layer to form a photoresist layer. The thickness of the photoresist layer is preferably 0.1 to 3 μm, preferably 0.2 to 2.5 μm, and more preferably 0.3 to 2 μm.
Subsequently, using an exposure apparatus, a mask is placed on the photoresist layer, irradiated with actinic radiation, and exposed. Examples of actinic rays include ultraviolet rays, visible rays, electron beams, and X-rays, and ultraviolet rays and visible rays are preferable. In the case where a positive photoresist is used, after the exposure, development of the photoresist layer and etching of the colored layer are simultaneously performed using a developer for positive photoresist. HF (BHF) can also be used for etching the colored layer. Next, the photoresist layer which becomes unnecessary after etching is peeled off. Usually, a solvent such as acetone or cellosolve, a mixed solvent of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) / MEA (monoethanolamine) / ultra pure water (Deionized water), or the like is used for peeling. The colored film is heat-treated to finish the patterning of the colored film. The heat treatment is carried out for 5 minutes to 5 hours while selecting the temperature and raising the temperature stepwise or selecting a certain temperature range and continuously raising the temperature. The heat treatment temperature is preferably 180 to 400 ° C, and more preferably 180 to 350 ° C. For example, heat treatment is performed at 130 ° C., 200 ° C., and 300 ° C. for 30 minutes. Further, the temperature may be increased linearly from room temperature to 300 ° C. over 2 hours.
また、上述した説明では、パターニングされたレジスト層をマスクとしてドライエッチングし、アッシングして第1の着色画素を得る方法について説明したが、着色層をフォトリソグラフィ法でパターン形成して第1の着色画素を得てもよい。フォトリソグラフィ法の詳細については、特開2013−227497号公報の段落番号0173〜0185を参照でき、これらの内容は本願明細書に組み込まれる。 In the above description, the method of dry etching using the patterned resist layer as a mask and ashing to obtain the first colored pixel has been described. However, the colored layer is patterned by photolithography to form the first colored layer. Pixels may be obtained. For details of the photolithography method, reference can be made to paragraph numbers 0173 to 0185 of JP2013-227497A, the contents of which are incorporated herein.
上述では一般的なカラーフィルタアレイを想定した製造方法を示したが、これに限定されることはない。n色(n=2以上)のカラーフィルタ、形状が正方ではない(たとえばライン状、長方形などの形態)カラーフィルタを形成するカラーフィルタの製造方法としても好適に用いることができる。
また、1色目の画素である第1の着色画素をドライエッチングおよびアッシングを用いて形成し、2色目以降の画素をフォトリソグラフィ法を用いた方法で形成することもできる。In the above description, the manufacturing method assuming a general color filter array is shown, but the present invention is not limited to this. It can also be suitably used as a manufacturing method of a color filter for forming an n-color (n = 2 or more) color filter or a color filter whose shape is not square (for example, a line shape, a rectangular shape, etc.).
Alternatively, the first colored pixel that is the first color pixel can be formed by dry etching and ashing, and the second and subsequent color pixels can be formed by a method using a photolithography method.
カラーフィルタは、CCD、CMOS等の固体撮像素子に好適に用いることができ、特に100万画素を超えるような高解像度のCCDやCMOS等に好適である。固体撮像素子用カラーフィルタは、例えば、CCDまたはCMOSを構成する各画素の受光部と、集光するためのマイクロレンズと、の間に配置されるカラーフィルタとして用いることができる。 The color filter can be suitably used for a solid-state imaging device such as a CCD or CMOS, and is particularly suitable for a CCD or CMOS having a high resolution exceeding 1 million pixels. The solid-state image sensor color filter can be used, for example, as a color filter disposed between a light receiving portion of each pixel constituting a CCD or CMOS and a microlens for condensing light.
カラーフィルタにおける着色パターン(着色画素)の膜厚としては、0.1〜1.0μmが好ましく、0.1〜0.8μmがより好ましい。
また、着色パターン(着色画素)のサイズ(パターン幅)としては、2.5μm以下とすることができ、2.0μm以下とすることもでき、0.9〜1.4μmとすることもできる。特に、ドライエッチング法を用いることにより、上記サイズの着色パターンを効率的に作製することができる。The film thickness of the colored pattern (colored pixel) in the color filter is preferably 0.1 to 1.0 μm, and more preferably 0.1 to 0.8 μm.
In addition, the size (pattern width) of the colored pattern (colored pixel) can be 2.5 μm or less, can be 2.0 μm or less, and can be 0.9 to 1.4 μm. In particular, by using a dry etching method, a colored pattern having the above size can be efficiently produced.
<固体撮像素子>
本発明の一態様である固体撮像素子は、固体撮像素子用カラーフィルタを備える。固体撮像素子の構成としては、固体撮像素子用カラーフィルタとして本発明の一態様であるカラーフィルタが備えられた構成であり、固体撮像素子として機能する構成であれば特に限定はないが、例えば、以下のような構成が挙げられる。<Solid-state imaging device>
A solid-state image sensor which is one embodiment of the present invention includes a color filter for a solid-state image sensor. The configuration of the solid-state imaging device is a configuration provided with the color filter that is one embodiment of the present invention as the color filter for the solid-state imaging device, and is not particularly limited as long as the configuration functions as a solid-state imaging device. The following configurations are listed.
固体撮像素子は、支持体上に、固体撮像素子(CCDイメージセンサー、CMOSイメージセンサー、等)の受光エリアを構成する複数のフォトダイオードおよびポリシリコン等からなる転送電極を有し、上記フォトダイオードおよび上記転送電極上にフォトダイオードの受光部のみ開口したタングステン等からなる遮光膜を有し、遮光膜上に遮光膜全面およびフォトダイオード受光部を覆うように形成された窒化シリコン等からなるデバイス保護膜を有し、上記デバイス保護膜上に、固体撮像素子用カラーフィルタを有する構成である。
さらに、上記デバイス保護膜上であって固体撮像素子用カラーフィルタの下(支持体に近い側)に集光手段(例えば、マイクロレンズ等。以下同じ)を有する構成や、固体撮像素子用カラーフィルタ上に集光手段を有する構成等であってもよい。The solid-state imaging device has a plurality of photodiodes and polysilicon transfer electrodes constituting a light receiving area of a solid-state imaging device (CCD image sensor, CMOS image sensor, etc.) on a support, A device protective film made of silicon nitride or the like, which has a light shielding film made of tungsten or the like opened only on the light receiving part of the photodiode on the transfer electrode, and is formed on the light shielding film so as to cover the entire surface of the light shielding film and the photodiode light receiving part. And having a color filter for a solid-state image sensor on the device protective film.
Further, a configuration having a light condensing means (for example, a microlens, etc., the same applies hereinafter) on the device protective film and under the color filter for the solid-state image sensor (on the side close to the support), The structure etc. which have a condensing means on may be sufficient.
<画像表示装置>
カラーフィルタは、上記固体撮像素子のみならず、液晶表示装置や有機EL表示装置などの、画像表示装置に用いることができ、特に液晶表示装置の用途に好適である。本発明の一態様であるカラーフィルタを備えた液晶表示装置は、表示画像の色合いが良好で表示特性に優れた高画質画像を表示することができる。<Image display device>
The color filter can be used not only for the solid-state imaging device but also for an image display device such as a liquid crystal display device or an organic EL display device, and is particularly suitable for use in a liquid crystal display device. A liquid crystal display device including a color filter which is one embodiment of the present invention can display a high-quality image with excellent display characteristics and hue of a display image.
表示装置の定義や各表示装置の詳細については、例えば「電子ディスプレイデバイス(佐々木 昭夫著、(株)工業調査会 1990年発行)」、「ディスプレイデバイス(伊吹 順章著、産業図書(株)平成元年発行)」などに記載されている。また、液晶表示装置については、例えば「次世代液晶ディスプレイ技術(内田 龍男編集、(株)工業調査会 1994年発行)」に記載されている。本発明が適用できる液晶表示装置に特に制限はなく、例えば、上記の「次世代液晶ディスプレイ技術」に記載されている色々な方式の液晶表示装置に適用できる。 For the definition of display devices and details of each display device, refer to, for example, “Electronic Display Devices (Akio Sasaki, published by Industrial Research Institute 1990)”, “Display Devices (Junaki Ibuki, Industrial Books Co., Ltd.) Issued in the first year). The liquid crystal display device is described in, for example, “Next-generation liquid crystal display technology (edited by Tatsuo Uchida, published by Kogyo Kenkyukai 1994)”. The liquid crystal display device to which the present invention can be applied is not particularly limited, and can be applied to, for example, various types of liquid crystal display devices described in the “next generation liquid crystal display technology”.
カラーフィルタは、カラーTFT方式の液晶表示装置に用いてもよい。カラーTFT方式の液晶表示装置については、例えば「カラーTFT液晶ディスプレイ(共立出版(株)1996年発行)」に記載されている。さらに、カラーフィルタはIPSなどの横電界駆動方式、MVAなどの画素分割方式などの視野角が拡大された液晶表示装置や、STN、TN、VA、OCS、FFS、およびR−OCB等にも適用できる。
また、カラーフィルタは、明るく高精細なCOA(Color-filter On Array)方式にも供することが可能である。COA方式の液晶表示装置にあっては、カラーフィルタ層に対する要求特性は、前述のような通常の要求特性に加えて、層間絶縁膜に対する要求特性、すなわち低誘電率および剥離液耐性が必要とされることがある。本発明の一態様であるカラーフィルタにおいては、色相に優れた色素を用いることから、色純度、光透過性などが良好で着色パターン(画素)の色合いに優れるので、解像度が高く長期耐久性に優れたCOA方式の液晶表示装置を提供することができる。なお、低誘電率の要求特性を満足するためには、カラーフィルタ層の上に樹脂被膜を設けてもよい。
これらの画像表示方式については、例えば、「EL、PDP、LCDディスプレイ−技術と市場の最新動向−(東レリサーチセンター調査研究部門 2001年発行)」の43ページなどに記載されている。The color filter may be used in a color TFT liquid crystal display device. The color TFT liquid crystal display device is described in, for example, “Color TFT liquid crystal display (issued in 1996 by Kyoritsu Publishing Co., Ltd.)”. Furthermore, the color filter can be applied to liquid crystal display devices with a wide viewing angle, such as horizontal electric field drive methods such as IPS and pixel division methods such as MVA, STN, TN, VA, OCS, FFS, and R-OCB. it can.
The color filter can also be used in a bright and high-definition COA (Color-filter On Array) system. In the case of a COA type liquid crystal display device, the required characteristics for the color filter layer require the required characteristics for the interlayer insulating film, that is, the low dielectric constant and the resistance to the stripping solution, in addition to the normal required characteristics as described above. Sometimes. In the color filter which is one embodiment of the present invention, since a dye having an excellent hue is used, the color purity, light transmittance, and the like are excellent, and the color pattern (pixel) is excellent in color, so the resolution is high and long-term durability is achieved. An excellent COA liquid crystal display device can be provided. In order to satisfy the required characteristics of a low dielectric constant, a resin film may be provided on the color filter layer.
These image display methods are described, for example, on page 43 of "EL, PDP, LCD display-Technology and latest trends in the market (issued by Toray Research Center Research Division 2001)".
カラーフィルタを備えた液晶表示装置は、カラーフィルタ以外に、電極基板、偏光フィルム、位相差フィルム、バックライト、スペーサ、視野角保障フィルムなど様々な部材から構成される。カラーフィルタは、これらの公知の部材で構成される液晶表示装置に適用することができる。これらの部材については、例えば、「'94液晶ディスプレイ周辺材料・ケミカルズの市場(島 健太郎 (株)シーエムシー 1994年発行)」、「2003液晶関連市場の現状と将来展望(下巻)(表良吉(株)富士キメラ総研、2003年発行)」に記載されている。
バックライトに関しては、SID meeting Digest 1380(2005)(A.Konno et.al)や、月刊ディスプレイ 2005年12月号の18〜24ページ(島 康裕)、同25〜30ページ(八木隆明)などに記載されている。In addition to the color filter, the liquid crystal display device including the color filter includes various members such as an electrode substrate, a polarizing film, a retardation film, a backlight, a spacer, and a viewing angle guarantee film. The color filter can be applied to a liquid crystal display device composed of these known members. Regarding these components, for example, “'94 Liquid Crystal Display Peripheral Materials / Chemicals Market (Kentaro Shima CMC 1994)”, “2003 Liquid Crystal Related Markets Current Status and Future Prospects (Volume 2)” Fuji Chimera Research Institute, Ltd., published in 2003) ”.
Regarding backlighting, SID meeting Digest 1380 (2005) (A. Konno et.al), Monthly Display December 2005, pages 18-24 (Yasuhiro Shima), pages 25-30 (Yukiaki Yagi), etc. Have been described.
本発明の一態様であるカラーフィルタを液晶表示装置に用いると、従来公知の冷陰極管の三波長管と組み合わせたときに高いコントラストを実現できるが、さらに、赤、緑、青のLED光源(RGB−LED)をバックライトとすることによって輝度が高く、また、色純度の高い色再現性の良好な液晶表示装置を提供することができる。 When the color filter which is one embodiment of the present invention is used in a liquid crystal display device, high contrast can be realized when combined with a conventionally known three-wavelength tube of a cold cathode tube, but further, red, green, and blue LED light sources ( By using RGB-LED) as a backlight, a liquid crystal display device having high luminance and high color purity and good color reproducibility can be provided.
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」、「%」は、質量基準である。 The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the specific examples shown below. Unless otherwise specified, “part” and “%” are based on mass.
(シロキサン樹脂Aの合成例)
PGMEAに、X−22−174ASX(信越化学工業株式会社製)と、メタクリル酸と、メタクリル酸メチルとを、50:30:20の質量比となるように溶解すると共に、重合開始剤(ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)「V−601」)を全重合成分に対する比率で0.3mol%溶解させ、窒素雰囲気下、80℃で重合を行った。途中、重合開始2時間後、4時間後に重合開始剤(V−601)を全重合成分に対する比率で0.3mol%追添(追って添加)し、合計6時間重合した。重合後、精製処理および乾燥を行い、シロキサン樹脂Aを得た。得られたシロキサン樹脂Aの重量平均分子量は、約10000であった。
シロキサン樹脂A(Meはメチル基を表し、nは整数を表し、Rは置換基または連結基を表す。)
In PGMEA, X-22-174ASX (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), methacrylic acid, and methyl methacrylate were dissolved in a mass ratio of 50:30:20, and a polymerization initiator (dimethyl- 2,2′-azobis (2-methylpropionate) “V-601”) was dissolved at a ratio of 0.3 mol% with respect to the total polymerization components, and polymerization was performed at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. On the way, 2 hours after the start of polymerization and 4 hours later, a polymerization initiator (V-601) was added in a ratio of 0.3 mol% (added later) in a ratio to the total polymerization components, and polymerization was performed for a total of 6 hours. After the polymerization, purification treatment and drying were performed to obtain siloxane resin A. The resulting siloxane resin A had a weight average molecular weight of about 10,000.
Siloxane resin A (Me represents a methyl group, n represents an integer, and R represents a substituent or a linking group)
(シロキサン樹脂Bの合成例)
PGMEAに、X−22−174BX(信越化学工業株式会社製)と、下記化合物Cとを溶解し、重合開始剤(ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)「V−601」)を全重合成分に対する比率で0.3mol%溶解させ、窒素雰囲気下、80℃で重合を行った。途中、重合開始2時間後に重合開始剤(V−601)を全重合成分に対する比率で0.3mol%追添し、4時間重合した。
得られた反応溶液と、下記化合物DとをPGMEAに溶解させ、重合開始剤((V−601)を全重合成分に対する比率で0.3mol%溶解させ、窒素雰囲気下、80℃で重合を行った。途中、重合開始2時間後に重合開始剤(V−601)を全重合成分に対する比率で0.3mol%追添し、4時間重合した。重合後、精製処理及び乾燥を行い、シロキサン樹脂Bを得た。シロキサン樹脂Bの重量平均分子量は、約8000であった。なお、上記X−22−174BXと、化合物Cと、化合物Dは、90:7:3の質量比となるように配合した。
化合物C
X-22-174BX (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and the following compound C are dissolved in PGMEA and a polymerization initiator (dimethyl-2,2′-azobis (2-methylpropionate) “V-601” is dissolved. )) Was dissolved in a ratio of 0.3 mol% with respect to the total polymerization components, and polymerization was performed at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. In the middle, after 2 hours from the start of polymerization, 0.3 mol% of a polymerization initiator (V-601) was added in a ratio to the total polymerization components, and polymerization was performed for 4 hours.
The obtained reaction solution and the following compound D are dissolved in PGMEA, and the polymerization initiator ((V-601) is dissolved in a ratio of 0.3 mol% with respect to the total polymerization components, and polymerization is performed at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere. In the middle, after 2 hours from the start of polymerization, a polymerization initiator (V-601) was added in an amount of 0.3 mol% in a ratio to the total polymerization components, followed by polymerization for 4 hours. The weight average molecular weight of the siloxane resin B was about 8000. The X-22-174BX, the compound C, and the compound D were blended in a mass ratio of 90: 7: 3. did.
Compound C
<実施例1>
(着色組成物の調製)
以下の成分を、0.5mmビーズで30分間分散処理することにより、以下の成分を含む着色組成物を調製した。
・有機色材:C.I.ピグメントグリーン58(PG58)とC.I.ピグメントイエロー150(PY150)との混合物。着色組成物中の全固形分に対して70質量%(C.I.ピグメントグリーン58が38.5質量%、C.I.ピグメントイエロー150が31.5質量%)
・上記シロキサン樹脂A:着色組成物中の全固形分に対して29.2質量%
・トリエトキシボラン:着色組成物中の全固形分に対して0.6質量%
・アルミニウムイソプロポキシド:着色組成物中の全固形分に対して0.1質量%
・PGMEA:着色組成物中の固形分の濃度が15.0質量%となる量<Example 1>
(Preparation of coloring composition)
A coloring composition containing the following components was prepared by dispersing the following components with 0.5 mm beads for 30 minutes.
Organic colorant: A mixture of CI Pigment Green 58 (PG58) and CI Pigment Yellow 150 (PY150). 70% by mass with respect to the total solid content in the coloring composition (C.I. Pigment Green 58 is 38.5% by mass, CI Pigment Yellow 150 is 31.5% by mass)
-Siloxane resin A: 29.2% by mass with respect to the total solid content in the coloring composition
Triethoxyborane: 0.6% by mass with respect to the total solid content in the coloring composition
Aluminum isopropoxide: 0.1% by mass relative to the total solid content in the coloring composition
-PGMEA: The quantity from which the density | concentration of the solid content in a coloring composition will be 15.0 mass%
<実施例2>
実施例1の着色組成物において、シロキサン樹脂A(着色組成物中の全固形分に対して29.2質量%)を、下記構造の樹脂X(着色組成物中の全固形分に対して20質量%)と、シロキサン樹脂A(着色組成物中の全固形分に対して9.2質量%)と、に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例2の着色組成物を調製した。
樹脂X(重量平均分子量25700、富士フイルムファインケミカルズ製)
実施例1の着色組成物において、シロキサン樹脂A(着色組成物中の全固形分に対して29.2質量%)を、上記シロキサン樹脂B(着色組成物中の全固形分に対して9.2質量%)と、シロキサン樹脂A(着色組成物中の全固形分に対して20質量%)とに変更し、さらに、PGMEAを、PGMEAとPGMEとの混合溶剤(質量比20:80)に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例3の着色組成物を調製した。
<実施例4〜6>
実施例1の着色組成物において、表1に示すように、その他成分のトリエトキシボラン及びアルミニウムイソプロポキシドのうち少なくともいずれかを配合しないこと以外は、実施例1と同様にして実施例4〜6の着色組成物を調製した。
<実施例7>
実施例1の着色組成物において、有機色材を、C.I.ピグメントレッド254(PR254)とC.I.ピグメントイエロー139(PY139)との混合物に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例7の着色組成物を調製した。なお、PR254が38.5質量%、PY139が31.5質量%とした。<Example 2>
In the colored composition of Example 1, the siloxane resin A (29.2% by mass with respect to the total solid content in the colored composition) was replaced with the resin X (with respect to the total solid content in the colored composition) having the following structure. %) And siloxane resin A (9.2% by mass with respect to the total solid content in the colored composition), and the colored composition of Example 2 was prepared in the same manner as Example 1. did.
Resin X (weight average molecular weight 25700, manufactured by FUJIFILM Fine Chemicals)
In the colored composition of Example 1, siloxane resin A (29.2% by mass with respect to the total solid content in the colored composition) was changed to 9.9.9% with respect to the siloxane resin B (total solid content in the colored composition). 2 mass%) and siloxane resin A (20 mass% with respect to the total solid content in the colored composition), and further, PGMEA is changed to a mixed solvent of PGMEA and PGME (mass ratio 20:80). A colored composition of Example 3 was prepared in the same manner as Example 1 except for the change.
<Examples 4 to 6>
In the coloring composition of Example 1, as shown in Table 1, Examples 4 to 4 were carried out in the same manner as Example 1 except that at least one of triethoxyborane and aluminum isopropoxide as other components was not blended. 6 colored compositions were prepared.
<Example 7>
In the coloring composition of Example 1, the organic colorant was changed to a mixture of CI Pigment Red 254 (PR254) and CI Pigment Yellow 139 (PY139), and was the same as Example 1. Thus, a colored composition of Example 7 was prepared. In addition, PR254 was 38.5 mass% and PY139 was 31.5 mass%.
<比較例1>
実施例1の着色組成物において、シロキサン樹脂Aを樹脂Xに変更し、トリエトキシボランおよびアルミニウムイソプロポキシドを配合しなかったこと以外は実施例1と同様にして比較例1の着色組成物を調製した。<Comparative Example 1>
In the coloring composition of Example 1, the siloxane resin A was changed to the resin X, and the coloring composition of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1 except that triethoxyborane and aluminum isopropoxide were not blended. Prepared.
<比較例2>
実施例1の着色組成物において、シロキサン樹脂Aを樹脂Xと、シロキサン樹脂Bとに変更し、着色組成物中の樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂Bの含有量が75質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして比較例2の着色組成物を調製した。<Comparative example 2>
In the coloring composition of Example 1, the siloxane resin A is changed to the resin X and the siloxane resin B so that the content of the siloxane resin B is 75% by mass with respect to the total mass of the resin components in the coloring composition. A colored composition of Comparative Example 2 was prepared in the same manner as Example 1 except that.
(着色組成物を用いたパターン形成について)
上記で得られた実施例1の着色組成物を、東京エレクトロン製スピンコーターACT−8を用いて、8インチのシリコンウェハー(基板)上に2000rpmでスピン塗布し塗布膜を得た。得られた塗布膜を、ホットプレート上にて100℃で2分間加熱し、さらに220℃で5分間加熱し着色層(厚さ0.5μm)を形成した。(Regarding pattern formation using a colored composition)
The colored composition of Example 1 obtained above was spin-coated at 2000 rpm on an 8-inch silicon wafer (substrate) using a spin coater ACT-8 manufactured by Tokyo Electron to obtain a coating film. The obtained coating film was heated on a hot plate at 100 ° C. for 2 minutes, and further heated at 220 ° C. for 5 minutes to form a colored layer (thickness 0.5 μm).
次いでアドヒージョン処理、フォトレジスト形成、ドライエッチングを実施し、パターン化された着色層を加工した。具体的には下記の手順でパターン形成を行った。
上記着色層上に、ポジ型フォトレジスト「FHi622BC」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)をスピンコーターにて塗布し、100℃で2分間の加熱処理を行い、膜厚が0.7μmの厚さになるようにフォトレジスト層を形成した。次に、対応する領域を、i線ステッパー(キャノン(株)製、FPA3000i5+)にて300mJ/cm2のパターン露光を行い、110℃で1分間の加熱処理を実施した。その後、現像液「FHD−5」(富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製)で1分間の現像処理後、100℃で1分間のポストベーク処理を実施して、アレイを形成すべき領域のフォトレジストを除去した。このようにして、1.2μm×1.2μmサイズのベイヤーパターンを形成した。次いで、下記のドライエッチング条件(1−1)で着色層の処理を行った。その後、下記のアッシング条件(2−1)でフォトレジストの除去を行った。Subsequently, an adhesion treatment, a photoresist formation, and dry etching were performed to process the patterned colored layer. Specifically, pattern formation was performed according to the following procedure.
On the colored layer, a positive photoresist “FHi622BC” (manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) is applied with a spin coater and subjected to a heat treatment at 100 ° C. for 2 minutes to a thickness of 0.7 μm. A photoresist layer was formed so that Next, the corresponding region was subjected to pattern exposure at 300 mJ / cm 2 using an i-line stepper (manufactured by Canon Inc., FPA3000i5 +), and heat treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute. Then, after developing for 1 minute with a developer “FHD-5” (manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.), post-baking is performed at 100 ° C. for 1 minute to form a photoresist in the region where the array is to be formed. Removed. In this way, a Bayer pattern having a size of 1.2 μm × 1.2 μm was formed. Next, the colored layer was processed under the following dry etching conditions (1-1). Thereafter, the photoresist was removed under the following ashing conditions (2-1).
<ドライエッチング条件(1−1)>
使用装置:日立ハイテクノロジーズ社製 U−621
(枚葉式ドライエッチング、アッシング装置)
のドライエッチングチャンバー使用処理パラメータ
圧力:2.0Pa
使用ガス:Ar/C4F6/O2=600/20/50ml/min
処理温度:20℃
ソースパワー:500W
上部バイアス/電極バイアス=500/1000W
処理時間:Justエッチング+10%オーバーエッチング
エッチングは、Justエッチングに加え、Justエッチングのエッチング時間の10%のオーバーエッチングを行った。Justエッチング時間は、終点検出器(デテクター)より定めた。<Dry etching conditions (1-1)>
Equipment used: U-621 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
(Single wafer dry etching, ashing equipment)
Process parameters for using dry etching chamber
Pressure: 2.0Pa
Gas used: Ar / C 4 F 6 / O 2 = 600/20/50 ml / min
Processing temperature: 20 ° C
Source power: 500W
Upper bias / electrode bias = 500/1000 W
Processing time: Just etching + 10% overetching In addition to Just etching, overetching was performed for 10% of the etching time of Just etching. The Just etching time was determined from an end point detector (detector).
<アッシング条件(2−1)>
使用装置:日立ハイテクノロジーズ社製 U−621
(枚葉式ドライエッチング、アッシング装置)
のドライエッチングチャンバー使用
処理パラメータ
圧力:2.0Pa
使用ガス:O2=300ml/min
処理温度:20℃
ソースパワー:1000W
上部バイアス/電極バイアス=100/100W
処理時間:フォトレジスト残渣がなくなるまで(最大300秒とした)<Ashing condition (2-1)>
Equipment used: U-621 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation
(Single wafer dry etching, ashing equipment)
Use of dry etching chamber Process parameters
Pressure: 2.0Pa
Gas used: O 2 = 300 ml / min
Processing temperature: 20 ° C
Source power: 1000W
Upper bias / electrode bias = 100 / 100W
Processing time: Until there is no photoresist residue (up to 300 seconds)
実施例1の着色組成物を実施例2〜7、比較例1、2の着色組成物に替えたこと以外は実施例1と同様にしてパターンを形成した。 A pattern was formed in the same manner as in Example 1 except that the colored composition of Example 1 was replaced with the colored compositions of Examples 2 to 7 and Comparative Examples 1 and 2.
実施例1〜7の着色組成物を用いた場合、パターン形状が良好であり、レジストの残りも少ないことがわかった。これに対し、比較例1、2の着色組成物を用いた場合、パターン形状を良好にすることと、レジストの残りを少なくすることを両立させるのが困難であることがわかった。 It was found that when the colored compositions of Examples 1 to 7 were used, the pattern shape was good and the remaining resist was small. On the other hand, it was found that when the colored compositions of Comparative Examples 1 and 2 were used, it was difficult to achieve both good pattern shape and less resist residue.
<着色層の表面状態>
着色層を形成後の表面状態は、以下の条件で評価した。
A:着色層の表面の荒れ・クラックなどが見られない。
B:着色層の表面の荒れが見られる。
C:着色層の表面のクラックが見られる。
D:着色層の表面の荒れ・クラックの双方が見られる。
<フォトレジストの形成性>
フォトレジストの形成性は、以下の条件で評価した。
A:フォトレジストが垂直に形成できており、ボトムの部分での裾ひきが見られない。
B:フォトレジストが垂直に形成できているが、ボトムの部分で多少のパターンの裾ひきが見られる。
C:フォトレジストの形状がややテーパー形状である。
D:フォトレジストの形状が悪く、パターン分離性に乏しい。
<エッチングパターン形状>
エッチング後のパターン形状は、以下の条件で評価した。
A:エッチング後のパターンが垂直に形成されている。
B:エッチング後のパターンがややテーパー形状であるが、直線的に加工されている。
C:エッチング後のパターンが直線的ではない状態に加工されている。
D:エッチング加工が困難である。<Surface condition of colored layer>
The surface state after forming the colored layer was evaluated under the following conditions.
A: The surface of the colored layer is not rough or cracked.
B: Surface roughness of the colored layer is observed.
C: Cracks on the surface of the colored layer are observed.
D: Both surface roughness and cracks of the colored layer are observed.
<Formability of photoresist>
The formability of the photoresist was evaluated under the following conditions.
A: Photoresist can be formed vertically, and no bottom is seen at the bottom.
B: Photoresist is formed vertically, but some pattern hems are seen at the bottom.
C: The shape of the photoresist is slightly tapered.
D: The shape of the photoresist is poor and the pattern separation property is poor.
<Etching pattern shape>
The pattern shape after etching was evaluated under the following conditions.
A: The pattern after etching is formed vertically.
B: The pattern after etching is slightly tapered, but is processed linearly.
C: The pattern after etching is processed in a non-linear state.
D: Etching is difficult.
<エッチング速度>
エッチング速度は以下の条件で評価した。
A:0.5μmのJustエッチング時間が100秒以下である。
B:0.5μmのJustエッチング時間が100秒を越え200秒以下である。
C:0.5μmのJustエッチング時間が200秒を越える。
D:エッチング加工が困難である。<Etching rate>
The etching rate was evaluated under the following conditions.
A: Just etching time of 0.5 μm is 100 seconds or less.
B: Just etching time of 0.5 μm exceeds 100 seconds and is 200 seconds or less.
C: Just etching time of 0.5 μm exceeds 200 seconds.
D: Etching is difficult.
<アッシング耐性>
アッシング耐性は、アッシング後の着色層について以下の条件で評価した。膜厚は断面SEMにて高さを計測した。
A:着色層の元の膜厚より0.02μm以下の削れ量であり、ピンホールなし。
B:着色層の元の膜厚より0.02μmを超え0.05μm以下の削れ量であり、ピンホールなし。
C:着色層の元の膜厚より0.05μmを超える削れ量であり、ピンホールなし。
D:多くのダメージがあり、着色層の元の膜厚より0.05μmを超える削れ量であり、ピンホールあり。
Ashing resistance was evaluated for the colored layer after ashing under the following conditions. The film thickness was measured with a cross-sectional SEM.
A: The amount of scraping is 0.02 μm or less from the original thickness of the colored layer, and there is no pinhole.
B: The scraping amount is more than 0.02 μm and less than 0.05 μm from the original thickness of the colored layer, and there is no pinhole.
C: The amount of scraping exceeds 0.05 μm from the original thickness of the colored layer, and there is no pinhole.
D: There is a lot of damage, the scraping amount exceeds 0.05 μm from the original film thickness of the colored layer, and there is a pinhole.
以上の結果より、着色組成物の全固形分中の有機色材の含有量が20〜90質量%であり、着色組成物の全固形分中の樹脂成分の含有量が10〜80質量%であり、樹脂成分の全質量に対するシロキサン樹脂の含有量が80〜100質量%である着色組成物を用いることにより、着色層の表面状態、フォトレジストの形成性、エッチングパターン形状、エッチング速度およびアッシング耐性も良好にできることがわかった。 From the above results, the content of the organic color material in the total solid content of the colored composition is 20 to 90% by mass, and the content of the resin component in the total solid content of the colored composition is 10 to 80% by mass. Yes, by using a colored composition in which the content of the siloxane resin is 80 to 100% by mass with respect to the total mass of the resin component, the surface state of the colored layer, the formability of the photoresist, the etching pattern shape, the etching rate and the ashing resistance Was also found to be good.
(エッチング条件について)
実施例1の着色組成物を用いたパターン形成において、ドライエッチング条件(1−1)を下記表に示す条件(1−2)〜(1−4)に変更したこと以外は同様にして、パターンを形成した。
<パターン形状の評価>
パターン形状は以下の条件で評価した。
A:エッチング形状がシャープであり、基板の削れが0.01μm以下で、エッチング残りは無い。
B:エッチング形状が多少ラウンデイングしているが、基板の削れが0.01μm以下で、エッチング残りは無い。
C:エッチング形状はよいが、基板の削れが0.01μm以上である。エッチング残りは無い。
D:エッチング残りが発生している。(About etching conditions)
In pattern formation using the colored composition of Example 1, the pattern was similarly changed except that the dry etching conditions (1-1) were changed to the conditions (1-2) to (1-4) shown in the following table. Formed.
<Evaluation of pattern shape>
The pattern shape was evaluated under the following conditions.
A: The etching shape is sharp, the substrate scraping is 0.01 μm or less, and there is no etching residue.
B: Although the etching shape is slightly rounded, the substrate is scraped to 0.01 μm or less and there is no etching residue.
C: Although the etching shape is good, the chipping of the substrate is 0.01 μm or more. There is no etching residue.
D: Etching residue is generated.
上記表の結果から、エッチングガスがフッ素系ガスと酸素ガスとアルゴンガスとを含み、フッ素系ガスと酸素ガスとの混合比率が単位時間における体積比で1:1〜1:4であり、エッチングガス中におけるアルゴンガスの流量が90体積%以下の条件が好ましいことがわかった。
ドライエッチング条件(1−2)の場合、ドライエッチング条件(1−1)の場合に比べて、エッチングの進行がまだらであり、得られたパターン外周にエッチング残り起因の斑点状のむらがあることがわかった。ドライエッチング条件(1−3)の場合、ドライエッチング条件(1−1)の場合に比べて、フォトレジストの選択比が落ちてしまう結果、フォトレジストを厚く形成しなければならず、フォトレジストの形状がラウンデイングすることでエッチング転写後のパターンもラウンデイングしてしまうことがわかった。ドライエッチング条件(1−4)の場合、ドライエッチング条件(1−1)の場合に比べて、シリコンウェハーにエッチングのダメージが発生する傾向にあることがわかった。From the results of the above table, the etching gas contains fluorine-based gas, oxygen gas, and argon gas, and the mixing ratio of fluorine-based gas and oxygen gas is 1: 1 to 1: 4 in volume ratio per unit time. It was found that the condition where the flow rate of argon gas in the gas was 90% by volume or less was preferable.
In the case of the dry etching condition (1-2), the progress of the etching is mottled compared to the case of the dry etching condition (1-1), and the obtained pattern periphery may have spotted unevenness due to the etching residue. all right. In the case of the dry etching condition (1-3), as compared with the case of the dry etching condition (1-1), the photoresist selection ratio is lowered. As a result, the photoresist must be formed thick. It was found that the pattern after etching transfer was rounded due to the rounding of the shape. In the case of the dry etching condition (1-4), it was found that etching damage tends to occur in the silicon wafer as compared with the case of the dry etching condition (1-1).
(アッシング条件について)
実施例1の着色組成物を用いたパターン形成において、アッシング条件(2−1)を下記表に示す条件(2−2)〜(2−8)に変更したこと以外は同様にして、パターンを形成した。
<パターン形状の評価>
パターン形状は、以下の条件で評価した。
A:エッチングパターンの削れ量が0.02μm未満
B:エッチングパターンの削れ量が0.02〜0.05μm
C:エッチングパターンの削れ量が0.05μm以上
D:エッチングパターンの削れ量が0.05μm以上であり、且つパターン形状の判断において、製造適正がない(About ashing conditions)
In pattern formation using the colored composition of Example 1, the pattern was changed in the same manner except that the ashing condition (2-1) was changed to the conditions (2-2) to (2-8) shown in the following table. Formed.
<Evaluation of pattern shape>
The pattern shape was evaluated under the following conditions.
A: Etching pattern shaving is less than 0.02 μm B: Etching pattern shaving is 0.02 to 0.05 μm
C: Etching pattern scraping amount is 0.05 μm or more D: Etching pattern scraping amount is 0.05 μm or more, and there is no manufacturing suitability in determining the pattern shape
上記表の結果から、アッシング条件を条件(2−1)または条件(2−7)にすることにより、パターン形状を特に良好にできることがわかった。 From the result of the said table | surface, it turned out that a pattern shape can be made especially favorable by making ashing conditions into conditions (2-1) or conditions (2-7).
11 第1の着色層、12 第1の着色パターン、
21 第2の着色層、21A 第1の除去部群121に対応する位置、
22 第2の着色パターン、22R 第2の着色画素、
31 第3の着色層31、31A 第2の除去部群122に対応する位置、
32 第3の着色パターン、51 フォトレジスト層、
51A レジスト除去部群、52 レジストパターン、
120 除去部群、121 第1の除去部群、122 第2の除去部群11 1st colored layer, 12 1st colored pattern,
21 a second colored layer, a position corresponding to 21A first
22 second colored pattern, 22R second colored pixel,
31 third
32 third colored pattern, 51 photoresist layer,
51A resist removal portion group, 52 resist pattern,
120 removal unit group, 121 first removal unit group, 122 second removal unit group
Claims (19)
前記着色組成物の全固形分中の前記有機色材の含有量が20〜90質量%であり、
前記着色組成物の全固形分中の前記樹脂成分の含有量が10〜80質量%であり、
前記樹脂成分の全質量に対する前記シロキサン樹脂の含有量が80〜100質量%であり、
前記シロキサン樹脂が、少なくとも式(1)で表される部分構造を持つ共重合成分であって式(1)で表される部分構造を含むシリコーン系マクロマーから誘導される共重合成分と、顔料吸着部位を持つ共重合成分を含む共重合体であるシロキサン樹脂、式(2)で表される構造のシロキサン樹脂、または、式(3)で表される構造のシロキサン樹脂である、着色組成物。
The content of the organic colorant in the total solid content of the coloring composition is 20 to 90% by mass,
The content of the resin component in the total solid content of the coloring composition is 10 to 80% by mass,
The content of the siloxane resin to the total weight of the resin component Ri 80 to 100% by mass,
The siloxane resin is a copolymer component having at least a partial structure represented by the formula (1) and derived from a silicone-based macromer containing the partial structure represented by the formula (1), and pigment adsorption The coloring composition which is a siloxane resin which is a copolymer containing a copolymer component having a moiety, a siloxane resin having a structure represented by the formula (2), or a siloxane resin having a structure represented by the formula (3) .
前記着色組成物は、シロキサン樹脂を含む樹脂成分と、有機色材と、を含み、
前記着色組成物の全固形分中の前記有機色材の含有量が20〜90質量%であり、
前記着色組成物の全固形分中の前記樹脂成分の含有量が10〜80質量%であり、
前記樹脂成分の全質量に対する前記シロキサン樹脂の含有量が80〜100質量%である、着色組成物。 Forming a colored layer on a substrate using a colored composition; forming a resist layer on the colored layer; patterning; and dry etching the colored layer using the patterned resist layer as a mask. And a step of ashing the resist layer remaining after the dry etching, and a coloring composition used in a pattern forming method,
The coloring composition, seen containing a resin component comprising a siloxane resin, and an organic colorant, a
The content of the organic colorant in the total solid content of the coloring composition is 20 to 90% by mass,
The content of the resin component in the total solid content of the coloring composition is 10 to 80% by mass,
The coloring composition whose content of the said siloxane resin with respect to the total mass of the said resin component is 80-100 mass%.
前記着色層上にレジスト層を形成し、パターニングする工程と、
前記パターニングされたレジスト層をマスクとして、前記着色層をドライエッチングする工程と、
前記ドライエッチング後に残存するレジスト層をアッシング処理する工程と、
を含む、パターン形成方法。 Forming a colored layer on a substrate using the colored composition according to any one of claims 1 to 8 ,
Forming a resist layer on the colored layer and patterning;
Using the patterned resist layer as a mask , dry etching the colored layer ;
Ashing the resist layer remaining after the dry etching;
A pattern forming method.
前記フッ素系ガスと前記酸素ガスとの混合比率が単位時間における体積比で1:1〜1:4であり、
前記エッチングガス中における前記アルゴンガスの流量が90体積%以下である、請求項12に記載のパターン形成方法。 The etching gas includes a fluorine-based gas, an oxygen gas, and an argon gas,
The mixing ratio of the fluorine-based gas and the oxygen gas is 1: 1 to 1: 4 by volume ratio in unit time,
The pattern formation method according to claim 12 , wherein a flow rate of the argon gas in the etching gas is 90% by volume or less.
前記第1の着色画素が形成された基板上に、前記第1の着色画素とは色調の異なる第2の着色画素を形成する工程と、
を含み、
前記第1の着色画素を形成する工程は、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の着色組成物を用いて前記基板上に第1の着色層を形成する工程と、
前記第1の着色層上にレジスト層を形成し、前記レジスト層をパターニングする工程と、
前記パターニングされたレジスト層をマスクとして、ハロゲン系ガスを含むエッチングガスを用いてドライエッチングする工程と、
前記ドライエッチングする工程後に残存するレジスト層を、アッシングする工程と、
を含むカラーフィルタの製造方法。 Forming a first colored pixel on the substrate;
Forming a second colored pixel having a color tone different from that of the first colored pixel on a substrate on which the first colored pixel is formed;
Including
The step of forming the first colored pixel includes
Forming a first colored layer on the substrate using the colored composition according to any one of claims 1 to 8 ;
Forming a resist layer on the first colored layer and patterning the resist layer;
Using the patterned resist layer as a mask, dry etching using an etching gas containing a halogen-based gas; and
Ashing the resist layer remaining after the dry etching step;
A method for producing a color filter comprising:
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