JP7435573B2 - Radiation sensitive resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示素子及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display element and a manufacturing method thereof.
近年、液晶表示装置は、テレビ受像機やパーソナル・コンピュータのモニタ装置等として広く用いられるようになっている。これらの用途に用いられる液晶表示装置には、表示画面をあらゆる方向から見ることができる広い視野角が求められている。広視野角を得られる液晶表示装置としては、例えばMVA(Multi-domain Vertical Alignment)方式の液晶表示素子を用いたものが知られている。しかし、このような液晶表示装置は、液晶の応答時間が十分に短いものではなく、また、指押し等により配向の乱れが生じ易いという不都合を有している。 In recent years, liquid crystal display devices have become widely used as monitor devices for television receivers and personal computers. Liquid crystal display devices used for these applications are required to have a wide viewing angle so that the display screen can be viewed from all directions. As a liquid crystal display device that can obtain a wide viewing angle, for example, one using an MVA (Multi-domain Vertical Alignment) type liquid crystal display element is known. However, such a liquid crystal display device has disadvantages in that the response time of the liquid crystal is not sufficiently short and alignment is easily disturbed by finger pressure or the like.
そこで、液晶表示素子には、光により重合可能な重合性液晶組成物を用い、電圧を印加して液晶化合物が傾斜した状態で重合することによって液晶化合物の傾斜方向を記憶させるポリマー配向支持(PSA:Polymer Sustained Alignment)技術の導入が検討されている(特開2003-149647号公報参照)。PSA技術を用いた液晶表示素子は、液晶化合物の傾斜方向を記憶する重合膜が液晶と液晶配向膜との界面に形成されているため、強い配向規制力を備えている。したがって、このPSA技術を用いることで、応答時間が短く、指押し等によっても配向の乱れが生じ難い液晶表示装置を実現できる。 Therefore, in liquid crystal display elements, a polymerizable liquid crystal composition that can be polymerized by light is used, and a polymer orientation support (PSA) is used that memorizes the tilt direction of the liquid crystal compound by applying a voltage and polymerizing the liquid crystal compound in a tilted state. The introduction of Polymer Sustained Alignment (Polymer Sustained Alignment) technology is being considered (see Japanese Patent Laid-Open No. 2003-149647). A liquid crystal display element using PSA technology has a strong alignment regulating force because a polymer film that memorizes the tilt direction of the liquid crystal compound is formed at the interface between the liquid crystal and the liquid crystal alignment film. Therefore, by using this PSA technology, it is possible to realize a liquid crystal display device that has a short response time and is less likely to be disturbed in orientation even by finger presses or the like.
このようなPSA技術を用いた液晶表示素子の製造においては、光重合可能な重合性液晶組成物を一対の基板間(セル内)に注入し、セル全体を光照射することで、重合性を有する液晶化合物又はその他の重合性化合物を重合させることとなる。この光照射は、例えば1J程度の高露光量で行われる。しかし、基板の配線と画素電極との間に有機材料から形成された層間絶縁膜が積層されている場合、光照射に伴い層間絶縁膜に起因して発泡が生じることがある。このような発泡が液晶表示素子の画素領域において生じると、製品不良となる。この発泡は、光照射の際、層間絶縁膜を形成する有機物が分解し、この分解物である低分量成分が揮発することによって生じるものと解される。上記低分子量成分は、通常は吸着するなどとして層間絶縁膜の内部やその表面に留まっているが、液晶表示素子が加熱や衝撃を受けた場合などにおいて脱離が加速され、低分子量成分が気泡となって画素領域に現れてくるものと解される。 In manufacturing liquid crystal display elements using such PSA technology, a polymerizable liquid crystal composition that can be photopolymerized is injected between a pair of substrates (inside the cell), and the entire cell is irradiated with light to increase the polymerizability. This means that the liquid crystal compound or other polymerizable compound that has the liquid crystal compound or other polymerizable compound is polymerized. This light irradiation is performed at a high exposure amount of about 1 J, for example. However, if an interlayer insulating film made of an organic material is laminated between the wiring of the substrate and the pixel electrode, bubbling may occur due to the interlayer insulating film upon irradiation with light. If such bubbling occurs in the pixel region of the liquid crystal display element, the product will be defective. It is understood that this bubbling occurs when the organic substance forming the interlayer insulating film decomposes during light irradiation, and low-volume components that are the decomposed products evaporate. The above-mentioned low molecular weight components usually remain inside or on the surface of the interlayer insulating film due to adsorption, but when the liquid crystal display element is subjected to heat or impact, their desorption is accelerated and the low molecular weight components become bubbles. This is understood to appear in the pixel area as follows.
また、上記層間絶縁膜には、一般的特性として、電圧保持率や化学薬品耐性などが要求される。さらに、上記層間絶縁膜が感放射線性樹脂組成物から形成される場合は、この感放射線性樹脂組成物の感度や解像度も必要とされる。 Further, the interlayer insulating film is generally required to have voltage holding rate, chemical resistance, and the like. Furthermore, when the interlayer insulating film is formed from a radiation-sensitive resin composition, the sensitivity and resolution of this radiation-sensitive resin composition are also required.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、気泡の発生が抑制され、電圧保持率等の一般的特性も満足する液晶表示素子、及びこのような液晶表示素子の製造方法を提供することである。 The present invention was made based on the above-mentioned circumstances, and its purpose is to provide a liquid crystal display element that suppresses the generation of bubbles and satisfies general characteristics such as voltage holding rate, and such a liquid crystal display. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an element.
上記課題を解決するためになされた発明は、対向に配置された2枚の基板、この基板の少なくとも一方の内面側に積層された層間絶縁膜、及び上記基板間に配設され、重合性液晶組成物から形成された液晶層を備え、上記層間絶縁膜が、2以上の重合性基及び環構造を有する重合性化合物と感放射線性化合物とを含む感放射線性樹脂組成物から形成され、上記環構造が、脂肪族炭素環構造、複素環構造、縮合炭素環構造又はこれらの組み合わせである液晶表示素子である。 The invention made to solve the above problems includes two substrates arranged opposite to each other, an interlayer insulating film laminated on the inner surface side of at least one of the substrates, and a polymerizable liquid crystal disposed between the substrates. the interlayer insulating film is formed from a radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive compound and a polymerizable compound having two or more polymerizable groups and a ring structure; A liquid crystal display element in which the ring structure is an aliphatic carbocyclic structure, a heterocyclic structure, a fused carbocyclic structure, or a combination thereof.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、一対の基板の少なくとも一方の基板の表面側に層間絶縁膜を形成する工程、上記層間絶縁膜の表面側及び他方の基板の表面側に液晶配向膜を形成する工程、上記液晶配向膜が形成された面同士を対向配置した状態での上記基板間に重合性液晶組成物を充填する工程、及び上記基板間に充填された重合性液晶組成物に対する光照射により液晶層を形成する工程を備え、上記層間絶縁膜を2以上の重合性基及び環構造を有する重合性化合物と感放射線性化合物とを含む感放射線性樹脂組成物から形成し、上記環構造が、脂肪族炭素環構造、複素環構造、縮合炭素環構造又はこれらの組み合わせである液晶表示素子の製造方法である。 Another invention made to solve the above problems includes a step of forming an interlayer insulating film on the surface side of at least one of a pair of substrates, and a liquid crystal display on the surface side of the interlayer insulating film and the surface side of the other substrate. a step of forming an alignment film, a step of filling a polymerizable liquid crystal composition between the substrates with the surfaces on which the liquid crystal alignment films are formed facing each other, and a polymerizable liquid crystal composition filled between the substrates. The interlayer insulating film is formed from a radiation-sensitive resin composition containing a polymerizable compound having two or more polymerizable groups and a ring structure and a radiation-sensitive compound, the interlayer insulating film comprising a step of forming a liquid crystal layer by irradiating an object with light. , a method for producing a liquid crystal display element in which the ring structure is an aliphatic carbocyclic structure, a heterocyclic structure, a fused carbocyclic structure, or a combination thereof.
本発明は、気泡の発生が抑制され、電圧保持率等の一般的特性も満足する液晶表示素子、及びこのような液晶表示素子の製造方法を提供することができる。 The present invention can provide a liquid crystal display element that suppresses the generation of bubbles and satisfies general characteristics such as voltage holding rate, and a method for manufacturing such a liquid crystal display element.
<液晶表示素子>
本発明の一実施形態に係る液晶表示素子は、対向に配置された2枚の基板、この基板の少なくとも一方の内面側に積層された層間絶縁膜、及び上記基板間に配設された液晶層を備える。
<Liquid crystal display element>
A liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention includes two substrates disposed opposite to each other, an interlayer insulating film laminated on the inner surface side of at least one of the substrates, and a liquid crystal layer disposed between the substrates. Equipped with.
当該液晶表示素子において、液晶モードは、例えばTN(Twisted Nematic)、STN(Super Twisted Nematic)、IPS(In-Planes Switching)、VA(Vertical Alignment)、FFS(Fringe Field Switching)及びOCB(Optically Compensated Birefringence)等の液晶モードを選択することができる。 In the liquid crystal display element, the liquid crystal mode is, for example, TN (Twisted Nematic), STN (Super Twisted Nematic), IPS (In-Planes Switching), VA (Vertical Alignment), FFS (Fringe ld Switching) and OCB (Optically Compensated Birefringence) ), etc. can be selected.
当該液晶表示素子は、発泡が抑制された層間絶縁膜が、画素の高開口率化による高画質表示化に有効に寄与するように、アクティブマトリクス型の液晶表示素子であることが好ましい。 The liquid crystal display element is preferably an active matrix type liquid crystal display element so that the interlayer insulating film in which bubbling is suppressed effectively contributes to high image quality display by increasing the aperture ratio of the pixel.
また、当該液晶表示素子は、発泡が抑制された層間絶縁膜の有効性がより顕著となるように、PSA技術を用いたアクティブマトリクス型のVAモード液晶表示素子であることが好ましい。このVAモード液晶表示素子には、MVAモードも含まれる。 Further, the liquid crystal display element is preferably an active matrix type VA mode liquid crystal display element using PSA technology so that the effectiveness of the interlayer insulating film in which bubbling is suppressed is more significant. This VA mode liquid crystal display element also includes an MVA mode.
以下、当該液晶表示素子の一例として、PSA技術を用いたアクティブマトリクス型のVAモード液晶表示素子について、適宜図1を参照に説明する。 Hereinafter, as an example of the liquid crystal display element, an active matrix type VA mode liquid crystal display element using PSA technology will be described with reference to FIG. 1 as appropriate.
図1の液晶表示素子1は、VAモードの液晶表示素子であり、より具体的には、PSA技術を用いたアクティブマトリクス型のVAモード液晶表示素子である。そして、液晶表示素子1は、透過型であり、表示素子用基板であるアレイ基板15と、アレイ基板15に対向配置されたカラーフィルタ基板90とを有し、さらに、両基板15、90の周囲に設けられたシール材(図示しない)により両基板15、90間に液晶組成物が封止されることによって液晶層10が形成されている。
The liquid
アレイ基板15は、複数の画素が配列された表示領域である画素領域において、基板21と層間絶縁膜52と画素電極36とがこの順で設けられた構造を有する。より具体的には、アレイ基板15は、複数の画素が配列された表示領域である画素領域において、絶縁性の基板21上に、ベースコート膜22と、半導体層23と、ゲート絶縁膜24と、ゲート電極25と、無機絶縁膜41と、第一配線層61からなるソース電極34及びドレイン電極35と、層間絶縁膜52と、画素毎に設けられた画素電極36と、画素領域を覆うように設けられた液晶配向膜37とが基板21側からこの順に積層された構造を有する。
The
このように、アレイ基板15を構成する基板21上には、半導体層23、ゲート絶縁膜24及びゲート電極25を含み、且つ画素スイッチング素子として機能するTFT29が画素毎に直接作り込まれている。TFT29は、所謂トップゲート型のTFTを構成する。第一配線層61からなるソース電極34及びドレイン電極35は、無機絶縁膜41に設けられたコンタクトホール31fを介して半導体層23のソース・ドレイン領域に接続されている。また、画素電極36は、層間絶縁膜52に設けられたコンタクトホール31gを介して第一配線層61からなるドレイン電極35と接続されている。
In this way, on the
また、カラーフィルタ基板90は、画素領域において、絶縁性の基板91上に、各画素間に設けられた遮光部材からなるブラックマトリクス92と、画素毎に設けられた赤、緑及び青のカラーフィルタ93と、透明導電膜からなる共通電極94と、液晶配向膜95とが基板91側からこの順に形成されている。
Furthermore, in the pixel region, the
図1の液晶表示素子1についてより詳しく説明すると、基板21としては、特に限定されないが、例えばガラス基板、石英基板、アクリル樹脂等からなる樹脂基板などが好適に用いられる。そして、基板21においては、アレイ基板15を構成するための前処理として、洗浄とプレアニールとが施されていることが好ましい。
To explain the liquid
基板21上のベースコート膜22は、例えば、プラズマ化学気相成長(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition:PECVD)法により膜厚50nmのSiON膜と、膜厚100nmのSiOx膜とをこの順に成膜し、形成することができる。SiON膜形成のための原料ガスとしては、モノシラン(SiH4)、亜酸化窒素ガス(N2O)及びアンモニア(NH3)の混合ガス等が挙げられる。尚、SiOx膜は、原料ガスとして正珪酸四エチル(Tetra Ethyl Ortho Silicate:TEOS)ガスを用いて形成されることが好ましい。また、ベースコート膜22は、原料ガスとしてモノシラン(SiH4)及びアンモニア(NH3)の混合ガス等を用いて形成された窒化シリコン(SiNx)膜を含んでもよい。ベースコート膜22の厚みは、80nm以上600nm以下、すなわち、80nm~600nmが好ましい。
The
半導体層23は、公知の方法に従い、ポリシリコン(p-Si)膜をパターニングして形成されたものとすることができる。例えば、半導体層23として、低温ポリシリコンを挙げることができる。
The
また、半導体層23は、酸化物を用いて形成することができる。本実施形態の半導体層23に適用可能な酸化物としては、単結晶酸化物、多結晶酸化物、及びアモルファス酸化物、並びにこれらの混合物が挙げられる。多結晶酸化物としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)等を挙げることができる。
Further, the
半導体層23に適用可能なアモルファス酸化物としては、インジウム(In)、亜鉛(Zn)及び錫(Sn)の少なくとも1種類の元素を含み構成されるアモルファス酸化物を挙げることができる。
Examples of the amorphous oxide applicable to the
半導体層23に適用可能なアモルファス酸化物の具体的例としては、Sn-In-Zn酸化物、In-Ga-Zn酸化物(IGZO:酸化インジウムガリウム亜鉛)、In-Zn-Ga-Mg酸化物、Zn-Sn酸化物(ZTO:酸化亜鉛錫)、In酸化物、Ga酸化物、In-Sn酸化物、In-Ga酸化物、In-Zn酸化物(IZO:酸化インジウム亜鉛)、Zn-Ga酸化物、Sn-In-Zn酸化物、In-Sn-Zn酸化物(ITZO:酸化インジウムスズ亜鉛)等を挙げることができる。なお、以上の場合、構成材料の組成比は必ずしも、例えば、1:1又は1:1:1である必要は無く、所望の特性を実現する組成比の選択が可能である。
Specific examples of amorphous oxides that can be applied to the
半導体層23を形成するp-Siのパターニングについては公知の方法に従うことができるが、例えば、先ず、PECVD法により、膜厚50nmのアモルファスシリコン(a-Si)膜を形成する。a-Si膜形成のための原料ガスとしては、例えば、SiH4、ジシラン(Si2H6)等が挙げられる。PECVD法により形成したa-Si膜には水素が含まれているため、約500℃でa-Si膜中の水素濃度を低減する処理(脱水素処理)を行う。続いて、レーザアニールを行い、a-Si膜を溶融、冷却及び結晶化させることにより、p-Si膜を形成する。レーザアニールには、例えば、エキシマレーザを用いることができる。p-Si膜の形成には、レーザアニールの前処理として、(連続粒界結晶シリコン(CG-シリコン)化するため)、脱水素処理せずニッケル等の金属触媒を塗布して、熱処理による固相成長を行ってもよい。また、a-Si膜の結晶化としては、熱処理による固相成長のみを行ってもよい。次に、四フッ化炭素(CF4)及び酸素(O2)の混合ガスによるドライエッチングを行い、p-Si膜をパターニングし、半導体層23を形成する。半導体層23の厚みは、20nm~100nmが好ましい。
Patterning of the p-Si forming the
半導体層23には、図示されないチャネル領域とソース領域とドレイン領域とが形成されているが、これらは後述するゲート絶縁膜24を形成した後、又は、さらに後述するゲート電極を形成した後、半導体層23中に形成されたものである。
A channel region, a source region, and a drain region (not shown) are formed in the
すなわち、半導体層23では、TFT29の閾値電圧を制御するために、イオンドーピング法、イオン注入法等により、ゲート絶縁膜24を介して、ボロン等の不純物がドーピングされ、チャネル領域が形成される。
That is, in order to control the threshold voltage of the
また、半導体層23では、ゲート電極25をマスクとして、リンやボロン等の不純物が、イオンドーピング法、イオン注入法等により高濃度にドーピングされる。次いで、半導体層23中に存在している不純物イオンを活性化させるために、約700℃、6時間の熱活性化処理が行われ、これにより、ソース領域及びドレイン領域が形成される。なお、不純物イオンの活性化の方法としては、エキシマレーザを照射する方法等も挙げられる。
Furthermore, the
ゲート絶縁膜24は、例えば、膜厚45nmの酸化シリコンの膜とすることができる。その形成には、原料ガスとしてTEOSガスを用いることができる。ゲート絶縁膜24の材質としては特に限定されず、SiNx膜、SiON膜等を用いてもよい。SiNx膜及びSiON膜形成のための原料ガスとしては、ベースコート膜22の形成工程で述べたものと同様の原料ガスが挙げられる。また、ゲート絶縁膜24は、上記複数の材料からなる積層体でもよい。ゲート絶縁膜24の厚みは、30nm~150nmが好ましい。
The
ゲート電極25は、スパッタリング法を用いて、膜厚30nmの窒化タンタル(TaN)膜と膜厚370nmのタングステン(W)膜とをこの順に成膜し、続いて、フォトリソグラフィ法によりレジスト膜を所望の形状にパターニングすることによってレジストマスクを形成した後、アルゴン(Ar)、六フッ化硫黄(SF6)、四フッ化炭素(CF4)、酸素(O2)、塩素(Cl2)等の混合ガス分量を調整したエッチングガスを用いてドライエッチングを行って形成されたものでる。ゲート電極25の材料としては、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、モリブデンタングステン(MoW)等の表面が平坦で特性の安定した高融点金属や、アルミニウム(Al)等の低抵抗金属が挙げられる。また、ゲート電極25は、上記複数の材料からなる積層体であってもよく、さらに、例えば、Al、Cr、Ta、Mo、Ti、W、Cu、Nb、Mn及びMgから選ばれる複数の金属からなる合金であってもよい。ゲート電極25の厚みは、100nm~500nmが好ましい。
The
無機絶縁膜41は、基板21全面にPECVD法により、膜厚100nm~400nm、より好ましくは、200nm~300nmのSiNx膜と、膜厚500nm~1000nm、より好ましくは、600nm~800nmのTEOS膜とを成膜することによって、形成されたものである。無機絶縁膜41としては、SiON膜等を用いてもよい。また、経時的なTFT29の特性低下とともに、TFT29の電気特性を安定化するため、無機絶縁膜41の下層には50nm程度の薄いキャップ膜(例えば、TEOS膜等)を形成してもよい。
The inorganic insulating
コンタクトホール31fは、フォトリソグラフィ法によりレジスト膜を所望の形状にパターニングすることによってレジストマスクを形成した後、フッ酸系のエッチング溶液を用いてゲート絶縁膜24及び無機絶縁膜41のウェットエッチングを行って形成されたものである。なお、エッチングには、ドライエッチングを用いてもよい。
The
ソース電極34及びドレイン電極35は第一配線層61からなるが、以下に示す工程によって形成されたものである。すなわち、スパッタ法等で、膜厚100nmのチタン(Ti)膜と、膜厚500nmのアルミニウム(Al)膜と、膜厚100nmのTi膜とをこの順で成膜する。次に、フォトリソグラフィ法によりレジスト膜を所望の形状にパターニングすることによってレジストマスクを形成した後、ドライエッチングによりTi/Al/Tiの金属積層膜をパターニングし、第一配線層61を形成する。これにより、ソース電極34及びドレイン電極35が形成される。なお、第一配線層61を構成する金属としては、Alに代えてAl-Si合金等を用いてもよい。また、ここでは、配線の低抵抗化のためにAlを用いたが、高耐熱性が必要であり、且つ抵抗値のある程度の増加が許される場合(例えば、短い配線構造にする場合)は、第一配線層61を構成する金属として、上述したゲート電極材料(Ta、Mo、MoW、W、TaN、Al等)を用いてもよい。 The source electrode 34 and the drain electrode 35 are made of the first wiring layer 61, and are formed by the steps shown below. That is, a titanium (Ti) film with a thickness of 100 nm, an aluminum (Al) film with a thickness of 500 nm, and a Ti film with a thickness of 100 nm are formed in this order by sputtering or the like. Next, a resist mask is formed by patterning the resist film into a desired shape by photolithography, and then the Ti/Al/Ti metal laminated film is patterned by dry etching to form the first wiring layer 61. As a result, a source electrode 34 and a drain electrode 35 are formed. Note that as the metal constituting the first wiring layer 61, an Al--Si alloy or the like may be used instead of Al. In addition, although Al was used here to reduce the resistance of the wiring, if high heat resistance is required and a certain increase in resistance value is allowed (for example, when creating a short wiring structure), As the metal constituting the first wiring layer 61, the above-mentioned gate electrode materials (Ta, Mo, MoW, W, TaN, Al, etc.) may be used.
層間絶縁膜52は、後述する感放射線性樹脂組成物から形成されたものである。すなわち、層間絶縁膜52は、感放射線性樹脂組成物が硬化した層である。具体的には、感放射線性樹脂組成物を用い、基板21全面にスピンナを用いたスピンコート法等により、その塗膜を形成する。次いで、所望の形状の遮光パターンが形成されたフォトマスクを介して露光をした後、エッチング(現像処理)を行うことによって、例えば、コンタクトホール31gとなる領域の塗膜を除去するなどしてパターニングを行う。さらに、例えば、200℃30分間程度の加熱を施して、コンタクトホール31gの形成された硬化膜として層間絶縁膜52は製造される。層間絶縁膜52の膜厚は、絶縁機能と平坦化機能を十分に発揮できる1μm~5μmとすることが好ましく、より好ましくは2μm~3μmである。
The
また、コンタクトホール31gは、層間絶縁膜52の製造に際し、感放射線性樹脂組成物の塗膜のパターニングによって形成されたものである。層間絶縁膜52の形成方法については、後に詳述する。
Further, the
画素電極36は、スパッタリング法等によって、膜厚50nm~200nm、より好ましくは、100nm~150nmのITO(Indium Tin Oxide:酸化インジウム錫)膜やIZO(Indium Zinc Oxide:酸化インジウム亜鉛)膜を形成した後、フォトリソグラフィ法によって所望の形状にパターニングして形成されたものである。
The
液晶配向膜37は、少なくとも画素領域を覆うように、アレイ基板15の液晶層10と接する表面に形成されている。液晶配向膜は、例えば、ポリイミドやポリシロキサンやアクリルポリマー等の高分子材料を用いて形成された垂直配向性の液晶配向膜とすることができる。垂直配向性の液晶配向膜は、液晶層4の液晶の長軸方向が基板面に対して垂直又は略垂直となるように液晶を配向させるものである。なお、液晶の長軸方向が基板面に対して垂直又は略垂直となる液晶の配向を、単に、略垂直な配向と称することとする。このような液晶配向膜37は、ポリイミドやポリシロキサンやアクリルポリマー、又はそれらの前駆体を含んで調製された液状の配向剤を用い、例えば、印刷法によりその塗膜を形成した後、加熱乾燥をすることによって、またその後、必要な場合には配向処理を施して、形成することができる。
The liquid
液晶配向膜37が垂直配向型の液晶配向膜であることによって、後述する液晶層10の負の誘電率異方性を有する液晶と組み合わされて、液晶表示素子1をVAモードの液晶表示素子とすることができる。
Since the liquid
次に、カラーフィルタ基板90を構成する基板91、ブラックマトリクス92、及びカラーフィルタ93について説明する。
Next, the
基板91は、アレイ基板15を構成する基板21と同様の絶縁性の基板である。
The
ブラックマトリクス92は、遮光膜をスパッタリング法により成膜し、その膜をパターニングして形成されたものである。
The
カラーフィルタ93は、以下に示すように、赤のカラーフィルタ93、緑のカラーフィルタ93、青のカラーフィルタ93を有して構成される。赤のカラーフィルタ93は、赤の顔料が分散された樹脂フィルム(ドライフィルム)を画素領域全面にラミネートし、露光、現像及びベーク(加熱処理)を行って形成されたものである。緑のカラーフィルタ93は、赤のカラーフィルタ93に重ねて、緑色の顔料が分散された樹脂フィルムを画素領域全面にラミネートし、露光、現像及びベーク(加熱処理)を行って形成されたものである。青のカラーフィルタ93も緑のカラーフィルタ93と同様に形成されたものである。
The
なお、カラーフィルタ基板90は、画素開口部以外の遮光領域に、上述の遮光膜及び上述の樹脂フィルムの積層体からなる柱状スペーサ(図示せず)を有することができる。
Note that the
共通電極94は、カラーフィルタ93の上層にITOを蒸着して形成されたものである。
The
液晶配向膜95は、上述したアレイ基板15の液晶配向膜37と同様の液晶配向膜である。
The liquid
なお、カラーフィルタ基板90のカラーフィルタ93は、カラーレジストを用いたフォトリソグラフィ法によって形成されたものでもよい。また、カラーフィルタ基板90には、カラーレジストを用いたフォトリソグラフィ法によってフォトスペーサを形成してもよい。さらに、ブラックマトリクス92を形成せず、TFT基板15のソースラインやCSライン等の配線で代用してもよい。
Note that the
そして、図1に示す液晶表示素子1は、アレイ基板15及びアレイ基板15に対向配置されたカラーフィルタ基板90の周囲に設けられたシール材(図示しない)により両基板15、90間に重合性液晶組成物が充填及び封止されることによって液晶層10が形成されている。液晶層10は、重合性液晶組成物の少なくとも一部が重合してなる層である。
The liquid
シール材を用いたアレイ基板15とカラーフィルタ基板90との貼り合わせについては、次のようにして行うことができる。すなわち、アレイ基板15の画素領域の外周にシール材を塗布した後、ディスペンサ等を用いて、負の誘電率異方性を有する重合性液晶組成物をシール材の内側に滴下する。重合性液晶組成物については後述する。
The
次に、重合性液晶組成物が滴下されたアレイ基板15にカラーフィルタ基板90を貼り合わせる。ここまでの工程は真空中で行われる。次に、貼り合わせた両基板15、90を大気中に戻すと、貼り合わされた両基板15、90間を重合性液晶組成物が大気圧により拡散する。次に、シール材39の塗布領域に沿ってUV(紫外)光源を移動させながらUV(紫外)光をシール材39に照射し、シール材39を硬化させる。このようにして、拡散した重合性液晶組成物が、対向する一対の基板15、90間に充填及び封止されて、液晶層10を形成するための重合性液晶組成物の層が形成される。
Next, a
なお、一対の基板間に重合性液晶組成物を注入する方法としては、アレイ基板15及びカラーフィルタ基板90の両方の1つの側方に重合性液晶組成物注入口を設け、そこから重合性液晶組成物を注入し、その後、重合性液晶組成物注入口を紫外線硬化樹脂等で封止する方法であってもよい。
Note that, as a method of injecting the polymerizable liquid crystal composition between a pair of substrates, a polymerizable liquid crystal composition injection port is provided on one side of both the
次に、アレイ基板15とカラーフィルタ基板90との間に充填及び封止された液晶層10の形成については、以下のようにして行うことができる。
Next, the
すなわち、アレイ基板15とカラーフィルタ基板90とを貼り合わせて、両基板15、90の間に重合性液晶組成物の層を形成した後、TFT29がオンとなる電圧をゲート電極25に印加した状態でソース電極34と共通電極94との間に交流電圧を印加し、液晶化合物を傾斜配向させる。次に、液晶が傾斜配向する状態を維持したままで、重合性液晶組成物の層にアレイ基板15側からUV光を照射する。すなわち、基板間に充填された重合性液晶組成物に対して光照射を行う。このUV光の露光量としては、例えば、50mJ/cm2以上2,000mJ/cm2以下とすることができる。
That is, after the
このUV光照射により、重合性液晶組成物に含有された重合性液晶化合物又は光重合性化合物が重合され、液晶配向膜37、95の液晶層10側の表面に液晶のプレチルト角を規定する重合体が形成される。すなわち、液晶層10の液晶を傾斜状態のまま重合性液晶化合物等を重合することにより、電圧印加によって液晶が傾斜動作する方向を記憶した重合体を、例えばアレイ基板15上に設けることができる。
By this UV light irradiation, the polymerizable liquid crystal compound or photopolymerizable compound contained in the polymerizable liquid crystal composition is polymerized, and a polymer that defines the pretilt angle of the liquid crystal is formed on the surface of the liquid
その後、パネル分断工程、偏光板の貼り付け工程、FCP基板の貼り付け工程、液晶表示パネル及びバックライトユニットの組み合わせ工程等を経て、液晶表示素子1を製造することができる。
Thereafter, the liquid
(重合性液晶組成物)
上記重合性液晶組成物は、(1)液晶化合物と光重合性化合物とを含む組成物、(2)重合性基を有する液晶化合物を含む組成物などを挙げることができる。これらの重合性液晶組成物には、光重合開始剤が含まれていてもよい。
(Polymerizable liquid crystal composition)
Examples of the polymerizable liquid crystal composition include (1) a composition containing a liquid crystal compound and a photopolymerizable compound, and (2) a composition containing a liquid crystal compound having a polymerizable group. These polymerizable liquid crystal compositions may contain a photopolymerization initiator.
液晶化合物としては、例えばネマチック液晶、スメクチック液晶、コレステリック液晶等が挙げられる。液晶化合物としては、ネマチック液晶が好ましい。また、これらの液晶には、性能を改善するために、コレステリック液晶、カイラルネマチック液晶、カイラルスメクチック液晶等やカイラル化合物が含まれていてもよい。 Examples of the liquid crystal compound include nematic liquid crystal, smectic liquid crystal, and cholesteric liquid crystal. As the liquid crystal compound, nematic liquid crystal is preferred. Furthermore, these liquid crystals may contain cholesteric liquid crystals, chiral nematic liquid crystals, chiral smectic liquid crystals, etc. or chiral compounds in order to improve performance.
具体的な液晶化合物としては、例えば4-置換安息香酸4’-置換フェニルエステル、4-置換シクロヘキサンカルボン酸4’-置換フェニルエステル、4-置換シクロヘキサンカルボン酸4’-置換ビフェニルエステル、4-(4-置換シクロヘキサンカルボニルオキシ)安息香酸4’-置換フェニルエステル、4-(4-置換シクロヘキシル)安息香酸4’-置換フェニルエステル、4-(4-置換シクロヘキシル)安息香酸4’-置換シクロヘキシルエステル、4-置換4’-置換ビフェニル、4-置換フェニル4’-置換シクロヘキサン、4-置換4’’-置換ターフェニル、4-置換ビフェニル4’-置換シクロヘキサン、2-(4-置換フェニル)-5-置換ピリミジン等が挙げられる。 Specific liquid crystal compounds include, for example, 4-substituted benzoic acid 4'-substituted phenyl ester, 4-substituted cyclohexanecarboxylic acid 4'-substituted phenyl ester, 4-substituted cyclohexanecarboxylic acid 4'-substituted biphenyl ester, 4-( 4-substituted cyclohexanecarbonyloxy)benzoic acid 4'-substituted phenyl ester, 4-(4-substituted cyclohexyl)benzoic acid 4'-substituted phenyl ester, 4-(4-substituted cyclohexyl)benzoic acid 4'-substituted cyclohexyl ester, 4-substituted 4'-substituted biphenyl, 4-substituted phenyl 4'-substituted cyclohexane, 4-substituted 4''-substituted terphenyl, 4-substituted biphenyl 4'-substituted cyclohexane, 2-(4-substituted phenyl)-5 -substituted pyrimidine and the like.
重合性基を有する液晶化合物が有する重合性基としては、例えばビニル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、スチリル基、エポキシ基、イソシアナート基等が挙げられる。 Examples of the polymerizable group contained in the liquid crystal compound having a polymerizable group include a vinyl group, (meth)acrylic group, (meth)acryloyl group, (meth)acrylamide group, styryl group, epoxy group, isocyanate group, etc. .
光重合性化合物としては、例えば
スチレン、クロロスチレン、α-メチルスチレン、ジビニルベンゼン;
置換基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロヘキシル基、ベンジル基、メトキシエチル基、ブトキシエチル基、フェノキシエチル基、アルリル基、メタリル基、グリシジル基、2-ヒドロキシエチル基、2-ヒドロキシプロピル基、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピル基、ジメチルアミノエチル基、ジエチルアミノエチル基等を有するアクリレート、メタクリレート又はフマレート;
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、1,3-ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン及びペンタエリスリトール等のモノ(メタ)アクリレート又はポリ(メタ)アクリレート;
酢酸ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、アクリロニトリル、セチルビニルエーテル、リモネン、シクロヘキセン、ジアリルフタレート、ジアリルイソフタレート、ビニルピリジン、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、N-ヒドロキシメチルアクリルアミド又はN-ヒドロキシエチルメタクリルアミド及びそれらのアルキルエーテル化合物;
ネオペンチルグリコール1モルに2モル以上のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート;
トリメチロールプロパン1モルに3モル以上のエチレンオキサイド若しくはプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジ又はトリ(メタ)アクリレート;
ビスフェノールA1モルに2モル以上のエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ(メタ)アクリレート;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート1モルとフェニルイソシアネート又はn-ブチルイソシアネート1モルとの反応生成物;
ジペンタエリスリトールのポリ(メタ)アクリレート;
カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート等のオリゴマー等が挙げられる。
Examples of photopolymerizable compounds include styrene, chlorostyrene, α-methylstyrene, divinylbenzene;
As substituents, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, amyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, nonyl group, dodecyl group, hexadecyl group, octadecyl group, cyclohexyl group, benzyl group, methoxyethyl group, butoxy Acrylates containing ethyl group, phenoxyethyl group, allyl group, methallyl group, glycidyl group, 2-hydroxyethyl group, 2-hydroxypropyl group, 3-chloro-2-hydroxypropyl group, dimethylaminoethyl group, diethylaminoethyl group, etc. , methacrylate or fumarate;
Mono(meth)acrylates or poly(meth)acrylates such as ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, polypropylene glycol, 1,3-butylene glycol, tetramethylene glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, glycerin and pentaerythritol. ) acrylate;
Vinyl acetate, vinyl butyrate, vinyl benzoate, acrylonitrile, cetyl vinyl ether, limonene, cyclohexene, diallyl phthalate, diallyl isophthalate, vinylpyridine, acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, methacrylamide, N-hydroxymethylacrylamide or N-hydroxyethyl Methacrylamide and their alkyl ether compounds;
Diol di(meth)acrylate obtained by adding 2 moles or more of ethylene oxide or propylene oxide to 1 mole of neopentyl glycol;
Triol di- or tri(meth)acrylate obtained by adding 3 moles or more of ethylene oxide or propylene oxide to 1 mole of trimethylolpropane;
Diol di(meth)acrylate obtained by adding 2 moles or more of ethylene oxide or propylene oxide to 1 mole of bisphenol A;
reaction product of 1 mol of 2-hydroxyethyl (meth)acrylate and 1 mol of phenyl isocyanate or n-butyl isocyanate;
Dipentaerythritol poly(meth)acrylate;
Examples include oligomers such as caprolactone-modified hydroxypivalic acid ester neopentyl glycol diacrylate.
光重合開始剤としては、例えば2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(メルク社の「ダロキュア1173」)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(チバ・ガイギー社の「イルガキュア184」)、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン(メルク社の「ダロキュア1116」)、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(チバ・ガイギー社の「イルガキュア651」)、2-メチル-1-〔4-(メチルチオ)フェニル〕-2-モルホリノプロパノン-1(チバ・ガイギー社の「イルガキュア907」)、2,4-ジエチルチオキサントン(日本化薬社の「カヤキュアDETX」)とp-ジメチルアミノ安息香酸エチル(日本化薬社の「カヤキュア-EPA」)との混合物、イソプロピルチオキサントン(ワードプレキンソップ社の「カンタキュアITX」)とp-ジメチルアミノ安息香酸エチルとの混合物等が挙げられる。 Examples of photopolymerization initiators include 2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one (Merck's "Darocure 1173") and 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone (Ciba-Geigy's "Irgacure 184"). ), 1-(4-isopropylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one (Merck's "Darocure 1116"), 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethan-1-one ( Ciba Geigy's "Irgacure 651"), 2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropanone-1 (Ciba-Geigy's "Irgacure 907"), 2,4-diethyl Mixture of thioxanthone (Nippon Kayaku Co., Ltd.'s "Kayacure DETX") and ethyl p-dimethylaminobenzoate (Nippon Kayaku Co., Ltd.'s "Kayacure-EPA"), isopropylthioxanthone (Ward Prekinsop Co., Ltd.'s "Cantacure ITX") and ethyl p-dimethylaminobenzoate.
<感放射線性樹脂組成物>
以下には、層間絶縁膜52を形成する感放射線性樹脂組成物について詳説する。上記感放射線性樹脂組成物は、[B]感放射線性化合物と、2以上の重合性基及び環状構造を有する重合性化合物([C]重合性化合物)とを含む。上記感放射線性樹脂組成物は、通常、[A]重合体を含み、さらにその他の成分が含有されていてもよい。当該液晶表示素子は、層間絶縁膜を上記感放射線性樹脂組成物から形成することにより、液晶層を形成する際の光照射による気泡の発生が抑制されている。また、当該液晶表示素子によれば、上記感放射線性樹脂組成物から形成された層間絶縁膜の化学薬品耐性や電圧保持率にも優れる。また、上記感放射線性樹脂組成物は、良好な感度及び解像度も有する。
<Radiation-sensitive resin composition>
The radiation-sensitive resin composition that forms the
[[A]重合体]
[A]重合体は、層間絶縁膜のベースとなる重合体である。[A]重合体としては特に限定されないが、同一又は異なる重合体分子中に、カルボキシ基を含む構造単位(I)とエポキシ基を含む構造単位(II)とを有する重合体([A1]重合体)、酸解離性基を含む構造単位(III)を有する重合体([A2]重合体)、シロキサン系重合体([A3]重合体)等を挙げることができる。
[[A] Polymer]
[A] The polymer is a polymer that becomes the base of the interlayer insulating film. [A] The polymer is not particularly limited, but it is a polymer having a structural unit (I) containing a carboxyl group and a structural unit (II) containing an epoxy group in the same or different polymer molecules ([A1] Examples include a polymer having a structural unit (III) containing an acid-dissociable group ([A2] polymer), a siloxane polymer ([A3] polymer), and the like.
([A1]重合体)
[A1]重合体は、同一又は異なる重合体分子中に、カルボキシ基を含む構造単位(I)とエポキシ基を含む構造単位(II)とを有する重合体である。このような[A1]重合体は、1の分子中に構造単位(I)と構造単位(II)との双方を含む重合体、又は構造単位(I)を含む重合体と構造単位(II)を含む重合体との混合物である。[A1]重合体は、通常、アクリル系重合体である。
([A1] Polymer)
[A1] The polymer is a polymer having a structural unit (I) containing a carboxyl group and a structural unit (II) containing an epoxy group in the same or different polymer molecules. Such a [A1] polymer is a polymer containing both structural unit (I) and structural unit (II) in one molecule, or a polymer containing structural unit (I) and a structural unit (II). It is a mixture with a polymer containing. [A1] The polymer is usually an acrylic polymer.
(構造単位(I))
構造単位(I)は、カルボキシ基を含む構造単位である限り特に限定されない。この構造単位(IA)を与える単量体としては、例えば不飽和モノカルボン酸、不飽和ジカルボン酸及びその無水物、多価カルボン酸のモノ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]エステル、両末端にカルボキシ基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレート、カルボキシ基を有する不飽和多環式化合物及びその無水物等が挙げられる。
(Structural unit (I))
Structural unit (I) is not particularly limited as long as it is a structural unit containing a carboxy group. Monomers providing this structural unit (IA) include, for example, unsaturated monocarboxylic acids, unsaturated dicarboxylic acids and their anhydrides, mono[(meth)acryloyloxyalkyl] esters of polyhydric carboxylic acids, carboxylic acids at both ends. Examples thereof include mono(meth)acrylates of polymers having a group and a hydroxyl group, unsaturated polycyclic compounds having a carboxy group, anhydrides thereof, and the like.
不飽和モノカルボン酸としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等が挙げられる。 Examples of unsaturated monocarboxylic acids include acrylic acid, methacrylic acid, and crotonic acid.
不飽和ジカルボン酸及びその無水物としては、例えばマレイン酸、フマル酸、シトラコン酸、メサコン酸、イタコン酸、これらの無水物等が挙げられる。 Examples of unsaturated dicarboxylic acids and their anhydrides include maleic acid, fumaric acid, citraconic acid, mesaconic acid, itaconic acid, and anhydrides thereof.
多価カルボン酸のモノ[(メタ)アクリロイルオキシアルキル]エステルとしては、例えばコハク酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、フタル酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、へキサヒドロフタル酸モノ[2-(メタ)クリロイルオキシ)エチル]等が挙げられる。 Examples of mono[(meth)acryloyloxyalkyl]esters of polyhydric carboxylic acids include mono[2-(meth)acryloyloxyethyl] succinate, mono[2-(meth)acryloyloxyethyl] phthalate, hexahydro Examples include mono[2-(meth)acryloyloxy)ethyl phthalate].
両末端にカルボキシ基と水酸基とを有するポリマーのモノ(メタ)アクリレートとしては、例えばω-カルボキシポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the polymer mono(meth)acrylate having a carboxy group and a hydroxyl group at both ends include ω-carboxypolycaprolactone mono(meth)acrylate.
カルボキシ基を有する不飽和多環式化合物及びその無水物としては、例えば5-カルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-5-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-5-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-6-メチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5-カルボキシ-6-エチルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、5,6-ジカルボキシビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン無水物等が挙げられる。 Examples of unsaturated polycyclic compounds having a carboxyl group and anhydrides thereof include 5-carboxybicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5,6-dicarboxybicyclo[2.2.1]hept -2-ene, 5-carboxy-5-methylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5-carboxy-5-ethylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5-carboxy -6-Methylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5-carboxy-6-ethylbicyclo[2.2.1]hept-2-ene, 5,6-dicarboxybicyclo[2.2 .1] hept-2-ene anhydride and the like.
これらの単量体の中でも、モノカルボン酸、及びジカルボン酸の無水物が好ましく、共重合反応性、アルカリ水溶液に対する溶解性及び入手の容易性から、(メタ)アクリル酸及び無水マレイン酸がより好ましい。 Among these monomers, monocarboxylic acids and dicarboxylic acid anhydrides are preferred, and (meth)acrylic acid and maleic anhydride are more preferred in terms of copolymerization reactivity, solubility in alkaline aqueous solutions, and ease of availability. .
[A1]重合体における構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、1質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。一方、この含有割合の上限としては、60質量%が好ましく、40質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の現像液への溶解性(アルカリ可溶性)及び層間絶縁膜の基板等への密着性が向上する。なお、構造単位の含有割合は、対応する単量体の仕込比と同一とみなすことができる(以下、同様である。)。 [A1] The lower limit of the content of the structural unit (I) in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 5% by mass, and 10% by mass with respect to all the structural units constituting the [A1] polymer. is even more preferable. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 60% by mass, more preferably 40% by mass, and even more preferably 30% by mass. By setting the content ratio of the structural unit (I) within the above range, the solubility of the radiation-sensitive resin composition in the developer (alkali solubility) and the adhesion of the interlayer insulating film to the substrate etc. are improved. Note that the content ratio of the structural units can be considered to be the same as the charging ratio of the corresponding monomer (the same applies hereinafter).
(構造単位(II))
構造単位(II)は、エポキシ基を含む構造単位である限り特に限定されるものではない。エポキシ基とは、環状エーテル構造を含む基をいい、三員環エーテル構造(1,2-エポキシ構造)を有するオキシラニル基、四員環エーテル構造(1,3-エポキシ構造)を有するオキセタニル基、脂環エポキシ基等を挙げることができる。エポキシ基としては、オキシラニル基が好ましい。架橋性を有するこのようなエポキシ基を有することで、感放射線性樹脂組成物から形成される層間絶縁膜の強度をより高めることができる。
(Structural unit (II))
The structural unit (II) is not particularly limited as long as it is a structural unit containing an epoxy group. Epoxy group refers to a group containing a cyclic ether structure, such as an oxiranyl group having a three-membered ring ether structure (1,2-epoxy structure), an oxetanyl group having a four-membered ring ether structure (1,3-epoxy structure), Examples include alicyclic epoxy groups. As the epoxy group, an oxiranyl group is preferred. By having such an epoxy group having crosslinking properties, the strength of the interlayer insulating film formed from the radiation-sensitive resin composition can be further increased.
構造単位(II)としては、例えば下記式で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (II) include structural units represented by the following formula.
上記式中、R11は、水素原子又はメチル基である。 In the above formula, R 11 is a hydrogen atom or a methyl group.
構造単位(II)を与える単量体としては、メタクリル酸グリシジル、3-メタクリロイルオキシメチル-3-エチルオキセタン、3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート、及び3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02.6]デシルアクリレートが好ましく、メタクリル酸グリシジルがより好ましい。 Monomers providing structural unit (II) include glycidyl methacrylate, 3-methacryloyloxymethyl-3-ethyloxetane, 3,4-epoxycyclohexylmethyl methacrylate, and 3,4-epoxytricyclo[5.2 .1.0 2.6 ] Decyl acrylate is preferred, and glycidyl methacrylate is more preferred.
[A1]重合体における構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、1質量%が好ましく、5質量%がより好ましく、10質量%がさらに好ましい。一方、この含有割合の上限としては、70質量%が好ましく、60質量%がより好ましく、50質量%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、層間絶縁膜の強度を効果的に高めることができる。 [A1] The lower limit of the content of the structural unit (II) in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 5% by mass, and 10% by mass based on all structural units constituting the [A1] polymer. is even more preferable. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 70% by mass, more preferably 60% by mass, and even more preferably 50% by mass. By setting the content ratio of the structural unit (II) within the above range, the strength of the interlayer insulating film can be effectively increased.
(その他の構造単位(IV))
[A1]重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、構造単位(I)及び構造単位(II)以外のその他の構造単位(IV)を有していてもよい。なお、このその他の構造単位には、後述する酸解離性基を有する構造単位(III)は含まれない。また、[A1]重合体は、酸解離性基を有する構造単位(III)をさらに有していてもよい。
(Other structural units (IV))
[A1] The polymer may have a structural unit (IV) other than the structural unit (I) and the structural unit (II) as long as the effects of the present invention are not impaired. Note that the other structural units do not include the structural unit (III) having an acid-dissociable group, which will be described later. Moreover, the [A1] polymer may further have a structural unit (III) having an acid-dissociable group.
その他の構造単位を与える単量体としては、例えばアルコール性水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸環状アルキルエステル、(メタ)アクリル酸アリールエステル、不飽和芳香族化合物、共役ジエン等が挙げられる。 Examples of monomers providing other structural units include (meth)acrylic esters having an alcoholic hydroxyl group, (meth)acrylic acid chain alkyl esters, (meth)acrylic acid cyclic alkyl esters, and (meth)acrylic aryl esters. Examples include esters, unsaturated aromatic compounds, and conjugated dienes.
アルコール性水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えばアクリル酸2-ヒドロキシエチル、アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、アクリル酸4-ヒドロキシブチル、アクリル酸5-ヒドロキシペンチル、アクリル酸6-ヒドロキシヘキシル、メタククリル酸2-ヒドロキシエチル、メタククリル酸3-ヒドロキシプロピル、メタククリル酸4-ヒドロキシブチル、メタククリル酸5-ヒドロキシペンチル、メタククリル酸6-ヒドロキシヘキシル等が挙げられる。 Examples of (meth)acrylic esters having an alcoholic hydroxyl group include 2-hydroxyethyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 5-hydroxypentyl acrylate, 6-hydroxyhexyl acrylate, Examples include 2-hydroxyethyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate, 5-hydroxypentyl methacrylate, and 6-hydroxyhexyl methacrylate.
(メタ)アクリル酸鎖状アルキルエステルとしては、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸sec-ブチル、メタクリル酸t-ブチル、メタクリル酸2-エチルヘキシル、メタクリル酸イソデシル、メタクリル酸n-ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸n-ステアリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n-ブチル、アクリル酸sec-ブチル、アクリル酸t-ブチル、アクリル酸2-エチルヘキシル、アクリル酸イソデシル、アクリル酸n-ラウリル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸n-ステアリル等が挙げられる。 Examples of (meth)acrylic acid chain alkyl esters include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, sec-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, and methacrylate. n-lauryl acid, tridecyl methacrylate, n-stearyl methacrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, n-butyl acrylate, sec-butyl acrylate, t-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isodecyl acrylate , n-lauryl acrylate, tridecyl acrylate, n-stearyl acrylate, and the like.
(メタ)アクリル酸環状アルキルエステルとしては、例えばメタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2-メチルシクロヘキシル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル、メタクリル酸トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルオキシエチル、メタクリル酸イソボロニル、シクロヘキシルアクリレート、2-メチルシクロヘキシルアクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルアクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルオキシエチルアクリレート、イソボロニルアクリレート等が挙げられる。 Examples of the (meth)acrylic acid cyclic alkyl ester include cyclohexyl methacrylate, 2-methylcyclohexyl methacrylate, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane-8-yl methacrylate, and tricyclo[5. 2.1.0 2,6 ]decane-8-yloxyethyl, isobornyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, 2-methylcyclohexyl acrylate, tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane-8-yl acrylate, Examples include tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]decane-8-yloxyethyl acrylate and isobornyl acrylate.
(メタ)アクリル酸アリールエステルとしては、例えばメタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル等が挙げられる。 Examples of the (meth)acrylic acid aryl ester include phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, phenyl acrylate, and benzyl acrylate.
不飽和芳香族化合物としては、例えばスチレン、α-メチルスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-トリルマレイミド、N-ナフチルマレイミド、N-エチルマレイミド、N-ヘキシルマレイミド、N-ベンジルマレイミド等が挙げられる。 Examples of unsaturated aromatic compounds include styrene, α-methylstyrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, p-methoxystyrene, N-phenylmaleimide, N-cyclohexylmaleimide, N-tolylmaleimide. , N-naphthylmaleimide, N-ethylmaleimide, N-hexylmaleimide, N-benzylmaleimide and the like.
共役ジエンとしては、例えば1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン等が挙げられる。 Examples of the conjugated diene include 1,3-butadiene, isoprene, and 2,3-dimethyl-1,3-butadiene.
[A1]重合体における構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A1]重合体を構成する全構造単位に対して、10質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。一方、この上限としては、80質量%が好ましく、70質量%がより好ましい。このような含有割合とすることで、アルカリ水溶液に対する溶解性を最適化すると共に放射線感度に優れる感放射線性樹脂組成物が得られる。 The lower limit of the content of the structural unit (IV) in the [A1] polymer is preferably 10% by mass, more preferably 30% by mass, based on all structural units constituting the [A1] polymer. On the other hand, this upper limit is preferably 80% by mass, more preferably 70% by mass. With such a content ratio, it is possible to obtain a radiation-sensitive resin composition that has optimized solubility in an alkaline aqueous solution and has excellent radiation sensitivity.
([A2]重合体)
[A2]重合体は、酸解離性基を含む構造単位(III)を有する重合体である。この酸解離性基は、[A2]重合体においてカルボキシ基又はフェノール性水酸基を保護する保護基として作用する。このような保護基を有する[A2]重合体は、通常、アルカリ水溶液に不溶又は難溶である。この[A2]重合体は、保護基が酸解離性基であることから、酸の作用により保護基が解離することで、アルカリ水溶液に可溶となる。上記感放射線性樹脂組成物が[A2]重合体を含む場合、高い放射線感度を達成し、現像等により得られるパターン形状の安定性を向上することが可能となる。[A2]重合体は、いわゆる化学増幅系の重合体である。
([A2] Polymer)
[A2] The polymer is a polymer having a structural unit (III) containing an acid-dissociable group. This acid-dissociable group acts as a protecting group that protects the carboxy group or phenolic hydroxyl group in the [A2] polymer. The [A2] polymer having such a protecting group is usually insoluble or sparingly soluble in an alkaline aqueous solution. Since the protective group in this [A2] polymer is an acid-dissociable group, the protective group is dissociated by the action of an acid, thereby making it soluble in an alkaline aqueous solution. When the radiation-sensitive resin composition contains the [A2] polymer, it is possible to achieve high radiation sensitivity and improve the stability of the pattern shape obtained by development and the like. [A2] The polymer is a so-called chemical amplification type polymer.
(構造単位(III))
構造単位(III)としては、下記式(1)又は下記式(2)で表される基を含む構造単位が好ましい。
(Structural unit (III))
As the structural unit (III), a structural unit containing a group represented by the following formula (1) or the following formula (2) is preferable.
上記式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~30の炭化水素基、又は炭素数1~30の炭化水素基が有する水素原子の一部をヒドロキシル基、ハロゲン原子若しくはシアノ基で置換した基である。但し、R1及びR2が共に水素原子である場合はない。R1とR2とは、互いに結合して、これらが結合する炭素原子と共に、炭素数4~30の脂肪族炭素環構造を形成してもよい。R3は、炭素数1~30のオキシ炭化水素基、炭素数1~30の炭化水素基、又は炭素数1~30の炭化水素基が有する水素原子の一部をヒドロキシル基、ハロゲン原子若しくはシアノ基で置換した基である。 In the above formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a part of the hydrogen atom possessed by a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms. A group substituted with a hydroxyl group, a halogen atom, or a cyano group. However, there is no case where R 1 and R 2 are both hydrogen atoms. R 1 and R 2 may be bonded to each other to form an aliphatic carbocyclic structure having 4 to 30 carbon atoms together with the carbon atom to which they are bonded. R 3 is an oxyhydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms, or a part of the hydrogen atoms of a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms to a hydroxyl group, a halogen atom, or a cyano group. It is a group substituted with a group.
上記式(2)中、R4~R10は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1~12の炭化水素基である。nは、1又は2である。 In the above formula (2), R 4 to R 10 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms. n is 1 or 2.
上記式(1)のR1~R3で表される炭素数1~30の炭化水素基としては、例えば炭素数1~10の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基、炭素数3~30の脂環式炭化水素基等が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 to R 3 in the above formula (1) include linear or branched aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms, and 3 to 3 carbon atoms. ~30 alicyclic hydrocarbon groups, etc.
炭素数1~10の直鎖状又は分岐状の脂肪族炭化水素基としては、例えばメチル基、エチル基、1-プロピル基、2-プロピル基、1-ブチル基、2-ブチル基、2-(2-メチルプロピル)基、1-ペンチル基、2-ペンチル基、3-ペンチル基、1-(2-メチルブチル)基、1-(3-メチルブチル)基、2-(2-メチルブチル)基、2-(3-メチルブチル)基、ネオペンチル基、1-ヘキシル基、2-ヘキシル基、3-ヘキシル基、1-(2-メチルペンチル)基、1-(3-メチルペンチル)基、1-(4-メチルペンチル)基、2-(2-メチルペンチル)基、2-(3-メチルペンチル)基、2-(4-メチルペンチル)基、3-(2-メチルペンチル)基、3-(3-メチルペンチル)基等が挙げられる。 Examples of linear or branched aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms include methyl group, ethyl group, 1-propyl group, 2-propyl group, 1-butyl group, 2-butyl group, 2- (2-methylpropyl) group, 1-pentyl group, 2-pentyl group, 3-pentyl group, 1-(2-methylbutyl) group, 1-(3-methylbutyl) group, 2-(2-methylbutyl) group, 2-(3-methylbutyl) group, neopentyl group, 1-hexyl group, 2-hexyl group, 3-hexyl group, 1-(2-methylpentyl) group, 1-(3-methylpentyl) group, 1-( 4-methylpentyl) group, 2-(2-methylpentyl) group, 2-(3-methylpentyl) group, 2-(4-methylpentyl) group, 3-(2-methylpentyl) group, 3-( (3-methylpentyl) group, etc.
炭素数3~30の脂環式炭化水素基としては、例えばシクロペンチル基、シクロペンチルメチル基、1-(1-シクロペンチルエチル)基、1-(2-シクロペンチルエチル)基、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘプチル基、2-ノルボルニル基等を挙げることができる。 Examples of the alicyclic hydrocarbon group having 3 to 30 carbon atoms include a cyclopentyl group, a cyclopentylmethyl group, a 1-(1-cyclopentylethyl) group, a 1-(2-cyclopentylethyl) group, a cyclohexyl group, a cyclohexylmethyl group, Examples include a cycloheptyl group and a 2-norbornyl group.
上記式(1)のR3で表される炭素数1~30のオキシ炭化水素基としては、例えばメトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基等の炭素数1~30のアルコキシ基;シクロペンチルオキシ基、ノルボルニルオキシ基等の炭素数3~30のシクロアルキルオキシ基;フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等の炭素数6~30のアリールオキシ基;ベンジルオキシ基、ナフチルメトキシ基等の炭素数7~30のアラルキルオキシ基などが挙げられる。 Examples of the oxyhydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 3 in the above formula (1) include alkoxy groups having 1 to 30 carbon atoms such as methoxy group, ethoxy group, and propoxy group; cyclopentyloxy group, nor Cycloalkyloxy groups having 3 to 30 carbon atoms such as bornyloxy group; Aryloxy groups having 6 to 30 carbon atoms such as phenoxy, tolyloxy, and naphthyloxy groups; 7 carbon atoms such as benzyloxy and naphthylmethoxy groups -30 aralkyloxy groups and the like.
上記式(2)のR4~R10で表される炭素数1~12の炭化水素基としては、上記式(1)のR1~R3で表される炭素数1~30の炭化水素基としれ例示したもののうち、炭素数が12以下のものが挙げられる。 The hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 4 to R 10 in the above formula (2) is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms represented by R 1 to R 3 in the above formula (1). Among the exemplified groups, examples include those having 12 or less carbon atoms.
上記式(1)で表される基を有する構造単位(III)としては、例えば下記式(1-1)~(1-10)で表されるものが挙げられる。 Examples of the structural unit (III) having a group represented by the above formula (1) include those represented by the following formulas (1-1) to (1-10).
上記式(1-1)~(1-10)中、R12は、水素原子又はメチル基である。 In the above formulas (1-1) to (1-10), R 12 is a hydrogen atom or a methyl group.
式(1-1)~(1-10)で表される構造単位(III)を与える単量体としては、例えばメタクリル酸1-エトキシエチル、メタクリル酸1-ブトキシエチル、メタクリル酸1-(トリシクロデカニルオキシ)エチル、メタクリル酸1-(ペンタシクロペンタデカニルメチルオキシ)エチル、メタクリル酸1-(ペンタシクロペンタデカニルオキシ)エチル、メタクリル酸1-(テトラシクロドデカニルメチルオキシ)エチル、メタクリル酸1-(アダマンチルオキシ)エチル等が挙げられる。 Examples of monomers providing structural units (III) represented by formulas (1-1) to (1-10) include 1-ethoxyethyl methacrylate, 1-butoxyethyl methacrylate, and 1-(tritrimethacrylate). cyclodecanyloxy)ethyl, 1-(pentacyclopentadecanylmethyloxy)ethyl methacrylate, 1-(pentacyclopentadecanyloxy)ethyl methacrylate, 1-(tetracyclododecanylmethyloxy)ethyl methacrylate, Examples include 1-(adamantyloxy)ethyl methacrylate.
上記式(2)で表される基を有する構造単位(III)としては、例えば下記式(2-1)~(2-5)で表される構造単位等が挙げられる。 Examples of the structural unit (III) having a group represented by the above formula (2) include structural units represented by the following formulas (2-1) to (2-5).
上記式(2-1)~(2-5)中、R13は、水素原子又はメチル基を示す。 In the above formulas (2-1) to (2-5), R 13 represents a hydrogen atom or a methyl group.
上記式(2)で表される構造単位(III)としては、テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イルメタクリレートから与えられる式(2-3)で表される構造単位が好ましい。 The structural unit (III) represented by the above formula (2) is preferably a structural unit represented by the formula (2-3) obtained from tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate.
構造単位(III)の含有割合としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、10質量%が好ましく、25質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。一方、この含有割合の上限としては、75質量%が好ましく、65質量%がより好ましく、55質量%がさらに好ましい。構造単位(III)の含有割合を上記範囲とすることで、解像度をより高めることなどができる。 The content of the structural unit (III) is preferably 10% by mass, more preferably 25% by mass, and even more preferably 40% by mass, based on the total structural units constituting the [A2] polymer. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 75% by mass, more preferably 65% by mass, and even more preferably 55% by mass. By setting the content ratio of the structural unit (III) within the above range, resolution can be further improved.
(構造単位(I)及び構造単位(II))
[A2]重合体は、カルボキシ基を含む構造単位(I)及びエポキシ基を含む構造単位(II)を有することが好ましい。構造単位(I)及び構造単位(II)については上述したとおりである。
(Structural unit (I) and structural unit (II))
[A2] The polymer preferably has a structural unit (I) containing a carboxyl group and a structural unit (II) containing an epoxy group. Structural unit (I) and structural unit (II) are as described above.
[A2]重合体における構造単位(I)の含有割合の下限としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましい。一方、この含有割合の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましく、15質量%がさらに好ましい。構造単位(I)の含有割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の現像液への溶解性(アルカリ可溶性)及び層間絶縁膜の基板等への密着性が向上する。 [A2] The lower limit of the content of structural unit (I) in the polymer is preferably 1% by mass, more preferably 3% by mass, and 5% by mass with respect to all the structural units constituting the [A2] polymer. is even more preferable. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass, and even more preferably 15% by mass. By setting the content ratio of the structural unit (I) within the above range, the solubility of the radiation-sensitive resin composition in the developer (alkali solubility) and the adhesion of the interlayer insulating film to the substrate etc. are improved.
[A2]重合体における構造単位(II)の含有割合の下限としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、5質量%が好ましく、10質量%がより好ましく、25質量%がさらに好ましい。一方、この含有割合の上限としては、60質量%が好ましく、50質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましい。構造単位(II)の含有割合を上記範囲とすることで、層間絶縁膜の強度を効果的に高めることなどができる。 [A2] The lower limit of the content of structural unit (II) in the polymer is preferably 5% by mass, more preferably 10% by mass, and 25% by mass with respect to all structural units constituting the [A2] polymer. is even more preferable. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 60% by mass, more preferably 50% by mass, and even more preferably 40% by mass. By setting the content of the structural unit (II) within the above range, the strength of the interlayer insulating film can be effectively increased.
(その他の構造単位(IV))
[A2]重合体は、本発明の効果を損なわない範囲で、構造単位(I)、構造単位(II)及び構造単位(III)以外のその他の構造単位を有していてもよい。その他の構造単位を与える単量体の具体例は上述したとおりである。
(Other structural units (IV))
[A2] The polymer may have other structural units other than the structural unit (I), the structural unit (II), and the structural unit (III) as long as the effects of the present invention are not impaired. Specific examples of monomers providing other structural units are as described above.
[A2]重合体における構造単位(IV)の含有割合の下限としては、[A2]重合体を構成する全構造単位に対して、1質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。一方、この上限としては、30質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。このような含有割合とすることで、アルカリ水溶液に対する溶解性を最適化すると共に放射線感度に優れる感放射線性樹脂組成物が得られる。 The lower limit of the content of the structural unit (IV) in the [A2] polymer is preferably 1% by mass, more preferably 3% by mass, based on all the structural units constituting the [A2] polymer. On the other hand, this upper limit is preferably 30% by mass, more preferably 10% by mass. With such a content ratio, it is possible to obtain a radiation-sensitive resin composition that has optimized solubility in an alkaline aqueous solution and has excellent radiation sensitivity.
([A1]重合体及び[A2]重合体の合成方法)
[A1]重合体及び[A2]重合体(以下、「[A1]重合体等」ともいう。)は、例えば所定の構造単位に対応する単量体を、ラジカル重合開始剤を使用し、適当な溶媒中で重合することにより合成できる。[A1]重合体等の合成方法としては、単量体及びラジカル開始剤を含有する溶液を、反応溶媒を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、単量体を含有する溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法、並びに各々の単量体を含有する複数種の溶液と、ラジカル開始剤を含有する溶液とを各別に、反応溶媒を含有する溶液に滴下して重合反応させる方法が好ましい。
(Method for synthesizing [A1] polymer and [A2] polymer)
The [A1] polymer and the [A2] polymer (hereinafter also referred to as "[A1] polymer, etc.") can be produced by, for example, monomers corresponding to predetermined structural units, using a radical polymerization initiator, in an appropriate manner. It can be synthesized by polymerization in a suitable solvent. [A1] Methods for synthesizing polymers include a method in which a solution containing a monomer and a radical initiator is dropped into a solution containing a reaction solvent to carry out a polymerization reaction, and a method in which a solution containing a monomer and a radical A method in which a solution containing an initiator is separately dropped into a solution containing a reaction solvent to cause a polymerization reaction, and a method in which a plurality of solutions containing each monomer and a solution containing a radical initiator are added dropwise to a solution containing a reaction solvent. A preferred method is to drop each component separately into a solution containing a reaction solvent and cause a polymerization reaction.
[A1]重合体等の重合反応に用いられる溶媒としては、例えば、後述する感放射線性樹脂組成物の一成分として例示する有機溶媒等が挙げられる。 [A1] Examples of the solvent used in the polymerization reaction of the polymer include organic solvents exemplified as one component of the radiation-sensitive resin composition described below.
[A1]重合体等の重合反応に用いられる重合開始剤としては、一般的にラジカル重合開始剤として知られているものが使用できるが、例えば2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオン酸メチル)等のアゾ化合物;ベンゾイルペルオキシド、ラウロイルペルオキシド、t-ブチルペルオキシピバレート、1,1’-ビス-(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン等の有機過酸化物;過酸化水素等が挙げられる。 [A1] As the polymerization initiator used in the polymerization reaction of the polymer, those generally known as radical polymerization initiators can be used, such as 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobisisobutyronitrile, etc. , 2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis-(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2'-azobis(methyl 2-methylpropionate) organic peroxides such as benzoyl peroxide, lauroyl peroxide, t-butylperoxypivalate, 1,1'-bis-(t-butylperoxy)cyclohexane; and hydrogen peroxide.
[A1]重合体等の重合反応においては、分子量を調整するために分子量調整剤を使用することもできる。分子量調整剤としては、例えばクロロホルム、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素類;n-ヘキシルメルカプタン、n-オクチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、t-ドデシルメルカプタン、チオグリコール酸等のメルカプタン類;ジメチルキサントゲンスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド等のキサントゲン類;ターピノーレン、α-メチルスチレンダイマー等が挙げられる。 [A1] In the polymerization reaction of the polymer, etc., a molecular weight regulator can also be used to adjust the molecular weight. Examples of molecular weight regulators include halogenated hydrocarbons such as chloroform and carbon tetrabromide; mercaptans such as n-hexylmercaptan, n-octylmercaptan, n-dodecylmercaptan, t-dodecylmercaptan, and thioglycolic acid; dimethyl Examples include xanthogens such as xanthogen sulfide and diisopropylxanthogen disulfide; terpinolene, α-methylstyrene dimer, and the like.
[A1]重合体等を構成する重合体のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、2.0×103以上1.0×105以下が好ましく、5.0×103以上5.0×104以下がより好ましい。[A1]重合体等を構成する重合体のMwを上記範囲とすることで感放射線性樹脂組成物の放射線感度及びアルカリ現像性を高めることができる。 [A1] The weight average molecular weight (Mw) in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC) of the polymer constituting the polymer, etc. is preferably 2.0 × 10 3 or more and 1.0 × 10 5 or less, and 5 More preferably .0×10 3 or more and 5.0×10 4 or less. [A1] By setting the Mw of the polymer constituting the polymer and the like within the above range, the radiation sensitivity and alkali developability of the radiation-sensitive resin composition can be improved.
[A1]重合体等を構成する重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)としては、2.0×103以上1.0×105以下が好ましく、5.0×103以上5.0×104以下がより好ましい。[A1]重合体等を構成する重合体のMnを上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物の塗膜の硬化時の硬化反応性を向上させることができる。 [A1] The polystyrene equivalent number average molecular weight (Mn) determined by GPC of the polymer constituting the polymer is preferably 2.0 x 10 3 or more and 1.0 x 10 5 or less, and 5.0 x 10 3 or more and 5.0 x 10 5 or less. More preferably, it is .0×10 4 or less. [A1] By setting the Mn of the polymer constituting the polymer and the like within the above range, the curing reactivity during curing of the coating film of the radiation-sensitive resin composition can be improved.
[A1]重合体等を構成する重合体の分子量分布(Mw/Mn)としては、3.0以下が好ましく、2.6以下がより好ましい。[A1]重合体等を構成する重合体のMw/Mnを3.0以下とすることで、塗膜の現像性を高めることができる。 [A1] The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer constituting the polymer is preferably 3.0 or less, more preferably 2.6 or less. [A1] By setting the Mw/Mn of the polymer constituting the polymer and the like to 3.0 or less, the developability of the coating film can be improved.
([A3]重合体)
[A3]重合体は、いわゆるポリシロキサンであり、加水分解性シラン化合物の加水分解縮合物が好ましい。
([A3] Polymer)
[A3] The polymer is a so-called polysiloxane, and preferably a hydrolyzed condensate of a hydrolyzable silane compound.
ここで「加水分解性シラン化合物」とは、通常、無触媒、過剰の水の共存下、室温(約25℃)~約100℃の温度範囲内で加熱することにより、加水分解してシラノール基又はシロキサン縮合物を生成する加水分解基を有する化合物をいう。なお、感放射線性樹脂組成物中において、一部の加水分解性シラン化合物は、その分子中の一部又は全部の加水分解性基が未加水分解の状態で、かつ他の加水分解性シラン化合物と縮合せずに単量体の状態で残っていてもよい。また、「加水分解縮合物」は、加水分解されたシラン化合物の一部のシラノール基同士が縮合した加水分解縮合物を意味する。 Here, the term "hydrolyzable silane compound" refers to a silanol compound that can be hydrolyzed into silanol groups by heating within a temperature range of room temperature (approximately 25 degrees Celsius) to approximately 100 degrees Celsius, usually in the absence of a catalyst and in the presence of excess water. Or it refers to a compound having a hydrolyzable group that produces a siloxane condensate. In addition, in the radiation-sensitive resin composition, some of the hydrolyzable silane compounds have some or all of the hydrolyzable groups in their molecules in an unhydrolyzed state, and other hydrolyzable silane compounds It may remain in a monomeric state without being condensed with. Furthermore, the term "hydrolyzed condensate" refers to a hydrolyzed condensate in which some silanol groups of a hydrolyzed silane compound are condensed together.
加水分解性シラン化合物としては、下記式(S-1)で示される加水分解性シラン化合物(以下、「(S1)化合物」とも言う。)及び/又は下記式(S-2)で示される加水分解性シラン化合物(以下、「(S2)化合物」とも言う。)を含む加水分解性シラン化合物が好ましい。 Examples of the hydrolyzable silane compound include a hydrolyzable silane compound represented by the following formula (S-1) (hereinafter also referred to as "(S1) compound") and/or a hydrolyzable silane compound represented by the following formula (S-2). A hydrolyzable silane compound containing a decomposable silane compound (hereinafter also referred to as "(S2) compound") is preferred.
[(S1)化合物]
(S1)化合物は、上記式(S-1)で表される化合物である。上記式(S-1)中、R14は、炭素数1~6のアルキル基である。R15は、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~6のフッ化アルキル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基、スチリル基又はビニル基である。pは、1~3の整数である。このpとしては、加水分解縮合反応の進行の観点から、1又は2が好ましく、1がより好ましい。但し、R14又はR15が複数となる場合、複数のR14又はR15は、同一であっても異なっていてもよい。
[(S1) Compound]
The compound (S1) is a compound represented by the above formula (S-1). In the above formula (S-1), R 14 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 15 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a phenyl group, a tolyl group, a naphthyl group, a styryl group, or a vinyl group. p is an integer from 1 to 3. From the viewpoint of progress of the hydrolytic condensation reaction, p is preferably 1 or 2, and more preferably 1. However, when there is a plurality of R 14 or R 15 , the plurality of R 14 or R 15 may be the same or different.
上記R14で表される炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、ブチル基等が挙げられる。これらのうち、加水分解の容易性の観点から、メチル基及びエチル基が好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 14 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, and butyl group. Among these, methyl and ethyl groups are preferred from the viewpoint of ease of hydrolysis.
上記はR15で表される炭素数1~20のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、3-メチルブチル基、2-メチルブチル基、1-メチルブチル基、2,2-ジメチルプロピル基、n-ヘキシル基、4-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、1-メチルペンチル基、3,3-ジメチルブチル基、2,3-ジメチルブチル基、1,3-ジメチルブチル基、2,2-ジメチルブチル基、1,2-ジメチルブチル基、1,1-ジメチルブチル基、n-ヘプチル基、5-メチルヘキシル基、4-メチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、1-メチルヘキシル基、4,4-ジメチルペンチル基、3,4-ジメチルペンチル基、2,4-ジメチルペンチル基、1,4-ジメチルペンチル基、3,3-ジメチルペンチル基、2,3-ジメチルペンチル基、1,3-ジメチルペンチル基、2,2-ジメチルペンチル基、1,2-ジメチルペンチル基、1,1-ジメチルペンチル基、2,3,3-トリメチルブチル基、1,3,3-トリメチルブチル基、1,2,3-トリメチルブチル基、n-オクチル基、6-メチルヘプチル基、5-メチルヘプチル基、4-メチルヘプチル基、3-メチルヘプチル基、2-メチルヘプチル基、1-メチルヘプチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノナニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基、n-トリデシル基、n-テトラデシル基、n-ヘプタデシル基、n-ヘキサデシル基、n-ヘプタデシル基、n-オクタデシル基、n-ノナデシル基等が挙げられる。炭素数1~20のアルキル基の炭素数としては、1~10が好ましく、1~3がより好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 15 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, and tert-butyl group. , n-pentyl group, 3-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1-methylbutyl group, 2,2-dimethylpropyl group, n-hexyl group, 4-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group group, 1-methylpentyl group, 3,3-dimethylbutyl group, 2,3-dimethylbutyl group, 1,3-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,2-dimethylbutyl group, 1, 1-dimethylbutyl group, n-heptyl group, 5-methylhexyl group, 4-methylhexyl group, 3-methylhexyl group, 2-methylhexyl group, 1-methylhexyl group, 4,4-dimethylpentyl group, 3 ,4-dimethylpentyl group, 2,4-dimethylpentyl group, 1,4-dimethylpentyl group, 3,3-dimethylpentyl group, 2,3-dimethylpentyl group, 1,3-dimethylpentyl group, 2,2 -dimethylpentyl group, 1,2-dimethylpentyl group, 1,1-dimethylpentyl group, 2,3,3-trimethylbutyl group, 1,3,3-trimethylbutyl group, 1,2,3-trimethylbutyl group , n-octyl group, 6-methylheptyl group, 5-methylheptyl group, 4-methylheptyl group, 3-methylheptyl group, 2-methylheptyl group, 1-methylheptyl group, 2-ethylhexyl group, n-nonanyl group group, n-decyl group, n-undecyl group, n-dodecyl group, n-tridecyl group, n-tetradecyl group, n-heptadecyl group, n-hexadecyl group, n-heptadecyl group, n-octadecyl group, n-nonadecyl group Examples include groups. The number of carbon atoms in the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 3.
炭素数1~6のフッ化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、テトラフルオロエチル基、ヘプタフルオロプロピル基等が挙げられる。 Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include trifluoromethyl group, tetrafluoroethyl group, heptafluoropropyl group, and the like.
pが1の(S1)化合物としては、例えばフェニルトリメトキシシラン、トリルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシラン、o-スチリルトリメトキシシラン、o-スチリルトリエトキシシラン、m-スチリルトリメトキシシラン、m-スチリルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、p-スチリルトリエトキシシランが挙げられる。 Examples of the (S1) compound in which p is 1 include phenyltrimethoxysilane, tolyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltripropoxysilane, and o-styryl. Examples include trimethoxysilane, o-styryltriethoxysilane, m-styryltrimethoxysilane, m-styryltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, and p-styryltriethoxysilane.
pが2の(S1)化合物としては、例えばフェニルメチルジメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルフェニルジメトキシシラン、ビニルフェニルジエトキシシラン、フェニルトリフルオロプロピルジメトキシシラン等のジアルコキシシラン化合物が挙げられる。 Examples of the (S1) compound where p is 2 include phenylmethyldimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, vinylmethyldiethoxysilane, vinylphenyldimethoxysilane, vinylphenyldiethoxysilane, phenyltrifluoropropyldimethoxysilane, and the like. dialkoxysilane compounds.
pが3の(S1)化合物としては、例えばフェニルジメチルメトキシシラン、フェニルジメチルエトキシシラン、ジビニルメチルメトキシシラン、ジビニルメチルエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルジフェニルメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルジフェニルメトキシシラン、3,3’-ジメタクリロキシプロピルジメトキシシラン、3,3’-ジアクリロキシプロピルジメトキシシラン、3,3’,3’’-トリメタクリロキシプロピルメトキシシラン、3,3’,3’’-トリアクリロキシプロピルメトキシシラン、ジメチルトリフルオロプロピルメトキシシランが挙げられる。 Examples of the (S1) compound where p is 3 include phenyldimethylmethoxysilane, phenyldimethylethoxysilane, divinylmethylmethoxysilane, divinylmethylethoxysilane, 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-acryloxypropyldimethylmethoxysilane, 3-methacryloxypropyldiphenylmethoxysilane, 3-acryloxypropyldiphenylmethoxysilane, 3,3'-dimethacryloxypropyldimethoxysilane, 3,3'-diacryloxypropyldimethoxysilane, 3,3',3'' -trimethacryloxypropylmethoxysilane, 3,3',3''-triacryloxypropylmethoxysilane, and dimethyltrifluoropropylmethoxysilane.
[(S2)化合物]
(S2)化合物は、上記式(S-2)で表される化合物である。上記式(S-2)中、R16は、炭素数1~6のアルキル基である。R17は、フェニル基、トリル基、ナフチル基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、(メタ)アクリロイルオキシ基、3,4-エポキシシクロヘキシル基、オキセタニル基、メルカプト基又は無水コハク酸基である。qは、0~3の整数である。このqとしては、加水分解縮合反応の進行の観点から1又は2が好ましく、1がより好ましい。但し、R16又はR17が複数となる場合、複数のR16又はR17は、同一であっても異なっていてもよい。nは、0~6の整数である。
[(S2) Compound]
The compound (S2) is a compound represented by the above formula (S-2). In the above formula (S-2), R 16 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. R 17 is a phenyl group, tolyl group, naphthyl group, epoxy group, amino group, isocyanate group, (meth)acryloyloxy group, 3,4-epoxycyclohexyl group, oxetanyl group, mercapto group, or succinic anhydride group. q is an integer from 0 to 3. From the viewpoint of progress of the hydrolysis condensation reaction, q is preferably 1 or 2, and more preferably 1. However, when there is a plurality of R 16 or R 17 , the plurality of R 16 or R 17 may be the same or different. n is an integer from 0 to 6.
上記R16で表される炭素数1~6のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、ブチル基等が挙げられる。これらのうち、加水分解の容易性の観点から、メチル基及びエチル基が好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 16 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, and butyl group. Among these, methyl and ethyl groups are preferred from the viewpoint of ease of hydrolysis.
qが0の(S2)化合物は、4個の加水分解性基で置換されたシラン化合物である。このシラン化合物としては、例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラ-n-プロポキシシラン、テトラ-i-プロポキシシラン等が挙げられる。 The compound (S2) in which q is 0 is a silane compound substituted with four hydrolyzable groups. Examples of the silane compound include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetra-n-propoxysilane, and tetra-i-propoxysilane.
qが1の(S2)化合物は、1個の非加水分解性基と3個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物である。このシラン化合物としては、例えば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-i-プロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ-i-プロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、トリルトリメトキシシラン、ナフチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ナフチルトリエトキシシラン、アミノトリメトキシシラン、アミノトリエトキシシラン、2-(3,4―エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシ、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアノプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアノプロピルトリエトキシシランo-トリルトリメトキシシラン、m-トリルトリメトキシシランp-トリルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メタクリロキシエチルトリメトキシシラン、2-メタクリロキシエチルトリエトキシシラン、2-メタクリロキシエチルトリプロポキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、2-アクリロキシエチルトリメトキシシラン、2-アクリロキシエチルトリエトキシシラン、2-アクリロキシエチルトリプロポキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロブチルトリメトキシシラン、3-(トリメトキシシリル)プロピル無水コハク酸等のトリアルコキシシラン化合物等が挙げられる。 The compound (S2) in which q is 1 is a silane compound substituted with one non-hydrolyzable group and three hydrolyzable groups. Examples of the silane compound include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-i-propoxysilane, methyltributoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-i-propoxysilane, and ethyltributoxysilane. , butyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, tolyltrimethoxysilane, naphthyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, naphthyltriethoxysilane, aminotrimethoxysilane, aminotriethoxysilane, 2-(3,4-epoxycyclohexyl) ) Ethyltrimethoxy, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-isocyanopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanopropyltriethoxysilane o-tolyltrimethoxysilane, m-tolyltrimethoxysilane p-tolyltrimethoxy Silane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 2-methacryloxyethyltrimethoxysilane, 2-methacryloxyethyltriethoxysilane, 2-methacryloxyethyltripropoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxy Propyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, 2-acryloxyethyltrimethoxysilane, 2-acryloxyethyltriethoxysilane, 2-acryloxyethyltripropoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltripropoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltripropoxysilane, trifluoropropyltrimethoxy Examples include trialkoxysilane compounds such as silane, trifluoropropyltriethoxysilane, trifluorobutyltrimethoxysilane, and 3-(trimethoxysilyl)propylsuccinic anhydride.
qが2の(S2)化合物は、2個の非加水分解性基と2個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物である。このシラン化合物としては、例えば3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。 The compound (S2) in which q is 2 is a silane compound substituted with two non-hydrolyzable groups and two hydrolyzable groups. Examples of the silane compound include 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, and γ-isocyanatepropylmethyldimethoxysilane.
qが3の(S2)化合物は、3個の非加水分解性基と1個の加水分解性基とで置換されたシラン化合物である。このシラン化合物としては、例えば3-メタクリロキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルジメチルメトキシシラン、γ-アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ-イソシアネートプロピルジメチルメトキシシラン等が挙げられる。 The compound (S2) in which q is 3 is a silane compound substituted with three non-hydrolyzable groups and one hydrolyzable group. Examples of the silane compound include 3-methacryloxypropyldimethylmethoxysilane, γ-glycidoxypropyldimethylmethoxysilane, γ-aminopropyldimethylmethoxysilane, and γ-isocyanatepropyldimethylmethoxysilane.
上記(S1)化合物及び(S2)化合物の双方を用いる場合、上記(S1)化合物及び(S2)化合物の混合比としては、(S1)化合物が5モル%を超えることが望ましい。(S1)化合物が5モル%以下の場合、硬化膜として保護膜を形成する際の露光感度が低く、さらに得られる保護膜の耐擦傷性等を低下させる傾向にある。 When both the (S1) compound and (S2) compound are used, the mixing ratio of the (S1) compound and (S2) compound is preferably such that the (S1) compound exceeds 5 mol%. When the amount of the compound (S1) is 5 mol % or less, the exposure sensitivity when forming a protective film as a cured film is low, and the scratch resistance etc. of the obtained protective film tends to be reduced.
([A3]重合体の合成(加水分解縮合))
[A3]重合体(ポリシロキサン)は、通常、過剰の水の共存下、必要に応じて溶媒や触媒の共存下、室温(約25℃)~約100℃の温度範囲内で加熱し、加水分解性シラン化合物の加水分解により得られるシラノール基を縮合することで合成できる。
([A3] Synthesis of polymer (hydrolytic condensation))
[A3] The polymer (polysiloxane) is usually heated within a temperature range of room temperature (approximately 25°C) to approximately 100°C in the presence of excess water and, if necessary, a solvent or catalyst, to add water. It can be synthesized by condensing silanol groups obtained by hydrolyzing a degradable silane compound.
加水分解縮合反応のための水としては、逆浸透膜処理、イオン交換処理、蒸留等の方法により精製された水を使用することが好ましい。このような精製水を用いることによって、副反応を抑制し、加水分解の反応性を向上させることができる。水の使用量としては上記(S1)化合物及び(S2)化合物の加水分解性基の合計量1モルに対して、好ましくは0.1モル~3モル、より好ましくは0.3モル~2モル、特に好ましくは0.5モル~1.5モルである。このような量の水を用いることによって、加水分解縮合の反応速度を最適化することができる。 As water for the hydrolytic condensation reaction, it is preferable to use water purified by a method such as reverse osmosis membrane treatment, ion exchange treatment, distillation, or the like. By using such purified water, side reactions can be suppressed and the reactivity of hydrolysis can be improved. The amount of water used is preferably 0.1 mol to 3 mol, more preferably 0.3 mol to 2 mol, per 1 mol of the total amount of hydrolyzable groups of the above (S1) compound and (S2) compound. , particularly preferably from 0.5 mol to 1.5 mol. By using such an amount of water, the reaction rate of the hydrolytic condensation can be optimized.
加水分解縮合反応のための溶媒としては、例えばアルコール類、エーテル類、グリコールエーテル、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルプロピオネート、芳香族炭化水素類、ケトン類、他のエステル類等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で使用してもよく2種以上を併用してもよい。 Examples of solvents for the hydrolytic condensation reaction include alcohols, ethers, glycol ethers, ethylene glycol alkyl ether acetate, diethylene glycol alkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether acetate, and propylene glycol monoalkyl ether acetate. Examples include pionates, aromatic hydrocarbons, ketones, and other esters. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
これらの溶媒のうち、エチレングリコールアルキルエーテルアセテート、ジエチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、及びメトキシ酢酸ブチルが好ましく、特に、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、及びメトキシ酢酸ブチルが好ましい。 Among these solvents, ethylene glycol alkyl ether acetate, diethylene glycol alkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether, propylene glycol monoalkyl ether acetate, and butyl methoxy acetate are preferred, particularly diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, propylene glycol monomethyl ether Acetate, propylene glycol monomethyl ether, and butyl methoxyacetate are preferred.
加水分解縮合反応のための触媒としては、酸触媒、塩基触媒及びアルコキシドが好ましい。 As the catalyst for the hydrolysis condensation reaction, acid catalysts, base catalysts and alkoxides are preferred.
酸触媒としては、例えば塩酸、硫酸、硝酸、蟻酸、シュウ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、リン酸、酸性イオン交換樹脂、各種ルイス酸等が挙げられる。 Examples of the acid catalyst include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, formic acid, oxalic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, trifluoromethanesulfonic acid, phosphoric acid, acidic ion exchange resins, various Lewis acids, and the like.
塩基触媒としては、例えばアンモニア、1級アミン類、2級アミン類、3級アミン類、ピリジン等の含窒素化合物;塩基性イオン交換樹脂;水酸化ナトリウム等の水酸化物;炭酸カリウム等の炭酸塩;酢酸ナトリウム等のカルボン酸塩;各種ルイス塩基などが挙げられる。 Examples of base catalysts include ammonia, primary amines, secondary amines, tertiary amines, nitrogen-containing compounds such as pyridine; basic ion exchange resins; hydroxides such as sodium hydroxide; carbonates such as potassium carbonate. Salts; carboxylic acid salts such as sodium acetate; various Lewis bases, and the like.
アルコキシドとしては、例えばジルコニウムアルコキシド、チタニウムアルコキシド、アルミニウムアルコキシド等が挙げられる。アルミニウムアルコキシドとしては、トリ-i-プロポキシアルミニウムを用いることができる。 Examples of the alkoxide include zirconium alkoxide, titanium alkoxide, and aluminum alkoxide. Tri-i-propoxyaluminum can be used as the aluminum alkoxide.
触媒の使用量としては、加水分解縮合反応の促進の観点から、加水分解性シラン化合物のモノマー1モルに対して、好ましくは0.2モル以下であり、より好ましくは0.00001モル~0.1モルである。 From the viewpoint of promoting the hydrolytic condensation reaction, the amount of the catalyst used is preferably 0.2 mol or less, more preferably 0.00001 mol to 0.2 mol, per 1 mol of the hydrolyzable silane compound monomer. It is 1 mole.
加水分解縮合物等の[A3]重合体のGPCによるポリスチレン換算重量平均分子量(Mw)としては、500~10,000が好ましく、2,000~7,000がより好ましい。[A3]重合体のMwを500以上とすることで、感放射線性樹脂組成物の成膜性を改善できる。一方、[A3]重合体のMwを10,000以下とすることによって、感放射線性樹脂組成物の現像性の低下を防止できる。 The polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) of the [A3] polymer such as the hydrolyzed condensate by GPC is preferably 500 to 10,000, more preferably 2,000 to 7,000. [A3] By setting the Mw of the polymer to 500 or more, the film-forming properties of the radiation-sensitive resin composition can be improved. On the other hand, by setting the Mw of the [A3] polymer to 10,000 or less, it is possible to prevent a decrease in the developability of the radiation-sensitive resin composition.
[A3]重合体のGPCによるポリスチレン換算数平均分子量(Mn)としては、300~5,000が好ましく、500~3,000がより好ましい。このような範囲に[A3]重合体のMnを設定することによって、感放射線性樹脂組成物の塗膜の硬化時の硬化反応性が向上する。 [A3] The number average molecular weight (Mn) of the polymer measured by GPC in terms of polystyrene is preferably 300 to 5,000, more preferably 500 to 3,000. By setting Mn of the [A3] polymer within such a range, the curing reactivity during curing of the coating film of the radiation-sensitive resin composition is improved.
[A3]重合体の分子量分布(Mw/Mn)としては、3.0以下が好ましく、2.6以下がより好ましい。[A3]重合体のMw/Mnを3.0以下とすることにより、塗膜の現像性を高めることができる。 [A3] The molecular weight distribution (Mw/Mn) of the polymer is preferably 3.0 or less, more preferably 2.6 or less. [A3] By setting the Mw/Mn of the polymer to 3.0 or less, the developability of the coating film can be improved.
([A]重合体の含有量)
感放射線性樹脂組成物の全固形分に対する[A]重合体の含有量の下限としては、例えば30質量%であり、50質量%が好ましい。一方、この含有量の上限としては、90質量%が好ましく、70質量%がより好ましい。[A]重合体の含有量を上記範囲とすることで、良好な感度、解像度、強度等を有する層間絶縁膜を得ることができる。
([A] Polymer content)
The lower limit of the content of the [A] polymer based on the total solid content of the radiation-sensitive resin composition is, for example, 30% by mass, and preferably 50% by mass. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 90% by mass, more preferably 70% by mass. [A] By setting the content of the polymer within the above range, an interlayer insulating film having good sensitivity, resolution, strength, etc. can be obtained.
[[B]感放射線性化合物]
[B]感放射線性化合物としては、放射線に感応してラジカルを発生し重合を開始できる化合物(すなわち、[B-1]ラジカル重合開始剤)、放射線に感応して酸を発生する化合物(すなわち、[B-2]酸発生剤)、及び放射線に感応して塩基を発生する化合物(すなわち、[B-3]塩基発生剤)を挙げることができる。これらの中でも、[B-1]ラジカル重合開始剤及び[B-2]酸発生剤が好ましい。また、これらは複数種を組み合わせて用いてもよい。なお、「放射線」とは、可視光線、紫外線、遠紫外線、X線、荷電粒子線等を含む概念である。
[[B] Radiation-sensitive compound]
[B] Radiation-sensitive compounds include compounds that are sensitive to radiation and can generate radicals to initiate polymerization (i.e., [B-1] radical polymerization initiators), compounds that are sensitive to radiation and generate acids (i.e. , [B-2] acid generator), and a compound that generates a base in response to radiation (ie, [B-3] base generator). Among these, [B-1] radical polymerization initiator and [B-2] acid generator are preferred. Moreover, these may be used in combination of multiple types. Note that "radiation" is a concept that includes visible light, ultraviolet rays, far ultraviolet rays, X-rays, charged particle beams, and the like.
[B]感放射線性化合物の含有量の下限は、[A]重合体100質量部に対して、1質量部が好ましく、3質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。一方、この上限は、40質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。[B]感放射線性化合物の使用割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物は、低露光量であっても、高い耐溶媒性、高い硬度、高い密着性、低発泡性等を有する層間絶縁膜を形成することができる。なお、[B-1]ラジカル重合開始剤又は[B-2]酸発生剤としての好適な含有量は後述する。 [B] The lower limit of the content of the radiation-sensitive compound is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass, and even more preferably 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the [A] polymer. On the other hand, this upper limit is preferably 40 parts by mass, more preferably 30 parts by mass. [B] By setting the usage ratio of the radiation-sensitive compound within the above range, the radiation-sensitive resin composition has high solvent resistance, high hardness, high adhesion, low foaming property, etc. even at low exposure doses. An interlayer insulating film having the following properties can be formed. The preferred content of [B-1] radical polymerization initiator or [B-2] acid generator will be described later.
([B-1]ラジカル重合開始剤)
[B]感放射線性化合物が[B-1]ラジカル重合開始剤を含む場合、露光部分の[C]重合性化合物等が硬化するネガ型の感放射線性樹脂組成物として好適に機能する。[B-1]ラジカル重合開始剤としては、O-アシルオキシム化合物、アセトフェノン化合物、ビイミダゾール化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
([B-1] Radical polymerization initiator)
When the [B] radiation-sensitive compound contains the [B-1] radical polymerization initiator, it functions suitably as a negative-type radiation-sensitive resin composition in which the [C] polymerizable compound and the like in the exposed portion are cured. [B-1] Examples of the radical polymerization initiator include O-acyloxime compounds, acetophenone compounds, biimidazole compounds, and the like. These compounds may be used alone or in combination of two or more.
O-アシルオキシム化合物としては、例えば1,2-オクタンジオン1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、1-(9-エチル-6-ベンゾイル-9.H.-カルバゾール-3-イル)-オクタン-1-オンオキシム-O-アセテート、1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、1-〔9-n-ブチル-6-(2-エチルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-エタン-1-オンオキシム-O-ベンゾエート、エタノン-1-[9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル]-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロピラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-5-テトラヒドロフラニルベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)等が挙げられる。 Examples of O-acyloxime compounds include 1,2-octanedione 1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl) )-9H-carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), 1-(9-ethyl-6-benzoyl-9.H.-carbazol-3-yl)-octan-1-one oxime-O -acetate, 1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-ethane-1-one oxime-O-benzoate, 1-[9-n-butyl-6-(2-ethylbenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-ethane-1-one oxime-O-benzoate, ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydropyranylbenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-5-tetrahydrofuranylbenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-{2-methyl-4-(2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl)methoxybenzoyl }-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime) and the like.
これらのうち、1,2-オクタンジオン1-[4-(フェニルチオ)-2-(O-ベンゾイルオキシム)]、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、エタノン-1-〔9-エチル-6-(2-メチル-4-テトラヒドロフラニルメトキシベンゾイル)-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)、及びエタノン-1-〔9-エチル-6-{2-メチル-4-(2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラニル)メトキシベンゾイル}-9.H.-カルバゾール-3-イル〕-1-(O-アセチルオキシム)が好ましい。 Among these, 1,2-octanedione 1-[4-(phenylthio)-2-(O-benzoyloxime)], ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methylbenzoyl)-9H-carbazole -3-yl]-1-(O-acetyloxime), ethanone-1-[9-ethyl-6-(2-methyl-4-tetrahydrofuranylmethoxybenzoyl)-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime), and ethanone-1-[9-ethyl-6-{2-methyl-4-(2,2-dimethyl-1,3-dioxolanyl)methoxy Benzoyl}-9. H. -carbazol-3-yl]-1-(O-acetyloxime) is preferred.
アセトフェノン化合物としては、例えばα-アミノケトン化合物、α-ヒドロキシケトン化合物が挙げられる。 Examples of the acetophenone compound include α-aminoketone compounds and α-hydroxyketone compounds.
α-アミノケトン化合物としては、例えば2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オン等が挙げられる。 Examples of α-aminoketone compounds include 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl)-1-(4 -morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one, 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one, and the like.
α-ヒドロキシケトン化合物としては、例えば1-フェニル-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-i-プロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)フェニル-(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等が挙げられる。 Examples of α-hydroxyketone compounds include 1-phenyl-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, 1-(4-i-propylphenyl)-2-hydroxy-2-methylpropan-1-one, Examples include 4-(2-hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy-2-propyl)ketone and 1-hydroxycyclohexylphenylketone.
アセトフェノン化合物としては、α-アミノケトン化合物が好ましく、特に、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタン-1-オン、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチルベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)-ブタン-1-オン、及び2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルフォリノプロパン-1-オンが好ましい。 As the acetophenone compound, α-aminoketone compounds are preferred, particularly 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butan-1-one, 2-dimethylamino-2-(4-methylbenzyl )-1-(4-morpholin-4-yl-phenyl)-butan-1-one and 2-methyl-1-(4-methylthiophenyl)-2-morpholinopropan-1-one are preferred.
ビイミダゾール化合物としては、例えば2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール及び2,2’-ビス(2,4,6-トリクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾールが好ましく、2,2’-ビス(2,4-ジクロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾールがより好ましい。 Biimidazole compounds include, for example, 2,2'-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole, 2,2'-bis(2,4 -dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole and 2,2'-bis(2,4,6-trichlorophenyl)-4,4',5,5 '-Tetraphenyl-1,2'-biimidazole is preferred, and 2,2'-bis(2,4-dichlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole is preferred. More preferred.
[B-1]ラジカル重合開始剤は、単独で又は2種以上を混合して使用できる。[B-1]ラジカル重合開始剤の含有量の下限は、[A]重合体100質量部に対して、1質量部が好ましく、3質量部がより好ましい。この含有量の上限としては、30質量部が好ましく、10質量部がより好ましい。[B-1]ラジカル重合開始剤の使用割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物は、低露光量であっても、高い耐溶媒性、高い硬度、高い密着性、低発泡性等を有する層間絶縁膜を形成することができる。 [B-1] Radical polymerization initiators can be used alone or in combination of two or more. [B-1] The lower limit of the content of the radical polymerization initiator is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass, based on 100 parts by mass of the [A] polymer. The upper limit of this content is preferably 30 parts by mass, more preferably 10 parts by mass. [B-1] By setting the usage ratio of the radical polymerization initiator within the above range, the radiation-sensitive resin composition has high solvent resistance, high hardness, high adhesion, and low foaming even at low exposure doses. It is possible to form an interlayer insulating film having properties such as properties.
([B-2]酸発生剤)
[B]感放射線性化合物が[B-2]酸発生剤と[A-2]重合体とを含む場合、露光部分で発生する酸により[A-2]重合体の酸解離性基が解離してアルカリ可溶性が高まるため、ポジ型の感放射線性樹脂組成物として好適に機能する。また、[B-2]酸発生剤がキノンジアジド化合物である場合、[A]重合体の種類によらず露光部分のアルカリ可溶性が高まるため、ポジ型の感放射線性樹脂組成物として好適に機能する。その他、[B]感放射線性化合物が[B-2]酸発生剤と[A-3]重合体とを含む場合、露光部分で発生する酸により[A-3]重合体(ポリシロキサン)の硬化反応が進行するため、ネガ型の感放射線性樹脂組成物として機能し得る。
([B-2] Acid generator)
[B] When the radiation-sensitive compound contains a [B-2] acid generator and a [A-2] polymer, the acid-dissociable group of the [A-2] polymer is dissociated by the acid generated in the exposed area. Since the alkali solubility is increased, it functions suitably as a positive radiation-sensitive resin composition. In addition, when the [B-2] acid generator is a quinone diazide compound, the alkali solubility of the exposed portion increases regardless of the type of the [A] polymer, so that it functions suitably as a positive radiation-sensitive resin composition. . In addition, when the [B] radiation-sensitive compound contains a [B-2] acid generator and a [A-3] polymer, the acid generated in the exposed area causes the [A-3] polymer (polysiloxane) to Since the curing reaction progresses, it can function as a negative radiation-sensitive resin composition.
[B-2]光酸発生剤としては、例えばオキシムスルホネート化合物、オニウム塩、スルホンイミド化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾメタン化合物、スルホン化合物、スルホン酸エステル化合物、カルボン酸エステル化合物、キノンジアジド化合物等が挙げられる。なお、これらの[B-2]光酸発生剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。 [B-2] Examples of the photoacid generator include oxime sulfonate compounds, onium salts, sulfonimide compounds, halogen-containing compounds, diazomethane compounds, sulfone compounds, sulfonic acid ester compounds, carboxylic acid ester compounds, quinonediazide compounds, etc. . Note that these [B-2] photoacid generators may be used alone or in combination of two or more.
オキシムスルホネート化合物としては、下記式(B1)で表されるオキシムスルホネート基を含む化合物が好ましい。 As the oxime sulfonate compound, a compound containing an oxime sulfonate group represented by the following formula (B1) is preferable.
上記式(B1)中、RAは、炭素数1~12のアルキル基、炭素数1~12のフルオロアルキル基、炭素数4~12の脂環式炭化水素基、炭素数6~20のアリール基、あるいはこれらのアルキル基、脂環式炭化水素基及びアリール基が有する水素原子の一部又は全部が置換基で置換された基である。 In the above formula (B1), R A is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms. A group, or a group in which some or all of the hydrogen atoms of these alkyl groups, alicyclic hydrocarbon groups, and aryl groups are substituted with substituents.
上記式(B1)中のRAで表されるアルキル基としては、炭素数1~12の直鎖状又は分岐状のアルキル基が好ましい。この炭素数1~12の直鎖状又は分岐状のアルキル基は置換基により置換されていてもよい。上記置換基としては、例えば炭素数1~10のアルコキシ基、7,7-ジメチル-2-オキソノルボルニル基等の有橋式脂環基を含む脂環式基等が挙げられる。炭素数1~12のフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ヘプチルフルオロプロピル基等が挙げられる。 The alkyl group represented by R A in the above formula (B1) is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms. This linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms may be substituted with a substituent. Examples of the above-mentioned substituents include alicyclic groups including bridged alicyclic groups such as alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms and 7,7-dimethyl-2-oxonorbornyl groups. Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group, and a heptylfluoropropyl group.
上記RAで表される脂環式炭化水素基としては、炭素数4~12の脂環式炭化水素基が好ましい。この炭素数4~12の脂環式炭化水素基は置換基により置換されていてもよく、上記置換基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 The alicyclic hydrocarbon group represented by R A above is preferably an alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms. This alicyclic hydrocarbon group having 4 to 12 carbon atoms may be substituted with a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, etc. .
上記RAで表されるアリール基としては、炭素数6~20のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基がより好ましい。上記アリール基は置換基により置換されていてもよく、上記置換基としては、例えば、炭素数1~5のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 The aryl group represented by R A above is preferably an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and more preferably a phenyl group, a naphthyl group, a tolyl group, or a xylyl group. The aryl group may be substituted with a substituent, and examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group, and a halogen atom.
上述のオキシムスルホネート化合物としては、例えば(5-プロピルスルフォニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-オクチルスルフォニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(カンファースルフォニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-p-トルエンスルフォニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-オクチルスルフォニルオキシイミノ)-(4-メトキシフェニル)アセトニトリル等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned oxime sulfonate compounds include (5-propylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene)-(2-methylphenyl)acetonitrile, (5-octylsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene) -(2-methylphenyl)acetonitrile, (camphorsulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene)-(2-methylphenyl)acetonitrile, (5-p-toluenesulfonyloxyimino-5H-thiophen-2-ylidene) -(2-methylphenyl)acetonitrile, (5-octylsulfonyloxyimino)-(4-methoxyphenyl)acetonitrile, and the like.
[B-2]酸発生剤としてオキシムスルホネート化合物を用いることにより、得られる感放射線性樹脂組成物は、感度及び溶解性を向上させることができる。 [B-2] By using an oxime sulfonate compound as an acid generator, the sensitivity and solubility of the resulting radiation-sensitive resin composition can be improved.
オニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、スルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩等が挙げられる。 Examples of onium salts include diphenyliodonium salts, triphenylsulfonium salts, sulfonium salts, benzothiazonium salts, and tetrahydrothiophenium salts.
オニウム塩としては、テトラヒドロチオフェニウム塩、及びベンジルスルホニウム塩が好ましく、4,7-ジ-n-ブトキシ-1-ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート、及びベンジル-4-ヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェートがより好ましく、4,7-ジ-n-ブトキシ-1-ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネートがさらに好ましい。 Preferred onium salts include tetrahydrothiophenium salts and benzylsulfonium salts, including 4,7-di-n-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate and benzyl-4-hydroxyphenylmethylsulfonium hexafluoro Phosphates are more preferred, and 4,7-di-n-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate is even more preferred.
[B-2]酸発生剤としてオニウム塩を用いることにより、得られる感放射線性樹脂組成物は、感度及び溶解性を向上させることができる。 [B-2] By using an onium salt as an acid generator, the sensitivity and solubility of the resulting radiation-sensitive resin composition can be improved.
スルホンイミド化合物としては、例えばN-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(4-フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(2-トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(2-フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N-(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N-(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、4-メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド等が挙げられる。 Examples of sulfonimide compounds include N-(trifluoromethylsulfonyloxy)succinimide, N-(camphorsulfonyloxy)succinimide, N-(4-methylphenylsulfonyloxy)succinimide, N-(2-trifluoromethylphenylsulfonyloxy) ) Succinimide, N-(4-fluorophenylsulfonyloxy)succinimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy)phthalimide, N-(camphorsulfonyloxy)phthalimide, N-(2-trifluoromethylphenylsulfonyloxy)phthalimide, N -(2-fluorophenylsulfonyloxy)phthalimide, N-(trifluoromethylsulfonyloxy)diphenylmaleimide, N-(camphorsulfonyloxy)diphenylmaleimide, 4-methylphenylsulfonyloxy)diphenylmaleimide, and the like.
[B-2]酸発生剤として、スルホンイミド化合物を用いることにより、得られる感放射線性樹脂組成物は、感度及び溶解性を向上させることができる。 [B-2] By using a sulfonimide compound as an acid generator, the sensitivity and solubility of the resulting radiation-sensitive resin composition can be improved.
スルホン酸エステル化合物としては、ハロアルキルスルホン酸エステルが好ましく、N-ヒドロキシナフタルイミド-トリフルオロメタンスルホン酸エステルがより好ましい。 As the sulfonic acid ester compound, a haloalkylsulfonic acid ester is preferable, and an N-hydroxynaphthalimide-trifluoromethanesulfonic acid ester is more preferable.
[B-2]酸発生剤として、スルホン酸エステル化合物を用いることにより、得られる感放射線性樹脂組成物は、感度及び溶解性を向上させることができる。 [B-2] By using a sulfonic acid ester compound as an acid generator, the sensitivity and solubility of the resulting radiation-sensitive resin composition can be improved.
キノンジアジド化合物は、放射線の照射によってカルボン酸を発生する化合物である。キノンジアジド化合物としては、フェノール性化合物又はアルコール性化合物(以下、「母核」と称する。)と、1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合物を用いることができる。 A quinonediazide compound is a compound that generates carboxylic acid upon irradiation with radiation. As the quinonediazide compound, a condensate of a phenolic compound or alcoholic compound (hereinafter referred to as "mother nucleus") and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide can be used.
上述の母核としては、例えばトリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、ペンタヒドロキシベンゾフェノン、ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、(ポリヒドロキシフェニル)アルカン、その他の母核等が挙げられる。 Examples of the above-mentioned core include trihydroxybenzophenone, tetrahydroxybenzophenone, pentahydroxybenzophenone, hexahydroxybenzophenone, (polyhydroxyphenyl)alkane, and other cores.
トリヒドロキシベンゾフェノンとしては、例えば2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、2,4,6-トリヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of trihydroxybenzophenone include 2,3,4-trihydroxybenzophenone and 2,4,6-trihydroxybenzophenone.
テトラヒドロキシベンゾフェノンとしては、例えば2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,3’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,3,4,2’-テトラヒドロキシ-4’-メチルベンゾフェノン、2,3,4,4’-テトラヒドロキシ-3’-メトキシベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of tetrahydroxybenzophenone include 2,2',4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,3'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 2,3 , 4,2'-tetrahydroxy-4'-methylbenzophenone, 2,3,4,4'-tetrahydroxy-3'-methoxybenzophenone, and the like.
ペンタヒドロキシベンゾフェノンとしては、例えば2,3,4,2’,6’-ペンタヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of pentahydroxybenzophenone include 2,3,4,2',6'-pentahydroxybenzophenone.
ヘキサヒドロキシベンゾフェノンとしては、例えば2,4,6,3’,4’,5’-ヘキサヒドロキシベンゾフェノン、3,4,5,3’,4’,5’-ヘキサヒドロキシベンゾフェノン等が挙げられる。 Examples of hexahydroxybenzophenone include 2,4,6,3',4',5'-hexahydroxybenzophenone and 3,4,5,3',4',5'-hexahydroxybenzophenone.
(ポリヒドロキシフェニル)アルカンとしては、例えばビス(2,4-ジヒドロキシフェニル)メタン、ビス(p-ヒドロキシフェニル)メタン、トリス(p-ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1-トリス(p-ヒドロキシフェニル)エタン、ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)プロパン、1,1,3-トリス(2,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-3-フェニルプロパン、4,4’-〔1-{4-(1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノール、ビス(2,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-ヒドロキシフェニルメタン、3,3,3’,3’-テトラメチル-1,1’-スピロビインデン-5,6,7,5’,6’,7’-ヘキサノール、2,2,4-トリメチル-7,2’,4’-トリヒドロキシフラバン等が挙げられる。 (Polyhydroxyphenyl)alkanes include, for example, bis(2,4-dihydroxyphenyl)methane, bis(p-hydroxyphenyl)methane, tris(p-hydroxyphenyl)methane, and 1,1,1-tris(p-hydroxyphenyl)methane. phenyl)ethane, bis(2,3,4-trihydroxyphenyl)methane, 2,2-bis(2,3,4-trihydroxyphenyl)propane, 1,1,3-tris(2,5-dimethyl- 4-hydroxyphenyl)-3-phenylpropane, 4,4'-[1-{4-(1-[4-hydroxyphenyl]-1-methylethyl)phenyl}ethylidene]bisphenol, bis(2,5-dimethyl -4-hydroxyphenyl)-2-hydroxyphenylmethane, 3,3,3',3'-tetramethyl-1,1'-spirobiindene-5,6,7,5',6',7'- Examples include hexanol, 2,2,4-trimethyl-7,2',4'-trihydroxyflavan, and the like.
その他の母核としては、例えば2-メチル-2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4-(4-ヒドロキシフェニル)-7-ヒドロキシクロマン、1-[1-{3-(1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル)-4,6-ジヒドロキシフェニル}-1-メチルエチル]-3-〔1-{3-(1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル)-4,6-ジヒドロキシフェニル}-1-メチルエチル〕ベンゼン、4,6-ビス{1-(4-ヒドロキシフェニル)-1-メチルエチル}-1,3-ジヒドロキシベンゼン等が挙げられる。 Other cores include, for example, 2-methyl-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-4-(4-hydroxyphenyl)-7-hydroxychroman, 1-[1-{3-(1-[4 -hydroxyphenyl]-1-methylethyl)-4,6-dihydroxyphenyl}-1-methylethyl]-3-[1-{3-(1-[4-hydroxyphenyl]-1-methylethyl)-4 , 6-dihydroxyphenyl}-1-methylethyl]benzene, 4,6-bis{1-(4-hydroxyphenyl)-1-methylethyl}-1,3-dihydroxybenzene, and the like.
これらの母核のうち、2,3,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン、1,1,1-トリス(p-ヒドロキシフェニル)エタン、及び4,4’-〔1-{4-(1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル)フェニル}エチリデン〕ビスフェノールが好ましく用いられる。 Among these cores, 2,3,4,4'-tetrahydroxybenzophenone, 1,1,1-tris(p-hydroxyphenyl)ethane, and 4,4'-[1-{4-(1- [4-Hydroxyphenyl]-1-methylethyl)phenyl}ethylidene]bisphenol is preferably used.
1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとしては、1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドが好ましい。1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸クロリドとしては、例えば1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸クロリド、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド等が挙げられる。これらのうち、1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリドがより好ましい。 As the 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide, 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid chloride is preferred. Examples of the 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid chloride include 1,2-naphthoquinonediazide-4-sulfonic acid chloride and 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride. Among these, 1,2-naphthoquinonediazide-5-sulfonic acid chloride is more preferred.
フェノール性化合物又はアルコール性化合物(母核)と、1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドとの縮合反応においては、フェノール性化合物又はアルコール性化合物中のOH基数に対して、好ましくは30モル%~85モル%、より好ましくは50モル%~70モル%に相当する1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸ハライドを用いることができる。縮合反応は、公知の方法によって実施することができる。 In the condensation reaction between a phenolic compound or alcoholic compound (mother nucleus) and 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide, the amount is preferably 30 mol% to 30% by mole based on the number of OH groups in the phenolic compound or alcoholic compound. It is possible to use 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid halide corresponding to 85 mol%, more preferably 50 mol% to 70 mol%. The condensation reaction can be carried out by a known method.
また、キノンジアジド化合物としては、上記に例示した母核のエステル結合をアミド結合に変更した1,2-ナフトキノンジアジドスルホン酸アミド類、例えば2,3,4-トリアミノベンゾフェノン-1,2-ナフトキノンジアジド-4-スルホン酸アミド等も好適に使用される。 In addition, examples of quinonediazide compounds include 1,2-naphthoquinonediazide sulfonic acid amides in which the ester bond in the mother nucleus is changed to an amide bond as exemplified above, such as 2,3,4-triaminobenzophenone-1,2-naphthoquinonediazide. -4-sulfonic acid amide and the like are also preferably used.
これらのキノンジアジド化合物は、単独で又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 These quinonediazide compounds can be used alone or in combination of two or more.
[B-2]酸発生剤の含有量の下限は、[A]重合体100質量部に対して、1質量部が好ましく、3質量部がより好ましい。[B-2]酸発生剤がキノンジアジド化合物である場合、この含有量の下限は10質量部がより好ましい。一方、[B-2]酸発生剤の含有量の上限は、[A]重合体100質量部に対して、40質量部が好ましく、30質量部がより好ましい。[B-2]酸発生剤がキノンジアジド化合物以外の上述した化合物である場合、この上限は、10質量部がより好ましい。[B-2]酸発生剤の使用割合を上記範囲とすることで、感放射線性樹脂組成物は、低露光量であっても、高い耐溶媒性、高い硬度、高い密着性、低発泡性等を有する層間絶縁膜を形成することができる。 [B-2] The lower limit of the content of the acid generator is preferably 1 part by mass, more preferably 3 parts by mass, per 100 parts by mass of the [A] polymer. [B-2] When the acid generator is a quinonediazide compound, the lower limit of this content is more preferably 10 parts by mass. On the other hand, the upper limit of the content of the [B-2] acid generator is preferably 40 parts by mass, more preferably 30 parts by mass, based on 100 parts by mass of the [A] polymer. [B-2] When the acid generator is the above-mentioned compound other than the quinonediazide compound, the upper limit is more preferably 10 parts by mass. [B-2] By using the acid generator in the above range, the radiation-sensitive resin composition has high solvent resistance, high hardness, high adhesion, and low foaming property even at low exposure doses. It is possible to form an interlayer insulating film having, etc.
([B-3]塩基発生剤)
塩基発生剤の具体例としては、例えば
4-(メチルチオベンゾイル)-1-メチル-1-モルホリノエタン、(4-モルホリノベンゾイル)-1-ベンジル-1-ジメチルアミノプロパン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン、N-(2-ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、1-(アントラキノン-2-イル)エチルイミダゾールカルボキシレート等の複素環基含有感放射線性塩基発生剤;
2-ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサン-1,6-ジアミン、トリフェニルメタノール、o-カルバモイルヒドロキシルアミド、o-カルバモイルオキシム、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)、1,2-ジシクロヘキシル-4,4,5,5-テトラメチルビグアニジウムn-ブチルトリフェニルボラートなどが挙げられる。
([B-3] Base generator)
Specific examples of base generators include 4-(methylthiobenzoyl)-1-methyl-1-morpholinoethane, (4-morpholinobenzoyl)-1-benzyl-1-dimethylaminopropane, and 2-benzyl-2-dimethyl. Heterocyclic group-containing radiation-sensitive base generators such as amino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone, N-(2-nitrobenzyloxycarbonyl)pyrrolidine, 1-(anthraquinon-2-yl)ethylimidazole carboxylate, etc. ;
2-nitrobenzylcyclohexylcarbamate, [[(2,6-dinitrobenzyl)oxy]carbonyl]cyclohexylamine, bis[[(2-nitrobenzyl)oxy]carbonyl]hexane-1,6-diamine, triphenylmethanol, o -Carbamoylhydroxylamide, o-carbamoyloxime, hexaamminecobalt(III) tris(triphenylmethylborate), 1,2-dicyclohexyl-4,4,5,5-tetramethylbiguanidium n-butyltriphenylborate Examples include.
[[C]重合性化合物]
[C]重合性化合物は、2以上の重合性基及び環構造を有する化合物である。上記環構造は、脂肪族炭素環構造、複素環構造、縮合炭素環構造又はこれらの組み合わせである。このような[C]重合性化合物を含む感放射線性樹脂組成物から形成される層間絶縁膜においては、[C]重合性化合物が有する上記重合性基により、[C]重合性化合物間や他の成分との間で架橋構造が形成される。ここで、[C]重合性化合物が、脂肪族炭素環構造、複素環構造又は縮合炭素環構造を含む環構造を有することで、特に緻密な架橋構造を有する膜が形成できると推測される。この緻密な架橋構造が、高露光量に対する耐光性を発揮し、発泡の低減に寄与すると考えられる。また、このような緻密な構造を形成することができる上記感放射線性樹脂組成物によれば、得られる層間絶縁膜の化学薬品耐性や電圧保持率も良好なものとすることができる。
[[C] Polymerizable compound]
[C] The polymerizable compound is a compound having two or more polymerizable groups and a ring structure. The ring structure is an aliphatic carbocyclic structure, a heterocyclic structure, a fused carbocyclic structure, or a combination thereof. In an interlayer insulating film formed from a radiation-sensitive resin composition containing such a [C] polymerizable compound, the above-mentioned polymerizable groups of the [C] polymerizable compound cause the formation of oxidation between the [C] polymerizable compounds and others. A crosslinked structure is formed between the components. Here, it is presumed that when the [C] polymerizable compound has a ring structure including an aliphatic carbocyclic structure, a heterocyclic structure, or a fused carbocyclic structure, a film having a particularly dense crosslinked structure can be formed. It is thought that this dense crosslinked structure exhibits light resistance against high exposure doses and contributes to the reduction of foaming. Moreover, according to the radiation-sensitive resin composition that can form such a dense structure, the resulting interlayer insulating film can also have good chemical resistance and voltage holding rate.
(重合性基)
[C]重合性化合物は、1の分子中に複数の重合性基を有する。1つの分子が有する複数の重合性基は同一であっても異なっていてもよい。
(Polymerizable group)
[C] The polymerizable compound has a plurality of polymerizable groups in one molecule. The plurality of polymerizable groups that one molecule has may be the same or different.
上記重合性基としては、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基、アルコキシシリル基、スチリル基、イソシアナート基等が挙げられる。これらの中でも、エポキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基、アルコキシシリル基又はこれらの組み合わせであることが好ましい。重合性基がこれらの基であることにより、より緻密な架橋構造が形成され、発泡をより抑制することができる。 Examples of the polymerizable groups include (meth)acryloyl groups, vinyl groups, epoxy groups, alkoxysilyl groups, styryl groups, and isocyanate groups. Among these, epoxy groups, (meth)acryloyloxy groups, alkoxysilyl groups, or combinations thereof are preferred. When the polymerizable group is one of these groups, a denser crosslinked structure is formed and foaming can be further suppressed.
上記エポキシ基としては、オキシラニル基、オキセタニル基等を挙げることができ、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)が好ましい。 Examples of the epoxy group include an oxiranyl group and an oxetanyl group, with an oxiranyl group (1,2-epoxy structure) being preferred.
上記アルコキシシリル基としては、例えばトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等を挙げることができる。 Examples of the alkoxysilyl group include trimethoxysilyl group and triethoxysilyl group.
[C]重合性化合物が有する重合性基の数は、2以上であれば特に限定されず、上限としては、例えば10であり、5であってよく、3であってもよい。 [C] The number of polymerizable groups that the polymerizable compound has is not particularly limited as long as it is 2 or more, and the upper limit is, for example, 10, 5, or 3.
(環構造)
[C]重合性化合物は、一分子中に1以上の脂肪族炭素環構造、複素環構造、縮合炭素環構造又はこれらの組み合わせである環構造を有する。[C]重合性化合物が一分子中に有する上記環構造は、通常1つである。
(ring structure)
[C] The polymerizable compound has one or more aliphatic carbocyclic structures, heterocyclic structures, fused carbocyclic structures, or a combination thereof in one molecule. [C] The number of the ring structures that the polymerizable compound has in one molecule is usually one.
上記脂肪族炭素環構造とは、芳香環を含まない炭素環をいう。上記脂肪族炭素環構造としては、炭素数5~30の脂肪族炭素環構造を挙げることができ、炭素数5~20の脂肪族炭素環構造が好ましい。上記脂肪族炭素環構造の具体例としては、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、ジシクロペンタジエン構造、ノルボルナン構造、アダマンタン構造、ステロイド構造(ステロイド骨格を有する構造)等を挙げることができる。上記脂肪族炭素環構造は、単環であっても多環であってもよい。 The above-mentioned aliphatic carbocyclic structure refers to a carbocyclic ring that does not contain an aromatic ring. Examples of the aliphatic carbocyclic structure include aliphatic carbocyclic structures having 5 to 30 carbon atoms, and preferably aliphatic carbocyclic structures having 5 to 20 carbon atoms. Specific examples of the aliphatic carbocyclic structure include a cyclopentane structure, a cyclohexane structure, a dicyclopentadiene structure, a norbornane structure, an adamantane structure, and a steroid structure (a structure having a steroid skeleton). The aliphatic carbocyclic structure may be monocyclic or polycyclic.
上記複素環構造とは、炭素原子とその他の原子(例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子等)とで構成された環構造である。上記複素環構造としては、フラン構造、チオフェン構造、オキサン構造、トリアジン構造、イミダゾール構造、ピラゾール構造、オキサゾール構造、インドール構造、プリン構造、カルバゾール構造等を挙げることができる。これらの中でも、トリアジン構造が好ましい。トリアジン構造とは、3つの窒素原子と3つの炭素原子とで構成される六員環構造をいい、トリオン構造(イソシアヌル酸構造)を含む概念である。上記トリアジン構造の中でも、トリオン構造(イソシアヌル酸構造)がより好ましい。上記複素環構造は、単環であっても多環であってもよい。 The above-mentioned heterocyclic structure is a ring structure composed of carbon atoms and other atoms (eg, oxygen atoms, nitrogen atoms, sulfur atoms, etc.). Examples of the heterocyclic structure include a furan structure, a thiophene structure, an oxane structure, a triazine structure, an imidazole structure, a pyrazole structure, an oxazole structure, an indole structure, a purine structure, and a carbazole structure. Among these, a triazine structure is preferred. The triazine structure refers to a six-membered ring structure composed of three nitrogen atoms and three carbon atoms, and is a concept that includes a trione structure (isocyanuric acid structure). Among the above triazine structures, a trione structure (isocyanuric acid structure) is more preferable. The above-mentioned heterocyclic structure may be monocyclic or polycyclic.
上記縮合炭素環構造とは、2個以上の炭素環が2個又はそれ以上の原子を共有して結合した環構造をいう。上記縮合炭素環構造は、芳香環と脂肪環(脂肪族炭素環構造)との縮合環であってもよく、芳香環同士の縮合環であってもよいが、芳香環と脂肪環との縮合環であることが好ましい。上記縮合炭素環構造としては、ナフタレン構造、アントラセン構造、アセナフタレン構造、フルオレン構造等を挙げることができ、フルオレン構造が好ましい。 The above-mentioned fused carbocyclic structure refers to a ring structure in which two or more carbon rings are bonded to each other by sharing two or more atoms. The above condensed carbocyclic structure may be a condensed ring of an aromatic ring and an alicyclic ring (aliphatic carbocyclic structure), or a condensed ring of aromatic rings, or a condensed ring of an aromatic ring and an alicyclic ring. A ring is preferred. Examples of the fused carbocyclic structure include a naphthalene structure, anthracene structure, acenaphthalene structure, and fluorene structure, with the fluorene structure being preferred.
上記環構造としては、フルオレン構造、トリアジン構造、炭素数5~20の脂肪族炭素環構造又はこれらの組み合わせであることが好ましい。これらの構造であることで、より緻密な架橋構造の層間絶縁膜を形成することができ、発泡をより抑制することができる。 The ring structure is preferably a fluorene structure, a triazine structure, an aliphatic carbocyclic structure having 5 to 20 carbon atoms, or a combination thereof. With these structures, it is possible to form an interlayer insulating film with a more dense crosslinked structure, and it is possible to further suppress foaming.
[C]重合性化合物は、単量体であってもよいし、オリゴマーを含む重合体であってもよいが、単量体であることが好ましい。単量体であることで、架橋により形成される構造がより緻密なものとなることなどにより、発泡をより低減することなどができる。 [C] The polymerizable compound may be a monomer or a polymer including an oligomer, but is preferably a monomer. By being a monomer, the structure formed by crosslinking becomes denser, thereby making it possible to further reduce foaming.
[C]重合性化合物は、下記式(C-1)、(C-2)又は(C-3)で表される化合物がより好ましい。なお、下記式(C-2)で表される化合物は、フルオレン構造を有する化合物である。また、下記式(C-3)で表される化合物は、トリアジン構造(イソシアヌル酸構造)を有する化合物である。 [C] The polymerizable compound is more preferably a compound represented by the following formula (C-1), (C-2) or (C-3). Note that the compound represented by the following formula (C-2) is a compound having a fluorene structure. Further, the compound represented by the following formula (C-3) is a compound having a triazine structure (isocyanuric acid structure).
上記式(C-1)、(C-2)及び(C-3)中、Rは、それぞれ独立して、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基又はアルコキシシリル基を含む基である。a、b及びcは、それぞれ独立して、1~10の整数である。 In the above formulas (C-1), (C-2) and (C-3), R is each independently a group containing a (meth)acryloyl group, a vinyl group, an epoxy group or an alkoxysilyl group. a, b and c are each independently an integer of 1 to 10.
上記Rは、それぞれ独立して、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、エポキシ基又はアルコキシシリル基であってよい。上記Rは、(メタ)アクリロイル基又はエポキシ基を含む基が好ましく、(メタ)アクリロイル基及びエポキシ基がより好ましい。上記エポキシ基としては、オキシラニル基(1,2-エポキシ構造)が好ましい。 The above R's may each independently be a (meth)acryloyl group, a vinyl group, an epoxy group, or an alkoxysilyl group. The above R is preferably a group containing a (meth)acryloyl group or an epoxy group, and more preferably a (meth)acryloyl group and an epoxy group. The epoxy group is preferably an oxiranyl group (1,2-epoxy structure).
[C]重合性化合物の具体例としては、ジシクロペンタジエニルジ(メタ)アクリレート、9,9‐ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(新中村化学社の「A-BPEF」)、イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリアクリレート(東亜合成社の「アロニックスM-313」)、トリグリジシルイソシアヌレート(日産化学社の「TEPIC-S」)、トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート(信越化学社の「KBM-9659」)等を挙げることができる。 [C] Specific examples of the polymerizable compound include dicyclopentadienyl di(meth)acrylate, 9,9-bis[4-(2-acryloyloxyethoxy)phenyl]fluorene (“A- BPEF), isocyanuric acid EO-modified di- and triacrylate (Toagosei Co., Ltd.'s "Aronix M-313"), triglydicyl isocyanurate (Nissan Chemical Co., Ltd.'s "TEPIC-S"), tris-(trimethoxysilylpropyl) Examples include isocyanurate ("KBM-9659" manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
[C]重合性化合物の含有量の下限は、[A]重合体100質量部に対して、10質量部が好ましく、20質量部がより好ましく、30質量部がさらに好ましく、40質量部が特に好ましい。一方、この含有量の上限は、150質量部が好ましく、100質量部がより好ましく、80質量部がさらに好ましい。[C]重合性化合物の含有量を上記範囲とすることで、現像液となるアルカリ水溶液に対する放射線の照射部分と未照射部分との溶解度の差が大きく、パターニング性能が良好となり、また得られる層間絶縁膜の耐光性、発泡抑制性等も良好となる。 [C] The lower limit of the content of the polymerizable compound is preferably 10 parts by mass, more preferably 20 parts by mass, even more preferably 30 parts by mass, and particularly 40 parts by mass, based on 100 parts by mass of the [A] polymer. preferable. On the other hand, the upper limit of this content is preferably 150 parts by mass, more preferably 100 parts by mass, and even more preferably 80 parts by mass. [C] By setting the content of the polymerizable compound within the above range, the difference in solubility between the radiation irradiated area and the non-irradiated area in the alkaline aqueous solution serving as the developer is large, the patterning performance is good, and the resulting interlayer The light resistance and foaming suppression properties of the insulating film are also improved.
[[c]他の重合性化合物]
上記感放射線性樹脂組成物は、上記[C]重合性化合物以外の[c]他の重合性化合物を含有していてもよい。[c]他の重合性化合物としては、上記特定の環構造を含まない2官能以上の(メタ)アクリル酸エステルを挙げることができる。
[[c] Other polymerizable compounds]
The radiation-sensitive resin composition may contain a polymerizable compound [c] other than the polymerizable compound [C]. [c] Other polymerizable compounds include difunctional or higher-functional (meth)acrylic esters that do not contain the above-mentioned specific ring structure.
このような(メタ)アクリル酸エステルとしては、
エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート等の2官能の(メタ)アクリル酸エステル;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート;ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートとジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートとの混合物;エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリ(2-(メタ)アクリロイルオキシエチル)フォスフェート、コハク酸変性ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、コハク酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールヘプタ(メタ)アクリレート、トリペンタエリスリトールオクタ(メタ)アクリレート等の3官能以上の(メタ)アクリル酸エステル;
を挙げることができる。
As such (meth)acrylic esters,
Ethylene glycol di(meth)acrylate, propylene glycol di(meth)acrylate, diethylene glycol di(meth)acrylate, tetraethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol di(meth)acrylate, 1,6-hexanediol di(meth)acrylate, Difunctional (meth)acrylic acid ester such as 1,9-nonanediol di(meth)acrylate;
Trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol tri(meth)acrylate, pentaerythritol tetra(meth)acrylate, dipentaerythritol penta(meth)acrylate, dipentaerythritol hexa(meth)acrylate; dipentaerythritol penta(meth)acrylate Mixture of acrylate and dipentaerythritol hexa(meth)acrylate; ethylene oxide modified dipentaerythritol hexa(meth)acrylate, tri(2-(meth)acryloyloxyethyl) phosphate, succinic acid modified pentaerythritol tri(meth)acrylate , trifunctional or higher functional (meth)acrylic acid esters such as succinic acid-modified dipentaerythritol penta(meth)acrylate, tripentaerythritol hepta(meth)acrylate, tripentaerythritol octa(meth)acrylate;
can be mentioned.
上記感放射線性樹脂組成物における[c]その他の重合性化合物の含有量の上限としては、[A]重合体100質量部に対して、50質量部とすることができ、30質量部が好ましい場合もある。 The upper limit of the content of the other polymerizable compound [c] in the radiation-sensitive resin composition can be 50 parts by mass, preferably 30 parts by mass, based on 100 parts by mass of the [A] polymer. In some cases.
また、[C]重合性化合物と[c]その他の重合性化合物の合計含有量に対する[C]重合性化合物の含有量の下限としては、例えば20質量%であってもよいが、50質量%が好ましく、65質量%がより好ましい。一方、この上限は、100質量%であってよい。このように、全重合性化合物に占める[C]重合性化合物の含有割合を高めることにより、発泡抑制性を初めとした上記感放射線性樹脂組成物の諸特性をより高めることができる。 Further, the lower limit of the content of the [C] polymerizable compound relative to the total content of the [C] polymerizable compound and [c] other polymerizable compounds may be, for example, 20% by mass, but may be 50% by mass. is preferable, and 65% by mass is more preferable. On the other hand, this upper limit may be 100% by mass. In this way, by increasing the content of the [C] polymerizable compound in the total polymerizable compounds, various properties of the radiation-sensitive resin composition, including foaming inhibiting properties, can be further improved.
[[F]有機溶媒]
上記感放射線性樹脂組成物は、通常、[F]有機溶媒に[A]重合体、[B]感放射線性化合物、[C]重合性化合物、及び必要に応じてその他の任意成分を混合することによって溶解又は分散させた状態に調製される。[F]有機溶媒としては、上記各構成要素を均一に溶解又は分散し、各構成要素と反応しないものが好適に用いられる。
[[F] Organic solvent]
The above-mentioned radiation-sensitive resin composition is usually prepared by mixing [F] an organic solvent with [A] a polymer, [B] a radiation-sensitive compound, [C] a polymerizable compound, and other optional components as necessary. It is prepared in a dissolved or dispersed state. [F] As the organic solvent, one that can uniformly dissolve or disperse each of the above components and does not react with each component is preferably used.
[F]有機溶媒としては、例えばアルコール類、エチレングリコールモノアルキルエーテル類、エチレングリコールジアルキルエーテル類、プロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル類、ジエチレングリコールジアルキルエーテル類、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールジアルキルエーテル類、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類、乳酸エステル類、脂肪族カルボン酸エステル類、アミド類、ケトン類等が挙げられる。これらは、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。 [F] Examples of organic solvents include alcohols, ethylene glycol monoalkyl ethers, ethylene glycol dialkyl ethers, propylene glycol monoalkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ethers, diethylene glycol dialkyl ethers, diethylene glycol monoalkyl ether acetates, Examples include dipropylene glycol monoalkyl ethers, dipropylene glycol dialkyl ethers, dipropylene glycol monoalkyl ether acetates, lactic acid esters, aliphatic carboxylic acid esters, amides, ketones, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
上記感放射線性樹脂組成物の固形分濃度の下限は、例えば5質量%であり、10質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。一方、この上限は、50質量%が好ましく、40質量%がより好ましい。固形分濃度を上記特定範囲とすることで、塗布ムラの発生を効果的に抑制できる。 The lower limit of the solid content concentration of the radiation-sensitive resin composition is, for example, 5% by mass, preferably 10% by mass, and more preferably 20% by mass. On the other hand, this upper limit is preferably 50% by mass, more preferably 40% by mass. By setting the solid content concentration within the above specific range, the occurrence of coating unevenness can be effectively suppressed.
[[D]酸化防止剤]
上記感放射線性樹脂組成物は、[D]酸化防止剤を含有していてもよい。[D]酸化防止剤は、露光若しくは加熱により発生したラジカルの捕捉により、又は酸化によって生成した過酸化物の分解により、重合体分子の結合の解裂を抑制する成分である。上記感放射線性樹脂組成物が酸化防止剤を含有することで、形成される層間絶縁膜中における重合体分子の解裂劣化が抑制され、耐久性等を向上させることができる。酸化防止剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
[[D] Antioxidant]
The radiation-sensitive resin composition may contain [D] an antioxidant. [D] The antioxidant is a component that suppresses the cleavage of bonds in polymer molecules by capturing radicals generated by exposure or heating, or by decomposing peroxides generated by oxidation. When the radiation-sensitive resin composition contains an antioxidant, deterioration due to decomposition of polymer molecules in the formed interlayer insulating film is suppressed, and durability and the like can be improved. Antioxidants can be used alone or in combination of two or more.
酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール構造を有する化合物、ヒンダードアミン構造を有する化合物、アルキルホスファイト構造を有する化合物、チオエーテル構造を有する化合物等が挙げられる。これらの中で、酸化防止剤は、ヒンダードフェノール構造を有する化合物であることが好ましい。 Examples of the antioxidant include compounds having a hindered phenol structure, compounds having a hindered amine structure, compounds having an alkyl phosphite structure, and compounds having a thioether structure. Among these, the antioxidant is preferably a compound having a hindered phenol structure.
ヒンダードフェノール構造を有する化合物(ヒンダードフェノール系化合物)としては、例えば、ペンタエリスリトールテトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-イソシアヌレイト、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N’-ヘキサン-1,6-ジイルビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニルプロピオンアミド)、3,3’,3’,5’,5’-ヘキサ-tert-ブチル-a,a’,a’-(メシチレン-2,4,6-トリイル)トリ-p-クレゾール、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール、4,6-ビス(ドデシルチオメチル)-o-クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート、ヘキサメチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5-トリス[(4-tert-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-キシリル)メチル]-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン、2,6-ジ-tert-ブチル-4-(4,6-ビス(オクチルチオ)-1,3,5-トリアジン-2-イルアミン)フェノール等を挙げることができる。 Examples of compounds having a hindered phenol structure (hindered phenol compounds) include pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], thiodiethylenebis[3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], octadecyl-3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, tris-(3,5-di- tert-butyl-4-hydroxybenzyl)-isocyanurate, 1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl)benzene, N,N '-hexane-1,6-diylbis[3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenylpropionamide), 3,3',3',5',5'-hexa-tert-butyl -a,a',a'-(mesitylene-2,4,6-triyl)tri-p-cresol, 4,6-bis(octylthiomethyl)-o-cresol, 4,6-bis(dodecylthiomethyl) )-o-cresol, ethylenebis(oxyethylene)bis[3-(5-tert-butyl-4-hydroxy-m-tolyl)propionate, hexamethylenebis[3-(3,5-di-tert-butyl-) 4-hydroxyphenyl)propionate], 1,3,5-tris[(4-tert-butyl-3-hydroxy-2,6-xylyl)methyl]-1,3,5-triazine-2,4,6( 1H,3H,5H)-trione, 2,6-di-tert-butyl-4-(4,6-bis(octylthio)-1,3,5-triazin-2-ylamine)phenol, etc. .
上記感放射線性樹脂組成物における酸化防止剤の含有量の下限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.01質量部が好ましく、0.05質量部がより好ましい。一方、この上限としては、5質量部であってよいが、3質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、0.3質量部がさらに好ましい。また、酸化防止剤を含有しないことが好ましいこともある。酸化防止剤の含有量が多いと、感度等が低下する場合がある。 The lower limit of the content of the antioxidant in the radiation-sensitive resin composition is preferably 0.01 parts by mass, more preferably 0.05 parts by mass, based on 100 parts by mass of the [A] polymer. On the other hand, the upper limit may be 5 parts by weight, preferably 3 parts by weight, more preferably 1 part by weight, and even more preferably 0.3 parts by weight. Further, it may be preferable not to contain an antioxidant. If the content of antioxidant is high, sensitivity etc. may decrease.
[[E]重合禁止剤]
上記感放射線性樹脂組成物は、[E]重合禁止剤を含有することができる。[E]重合禁止剤としては、例えば硫黄、キノン類、ヒドロキノン類、ポリオキシ化合物、アミン、ニトロニトロソ化合物等が挙げられ、より具体的には、p-メトキシフェノール、N-ニトロソ-N-フェニルヒドロキシルアミンアルミニウム等が挙げられる。
[[E] Polymerization inhibitor]
The radiation-sensitive resin composition may contain a [E] polymerization inhibitor. [E] Examples of polymerization inhibitors include sulfur, quinones, hydroquinones, polyoxy compounds, amines, nitronitroso compounds, and more specifically, p-methoxyphenol, N-nitroso-N-phenylhydroxyl, etc. Examples include amine aluminum and the like.
上記感放射線性樹脂組成物における[E]重合禁止剤の含有量の下限としては、例えば0.01質量部である。この上限としては、[A]重合体100質量部に対して、0.5質量部が好ましく、0.3質量部がより好ましい。[E]重合禁止剤の含有量が上記上限を超えると上記感放射線性樹脂組成物の感度が低下してパターン形状が劣化する場合がある。 The lower limit of the content of the [E] polymerization inhibitor in the radiation-sensitive resin composition is, for example, 0.01 part by mass. The upper limit is preferably 0.5 parts by mass, more preferably 0.3 parts by mass, per 100 parts by mass of the [A] polymer. [E] If the content of the polymerization inhibitor exceeds the above upper limit, the sensitivity of the radiation-sensitive resin composition may decrease and the pattern shape may deteriorate.
[その他の任意成分]
上記感放射線性樹脂組成物は、所期の効果を損なわない範囲で必要に応じてその他の任意成分を含有できる。その他の任意成分としては、界面活性剤、密着助剤、塩基性化合物、保存安定剤、耐熱性向上剤等を挙げることができる。その他の任意成分は、単独又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
[Other optional ingredients]
The above-mentioned radiation-sensitive resin composition may contain other optional components as necessary within a range that does not impair the intended effect. Other optional components include surfactants, adhesion aids, basic compounds, storage stabilizers, heat resistance improvers, and the like. Other optional components can be used alone or in combination of two or more.
<液晶表示素子の製造方法>
本発明の一実施形態に係る液晶表示素子の製造方法は、
一対の基板の少なくとも一方の基板の表面側に層間絶縁膜を形成する工程、
上記層間絶縁膜の表面側及び他方の基板の表面側に液晶配向膜を形成する工程、
上記液晶配向膜が形成された面同士を対向配置した状態での上記基板間に重合性液晶組成物を充填する工程、及び
上記基板間に充填された重合性液晶組成物に対する光照射により液晶層を形成する工程
を備え、
上記層間絶縁膜を2以上の重合性基及び環構造を有する重合性化合物と感放射線性化合物とを含む感放射線性樹脂組成物から形成し、
上記環構造が、脂肪族炭素環構造、複素環構造、縮合炭素環構造又はこれらの組み合わせである液晶表示素子の製造方法である。
<Method for manufacturing liquid crystal display element>
A method for manufacturing a liquid crystal display element according to an embodiment of the present invention includes:
forming an interlayer insulating film on the surface side of at least one of the pair of substrates;
forming a liquid crystal alignment film on the surface side of the interlayer insulating film and the surface side of the other substrate;
A step of filling a polymerizable liquid crystal composition between the substrates with the surfaces on which the liquid crystal alignment films are formed facing each other, and a liquid crystal layer formed by irradiating the polymerizable liquid crystal composition filled between the substrates with light. comprising a step of forming a
The interlayer insulating film is formed from a radiation-sensitive resin composition containing a radiation-sensitive compound and a polymerizable compound having two or more polymerizable groups and a ring structure,
The method for manufacturing a liquid crystal display element in which the ring structure is an aliphatic carbocyclic structure, a heterocyclic structure, a fused carbocyclic structure, or a combination thereof.
当該製造方法によれば、層間絶縁膜を上記感放射線性樹脂組成物から形成することにより、上述のように、液晶層を形成する際の光照射によっても気泡の発生が抑制される。また、当該製造方法によれば、層間絶縁膜の化学薬品耐性や電圧保持率にも優れる。さらに、当該製造方法によれば、上記感放射線性樹脂組成物を用いることで、良好な感度及び解像度で層間絶縁膜を形成することができる。 According to the manufacturing method, by forming the interlayer insulating film from the radiation-sensitive resin composition, the generation of bubbles is suppressed even by light irradiation when forming the liquid crystal layer, as described above. Further, according to the manufacturing method, the interlayer insulating film has excellent chemical resistance and voltage holding rate. Furthermore, according to the manufacturing method, by using the radiation-sensitive resin composition, an interlayer insulating film can be formed with good sensitivity and resolution.
以下には、層間絶縁膜を形成する工程(層間絶縁膜の形成方法)について詳述する。その他の工程は、PSA技術を用いた公知の液晶表示素子の製造方法と同様である。例えば、液晶配向膜を形成する工程は、液状の配向剤を塗工し、この塗膜を乾燥させることによって行うことができる。また、必要に応じて配向処理を施してもよい。また、重合性液晶組成物を基板間に充填する工程は、例えば、一方の基板に重合性液晶組成物を滴下し、その後、一対の基板を貼り合わせ、シール材で封止することで行うことができる。光照射により液晶層を形成する工程は、電圧の印加により液晶化合物を傾斜配向させた状態で、UV光を照射させること等により行うことができる。これらの各工程を含めた、液晶表示素子の製造方法の説明の詳細は、上記液晶表示素子1の説明においてその構造と共に適宜説明しているため、繰り返しの説明を省略する。
The process of forming an interlayer insulating film (method for forming an interlayer insulating film) will be described in detail below. Other steps are similar to known methods for manufacturing liquid crystal display elements using PSA technology. For example, the step of forming a liquid crystal alignment film can be performed by applying a liquid alignment agent and drying this coating film. Further, alignment treatment may be performed as necessary. Further, the step of filling the space between the substrates with the polymerizable liquid crystal composition may be performed by, for example, dropping the polymerizable liquid crystal composition onto one substrate, and then bonding the pair of substrates together and sealing them with a sealant. Can be done. The step of forming a liquid crystal layer by irradiating light can be performed by irradiating UV light while the liquid crystal compound is oriented obliquely by applying a voltage. The details of the method for manufacturing a liquid crystal display element, including each of these steps, have been appropriately explained together with the structure in the description of the liquid
<層間絶縁膜の形成方法>
層間絶縁膜の形成方法は、
(1)上記感放射線性樹脂組成物の塗膜を基板上に形成する工程、
(2)工程(1)で形成した塗膜の少なくとも一部に放射線を照射する工程、
(3)工程(2)で放射線を照射された塗膜を現像する工程、及び
(4)工程(3)で現像された塗膜を加熱する工程
を備える。
<Method for forming interlayer insulating film>
The method for forming the interlayer insulating film is as follows:
(1) forming a coating film of the radiation-sensitive resin composition on a substrate;
(2) irradiating at least a portion of the coating film formed in step (1) with radiation;
(3) developing the coating film irradiated with radiation in step (2); and (4) heating the coating film developed in step (3).
[工程(1)]
工程(1)では、基板上に当該組成物又はこの溶液若しくは分散液を塗布した後、好ましくは塗布面を加熱(プレベーク)することによって溶媒を除去して、塗膜を形成する。
[Step (1)]
In step (1), after applying the composition or its solution or dispersion onto a substrate, the solvent is preferably removed by heating (pre-baking) the applied surface to form a coating film.
組成物溶液又は分散液の塗布方法としては、例えばスプレー法、ロールコート法、回転塗布法(スピンコート法)、スリットダイ塗布法、バー塗布法等の適宜の方法を採用することができる。これらの塗布方法の中でも、スピンコート法又はスリットダイ塗布法が好ましい。 As a method for applying the composition solution or dispersion, an appropriate method such as a spray method, a roll coating method, a spin coating method, a slit die coating method, a bar coating method, etc. can be adopted. Among these coating methods, spin coating or slit die coating is preferred.
プレベークの条件は、各成分の種類、配合割合等によっても異なるが、好ましくは60℃~120℃で1分~10分間程度とすることができる。当該組成物によれば、例えば60℃~80℃と比較的低いプレベーク条件とした場合も、優れたパターン形成性を発揮することができる。 Prebaking conditions vary depending on the type of each component, blending ratio, etc., but are preferably 60° C. to 120° C. for about 1 minute to 10 minutes. According to the composition, excellent pattern forming properties can be exhibited even under relatively low pre-bake conditions of, for example, 60° C. to 80° C.
<工程(2)>
工程(2)では、形成された塗膜の少なくとも一部に露光する。この場合、塗膜の一部に露光する際には、通常所定のパターンを有するフォトマスクを介して露光する。露光に使用される放射線としては、光酸発生体に対して用いる放射線が好適である。これらの放射線の中でも、波長が190nm~450nmの範囲にある放射線が好ましく、特に365nmの紫外線を含む放射線が好ましい。
<Step (2)>
In step (2), at least a portion of the formed coating film is exposed to light. In this case, when a part of the coating film is exposed to light, it is usually exposed through a photomask having a predetermined pattern. The radiation used for exposure is preferably the radiation used for photoacid generators. Among these radiations, radiation having a wavelength in the range of 190 nm to 450 nm is preferable, and radiation including ultraviolet rays of 365 nm is particularly preferable.
露光量としては、放射線の波長365nmにおける強度を、照度計(OAI model356、OAI Optical Associates製)により測定した値として、好ましくは500J/m2~6,000J/m2、より好ましくは1,500J/m2~1,800J/m2である。 The exposure amount is preferably 500 J/m 2 to 6,000 J/m 2 , more preferably 1,500 J as the value measured by the intensity of radiation at a wavelength of 365 nm using a luminometer (OAI model 356, manufactured by OAI Optical Associates). /m 2 to 1,800J/m 2 .
<工程(3)>
工程(3)では、露光後の塗膜を現像することにより、不要な部分を除去して所定のパターンを形成する。現像工程に使用される現像液としては、アルカリ性水溶液が好ましい。アルカリとしては、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、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア等の無機アルカリ;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等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
<Step (3)>
In step (3), the exposed coating film is developed to remove unnecessary portions and form a predetermined pattern. The developer used in the development step is preferably an alkaline aqueous solution. Examples of the alkali include inorganic alkalis such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, sodium silicate, sodium metasilicate, and ammonia; and quaternary ammonium salts such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide. .
アルカリ水溶液には、メタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加して使用することもできる。アルカリ水溶液におけるアルカリの濃度としては、適当な現像性を得る観点から、好ましくは0.1質量%以上5質量%以下である。現像方法としては、例えば液盛り法、ディッピング法、揺動浸漬法、シャワー法等が挙げられる。現像時間としては、感放射線性組成物の組成によって異なるが、好ましくは10秒~180秒間程度である。このような現像処理に続いて、例えば流水洗浄を30秒~90秒間行った後、例えば圧縮空気や圧縮窒素で風乾させることによって、所望のパターンを形成することができる。 An appropriate amount of a water-soluble organic solvent such as methanol or ethanol or a surfactant may be added to the alkaline aqueous solution. The concentration of alkali in the alkaline aqueous solution is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less from the viewpoint of obtaining appropriate developability. Examples of the developing method include a liquid piling method, a dipping method, a rocking immersion method, and a shower method. The development time varies depending on the composition of the radiation-sensitive composition, but is preferably about 10 seconds to 180 seconds. Following such a development process, a desired pattern can be formed by, for example, washing with running water for 30 to 90 seconds, and then air drying with, for example, compressed air or compressed nitrogen.
<工程(4)>
工程(4)では、ホットプレート、オーブン等の加熱装置を用い、パターニングされた薄膜を加熱することで、[A]重合体の硬化反応を促進して、層間絶縁膜を得ることができる。加熱温度としては、例えば120℃~250℃である。加熱時間としては、加熱機器の種類により異なるが、例えばホットプレート上で加熱工程を行う場合には5分~30分間、オーブン中で加熱工程を行う場合には30分~90分間である。2回以上の加熱工程を行うステップベーク法等を用いることもできる。このようにして目的とする層間絶縁膜に対応するパターン状薄膜を基板の表面上に形成することができる。
<Step (4)>
In step (4), by heating the patterned thin film using a heating device such as a hot plate or an oven, the curing reaction of the [A] polymer can be promoted and an interlayer insulating film can be obtained. The heating temperature is, for example, 120°C to 250°C. The heating time varies depending on the type of heating device, but for example, it is 5 to 30 minutes when the heating process is performed on a hot plate, and 30 minutes to 90 minutes when the heating process is performed in an oven. A step baking method or the like in which heating steps are performed two or more times can also be used. In this way, a patterned thin film corresponding to the intended interlayer insulating film can be formed on the surface of the substrate.
以下、実施例に基づき本発明を詳述するが、この実施例により本発明が限定的に解釈されるものではない。なお、合成例により得られる重合体の特性は、下記の方法により測定した。 The present invention will be described in detail below based on Examples, but the present invention should not be construed as being limited by these Examples. In addition, the characteristics of the polymer obtained in the synthesis example were measured by the following method.
[重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)及び分散度(Mw/Mn)]
重合体のMw及びMnは、東ソー社のGPCカラム(G2000HXL 2本、G3000HXL 1本、G4000HXL 1本)を用い、下記分析条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定した。
分散度(Mw/Mn)は、Mw及びMnの測定結果から算出した。
(分析条件)
溶出溶媒:テトラヒドロフラン
流量:1.0mL/分
試料濃度:1.0質量%
試料注入量:100μL
カラム温度:40℃
検出器:示差屈折計
標準物質:単分散ポリスチレン
[Weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn) and dispersity (Mw/Mn)]
Mw and Mn of the polymer were measured by gel permeation chromatography (GPC) using Tosoh GPC columns (2 G2000HXL, 1 G3000HXL, 1 G4000HXL) under the following analysis conditions.
The degree of dispersion (Mw/Mn) was calculated from the measurement results of Mw and Mn.
(Analysis conditions)
Elution solvent: Tetrahydrofuran Flow rate: 1.0 mL/min Sample concentration: 1.0 mass%
Sample injection volume: 100μL
Column temperature: 40℃
Detector: Differential refractometer Standard material: Monodisperse polystyrene
<[A]重合体の合成>
[合成例1](アクリル系重合体(A-1)の合成)
冷却管及び攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)5.2質量部及び3-メトキシプロピオン酸メチル200質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸20質量部、グリシジルメタクリレート20質量部、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカ-8-イルメタクリレート50質量部、メチルメタクリレート10質量部、及びα-メチルスチレンダイマー0.5質量部を仕込んで窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持することによって重合体(A-1)を含むアクリル系重合体溶液を得た。重合体(A-1)のMwは15,000、Mw/Mnは2.0であった。
<[A] Synthesis of polymer>
[Synthesis Example 1] (Synthesis of acrylic polymer (A-1))
A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 5.2 parts by mass of 2,2'-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts by mass of methyl 3-methoxypropionate. Subsequently, 20 parts by mass of methacrylic acid, 20 parts by mass of glycidyl methacrylate, 50 parts by mass of tricyclo[5.2.1.0 2,6 ]dec-8-yl methacrylate, 10 parts by mass of methyl methacrylate, and 0 parts by mass of α-methylstyrene dimer. After charging .5 parts by mass and purging with nitrogen, gentle stirring was started. The temperature of the solution was raised to 70°C and this temperature was maintained for 5 hours to obtain an acrylic polymer solution containing polymer (A-1). The Mw of the polymer (A-1) was 15,000, and the Mw/Mn was 2.0.
[合成例2](アクリル系重合体(A-2)の合成)
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)8質量部及びジエチレングリコールメチルエチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続き、メタクリル酸12質量部、メタクリル酸グリシジル40質量部、スチレン5質量部、N-シクロヘキシルマレイミド9質量部、及びメタクリル酸メチル34質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持して重合することにより、重合体としてアクリル系重合体(A-2)を含有する溶液を得た。重合体(A-2)のMwは7,900、Mnは3,200、Mw/Mnは2.5であった。
[Synthesis Example 2] (Synthesis of acrylic polymer (A-2))
A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 8 parts by mass of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts by mass of diethylene glycol methyl ethyl ether. Subsequently, 12 parts by mass of methacrylic acid, 40 parts by mass of glycidyl methacrylate, 5 parts by mass of styrene, 9 parts by mass of N-cyclohexylmaleimide, and 34 parts by mass of methyl methacrylate were charged, and after purging with nitrogen, the solution was stirred gently. By raising the temperature to 70° C. and polymerizing by maintaining this temperature for 5 hours, a solution containing an acrylic polymer (A-2) as a polymer was obtained. Polymer (A-2) had Mw of 7,900, Mn of 3,200, and Mw/Mn of 2.5.
[合成例3](化学増幅系重合体(A-3)の合成)
冷却管及び攪拌機を備えたフラスコに、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)7質量部、及びジエチレングリコールエチルメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きテトラヒドロ-2H-ピラン-2-イルメタクリレート50質量部、メタクリル酸グリシジル35質量部、メタクリル酸ドデシル5質量部、メタクリル酸10質量部及びα-メチルスチレンダイマー3質量部を仕込み窒素置換した後、ゆるやかに撹拌を始めた。溶液の温度を70℃に上昇させ、この温度を5時間保持し重合体(A-3)を含む重合体溶液を得た。重合体(A-3)のMwは9,000、Mnは3,600、Mw/Mnは2.5であった。
[Synthesis Example 3] (Synthesis of chemical amplification polymer (A-3))
A flask equipped with a cooling tube and a stirrer was charged with 7 parts by mass of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) and 200 parts by mass of diethylene glycol ethyl methyl ether. Subsequently, 50 parts by mass of tetrahydro-2H-pyran-2-yl methacrylate, 35 parts by mass of glycidyl methacrylate, 5 parts by mass of dodecyl methacrylate, 10 parts by mass of methacrylic acid and 3 parts by mass of α-methylstyrene dimer were charged and the mixture was replaced with nitrogen. Began stirring slowly. The temperature of the solution was raised to 70°C and this temperature was maintained for 5 hours to obtain a polymer solution containing polymer (A-3). Polymer (A-3) had Mw of 9,000, Mn of 3,600, and Mw/Mn of 2.5.
[合成例4](ポリシロキサン系重合体(A-4)の合成)
撹拌機付の容器内に、プロピレングリコールモノメチルエーテル20質量部を仕込み、続いて、メチルトリメトキシシラン70質量部、及びトリルトリメトキシシラン30質量部を仕込み、溶液温度が60℃になるまで加熱した。溶液温度が60℃に到達後、リン酸0.15質量部、及びイオン交換水19質量部を仕込み、75℃になるまで加熱し、4時間保持した。さらに、溶液温度を40℃にし、この温度を保ちながらエバポレーションすることで、イオン交換水及び加水分解縮合で発生したメタノールを除去した。以上により、加水分解縮合物であるシロキサンポリマーとしてポリシロキサン系重合体(A-4)を得た。重合体(A-4)のMwは5,000、Mnは2,500、Mw/Mnは2.0であった。
[Synthesis Example 4] (Synthesis of polysiloxane polymer (A-4))
In a container equipped with a stirrer, 20 parts by mass of propylene glycol monomethyl ether was charged, followed by 70 parts by mass of methyltrimethoxysilane and 30 parts by mass of tolyltrimethoxysilane, and heated until the solution temperature reached 60°C. . After the solution temperature reached 60°C, 0.15 parts by mass of phosphoric acid and 19 parts by mass of ion-exchanged water were added, heated to 75°C, and held for 4 hours. Further, the solution temperature was set to 40°C, and evaporation was performed while maintaining this temperature to remove ion-exchanged water and methanol generated by hydrolytic condensation. Through the above steps, a polysiloxane polymer (A-4) was obtained as a siloxane polymer which is a hydrolyzed condensate. Polymer (A-4) had Mw of 5,000, Mn of 2,500, and Mw/Mn of 2.0.
<感放射線性樹脂組成物の調製>
実施例及び比較例の感放射線性樹脂組成物の調製に用いた[A]重合体、[B]感放射線性化合物、[C]重合性化合物、[D]酸化防止剤、[E]重合禁止剤及び[F]有機溶媒を以下に示す。
<Preparation of radiation-sensitive resin composition>
[A] Polymer, [B] Radiation-sensitive compound, [C] Polymerizable compound, [D] Antioxidant, [E] Polymerization inhibition used in the preparation of the radiation-sensitive resin compositions of Examples and Comparative Examples The agent and [F] organic solvent are shown below.
<[A]重合体>
A-1、A-2、A-3及びA-4:合成例1~4でそれぞれ合成した重合体
<[A] Polymer>
A-1, A-2, A-3 and A-4: Polymers synthesized in Synthesis Examples 1 to 4, respectively
<[B]感放射線性化合物>
B-1:ADEKA社の「NCI-930」(光重合開始剤)
B-2:4,4’-[1-[4-[1-[4-ヒドロキシフェニル]-1-メチルエチル]フェニル]エチリデン]ビスフェノール(1.0モル)と1,2-ナフトキノンジアジド-5-スルホン酸クロリド(2.0モル)との縮合物
B-3:4,7-ジ-n-ブトキシ-1-ナフチルテトラヒドロチオフェニウムトリフルオロメタンスルホネート
<[B] Radiation-sensitive compound>
B-1: ADEKA's "NCI-930" (photopolymerization initiator)
B-2: 4,4'-[1-[4-[1-[4-hydroxyphenyl]-1-methylethyl]phenyl]ethylidene]bisphenol (1.0 mol) and 1,2-naphthoquinonediazide-5 -Condensation product with sulfonic acid chloride (2.0 mol) B-3: 4,7-di-n-butoxy-1-naphthyltetrahydrothiophenium trifluoromethanesulfonate
<[C]重合性化合物>
C-1:9,9-ビス[4-(2-アクリロイルオキシエトキシ)フェニル]フルオレン(新中村化学社の「A-BPEF」)
C-2:フルオレン骨格多官能エポキシ化合物(大阪ガスケミカル社の「OGSOL EG-200」)
C-3:イソシアヌル酸EO変性ジ及びトリアクリレート(東亜合成社の「アロニックスM-313」)
C-4:トリグリジシルイソシアヌレート(日産化学社の「TEPIC-S」)
C-5:トリス-(トリメトキシシリルプロピル)イソシアヌレート(信越化学社の「KBM-9659」)
c-1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物(日本化薬社の「KAYARAD DPHA」)
c-2:フェノールノボラック型液状エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社の「jER 152」)
c-3:メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社の「XIAMETER(R) OFS-6030 SILANE」)
<[C] Polymerizable compound>
C-1: 9,9-bis[4-(2-acryloyloxyethoxy)phenyl]fluorene (“A-BPEF” from Shin Nakamura Chemical Co., Ltd.)
C-2: Fluorene skeleton multifunctional epoxy compound (“OGSOL EG-200” from Osaka Gas Chemical Co., Ltd.)
C-3: Isocyanuric acid EO modified di- and triacrylate (“Aronix M-313” manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
C-4: Triglydicyl isocyanurate (Nissan Chemical Co., Ltd.'s "TEPIC-S")
C-5: Tris-(trimethoxysilylpropyl) isocyanurate (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.'s "KBM-9659")
c-1: Mixture of dipentaerythritol hexaacrylate and dipentaerythritol pentaacrylate (“KAYARAD DPHA” from Nippon Kayaku Co., Ltd.)
c-2: Phenol novolak type liquid epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd.'s "jER 152")
c-3: Methacryloxypropyltrimethoxysilane (“XIAMETER(R) OFS-6030 SILANE” by Dow Corning Toray)
<[D]酸化防止剤>
D-1:ペンタエリスリトール テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](ADEKA、アデカスタブAO-60)
<[D] Antioxidant>
D-1: Pentaerythritol tetrakis [3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (ADEKA, ADEKA STAB AO-60)
<[E]重合禁止剤>
E-1:2,5-ジ-t-ブチルヒドロキノン(和光純薬工業社の「2,5-ジ-t-ブチルヒドロキノン」)
<[E] Polymerization inhibitor>
E-1: 2,5-di-t-butylhydroquinone (“2,5-di-t-butylhydroquinone” from Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
<[F]有機溶媒>
F-1:3-メトキシプロピオン酸メチル
F-2:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
<[F] Organic solvent>
F-1: Methyl 3-methoxypropionate F-2: Propylene glycol monomethyl ether acetate
<実施例1>
重合体(A-1)を含有する溶液に、重合体(A-1)100質量部(固形分)に相当する量に対して、感放射線性化合物(B-1)5質量部、重合性化合物(C-1)20質量部、他の重合性化合物(c-1)40質量部及び重合禁止剤(E-1)0.1質量部を混合し、固形分濃度が30質量%となるように有機溶媒(F-1)と有機溶媒(F-2)との混合溶媒に溶解させた後、孔径0.2μmのメンブランフィルタで濾過して感放射線性樹脂組成物(S-1)を調製した。
<Example 1>
In a solution containing the polymer (A-1), 5 parts by mass of the radiation-sensitive compound (B-1) and a polymerizable compound are added to the solution containing the polymer (A-1) in an amount equivalent to 100 parts by mass (solid content) Mix 20 parts by mass of compound (C-1), 40 parts by mass of another polymerizable compound (c-1), and 0.1 part by mass of polymerization inhibitor (E-1) to give a solid concentration of 30% by mass. The radiation-sensitive resin composition (S-1) was dissolved in a mixed solvent of organic solvent (F-1) and organic solvent (F-2) as shown in FIG. Prepared.
<実施例2~25比較例1~16>
下記表1及び表2に示す種類及び配合量の各成分を用いた以外は、実施例1と同様に操作して、感放射線性樹脂組成物(S-2)~(S-25)及び(CS-1)~(CS-16)を調製した。なお、表1及び表2において、「-」は該当する成分を配合しなかったことを示す。
<Examples 2-25 Comparative Examples 1-16>
Radiation-sensitive resin compositions (S-2) to (S-25) and ( CS-1) to (CS-16) were prepared. Note that in Tables 1 and 2, "-" indicates that the corresponding component was not blended.
<評価>
実施例1~25及び比較例1~16の感放射線性樹脂組成物から層間絶縁膜を形成し、以下に説明する手法に従って放射線感度、解像性、発泡耐性、化学薬品耐性及び電圧保持率を評価した。評価結果を表1及び表2に示す。
<Evaluation>
Interlayer insulating films were formed from the radiation-sensitive resin compositions of Examples 1 to 25 and Comparative Examples 1 to 16, and radiation sensitivity, resolution, foaming resistance, chemical resistance, and voltage holding rate were evaluated according to the method described below. evaluated. The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.
[ネガ型放射線感度](実施例1~9、比較例1~4)
ガラス基板上にスピンナーを用いて感放射線性樹脂組成物を塗布した後、90℃にて2分間ホットプレート上でプレベークして膜厚4.0μmの塗膜を形成した。次いで、露光機(キヤノン社の「PLA-501F」:超高圧水銀ランプを使用)を用い、露光量を変化させて複数の矩形遮光部(10μm×10μm)を有するパターンマスクを介して塗膜の露光を行った。次いで、2.38質量%の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(現像液)を用い、液盛り法によって25℃で現像処理を行った。現像処理の時間は100秒であった。現像処理後、超純水で1分間、塗膜の流水洗浄を行い、乾燥させてガラス基板上にパターンを形成した。このガラス基板をクリーンオーブン内にて230℃で30分加熱して層間絶縁膜を得た。この層間絶縁膜の膜厚について、下記式で表される残膜率(パターン状薄膜が適正に残存する比率)が85%以上になる露光量を感度として求め、以下の基準に従って感度を評価した。
残膜率(%)=(現像後膜厚/現像前膜厚)×100
(評価基準)
A:200J/m2未満
B:200J/m2以上400J/m2未満
C:400J/m2以上800J/m2未満
D:800J/m2以上
[Negative radiation sensitivity] (Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4)
After applying the radiation-sensitive resin composition onto a glass substrate using a spinner, it was prebaked on a hot plate at 90° C. for 2 minutes to form a coating film with a thickness of 4.0 μm. Next, using an exposure machine (Canon Inc.'s "PLA-501F", which uses an ultra-high pressure mercury lamp), the coating film is exposed through a pattern mask having a plurality of rectangular light shielding areas (10 μm x 10 μm) by varying the exposure amount. Exposure was performed. Next, development was carried out at 25° C. by a piling method using an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (developer) having a concentration of 2.38% by mass. The development time was 100 seconds. After the development process, the coating film was washed with running ultrapure water for 1 minute and dried to form a pattern on the glass substrate. This glass substrate was heated at 230° C. for 30 minutes in a clean oven to obtain an interlayer insulating film. Regarding the film thickness of this interlayer insulating film, the sensitivity was determined as the exposure amount at which the remaining film rate (the ratio at which the patterned thin film remains properly) expressed by the following formula was 85% or more, and the sensitivity was evaluated according to the following criteria. .
Remaining film rate (%) = (film thickness after development / film thickness before development) x 100
(Evaluation criteria)
A: Less than 200 J/m 2 B: 200 J/m 2 or more and less than 400 J/m 2 C: 400 J/m 2 or more and less than 800 J/m 2 D: 800 J/m 2 or more
[ネガ型解像性(解像度)](実施例1~9、比較例1~4)
露光量を200J/m2とした以外は放射線感度の評価と同様にして貫通孔を有する層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜の貫通孔の最小径を光学顕微鏡にて観察した。解像性(解像度)は、以下の基準に従って評価した。
(評価基準)
A:貫通孔の最小径が10μm以上
B:貫通孔の最小径が8μm以上10μm未満
C:貫通孔の最小径が5μm以上8μm未満
D:貫通孔が形成されない
[Negative resolution (resolution)] (Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 4)
An interlayer insulating film having through holes was formed in the same manner as in the evaluation of radiation sensitivity, except that the exposure amount was 200 J/m 2 , and the minimum diameter of the through holes in this interlayer insulating film was observed using an optical microscope. Resolution (resolution) was evaluated according to the following criteria.
(Evaluation criteria)
A: The minimum diameter of the through hole is 10 μm or more. B: The minimum diameter of the through hole is 8 μm or more and less than 10 μm. C: The minimum diameter of the through hole is 5 μm or more and less than 8 μm. D: No through hole is formed.
[ポジ型放射線感度](実施例10~25、比較例5~16)
クロム成膜ガラス基板上に、スピンナーを用いてヘキサメチルジシラザン(HMDS)を塗布し、60℃にて1分間加熱した(HMDS処理)。このHMDS処理後のクロム成膜ガラス基板上に、上記のように調製した各ポジ型感放射線性組成物を、スピンナーを用いて塗布し90℃において2分間プレベークすることによって、膜厚3.0μmの塗膜を形成した。続いて、露光機(キヤノン社の「PLA-501F」:超高圧水銀ランプを使用)を用い、露光量を変化させて60μmのライン・アンド・スペース(10対1)のパターンを有するマスクを介して、塗膜の露光を行った。その後、2.38質量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液にて25℃において液盛り法で現像した。現像時間は80秒間とした。次いで、超純水で1分間流水洗浄を行い、その後乾燥することにより、HMDS処理後のクロム成膜ガラス基板上にパターンを形成した。塗膜全面に300J/m2の露光を行い、このクロム成膜ガラス基板をクリーンオーブン内にて230℃で30分加熱して層間絶縁膜を得た。現像時に6μmのスペース・パターンが完全に溶解するために必要な露光量を調べた。
(評価基準)
A:200J/m2未満
B:200J/m2以上400J/m2未満
C:400J/m2以上800J/m2未満
D:800J/m2以上
[Positive radiation sensitivity] (Examples 10 to 25, Comparative Examples 5 to 16)
Hexamethyldisilazane (HMDS) was applied onto a chromium film-formed glass substrate using a spinner, and heated at 60° C. for 1 minute (HMDS treatment). After this HMDS treatment, each of the positive radiation-sensitive compositions prepared as described above was applied onto the chromium-coated glass substrate using a spinner and prebaked at 90°C for 2 minutes to form a film with a thickness of 3.0 μm. A coating film was formed. Next, using an exposure machine (Canon Inc.'s "PLA-501F", which uses an ultra-high pressure mercury lamp), the exposure amount was varied and the film was exposed through a mask with a 60 μm line and space (10:1) pattern. Then, the coating film was exposed. Thereafter, it was developed using a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide at 25° C. by a piling method. The development time was 80 seconds. Next, a pattern was formed on the chromium film-formed glass substrate after the HMDS treatment by washing with running ultrapure water for 1 minute and then drying. The entire surface of the coating film was exposed to light at 300 J/m 2 , and the chromium-coated glass substrate was heated in a clean oven at 230° C. for 30 minutes to obtain an interlayer insulating film. The amount of exposure required to completely dissolve a 6 μm space pattern during development was investigated.
(Evaluation criteria)
A: Less than 200 J/m 2 B: 200 J/m 2 or more and less than 400 J/m 2 C: 400 J/m 2 or more and less than 800 J/m 2 D: 800 J/m 2 or more
<液晶表示素子の製造と発泡耐性の評価>
[発泡耐性の評価]
本実施例では、適宜公知の方法を利用し、図1の液晶表表示素子1と同様の構造を有するアクティブマトリクス型のVAモードのカラー液晶表示素子を製造した。
<Manufacture of liquid crystal display elements and evaluation of foaming resistance>
[Evaluation of foaming resistance]
In this example, an active matrix VA mode color liquid crystal display element having the same structure as the liquid
始めに、液晶表示素子を構成するアレイ基板の製造を行った。製造されるアレイ基板が上述した図1のTFT29と同様のTFTを有するように、先ずは、公知の方法にしたがい、無アルカリガラスからなる絶縁性のガラス基板上に、p-Siからなる半導体層を有するTFT、電極や配線等、及び、SiNからなる無機絶縁膜を配置して、TFTを有する基板を準備した。したがって、本実施例において、アレイ基板のTFTは、ガラス基板上で、通常の半導体膜成膜及び公知の絶縁層形成等と、フォトリソグラフィ法によるエッチングを繰り返す等して、公知の方法にしたがって形成されたものである。
First, an array substrate constituting a liquid crystal display element was manufactured. First, a semiconductor layer made of p-Si is formed on an insulating glass substrate made of non-alkali glass according to a known method so that the array substrate to be manufactured has a TFT similar to the
次いで、実施例1で調製した感放射線性樹脂組成物(S-1)を使用し、準備されたTFTを有する基板上にスリットダイコーターで塗布した。次いで、ホットプレート上で、90℃にて100秒間プレベークし、有機溶媒等を蒸発させて塗膜を形成した。次いで、UV(紫外)露光機(TOPCON Deep-UV露光機TME-400PRJ)を用い、所定のパターンが形成可能なパターンマスクを介して、UV光を100mJ照射した。その後、2.38質量%の濃度のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(現像液)を用い、液盛り法によって、25℃で100秒間の現像処理を行った。現像処理後、超純水で1分間、塗膜の流水洗浄を行い、乾燥させて基板上にパターニングされた塗膜を形成した後、オーブンにて230℃で30分間加熱(ポストベーク)して硬化させ、基板上に硬化膜を形成して層間絶縁膜とした。基板上の層間絶縁膜には、パターニングによりコンタクトホールを形成した。 Next, the radiation-sensitive resin composition (S-1) prepared in Example 1 was applied onto the prepared substrate having the TFT using a slit die coater. Next, it was prebaked on a hot plate at 90° C. for 100 seconds to evaporate the organic solvent and the like to form a coating film. Next, 100 mJ of UV light was irradiated using a UV (ultraviolet) exposure machine (TOPCON Deep-UV exposure machine TME-400PRJ) through a pattern mask capable of forming a predetermined pattern. Thereafter, a development process was performed at 25° C. for 100 seconds using an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (developer) having a concentration of 2.38% by mass by a piling method. After the development process, the coating film was washed with running ultrapure water for 1 minute, dried to form a patterned coating film on the substrate, and then heated in an oven at 230°C for 30 minutes (post-baking). It was cured and a cured film was formed on the substrate to form an interlayer insulating film. Contact holes were formed in the interlayer insulating film on the substrate by patterning.
次いで、層間絶縁膜上に、ITOからなる膜を、スパッタリング法を利用して成膜し、フォトリソグラフィ法を利用したパターニングによって画素電極を形成した。形成された画素電極は、コンタクトホールを介して、TFTに接続させた。 Next, a film made of ITO was formed on the interlayer insulating film using a sputtering method, and a pixel electrode was formed by patterning using a photolithography method. The formed pixel electrode was connected to the TFT via a contact hole.
次いで、公知の方法により製造されたカラーフィルタ基板を準備した。このカラーフィルタ基板は、透明なガラス基板上に赤のカラーフィルタ、緑のカラーフィルタ及び青のカラーフィルタと、ブラックマトリクスとが格子状に配置されてカラーフィルタが形成され、そのカラーフィルタの上には、カラーフィルタの平坦化層となる絶縁膜が形成されたものであった。そしてさらに、その絶縁膜の上には、ITOからなる透明な共通電極が形成されていた。 Next, a color filter substrate manufactured by a known method was prepared. In this color filter substrate, a red color filter, a green color filter, a blue color filter, and a black matrix are arranged in a grid pattern on a transparent glass substrate to form a color filter, and a color filter is formed on the color filter. In this case, an insulating film was formed to serve as a flattening layer of a color filter. Furthermore, a transparent common electrode made of ITO was formed on the insulating film.
次に、製造されたアレイ基板のTFTの配置面及びカラーフィルタ基板のカラーフィルタの配置面に、それぞれ液晶配向剤(商品名JALS2095-S2、JSR(株)製)を、スピンナーを用いて塗布し、80℃で1分間、その後180℃で1時間加熱することにより、膜厚60nmの配向膜を形成して、配向膜付きのアレイ基板及び配向膜付きのカラーフィルタ基板を製造した。 Next, a liquid crystal alignment agent (trade name JALS2095-S2, manufactured by JSR Corporation) was applied using a spinner to the TFT arrangement surface of the manufactured array substrate and the color filter arrangement surface of the color filter substrate, respectively. By heating at 80° C. for 1 minute and then at 180° C. for 1 hour, an alignment film with a thickness of 60 nm was formed, and an array substrate with an alignment film and a color filter substrate with an alignment film were manufactured.
次に、各基板の画素領域の外周に紫外線硬化型のシール材を塗布した後、ディスペンサを用いて、シール材の内側に、負の誘電率異方性を有するネマチック液晶に光重合性を有する重合性成分を添加して調製された重合性液晶組成物を滴下した。 Next, after applying an ultraviolet curing sealant to the outer periphery of the pixel area of each substrate, a dispenser is used to apply a photopolymerizable nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy to the inside of the sealant. A polymerizable liquid crystal composition prepared by adding a polymerizable component was dropped.
その後、真空中で、重合性液晶組成物が滴下されたアレイ基板にカラーフィルタ基板を貼り合わせた。次に、シール材の塗布領域に沿ってUV(紫外)光源を移動させながらUV(紫外)光をシール材に照射し、シール材を硬化させた。このようにして、対向するアレイ基板とカラーフィルタ基板との間に重合性液晶組成物を充填及び封止して、重合性液晶組成物の層を形成した。 Thereafter, a color filter substrate was bonded to the array substrate onto which the polymerizable liquid crystal composition had been dropped in a vacuum. Next, the sealing material was cured by irradiating the sealing material with UV (ultraviolet) light while moving the UV (ultraviolet) light source along the application area of the sealing material. In this way, the polymerizable liquid crystal composition was filled and sealed between the opposing array substrate and color filter substrate to form a layer of the polymerizable liquid crystal composition.
次に、アレイ基板のTFTがオンとなる電圧をTFTのゲート電極に印加した状態でTFTのソース電極とカラーフィルタ基板上の共通電極との間に交流電圧を印加し、重合性液晶組成物の層の液晶を傾斜配向させた。次いで、液晶が傾斜配向する状態を維持したままで、超高圧水銀ランプを用い、重合性液晶組成物の層にアレイ基板の側から紫外光を照射し、液晶が所定の方向にプレチルト角を形成してほぼ垂直に配向してなる液晶層を形成した。以上のようにして、VAモードのカラー液晶表示素子を製造した。 Next, while applying a voltage that turns on the TFT on the array substrate to the gate electrode of the TFT, an AC voltage is applied between the source electrode of the TFT and the common electrode on the color filter substrate. The liquid crystals in the layer were tilted. Next, while maintaining the tilted orientation of the liquid crystal, the layer of polymerizable liquid crystal composition is irradiated with ultraviolet light from the array substrate side using an ultra-high pressure mercury lamp, so that the liquid crystal forms a pretilt angle in a predetermined direction. A liquid crystal layer which was aligned almost vertically was formed. In the manner described above, a VA mode color liquid crystal display element was manufactured.
次に、製造された液晶表示素子を用い、高温(80℃)の状態で衝撃を与えて、画素中での発泡の有無を確認した。液晶表示素子へ衝撃は、パチンコ玉を液晶表示素子上方30cmから落下させることにより付与した。衝撃の付与によって、液晶表示素子の画素中に、発泡が全く発生しないものを非常に良好と、発泡するものの気泡の密度が少ないものを良好と、気泡の密度が大きいものを不良として評価した。評価の結果は、非常に良好をA印、良好をB、不良をCとした。 Next, using the manufactured liquid crystal display element, impact was applied at a high temperature (80° C.) to check the presence or absence of bubbles in the pixels. Impact was applied to the liquid crystal display element by dropping a pachinko ball from 30 cm above the liquid crystal display element. When the impact was applied, no bubbles were generated in the pixels of the liquid crystal display element, which was evaluated as very good; cases where bubbles were formed but the density of the bubbles was low were evaluated as good; and cases where the density of bubbles was high were evaluated as poor. The evaluation results were marked A for very good, B for good, and C for poor.
[化学薬品耐性]
上記放射線感度の評価で作成した層間絶縁膜を65℃に加熱したN-メチル-2-ピロリドンに6分間浸漬し、浸漬の後超純水で5秒間、塗膜の流水洗浄を行い、乾燥させた。処理後の絶縁膜の膜厚を、触針式膜厚計を用いて測定した。下記式に従ってN-メチル-2-ピロリドン膨潤率(%)を算出し、下記基準に従って化学薬品耐性を評価した。
N-メチル-2-ピロリドン膨潤率(%)
=100×(浸漬後の残膜(μm)/浸漬前の残膜(μm)率(%)-1)
(評価基準)
A:3%未満
B:3%以上5%未満
C:5%以上7%未満
D:7%以上
[Chemical resistance]
The interlayer insulating film prepared in the radiation sensitivity evaluation above was immersed in N-methyl-2-pyrrolidone heated to 65°C for 6 minutes, and after immersion, the coating was washed with running ultrapure water for 5 seconds, and then dried. Ta. The thickness of the insulating film after the treatment was measured using a stylus-type film thickness meter. N-methyl-2-pyrrolidone swelling ratio (%) was calculated according to the following formula, and chemical resistance was evaluated according to the following criteria.
N-methyl-2-pyrrolidone swelling rate (%)
=100×(Remaining film after immersion (μm)/Remaining film (μm) rate before immersion (%) - 1)
(Evaluation criteria)
A: Less than 3% B: 3% or more and less than 5% C: 5% or more and less than 7% D: 7% or more
[電圧保持率]
表面にナトリウムイオンの溶出を防止するSiO2膜が形成され、さらにITO(インジウム-酸化錫合金)電極を所定形状に蒸着したソーダガラス基板上に、各感放射線性組成物をスピンコートした後、90℃のクリーンオーブン内で10分間プレベークを行って、膜厚2.0μmの塗膜を形成した。次いで、フォトマスクを介さずに、塗膜に500J/m2の露光量で露光した。その後、230℃で30分間ポストベークを行い塗膜を硬化させた。次いで、この画素を形成した基板とITO電極を所定形状に蒸着しただけの基板とを、0.8mmのガラスビーズを混合したシール剤で貼り合わせたのち、メルク製液晶MLC6608を注入して、液晶セルを作製した。さらに、液晶セルを60℃の恒温層に入れて、液晶セルの電圧保持率を、液晶電圧保持率測定システム(VHR-1A型、東陽テクニカ社)により測定した。このときの印加電圧は5.5Vの方形波、測定周波数は60Hzである。電圧保持率(%)とは、下記式から求められる値である。
電圧保持率(%)=(16.7ミリ秒後の液晶セル電位差/0ミリ秒で印加した電圧)×100
液晶セルの電圧保持率が90%未満であると、液晶セルは16.7ミリ秒の時間、印加電圧を所定レベルに保持できず、十分に液晶を配向させることができないことを意味し、残像などの「焼き付き」を起こすおそれが高い。
(評価基準)
A:95%未満
B:90%以上95%未満
C:90%未満
[Voltage holding rate]
After each radiation-sensitive composition was spin-coated on a soda glass substrate on which a SiO 2 film was formed to prevent the elution of sodium ions and an ITO (indium-tin oxide alloy) electrode was deposited in a predetermined shape, Prebaking was performed for 10 minutes in a clean oven at 90° C. to form a coating film with a thickness of 2.0 μm. The coating film was then exposed to light at an exposure dose of 500 J/m 2 without using a photomask. Thereafter, post-baking was performed at 230° C. for 30 minutes to cure the coating film. Next, the substrate on which this pixel was formed and the substrate on which ITO electrodes were simply vapor-deposited in a predetermined shape were bonded together using a sealant mixed with 0.8 mm glass beads, and then Merck's liquid crystal MLC6608 was injected to form the liquid crystal. A cell was created. Further, the liquid crystal cell was placed in a constant temperature bath at 60° C., and the voltage retention rate of the liquid crystal cell was measured using a liquid crystal voltage retention rate measuring system (Model VHR-1A, Toyo Technica Co., Ltd.). The applied voltage at this time was a square wave of 5.5 V, and the measurement frequency was 60 Hz. The voltage holding rate (%) is a value calculated from the following formula.
Voltage holding rate (%) = (Liquid crystal cell potential difference after 16.7 ms/voltage applied at 0 ms) x 100
If the voltage retention rate of the liquid crystal cell is less than 90%, it means that the liquid crystal cell cannot maintain the applied voltage at a predetermined level for 16.7 milliseconds, and the liquid crystal cannot be sufficiently aligned, resulting in afterimage. There is a high risk of "burn-in" such as
(Evaluation criteria)
A: Less than 95% B: 90% or more but less than 95% C: Less than 90%
比較例1~16の感放射線性樹脂組成物及び層間絶縁膜は、放射線感度、解像性、発泡耐性(低発泡性)、化学薬品耐性及び電圧保持率のいずれかが劣っていた。一方、実施例1~25は、発泡耐性の他、評価したいずれもが良好な結果であった。 The radiation-sensitive resin compositions and interlayer insulating films of Comparative Examples 1 to 16 were inferior in radiation sensitivity, resolution, foaming resistance (low foaming), chemical resistance, and voltage holding rate. On the other hand, Examples 1 to 25 had good results in all the evaluations, including foaming resistance.
本発明の液晶表示素子は、テレビ受像機やパーソナル・コンピュータのモニタ装置等の液晶表示装置に用いることができる。 The liquid crystal display element of the present invention can be used in liquid crystal display devices such as television receivers and personal computer monitors.
1 液晶表示素子
10 液晶層
15 TFT基板
21、91 基板
22 ベースコート膜
23 半導体層
24 ゲート絶縁膜
25 ゲート電極
29 TFT
31f,31g コンタクトホール
34 ソース電極
35 ドレイン電極
36 画素電極
37、95 液晶配向膜
41 無機絶縁膜
52 層間絶縁膜
61 第一配線層
90 カラーフィルタ基板
92 ブラックマトリクス
93 カラーフィルタ
94 共通電極
1 Liquid
31f, 31g contact hole 34 source electrode 35
Claims (2)
下記式(C-3)で表される重合性化合物と、
イソシアヌル酸構造を含まない2官能以上の(メタ)アクリル酸エステルと、
感放射線性化合物と
を含み、
上記重合性化合物の含有量が、上記重合体100質量部に対して、30質量部以上150質量部以下であり、
層間絶縁膜形成用である感放射線性樹脂組成物。
A polymerizable compound represented by the following formula (C-3),
A bifunctional or higher functional (meth)acrylic ester that does not contain an isocyanuric acid structure,
containing a radiation-sensitive compound;
The content of the polymerizable compound is 30 parts by mass or more and 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the polymer,
A radiation-sensitive resin composition for forming an interlayer insulating film.
Priority Applications (1)
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