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JP7706484B2 - Alkaline developable polymer and alkaline developable polymer composition - Google Patents
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JP7706484B2 - Alkaline developable polymer and alkaline developable polymer composition - Google Patents

Alkaline developable polymer and alkaline developable polymer composition Download PDF

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Description

本発明は、アルカリ現像性ポリマー及びアルカリ現像性ポリマー組成物に関する。 The present invention relates to an alkaline developable polymer and an alkaline developable polymer composition.

プリント配線基板、半導体パッケージ、絶縁膜、印刷製版、液晶セル用スペーサー、カラーフィルター、及びブラックマトリックス等を製造する際のフォトレジスト等のパターニング材料として、アルカリ現像性ポリマーが用いられている。アルカリ現像性ポリマーは、紫外線照射した露光部分は硬化し、紫外線を照射しない未露光部分をアルカリで溶解させて現像するために用いるポリマーである。 Alkaline-developable polymers are used as patterning materials for photoresists and the like in the manufacture of printed wiring boards, semiconductor packages, insulating films, printing plates, spacers for liquid crystal cells, color filters, black matrices, and the like. Alkaline-developable polymers are polymers that are used to develop the parts exposed to ultraviolet light by hardening them and the parts not exposed to ultraviolet light by dissolving them with an alkali.

このようなアルカリ現像性ポリマーとして、現像性、耐熱性、及びパターニング性等の諸特性を向上させた様々なポリマーが開発されている(特許文献1~3)。例えば、マレイミド系モノマー、アクリル酸、及びアクリル酸エステルを含むが、メタクリル酸及びそのエステルを含まないモノマー配合物で合成したポリマーにラジカル重合性の二重結合を導入した硬化性ポリマーが提案されている(特許文献1)。また、エポキシ樹脂、不飽和モノカルボン酸、不飽和モノカルボン酸無水物、及びジカルボン酸無水物を用いて得られるアルカリ現像性樹脂が提案されている(特許文献2)。さらに、フェノール樹脂の水酸基に、水酸基及びエポキシ基を有する化合物を反応させて得た生成物の水酸基に、多塩基酸無水物をさらに反応させて得られるアルカリ現像型樹脂が提案されている(特許文献3)。 As such alkaline developable polymers, various polymers with improved properties such as developability, heat resistance, and patterning ability have been developed (Patent Documents 1 to 3). For example, a curable polymer has been proposed in which a radically polymerizable double bond has been introduced into a polymer synthesized from a monomer blend containing a maleimide monomer, acrylic acid, and an acrylic acid ester, but not containing methacrylic acid and its esters (Patent Document 1). In addition, an alkaline developable resin obtained by using an epoxy resin, an unsaturated monocarboxylic acid, an unsaturated monocarboxylic acid anhydride, and a dicarboxylic acid anhydride has been proposed (Patent Document 2). Furthermore, an alkaline developable resin has been proposed by reacting a compound having a hydroxyl group and an epoxy group with the hydroxyl group of a phenolic resin, and further reacting the hydroxyl group of the product obtained with a polybasic acid anhydride (Patent Document 3).

特許第5671369号公報Patent No. 5671369 特許第6721858号公報Patent No. 6721858 国際公開第2014/010204号International Publication No. 2014/010204

近年、パターニングのさらなる高精細化が要求されているとともに、パターニングによって得られる硬化物の耐久性及び耐熱性のさらなる向上が要求されている。また、生産性を向上すべく、より速やかに現像しうる樹脂が求められている。さらに、コスト及び環境負荷等の観点から、低濃度のアルカリ現像剤であっても容易に現像可能な樹脂が要求されている。そして、このような現像性の樹脂を含有する、樹脂の硬化前後で発生するアウトガスの量を可能な限り抑制した組成物が求められている。 In recent years, there has been a demand for even higher definition patterning, as well as for further improvements in the durability and heat resistance of the cured product obtained by patterning. In addition, in order to improve productivity, there is a demand for resins that can be developed more quickly. Furthermore, from the standpoint of cost and environmental impact, there is a demand for resins that can be easily developed even with low-concentration alkaline developers. There is also a demand for compositions that contain such developable resins and that suppress the amount of outgassing generated before and after the resin is cured as much as possible.

本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高精細なパターニングが可能であるとともに、硬化特性及び現像性が良好であり、かつ、硬度及び耐熱性に優れた硬化物を形成可能な、低濃度のアルカリ現像剤を用いた場合であっても容易に現像することができるアルカリ現像性ポリマーを提供することにある。さらに、本発明の課題とするところは、このアルカリ現像性ポリマーを含有する、アウトガスの発生を抑制したアルカリ現像性ポリマー組成物を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the problems associated with the conventional techniques, and it is an object of the present invention to provide an alkali-developable polymer that allows high-definition patterning, has good curing properties and developability, and is capable of forming a cured product with excellent hardness and heat resistance, and can be easily developed even when a low-concentration alkali developer is used. Another object of the present invention is to provide an alkali-developable polymer composition that contains this alkali-developable polymer and suppresses the generation of outgassing.

すなわち、本発明によれば、以下に示すアルカリ現像性ポリマーが提供される。
[1]下記要件(1)~(3)を満たすA’B’ブロックコポリマーに、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物であり、数平均分子量が7,000~20,000であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.2~1.8であり、酸価が40~100mg/KOHであり、不飽和基当量が900~3,000g/molである、ポリマー鎖A及びポリマー鎖Bを含むABブロックコポリマーであるアルカリ現像性ポリマー。
[要件(1)]
数平均分子量が6,000~18,000であり、分子量分布が1.1~1.7であり、酸価が70~130mgKOH/gである、ポリマー鎖A’及びポリマー鎖B’を含むブロックコポリマーである。
[要件(2)]
前記ポリマー鎖A’が、メチルメタクリレート及びベンジルメタクリレートからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-a)15~55質量%、シクロヘキシルメタクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(ii-a)15~60質量%、水酸基を有するメタクリレートに由来する構成単位(iii-a)5~30質量%、並びにこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(iv-a)5~30質量%を含むとともに、前記構成単位(i-a)~(iv-a)の合計含有量が90質量%以上であり、数平均分子量が4,000~10,000であり、分子量分布が1.1~1.6であるポリマーブロックである。
[要件(3)]
前記ポリマー鎖B’が、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-b)10~60質量%、並びにこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(ii-b)40~90質量%を含むとともに、前記構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計含有量が90質量%以上であり、数平均分子量が2,000~8,000であるポリマーブロックである。
[2]前記エポキシ基含有(メタ)アクリレートが、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルメタクリレートである前記[1]に記載のアルカリ現像性ポリマー。
That is, according to the present invention, there is provided the following alkaline developable polymer.
[1] An alkali-developable polymer which is a reaction product obtained by reacting an A'B' block copolymer which satisfies the following requirements (1) to (3) with an epoxy group-containing (meth)acrylate, the alkali-developable polymer being an AB block copolymer including a polymer chain A and a polymer chain B, the number average molecular weight being 7,000 to 20,000, the molecular weight distribution (weight average molecular weight/number average molecular weight) being 1.2 to 1.8, the acid value being 40 to 100 mg/KOH, and the unsaturated group equivalent being 900 to 3,000 g/mol.
[Requirement (1)]
The block copolymer has a number average molecular weight of 6,000 to 18,000, a molecular weight distribution of 1.1 to 1.7, and an acid value of 70 to 130 mgKOH/g, and includes a polymer chain A' and a polymer chain B'.
[Requirement (2)]
The polymer chain A' is a polymer block which contains 15 to 55 mass% of structural units (ia) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate and benzyl methacrylate, 15 to 60 mass% of structural units (ii-a) derived from at least one monomer selected from the group consisting of cyclohexyl methacrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate, 4-t-butylcyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, 5 to 30 mass% of structural units (iii-a) derived from a methacrylate having a hydroxyl group, and 5 to 30 mass% of structural units (iv-a) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl)succinate, and the total content of the structural units (ia) to (iv-a) is 90 mass% or more, the number average molecular weight is 4,000 to 10,000, and the molecular weight distribution is 1.1 to 1.6.
[Requirement (3)]
The polymer chain B' is a polymer block which contains 10 to 60 mass% of structural units (ib) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, and 40 to 90 mass% of structural units (ii-b) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl)succinate, the total content of the structural units (ib) and (ii-b) being 90 mass% or more, and has a number average molecular weight of 2,000 to 8,000.
[2] The alkali-developable polymer according to [1] above, wherein the epoxy group-containing (meth)acrylate is (3,4-epoxycyclohexyl)methyl methacrylate.

また、本発明によれば、以下に示すアルカリ現像性ポリマー組成物が提供される。
[3]前記[1]又は[2]に記載のアルカリ現像性ポリマーと、有機溶剤と、を含有し、前記有機溶剤が、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種を50質量%以上含有するアルカリ現像性ポリマー組成物。
According to the present invention, there is also provided the following alkaline developable polymer composition.
[3] An alkali-developable polymer composition comprising the alkali-developable polymer according to [1] or [2] above and an organic solvent, wherein the organic solvent contains 50 mass % or more of at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane.

本発明によれば、高精細なパターニングが可能であるとともに、硬化特性及び現像性が良好であり、かつ、硬度及び耐熱性に優れた硬化物を形成可能な、低濃度のアルカリ現像剤を用いた場合であっても容易に現像することができるアルカリ現像性ポリマーを提供することができる。さらに、本発明によれば、このアルカリ現像性ポリマーを含有する、アウトガスの発生を抑制したアルカリ現像性ポリマー組成物を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an alkali-developable polymer that is capable of high-definition patterning, has good curing properties and developability, and is capable of forming a cured product with excellent hardness and heat resistance, and can be easily developed even when a low-concentration alkaline developer is used. Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an alkali-developable polymer composition that contains this alkali-developable polymer and suppresses the generation of outgassing.

<アルカリ現像性ポリマー>
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明のアルカリ現像性ポリマーの一実施形態は、特定のA’B’ブロックコポリマーに、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物である。そして、本実施形態のアルカリ現像性ポリマーは、数平均分子量が7,000~20,000であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.2~1.8であり、酸価が40~100mg/KOHであり、不飽和基当量が900~3,000g/molである、ポリマー鎖A及びポリマー鎖Bを含むABブロックコポリマーである。以下、本実施形態のアルカリ現像性ポリマーの詳細について説明する。
<Alkaline Developable Polymer>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. One embodiment of the alkali-developable polymer of the present invention is a reaction product obtained by reacting a specific A'B' block copolymer with an epoxy group-containing (meth)acrylate. The alkali-developable polymer of this embodiment is an AB block copolymer containing polymer chain A and polymer chain B, having a number average molecular weight of 7,000 to 20,000, a molecular weight distribution (weight average molecular weight/number average molecular weight) of 1.2 to 1.8, an acid value of 40 to 100 mg/KOH, and an unsaturated group equivalent of 900 to 3,000 g/mol. Hereinafter, the alkali-developable polymer of this embodiment will be described in detail.

(A’B’ブロックコポリマー)
A’B’ブロックコポリマーは、本実施形態のアルカリ現像性ポリマーであるABブロックコポリマーの前駆体である。A’B’ブロックコポリマーは、以下で詳細に説明する要件(1)~(3)を満たすブロックコポリマーである。
(A'B' Block Copolymer)
The A'B' block copolymer is a precursor of the AB block copolymer which is the alkaline developable polymer of this embodiment. The A'B' block copolymer is a block copolymer which satisfies the requirements (1) to (3) which will be described in detail below.

[要件(1)]
A’B’ブロックコポリマーは、数平均分子量が6,000~18,000であり、分子量分布が1.1~1.7であり、酸価が70~130mgKOH/gである、ポリマー鎖A’及びポリマー鎖B’を含むブロックコポリマーである。
[Requirement (1)]
The A'B' block copolymer is a block copolymer containing a polymer chain A' and a polymer chain B', having a number average molecular weight of 6,000 to 18,000, a molecular weight distribution of 1.1 to 1.7, and an acid value of 70 to 130 mgKOH/g.

A’B’ブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)は、6,000~18,000、好ましくは7,000~16,000である。A’B’ブロックコポリマーのMnが6,000未満であると、分子量が小さすぎるため、このA’B’ブロックコポリマーを用いて得たABブロックコポリマー(アルカリ現像性ポリマー)の硬化物の耐久性が不足する。一方、A’B’ブロックコポリマーのMnが18,000超であると、分子量が大きすぎるため、このA’B’ブロックコポリマーを用いて得たアルカリ現像性ポリマーをアルカリ現像剤(アルカリ現像液)で溶解させるのに時間がかかる場合がある。なお、本明細書における数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、いずれも、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定されるポリスチレン換算の値である。 The number average molecular weight (Mn) of the A'B' block copolymer is 6,000 to 18,000, preferably 7,000 to 16,000. If the Mn of the A'B' block copolymer is less than 6,000, the molecular weight is too small, and the durability of the cured product of the AB block copolymer (alkaline developable polymer) obtained using this A'B' block copolymer is insufficient. On the other hand, if the Mn of the A'B' block copolymer is more than 18,000, the molecular weight is too large, and it may take a long time to dissolve the alkaline developable polymer obtained using this A'B' block copolymer in an alkaline developer (alkaline developer). Note that the number average molecular weight (Mn) and weight average molecular weight (Mw) in this specification are both values calculated in terms of polystyrene measured by gel permeation chromatography (GPC).

A’B’ブロックコポリマーの分子量分布(PDI=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は、1.1~1.7、好ましくは1.2~1.6である。すなわち、A’B’ブロックコポリマーは、分子量が比較的揃ったポリマーである。このように分子量が揃っていることで、分子鎖の性質が均一であり、このA’B’ブロックコポリマーを用いて得たABブロックコポリマー(アルカリ現像性ポリマー)現像性を向上させることができる。また、均一に溶解しやすいため、画素の形状が良好になるとともに、溶解させても脱膜状態になりにくい。 The molecular weight distribution (PDI = weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the A'B' block copolymer is 1.1 to 1.7, preferably 1.2 to 1.6. In other words, the A'B' block copolymer is a polymer with a relatively uniform molecular weight. This uniformity in molecular weight results in uniform molecular chain properties, which improves the developability of the AB block copolymer (alkali developable polymer) obtained using this A'B' block copolymer. In addition, since it dissolves uniformly, the pixel shape is good and it is less likely to become peeled off even when dissolved.

ABブロックコポリマーは、アルカリ現像しうる十分な酸価を有する必要がある。このため、ABブロックコポリマーの前駆体となるA’B’ブロックコポリマーも、十分な酸価を有する必要がある。すなわち、A’B’ブロックコポリマーの酸価は、70~130mgKOH/g、好ましくは80~120mgKOH/gである。A’B’ブロックコポリマーの酸価が70mgKOH/g未満であると、エポキシ基含有(メタ)アクリレートとの反応後に残存するカルボキシ基の量が少なくなり、アルカリ現像性が低下する場合がある。一方、A’B’ブロックコポリマーの酸価が130mgKOH/g超であると、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させたとしても、カルボキシ基が多く残りすぎてしまう。このため、現像性が向上する可能性がある一方で、形成される硬化物の耐水性が低下する場合がある。 The AB block copolymer must have a sufficient acid value to be developed in an alkaline environment. Therefore, the A'B' block copolymer, which is the precursor of the AB block copolymer, must also have a sufficient acid value. That is, the acid value of the A'B' block copolymer is 70 to 130 mgKOH/g, preferably 80 to 120 mgKOH/g. If the acid value of the A'B' block copolymer is less than 70 mgKOH/g, the amount of carboxyl groups remaining after the reaction with the epoxy group-containing (meth)acrylate may be small, and the alkaline developability may be reduced. On the other hand, if the acid value of the A'B' block copolymer is more than 130 mgKOH/g, even if the epoxy group-containing (meth)acrylate is reacted, too many carboxyl groups remain. Therefore, while there is a possibility that the developability may be improved, the water resistance of the cured product formed may be reduced.

[要件(2)]
ポリマー鎖A’(以下、「A’鎖」とも記す)は、構成単位(i-a)15~55質量%、構成単位(ii-a)15~60質量%、構成単位(iii-a)5~30質量%、及び構成単位(iv-a)5~30質量%を含むポリマーブロックである(但し、構成単位(i-a)~(iv-a)の合計を100質量%とする)。構成単位(i-a)は、メチルメタクリレート及びベンジルメタクリレートからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位である。構成単位(ii-a)は、シクロヘキシルメタクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位である。構成単位(iii-a)は、水酸基を有するメタクリレートに由来する構成単位である。構成単位(iv-a)は、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位である。また、A’鎖中、構成単位(i-a)~(iv-a)の合計含有量は、90質量%以上である。そして、A’鎖の数平均分子量は4,000~10,000であり、分子量分布は1.1~1.6である。
[Requirement (2)]
The polymer chain A' (hereinafter also referred to as "A'chain") is a polymer block containing 15 to 55% by mass of the structural unit (ia), 15 to 60% by mass of the structural unit (ii-a), 5 to 30% by mass of the structural unit (iii-a), and 5 to 30% by mass of the structural unit (iv-a) (wherein the total of the structural units (ia) to (iv-a) is 100% by mass). The structural unit (ia) is a structural unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate and benzyl methacrylate. The structural unit (ii-a) is a structural unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of cyclohexyl methacrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate, 4-t-butylcyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. The structural unit (iii-a) is a structural unit derived from a methacrylate having a hydroxyl group. The structural unit (iv-a) is a structural unit derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate. The total content of the structural units (ia) to (iv-a) in the A' chain is 90 mass% or more. The number average molecular weight of the A' chain is 4,000 to 10,000, and the molecular weight distribution is 1.1 to 1.6.

A’鎖は、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(iv-a)を含む。この構成単位(iv-a)中のカルボキシ基と、エポキシ基含有(メタ)アクリレートのエポキシ基とが反応することで、ABブロックコポリマーを構成するポリマー鎖Aが形成される。このようにして形成されるポリマー鎖Aは、不飽和結合を有するとともに、カルボキシ基がほとんど残存しない、又は残存していても僅かであるため、水溶解性に乏しい。このため、このポリマー鎖Aを含むABブロックコポリマーを用いることで、耐水性を有する硬化膜を形成することができる。 The A' chain contains a structural unit (iv-a) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate. The carboxy group in this structural unit (iv-a) reacts with the epoxy group of the epoxy group-containing (meth)acrylate to form a polymer chain A that constitutes the AB block copolymer. The polymer chain A thus formed has an unsaturated bond and has little or no remaining carboxy group, or only a small amount if any, and therefore has poor water solubility. For this reason, a cured film having water resistance can be formed by using an AB block copolymer containing this polymer chain A.

A’鎖中、構成単位(iv-a)の含有量は5~30質量%、好ましくは10~25質量%である。A’鎖中の構成単位(iv-a)の含有量が5質量%未満であると、ABブロックコポリマーに導入される不飽和基の量が少なくなり、硬化性が不足する。一方、A’鎖中の構成単位(iv-a)の含有量が30質量%超であると、エポキシ基含有(メタ)アクリレートと反応させてもカルボキシ基が多く残存してしまい、形成される硬化膜の耐水性が低下する。 The content of the structural unit (iv-a) in the A' chain is 5 to 30% by mass, preferably 10 to 25% by mass. If the content of the structural unit (iv-a) in the A' chain is less than 5% by mass, the amount of unsaturated groups introduced into the AB block copolymer is small, resulting in insufficient curability. On the other hand, if the content of the structural unit (iv-a) in the A' chain is more than 30% by mass, a large amount of carboxyl groups remain even after reaction with an epoxy group-containing (meth)acrylate, resulting in reduced water resistance of the cured film that is formed.

こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)は、エステル残基が長い。さらに、構成単位(iv-a)中のカルボキシ基にエポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させると、エステル残基がさらに長くなるため、ポリマー鎖Aのガラス転移温度(Tg)が低くなり、形成される硬化膜が軟質になりやすい。このため、A’鎖は、シクロヘキシルメタクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(ii-a)を含む。このようなシクロアルキル基を有する構成単位(ii-a)を含むことで、形成されるポリマー鎖Aのガラス転移温度(Tg)を高め、硬質な硬化膜を形成することができる。 Succinic acid mono(2-methacryloyloxyethyl) has a long ester residue. Furthermore, when the carboxy group in the structural unit (iv-a) is reacted with an epoxy group-containing (meth)acrylate, the ester residue becomes even longer, so that the glass transition temperature (Tg) of the polymer chain A becomes lower and the cured film formed tends to be soft. For this reason, the A' chain contains a structural unit (ii-a) derived from at least one monomer selected from the group consisting of cyclohexyl methacrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate, 4-t-butylcyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. By including such a structural unit (ii-a) having a cycloalkyl group, the glass transition temperature (Tg) of the polymer chain A formed can be increased, and a hard cured film can be formed.

A’鎖中、構成単位(ii-a)の含有量は15~60質量%、好ましくは20~55質量%である。A’鎖中の構成単位(ii-a)の含有量が15質量%未満であると、形成される硬化膜の硬度を高めることが困難になる。一方、A’鎖中の構成単位(ii-a)の含有量が60質量%超であると、シクロアルキル基の疎水性が強いため、現像しにくくなる場合がある。 In the A' chain, the content of the structural unit (ii-a) is 15 to 60% by mass, preferably 20 to 55% by mass. If the content of the structural unit (ii-a) in the A' chain is less than 15% by mass, it becomes difficult to increase the hardness of the cured film formed. On the other hand, if the content of the structural unit (ii-a) in the A' chain is more than 60% by mass, the cycloalkyl group is highly hydrophobic, and development may become difficult.

A’鎖は、さらに、メチルメタクリレート及びベンジルメタクリレートからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-a)を含む。構成単位(i-a)は、分子量が小さいモノマー又は芳香環を有するモノマーに由来する、水不溶性又は水難溶性の構成単位である。このような構成単位(i-a)を含むことで、現像性及び硬度が両立した硬化膜を形成可能なABブロックコポリマーとすることができる。なお、メチルメタクリレートよりも炭素数が多いと、疎水性が高くなりすぎてしまうため、アルカリ現像しにくくなるとともに、形成される硬化膜が軟質になる場合がある。 The A' chain further contains a structural unit (i-a) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate and benzyl methacrylate. The structural unit (i-a) is a water-insoluble or poorly water-soluble structural unit derived from a monomer with a small molecular weight or a monomer having an aromatic ring. By containing such a structural unit (i-a), it is possible to obtain an AB block copolymer capable of forming a cured film that has both developability and hardness. Note that if the number of carbon atoms is greater than that of methyl methacrylate, the hydrophobicity becomes too high, making alkaline development difficult and the cured film formed may be soft.

A’鎖中、構成単位(i-a)の含有量は15~55質量%、好ましくは20~50質量%である。A’鎖中の構成単位(i-a)の含有量が15質量%未満であると、現像性が低下する場合がある。一方、A’鎖中の構成単位(i-a)の含有量が55質量%超であると、ポリマー鎖Aが軟質になる場合がある。 In the A' chain, the content of the structural unit (i-a) is 15 to 55% by mass, preferably 20 to 50% by mass. If the content of the structural unit (i-a) in the A' chain is less than 15% by mass, the developability may decrease. On the other hand, if the content of the structural unit (i-a) in the A' chain is more than 55% by mass, the polymer chain A may become soft.

A’鎖は、さらに、水酸基を有するメタクリレートに由来する構成単位(iii-a)を含む。親水性の水酸基を有する構成単位(iii-a)を含むことで、ABブロックコポリマーのアルカリ現像性を向上させることができる。水酸基を有するメタクリレートとしては、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、2,3-ジヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、及び4-ヒドロキシプロピルメタクリレート等を挙げることができる。なかでも、2-ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましい。 The A' chain further contains a structural unit (iii-a) derived from a methacrylate having a hydroxyl group. By containing the hydrophilic structural unit (iii-a) having a hydroxyl group, the alkaline developability of the AB block copolymer can be improved. Examples of methacrylates having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, and 4-hydroxypropyl methacrylate. Of these, 2-hydroxyethyl methacrylate is preferred.

A’鎖中、構成単位(iii-a)の含有量は5~30質量%、好ましくは7.5~25質量%である。A’鎖中の構成単位(iii-a)の含有量が5質量%未満であると、アルカリ現像性が低下する。一方、A’鎖中の構成単位(iii-a)の含有量が30質量%超であると、親水性が高くなりすぎてしまい、形成される硬化膜の耐水性が低下する。また、硬化膜が水で膨潤したり、硬化膜にべたつきが生じたりする場合がある。 The content of the structural unit (iii-a) in the A' chain is 5 to 30% by mass, preferably 7.5 to 25% by mass. If the content of the structural unit (iii-a) in the A' chain is less than 5% by mass, the alkaline developability decreases. On the other hand, if the content of the structural unit (iii-a) in the A' chain is more than 30% by mass, the hydrophilicity becomes too high, and the water resistance of the cured film formed decreases. In addition, the cured film may swell in water or become sticky.

A’鎖中、構成単位(i-a)~(iv-a)の合計含有量は90質量%以上、好ましくは95質量%以上である。なお、A’鎖中、構成単位(i-a)~(iv-a)の合計含有量は100質量%であること、すなわち、A’鎖は構成単位(i-a)~(iv-a)のみで実質的に構成されていることが特に好ましい。 In the A' chain, the total content of the structural units (i-a) to (iv-a) is 90% by mass or more, and preferably 95% by mass or more. It is particularly preferable that the total content of the structural units (i-a) to (iv-a) in the A' chain is 100% by mass, i.e., the A' chain is substantially composed only of the structural units (i-a) to (iv-a).

A’鎖は、構成単位(i-a)~(iv-a)以外のその他の構成単位をさらに含んでいてもよい。その他の構成単位を形成するモノマーとしては、メタクリル酸及びメタクリレート等を挙げることができる。メタクリレートとしては、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、t-ブチルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、2-エチルヘキシルメタクリレート、及びラウリルメタクリレート等のアルキル基やアルケニル基を有するメタクリレート;2-ヒドロキシエチルメタクリレート、2-ヒドロキシプロピルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有メタクリレート;(ポリ)エチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノエチルエーテルメタクリレート、及び(ポリ)プロピレングリコ-ルモノメチルエーテルメタクリレート等のグリコールエーテル系メタクリレート;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、及びt-ブチルアミノエチルメタクリレート等のアミノ基含有メタクリレート;等を挙げることができる。 The A' chain may further contain other structural units in addition to the structural units (i-a) to (iv-a). Examples of monomers forming the other structural units include methacrylic acid and methacrylates. Examples of methacrylates include methacrylates having an alkyl group or an alkenyl group, such as ethyl methacrylate, butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, and lauryl methacrylate; hydroxyl group-containing methacrylates, such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and 3-hydroxypropyl methacrylate; glycol ether-based methacrylates, such as (poly)ethylene glycol monomethyl ether methacrylate, (poly)ethylene glycol monoethyl ether methacrylate, and (poly)propylene glycol monomethyl ether methacrylate; amino group-containing methacrylates, such as dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, and t-butylaminoethyl methacrylate; and the like.

A’鎖の数平均分子量(Mn)は、4,000~10,000、好ましくは4,500~9,500である。A’鎖のMnが4,000未満であると、硬化膜の耐久性及び耐水性が不足する。一方、A’鎖のMnが10,000超であると、現像性が低下する。 The number average molecular weight (Mn) of the A' chain is 4,000 to 10,000, preferably 4,500 to 9,500. If the Mn of the A' chain is less than 4,000, the durability and water resistance of the cured film will be insufficient. On the other hand, if the Mn of the A' chain is more than 10,000, the developability will decrease.

A’鎖の分子量分布(PDI)は、1.1~1.6、好ましくは1.2~1.5である。すなわち、A’鎖は、分子量が比較的揃ったポリマーブロックである。このように分子量が揃っていることで、このA’鎖を含むA’B’ブロックコポリマーを用いて得たABブロックコポリマー(アルカリ現像性ポリマー)現像性を向上させることができる。また、均一に溶解しやすいため、画素の形状が良好になるとともに、溶解させても脱膜状態になりにくい。 The molecular weight distribution (PDI) of the A' chain is 1.1 to 1.6, preferably 1.2 to 1.5. In other words, the A' chain is a polymer block with a relatively uniform molecular weight. This uniformity in molecular weight can improve the developability of the AB block copolymer (alkali developable polymer) obtained using the A'B' block copolymer containing this A' chain. In addition, since it dissolves uniformly, the pixel shape is good and it is less likely to become peeled off even when dissolved.

[要件(3)]
ポリマー鎖B’(以下、「B’鎖」とも記す)は、構成単位(i-b)10~60質量%、及び構成単位(ii-b)40~90質量%を含むポリマーブロックである(但し、構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計を100質量%とする)。構成単位(i-b)は、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位である。構成単位(ii-b)は、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位である。また、B’鎖中、構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計含有量は、90質量%以上である。そして、B’鎖の数平均分子量は2,000~8,000である。
[Requirement (3)]
The polymer chain B' (hereinafter also referred to as "B'chain") is a polymer block containing 10 to 60% by mass of the structural unit (ib) and 40 to 90% by mass of the structural unit (ii-b) (wherein the total of the structural units (ib) and (ii-b) is 100% by mass). The structural unit (ib) is a structural unit derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. The structural unit (ii-b) is a structural unit derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate. The total content of the structural units (ib) and (ii-b) in the B' chain is 90% by mass or more. The number average molecular weight of the B' chain is 2,000 to 8,000.

B’鎖は、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(ii-b)を含む。この構成単位(ii-b)を多く導入することで、B’鎖にカルボキシ基を多く導入することができる。B’鎖に所定量のカルボキシ基を導入することで、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させても、多くのカルボキシ基を残存させることができる。そして、残存したカルボキシ基がアルカリ現像液中のアルカリで中和されて水に溶解するので、アルカリ現像性を向上させることができる。また、ポリメタクリレートで構成される主鎖から離れた位置にカルボキシ基が存在することになる。これにより、アルカリ現像液中のアルカリと接触しやすく、中和反応しやすくなるので、溶解時間を短縮することができ、アルカリ現像性を向上させることができる。さらに、エポキシ基含有(メタ)アクリレートと反応させることで不飽和結合が密に導入されるので、架橋密度を高めることができ、硬度が高く、耐熱性に優れた硬化物を形成することができる。 The B' chain contains a structural unit (ii-b) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate. By introducing a large amount of this structural unit (ii-b), a large amount of carboxyl groups can be introduced into the B' chain. By introducing a predetermined amount of carboxyl groups into the B' chain, many carboxyl groups can be left even when reacting with an epoxy group-containing (meth)acrylate. The remaining carboxyl groups are neutralized by the alkali in the alkaline developer and dissolve in water, improving the alkaline developability. In addition, the carboxyl groups are present at a position away from the main chain composed of polymethacrylate. This makes it easier to come into contact with the alkali in the alkaline developer and to undergo a neutralization reaction, shortening the dissolution time and improving the alkaline developability. Furthermore, by reacting with an epoxy group-containing (meth)acrylate, unsaturated bonds are densely introduced, so that the crosslink density can be increased and a cured product with high hardness and excellent heat resistance can be formed.

B’鎖中、構成単位(ii-b)の含有量は40~90質量%、好ましくは45~85質量%である。B’鎖中の構成単位(ii-b)の含有量が40質量%未満であると、エポキシ基含有(メタ)アクリレートと反応させた際に残存するカルボキシ基の量が少なくなってしまい、現像性が低下する。一方、B’鎖中、構成単位(ii-b)の含有量を90質量%超にしようとすると、モノマーの分子量が大きいために重合率が低下し、モノマーが残存しやすくなる。 In the B' chain, the content of the structural unit (ii-b) is 40 to 90% by mass, preferably 45 to 85% by mass. If the content of the structural unit (ii-b) in the B' chain is less than 40% by mass, the amount of carboxyl groups remaining when reacted with the epoxy group-containing (meth)acrylate is reduced, resulting in poor developability. On the other hand, if the content of the structural unit (ii-b) in the B' chain is made to exceed 90% by mass, the polymerization rate decreases due to the large molecular weight of the monomer, and the monomer is more likely to remain.

B’鎖は、さらに、メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-b)を含む。このような構成単位(i-b)を含むことで、現像性及び硬度が両立した硬化膜を形成可能なABブロックコポリマーとすることができるとともに、形成されるポリマー鎖Bのガラス転移温度(Tg)を高め、硬質な硬化膜を形成することができる。さらに、このような構成単位(i-b)を含むことで、分子量が大きく、重合性を高めにくいこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)が残存するのを抑制することができる。 The B' chain further contains a structural unit (i-b) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. By containing such a structural unit (i-b), it is possible to obtain an AB block copolymer capable of forming a cured film having both developability and hardness, and it is possible to increase the glass transition temperature (Tg) of the formed polymer chain B and form a hard cured film. Furthermore, by containing such a structural unit (i-b), it is possible to suppress the remaining of mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate, which has a large molecular weight and is difficult to increase the polymerizability of.

B’鎖中、構成単位(i-b)の含有量は10~60質量%、好ましくは5~50質量%である。B’鎖中の構成単位(i-b)の含有量が10質量%未満であると、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)の共重合性が不足し、こはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)が残存する場合がある。一方、B’鎖中、構成単位(i-b)の含有量が60質量%超であると、構成単位(ii-b)の含有量が相対的に減少するので、現像性が低下する。 In the B' chain, the content of the structural unit (i-b) is 10 to 60% by mass, preferably 5 to 50% by mass. If the content of the structural unit (i-b) in the B' chain is less than 10% by mass, the copolymerizability of mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate is insufficient, and mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate may remain. On the other hand, if the content of the structural unit (i-b) in the B' chain is more than 60% by mass, the content of the structural unit (ii-b) is relatively reduced, resulting in reduced developability.

構成単位(i-b)は、メチルメタクリレート及びベンジルメタクリレートの少なくともいずれかのモノマーと、シクロヘキシルメタクリレート及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トの少なくともいずれかのモノマーと、で形成される構成単位であることが好ましい。これにより、B’鎖のガラス転移温度(Tg)や、形成する硬化膜の硬度及びべたつきを調整することができる。 The structural unit (i-b) is preferably a structural unit formed from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate and benzyl methacrylate, and at least one monomer selected from the group consisting of cyclohexyl methacrylate and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate. This makes it possible to adjust the glass transition temperature (Tg) of the B' chain, as well as the hardness and stickiness of the cured film formed.

B’鎖中、構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計含有量は90質量%以上、好ましくは95質量%以上である。なお、B’鎖中、構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計含有量は100質量%であること、すなわち、B’鎖は構成単位(i-b)~(ii-b)のみで実質的に構成されていることが特に好ましい。 In the B' chain, the total content of the structural units (i-b) and (ii-b) is 90% by mass or more, and preferably 95% by mass or more. It is particularly preferable that the total content of the structural units (i-b) and (ii-b) in the B' chain is 100% by mass, i.e., the B' chain is substantially composed only of the structural units (i-b) to (ii-b).

B’鎖は、構成単位(i-b)及び(ii-b)以外のその他の構成単位をさらに含んでいてもよい。その他の構成単位を形成するモノマーとしては、メタクリル酸及び前述のメタクリレート等を挙げることができる。 The B' chain may further contain other structural units in addition to the structural units (i-b) and (ii-b). Examples of monomers that form the other structural units include methacrylic acid and the above-mentioned methacrylates.

B’鎖の数平均分子量(Mn)は、数平均分子量は2,000~8,000、好ましくは3,000~7,000である。なお、B’鎖のMnは、A’B’ブロックコポリマーのMnからA’鎖のMnを引いた値である。B’鎖のMnが2,000未満であると、水溶解するポリマーブロックが小さくなり、アルカリ現像性が低下する。一方、B’鎖のMnが8,000超であると、水不溶性又は難溶性のA’鎖を含みながらも、硬化膜の耐水性が低下する。 The number average molecular weight (Mn) of the B' chain is 2,000 to 8,000, preferably 3,000 to 7,000. The Mn of the B' chain is the value obtained by subtracting the Mn of the A' chain from the Mn of the A'B' block copolymer. If the Mn of the B' chain is less than 2,000, the water-soluble polymer block becomes small, and alkaline developability decreases. On the other hand, if the Mn of the B' chain is more than 8,000, the water resistance of the cured film decreases, even though the film contains a water-insoluble or poorly soluble A' chain.

(A’B’ブロックコポリマーの製造方法)
A’B’ブロックコポリマーは特殊な構造を有するので、通常のラジカル重合によって製造することが困難である。このため、A’B’ブロックコポリマーは、リビングアニオン重合法、リビングカチオン重合法、及びリビングラジカル重合法等のリビング性を有する重合法によって製造することが好ましい。なかでも、条件、材料、及び装置等の観点から、リビングラジカル重合法によって製造することが好ましい。さらに、有機化合物を触媒として用いるとともに、有機ヨウ化物を重合開始化合物として用いるRTCP法及びRCMP法が好ましい。これらの方法は、比較的安全な市販の化合物を使用し、重金属や特殊な化合物を使用せず、コスト及び精製の面で有利である。さらに、成長末端を第3級のヨウ素とすることで、精度のよいブロック構造を一般的な設備で容易に形成することができる。
(Method for Producing A'B' Block Copolymer)
Since the A'B' block copolymer has a special structure, it is difficult to produce it by normal radical polymerization. For this reason, it is preferable to produce the A'B' block copolymer by a polymerization method having living properties, such as a living anionic polymerization method, a living cationic polymerization method, and a living radical polymerization method. Among them, it is preferable to produce it by a living radical polymerization method from the viewpoints of conditions, materials, and equipment. Furthermore, the RTCP method and the RCMP method, which use an organic compound as a catalyst and an organic iodide as a polymerization initiator compound, are preferable. These methods use relatively safe commercially available compounds, do not use heavy metals or special compounds, and are advantageous in terms of cost and purification. Furthermore, by making the growth terminal a tertiary iodine, a block structure with good accuracy can be easily formed by general equipment.

A’鎖とB’鎖のいずれのポリマーブロックを先に重合してもよい。A’鎖を重合した後にB’鎖を重合することが好ましい。先にB鎖を重合すると、重合系にこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)が残存した場合に、その後に重合するA’鎖に構成単位(iv-a)が多く導入されてしまうことがある。 Either the A' chain or the B' chain may be polymerized first. It is preferable to polymerize the A' chain and then the B' chain. If the B chain is polymerized first, and if mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate remains in the polymerization system, a large amount of the structural unit (iv-a) may be introduced into the A' chain that is polymerized later.

A’B’ブロックコポリマーは、溶液重合によって製造することが好ましい。溶液重合の際に用いる有機溶剤としては、後述するアルカリ現像性ポリマー組成物に用いる有機溶剤を用いることもできる。また、有機溶剤中で重合した後、貧溶剤に加えてポリマーを析出させて得た固体を有機溶剤に溶解させてもよい。 The A'B' block copolymer is preferably produced by solution polymerization. The organic solvent used in the solution polymerization may be the organic solvent used in the alkali-developable polymer composition described below. After polymerization in the organic solvent, the polymer may be precipitated by adding a poor solvent, and the resulting solid may be dissolved in the organic solvent.

(ABブロックコポリマー)
本実施形態のアルカリ現像性ポリマーは、上述のA’B’ブロックコポリマーにエポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物である、ポリマー鎖A(以下、単に「A鎖」とも記す)及びポリマー鎖B(以下、単に「B鎖」とも記す)を含むABブロックコポリマーである。本実施形態のアルカリ現像性ポリマー(ABブロックコポリマー)は、その構成モノマーのすべてがメタクリル酸エステル等のメタクリレート系モノマーである。すなわち、本実施形態のアルカリ現像性ポリマー中の構成単位を形成するモノマーは、好ましくは、メタクリル酸エステル等のメタクリレート系モノマーのみで実質的に構成されている。
(AB block copolymer)
The alkali-developable polymer of this embodiment is an AB block copolymer containing a polymer chain A (hereinafter also simply referred to as "A chain") and a polymer chain B (hereinafter also simply referred to as "B chain"), which are reaction products obtained by reacting the above-mentioned A'B' block copolymer with an epoxy group-containing (meth)acrylate. All of the constituent monomers of the alkali-developable polymer (AB block copolymer) of this embodiment are methacrylate-based monomers such as methacrylic acid esters. In other words, the monomers forming the constituent units in the alkali-developable polymer of this embodiment are preferably substantially composed only of methacrylate-based monomers such as methacrylic acid esters.

エポキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、グリシジル(メタ)アクリレート及び(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチル(メタ)アクリレートを挙げることができる。なかでも、入手容易性及びポリマーの硬質性を向上させる等の観点から、シクロアルキル環を有する(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルメタクリレートが好ましい。 Examples of epoxy group-containing (meth)acrylates include glycidyl (meth)acrylate and (3,4-epoxycyclohexyl)methyl (meth)acrylate. Among these, (3,4-epoxycyclohexyl)methyl methacrylate, which has a cycloalkyl ring, is preferred from the standpoints of availability and improving the hardness of the polymer.

ABブロックコポリマーの数平均分子量(Mn)は、7,000~20,000、好ましくは8,000~18,000である。ABブロックコポリマーのMnが7,000未満であると、分子量が小さすぎるため、硬化膜の耐久性不足する。一方、ABブロックコポリマーのMnが20,000超であると、分子量が大きすぎるため、アルカリ現像性が低下する。 The number average molecular weight (Mn) of the AB block copolymer is 7,000 to 20,000, preferably 8,000 to 18,000. If the Mn of the AB block copolymer is less than 7,000, the molecular weight is too small, and the durability of the cured film is insufficient. On the other hand, if the Mn of the AB block copolymer is more than 20,000, the molecular weight is too large, and the alkaline developability is reduced.

ABブロックコポリマーの分子量分布(PDI)は、1.2~1.8、好ましくは1.2~1.7である。すなわち、ABブロックコポリマーは、分子量が比較的揃ったポリマーである。このように分子量が揃っていることで、分子鎖の性質が均一であり、現像性を向上させることができる。また、均一に溶解しやすいため、画素の形状が良好になるとともに、溶解させても脱膜状態になりにくい。 The molecular weight distribution (PDI) of the AB block copolymer is 1.2 to 1.8, preferably 1.2 to 1.7. In other words, the AB block copolymer is a polymer with a relatively uniform molecular weight. This uniformity in molecular weight results in uniform molecular chain properties, which can improve developability. In addition, since it dissolves easily and uniformly, the pixel shape is good and it is less likely to peel off when dissolved.

ABブロックコポリマーは、A’B’ブロックコポリマーにエポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物であることから、ABブロックコポリマーの酸価の値は、A’B’ブロックコポリマーの酸価の値よりも小さい。すなわち、ABブロックコポリマーの酸価は、40~100mg/KOH、好ましくは45~90mgKOH/gである。ABブロックコポリマーの酸価が40mgKOH/g未満であると、現像できない又は現像速度(溶解速度)が遅くなる。一方、ABブロックコポリマーの酸価が100mgKOH/g超であると、残存するカルボキシ基の量が多すぎてしまい、硬化膜の耐水性が低下する。ABブロックコポリマーの酸価は、A’B’ブロックコポリマーの酸価や、A’B’ブロックコポリマーと反応させるエポキシ基含有(メタ)アクリレートのモル数を調整することで制御することができる。 Since the AB block copolymer is a reaction product of the A'B' block copolymer and the epoxy group-containing (meth)acrylate, the acid value of the AB block copolymer is smaller than that of the A'B' block copolymer. That is, the acid value of the AB block copolymer is 40 to 100 mg KOH/g, preferably 45 to 90 mg KOH/g. If the acid value of the AB block copolymer is less than 40 mg KOH/g, development is not possible or the development speed (dissolution speed) is slow. On the other hand, if the acid value of the AB block copolymer is more than 100 mg KOH/g, the amount of remaining carboxyl groups is too large, and the water resistance of the cured film is reduced. The acid value of the AB block copolymer can be controlled by adjusting the acid value of the A'B' block copolymer or the number of moles of the epoxy group-containing (meth)acrylate to be reacted with the A'B' block copolymer.

ABブロックコポリマーの不飽和基当量は、900~3,000g/mol、好ましくは1,000~2,800g/molである。ABブロックコポリマーの不飽和基当量が900g/mol未満であると、形成される硬化膜の架橋密度を高めることが困難になり、硬化膜の強度が不足する。一方、ABブロックコポリマーの不飽和基当量が3,000g/mol超であると、アルカリ現像性が低下する。 The unsaturated group equivalent of the AB block copolymer is 900 to 3,000 g/mol, preferably 1,000 to 2,800 g/mol. If the unsaturated group equivalent of the AB block copolymer is less than 900 g/mol, it becomes difficult to increase the crosslink density of the cured film formed, and the strength of the cured film is insufficient. On the other hand, if the unsaturated group equivalent of the AB block copolymer is more than 3,000 g/mol, the alkaline developability decreases.

A’B’ブロックコポリマーとエポキシ基含有(メタ)アクリレートは、従来公知の方法にしたがって反応させることができる。例えば、トリフェニルホスフィン等のリン化合物や、テトラブチルアンモニウムブロマイド等の第4級アンモニウム塩等の触媒の存在下、120℃以下の温度条件下で反応させればよい。なお、エポキシ基含有(メタ)アクリレートの不飽和結合が反応したり、重合したりするのを防止すべく、ヒドロキノン等の重合禁止剤を添加したり、空気を送り込んだりしてもよい。反応の終点は、赤外分光光度計でIRを測定し、エポキシ基に由来する吸収の消滅を確認する;エポキシ当量を測定してエポキシ当量がゼロになるのを確認する;酸価を測定して所定の値になるのを確認する;等の方法で確認することができる。 The A'B' block copolymer and the epoxy group-containing (meth)acrylate can be reacted according to a conventional method. For example, they may be reacted at a temperature of 120°C or less in the presence of a catalyst such as a phosphorus compound such as triphenylphosphine or a quaternary ammonium salt such as tetrabutylammonium bromide. In order to prevent the unsaturated bonds of the epoxy group-containing (meth)acrylate from reacting or polymerizing, a polymerization inhibitor such as hydroquinone may be added or air may be fed. The end point of the reaction can be confirmed by measuring IR with an infrared spectrophotometer to confirm the disappearance of absorption due to the epoxy group; measuring the epoxy equivalent to confirm that the epoxy equivalent becomes zero; measuring the acid value to confirm that the acid value becomes a predetermined value; etc.

<アルカリ現像性ポリマー組成物>
本発明のアルカリ現像性ポリマー組成物の一実施形態は、前述のアルカリ現像性ポリマーと、有機溶剤と、を含有する。そして、有機溶剤が、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種である。以下、本実施形態のアルカリ現像性ポリマー組成物(以下、「レジストインク組成物」とも記す)の詳細について説明する。
<Alkaline Developable Polymer Composition>
An embodiment of the alkali-developable polymer composition of the present invention contains the above-mentioned alkali-developable polymer and an organic solvent. The organic solvent is at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane. The alkali-developable polymer composition of this embodiment (hereinafter also referred to as "resist ink composition") will be described in detail below.

一般的に、高沸点の有機溶剤を含有するアルカリ現像性のレジスト組成物を使用すると、プリベイクやポストベイクの工程で有機溶剤が残存するとともに、残存した有機溶剤がアウトガスとなって機械装置等を汚染しやすくなる。これに対して、本実施形態のアルカリ現像性ポリマー組成物(レジストインク組成物)では、アルカリ現像性ポリマーを溶解しうる、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種の、沸点が比較的低い有機溶剤を用いる。常圧条件下における、酢酸プロピルの沸点は102℃であり、酢酸ブチルの沸点は126℃であり、メトキシシクロペンタンの沸点は106℃である。これらの有機溶剤は、蒸気圧も高く、揮発しやすく、ベイクしても残存しにくい。 In general, when an alkali-developable resist composition containing a high-boiling organic solvent is used, the organic solvent remains in the pre-bake and post-bake processes, and the remaining organic solvent becomes outgassed and easily contaminates mechanical devices and the like. In contrast, the alkali-developable polymer composition (resist ink composition) of this embodiment uses at least one organic solvent with a relatively low boiling point selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane, which can dissolve the alkali-developable polymer. Under normal pressure conditions, the boiling points of propyl acetate are 102°C, butyl acetate are 126°C, and methoxycyclopentane are 106°C. These organic solvents have high vapor pressure, are easily volatilized, and are unlikely to remain even after baking.

アルカリ現像性ポリマー組成物に含まれる有機溶剤中、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種の含有量は、50質量%以上であり、好ましくは80質量%以上である。なお、有機溶剤中、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種の含有量は100質量%であること、すなわち、有機溶剤は、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種のみで実質的に構成されていることが特に好ましい。 In the organic solvent contained in the alkaline developable polymer composition, the content of at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane is 50% by mass or more, and preferably 80% by mass or more. It is particularly preferable that the content of at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane in the organic solvent is 100% by mass, that is, the organic solvent is substantially composed of at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane.

アルカリ現像性ポリマー組成物中の有機溶剤は、上記の有機溶剤以外のその他の有機溶剤をさらに含んでいてもよい。その他の有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、N-メチルピロリドン、及びγ-ブチロラクトン等を挙げることができる。 The organic solvent in the alkaline developable polymer composition may further contain other organic solvents in addition to the above organic solvents. Examples of other organic solvents include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, N-methylpyrrolidone, and γ-butyrolactone.

アルカリ現像性ポリマー組成物中のアルカリ現像性ポリマー(ABブロックコポリマー)の含有量や、アルカリ現像性ポリマー組成物の粘度等については特に限定されず、用途等に応じて適宜設定すればよい。アルカリ現像性ポリマー組成物は、例えば、有機溶剤中で重合して形成したA’B’ブロックコポリマーにエポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた後、所望とするABブロックコポリマーの含有量となるように有機溶剤を添加して希釈することによって製造することができる。 There are no particular limitations on the content of the alkaline developable polymer (AB block copolymer) in the alkaline developable polymer composition, and the viscosity of the alkaline developable polymer composition, and these may be set appropriately depending on the application. The alkaline developable polymer composition can be produced, for example, by reacting an epoxy group-containing (meth)acrylate with an A'B' block copolymer formed by polymerization in an organic solvent, and then diluting the mixture by adding an organic solvent to achieve the desired content of the AB block copolymer.

アルカリ現像性ポリマー組成物には、添加剤を含有させることができる。添加剤としては、光重合性モノマー、光重合性オリゴマー、紫外線吸収剤、光安定剤、光重合開始剤、光増感剤、酸塩基発生剤、酸化防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、及び顔料等の着色剤を挙げることができる。 The alkali-developable polymer composition may contain additives. Examples of additives include photopolymerizable monomers, photopolymerizable oligomers, ultraviolet absorbers, light stabilizers, photopolymerization initiators, photosensitizers, acid-base generators, antioxidants, leveling agents, defoamers, thickeners, and colorants such as pigments.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り質量基準である。 The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Note that "parts" and "%" in the examples and comparative examples are based on mass unless otherwise specified.

<アルカリ現像性ポリマーの製造>
(合成例1)
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAc)239.1部、ヨウ素4.0部、2,2’-アゾビス(4-メトキシ2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-70)(商品名「V-70」、富士フイルム和光純薬社製)14.8部、ジフェルニメタン(DPM)0.7部、ベンジルメタクリレート(BzMA)58.2部、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)58.2部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)32.5部、及びこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)(SA)(商品名「SA」、新中村化学工業社製、Mw230.21)27.2部を反応容器に入れた。窒素を流しながら45℃に加温して撹拌し、4時間重合してA’鎖(ポリマー)を形成した。一部をサンプリングし、水分計を使用して測定した固形分は39.7%であり、固形分から算出した重合転化率は88.2%であった。テトラヒドロフランを展開溶媒とする、示差屈折率検出器を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリマーの分子量を測定した。その結果、ポリマーのポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は4,700であり、分子量分布(PDI=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn))は1.28であり、ピークトップ分子量(PT)は6,200であった。また、A’鎖の理論酸価は37.5mgKOH/gであった。理論酸価は、以下のようにして算出した。
・A’鎖1g中のSAの量(g)
=27.2/(58.2+58.2+32.5+27.2)=0.154
・酸価(mgKOH/g)
=(0.154/230.21)×56.11×1,000=37.5
<Preparation of Alkaline Developable Polymer>
(Synthesis Example 1)
239.1 parts of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMAc), 4.0 parts of iodine, 14.8 parts of 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (V-70) (trade name "V-70", Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 0.7 parts of diphenylmethane (DPM), 58.2 parts of benzyl methacrylate (BzMA), 58.2 parts of cyclohexyl methacrylate (CHMA), 32.5 parts of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), and 27.2 parts of succinic acid mono (2-methacryloyloxyethyl) (SA) (trade name "SA", Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., Mw 230.21) were placed in a reaction vessel. The mixture was heated to 45 ° C. while flowing nitrogen, stirred, and polymerized for 4 hours to form an A' chain (polymer). A part of the sample was sampled, and the solid content measured using a moisture meter was 39.7%, and the polymerization conversion calculated from the solid content was 88.2%. The molecular weight of the polymer was measured by gel permeation chromatography (GPC) using a differential refractive index detector with tetrahydrofuran as a developing solvent. As a result, the number average molecular weight (Mn) of the polymer in terms of polystyrene was 4,700, the molecular weight distribution (PDI = weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) was 1.28, and the peak top molecular weight (PT) was 6,200. The theoretical acid value of the A' chain was 37.5 mg KOH / g. The theoretical acid value was calculated as follows.
Amount of SA in 1 g of A' chain (g)
= 27.2 / (58.2 + 58.2 + 32.5 + 27.2) = 0.154
・Acid value (mgKOH/g)
= (0.154/230.21) x 56.11 x 1,000 = 37.5

V-70 10.6部を添加した後、BzMA74.5部、SA138.1部、及びPGMAc272.8部を含有するモノマー溶液をさらに添加した。45℃に加温して撹拌し、4時間重合してB’鎖を形成してポリマーを得た。一部をサンプリングして固形分を測定し、目的物がほぼ定量的に得られたことを確認した。得られたポリマーのMnは10,100であり、PDIは1.55であり、PTは15,200であった。MnがA’鎖よりも大きくなっていることから、得られたポリマーはA’B’ブロックコポリマーであると考えられる。A’B’ブロックコポリマーのMnからA’鎖のMnを引いて算出したB’鎖のMnは5,400であった。 After adding 10.6 parts of V-70, a monomer solution containing 74.5 parts of BzMA, 138.1 parts of SA, and 272.8 parts of PGMAc was further added. The mixture was heated to 45°C and stirred, and polymerized for 4 hours to form B' chains, obtaining a polymer. A portion was sampled and the solid content was measured, confirming that the target product was obtained almost quantitatively. The Mn of the obtained polymer was 10,100, the PDI was 1.55, and the PT was 15,200. Since the Mn was larger than that of the A' chain, the obtained polymer is considered to be an A'B' block copolymer. The Mn of the B' chain, calculated by subtracting the Mn of the A' chain from the Mn of the A'B' block copolymer, was 5,400.

4-メトキシフェノール(MEHQ)0.8部、テトラブチルアンモニウムブロマイド(TBAB)3.9部、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルメタクリレート(M100)(商品名「サイクロマーM100」、ダイセル社製、Mw196.2)58.9部を添加した。90℃に加温して3時間反応させて、ABブロックコポリマーを含有する溶液(アルカリ現像性ポリマーEP-1の溶液)を得た。一部をサンプリングし、赤外分光光度計を使用してIRを測定し、エポキシ基に由来する吸収ピークの消失を確認することで、反応の完結を確認した。固形分は47.5%であった。トルエン及びエタノールで希釈した後、フェノールフタレイン溶液を指示薬とし、0.1%エタノール性水酸化カリウム溶液を用いた酸塩基滴定によって測定した酸価(実測酸価)は、53.5mgKOH/gであった。 0.8 parts of 4-methoxyphenol (MEHQ), 3.9 parts of tetrabutylammonium bromide (TBAB), and 58.9 parts of (3,4-epoxycyclohexyl)methyl methacrylate (M100) (product name "Cyclomer M100", Daicel Corporation, Mw 196.2) were added. The mixture was heated to 90°C and reacted for 3 hours to obtain a solution containing an AB block copolymer (a solution of alkaline developable polymer EP-1). A portion was sampled and IR was measured using an infrared spectrophotometer to confirm the disappearance of the absorption peak derived from the epoxy group, thereby confirming the completion of the reaction. The solid content was 47.5%. After dilution with toluene and ethanol, the acid value (actual acid value) was measured by acid-base titration using a phenolphthalein solution as an indicator and a 0.1% ethanolic potassium hydroxide solution, and was 53.5 mg KOH/g.

(合成例2~5)
表1-1及び1-2に示す種類及び量(単位:部)の各種材料を用いたこと以外は、前述の合成例1と同様にして、アルカリ現像性ポリマーEP-2~5の溶液を得た。得られたアルカリ現像性ポリマーの物性等を表1-1及び1-2に示す。なお、表1-1及び1-2中の略号の意味を以下に示す。
・MMA:メチルメタクリレート
・TMCHMA:3,3,5-トリメチルシクロヘキシルメタクリレート
・TBCHMA:4-t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート
・FA513M:ジシクロペンタニルメタクリレート(商品名「ファンクリルFA513M」昭和電工マテリアルズ社製)
・FA512M:ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート(商品名「ファンクリルFA512M」、昭和電工マテリアルズ社製)
・GMA:グリシジルメタクリレート
・SA・M100:SAとM100の付加物(Mw426.41)
・SA・GMA:SAとGMAの付加物(Mw372.36)
(Synthesis Examples 2 to 5)
Solutions of alkali-developable polymers EP-2 to EP-5 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 above, except that the types and amounts (unit: parts) of various materials shown in Tables 1-1 and 1-2 were used. The physical properties and the like of the obtained alkali-developable polymers are shown in Tables 1-1 and 1-2. The meanings of the abbreviations in Tables 1-1 and 1-2 are as follows:
MMA: methyl methacrylate TMCHMA: 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate TBCHMA: 4-t-butylcyclohexyl methacrylate FA513M: dicyclopentanyl methacrylate (product name "Fancryl FA513M", manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.)
FA512M: dicyclopentenyloxyethyl methacrylate (product name "Fancryl FA512M", manufactured by Showa Denko Materials Co., Ltd.)
GMA: glycidyl methacrylate SA·M100: adduct of SA and M100 (Mw 426.41)
・SA・GMA: Adduct of SA and GMA (Mw 372.36)

なお、表1-1及び1-2中の「不飽和基当量」は以下のようにして算出した。例えば、合成例1の場合、ポリマー1g中にSA・M100が0.286g含まれているので、ポリマー1g中のSA・M100の量(mol)は、「0.286/426.41=0.0006707mol」である。このため、合成例1で得たアルカリ現像性ポリマーEP-1の不飽和基当量は、「1/0.0006707=1,491g/mol」と算出することができる。 The "unsaturated group equivalent" in Tables 1-1 and 1-2 was calculated as follows. For example, in the case of Synthesis Example 1, 1 g of polymer contains 0.286 g of SA·M100, so the amount (mol) of SA·M100 in 1 g of polymer is "0.286/426.41 = 0.0006707 mol." Therefore, the unsaturated group equivalent of the alkali-developable polymer EP-1 obtained in Synthesis Example 1 can be calculated as "1/0.0006707 = 1,491 g/mol."

Figure 0007706484000001
Figure 0007706484000001

Figure 0007706484000002
Figure 0007706484000002

(合成例6)
PGMAc119.5部、酢酸プロピル119.6部、ヨウ素4.0部、V-70 14.8部、DPM0.7部、BzMA33.2部、CHMA99.5部、HEMA16.2部、及びSA27.2部を反応容器に入れた。窒素を流しながら45℃に加温して撹拌し、4時間重合してA’鎖(ポリマー)を形成した。固形分は41.5%であり、固形分から算出した重合転化率は92.2%であった。GPCにより測定したMnは5,100であり、PDIは1.36であり、PTは6,900であった。また、A’鎖の理論酸価は37.5mgKOH/gであった。
(Synthesis Example 6)
PGMAc 119.5 parts, propyl acetate 119.6 parts, iodine 4.0 parts, V-70 14.8 parts, DPM 0.7 parts, BzMA 33.2 parts, CHMA 99.5 parts, HEMA 16.2 parts, and SA 27.2 parts were placed in a reaction vessel. The mixture was heated to 45 ° C. and stirred while flowing nitrogen, and polymerized for 4 hours to form an A' chain (polymer). The solid content was 41.5%, and the polymerization conversion calculated from the solid content was 92.2%. The Mn measured by GPC was 5,100, the PDI was 1.36, and the PT was 6,900. The theoretical acid value of the A' chain was 37.5 mg KOH / g.

V-70 7.1部を添加した後、BzMA12.4部、CHMA37.2部、SA92.1部、PGMAc90.9部、及び酢酸プロピル91.0部を含有するモノマー溶液をさらに添加した。45℃に加温して撹拌し、4時間重合してB’鎖を形成してポリマーを得た。一部をサンプリングして固形分を測定し、目的物がほぼ定量的に得られたことを確認した。得られたポリマーのMnは8,000であり、PDIは1.45であり、PTは11,700であった。MnがA’鎖よりも大きくなっていることから、得られたポリマーはA’B’ブロックコポリマーであると考えられる。A’B’ブロックコポリマーのMnからA’鎖のMnを引いて算出したB’鎖のMnは2,900であった。 After adding 7.1 parts of V-70, a monomer solution containing 12.4 parts of BzMA, 37.2 parts of CHMA, 92.1 parts of SA, 90.9 parts of PGMAc, and 91.0 parts of propyl acetate was further added. The mixture was heated to 45°C and stirred, and polymerized for 4 hours to form B' chains, obtaining a polymer. A portion was sampled and the solid content was measured, confirming that the target product was obtained almost quantitatively. The Mn of the obtained polymer was 8,000, the PDI was 1.45, and the PT was 11,700. Since the Mn was larger than that of the A' chain, the obtained polymer is considered to be an A'B' block copolymer. The Mn of the B' chain, calculated by subtracting the Mn of the A' chain from the Mn of the A'B' block copolymer, was 2,900.

MEHQ0.5部、TBAB2.6部、及びM100 39.3部を添加した。90℃に加温して3時間反応させて、ABブロックコポリマーを含有する溶液(アルカリ現像性ポリマーEP-6の溶液)を得た。一部をサンプリングし、赤外分光光度計を使用してIRを測定し、エポキシ基に由来する吸収ピークの消失を確認することで、反応の完結を確認した。固形分は47.8%であった。実測酸価は52.2mgKOH/gであった。 0.5 parts of MEHQ, 2.6 parts of TBAB, and 39.3 parts of M100 were added. The mixture was heated to 90°C and reacted for 3 hours to obtain a solution containing an AB block copolymer (a solution of alkaline developable polymer EP-6). A portion was sampled and IR was measured using an infrared spectrophotometer to confirm the disappearance of the absorption peak derived from the epoxy group, thereby confirming the completion of the reaction. The solid content was 47.8%. The measured acid value was 52.2 mg KOH/g.

(合成例7及び8)
表2に示す種類及び量(単位:部)の各種材料を用いたこと以外は、前述の合成例6と同様にして、アルカリ現像性ポリマーEP-7及び8の溶液を得た。得られたアルカリ現像性ポリマーの物性等を表2に示す。
(Synthesis Examples 7 and 8)
Solutions of alkali-developable polymers EP-7 and 8 were obtained in the same manner as in Synthesis Example 6 above, except for using various materials whose types and amounts (unit: parts) are shown in Table 2. The physical properties of the obtained alkali-developable polymers are shown in Table 2.

Figure 0007706484000003
Figure 0007706484000003

(比較合成例1)
PGMAc239.0部、ヨウ素4.0部、V-70 14.8部、DPM0.7部、BzMA58.2部、CHMA58.2部、HEMA32.5部、及びメタクリル酸(MAA)27.2部を反応容器に入れた。窒素を流しながら42℃に加温して撹拌し、4.5時間重合してA’鎖(ポリマー)を形成した。固形分は38.4%であり、固形分から算出した重合転化率は85.3%であった。GPCにより測定したMnは5,000であり、PDIは1.26であり、PTは6,400であった。また、A’鎖の理論酸価は100.4mgKOH/gであった。
Comparative Synthesis Example 1
PGMAc 239.0 parts, iodine 4.0 parts, V-70 14.8 parts, DPM 0.7 parts, BzMA 58.2 parts, CHMA 58.2 parts, HEMA 32.5 parts, and methacrylic acid (MAA) 27.2 parts were placed in a reaction vessel. The mixture was heated to 42 ° C. and stirred while flowing nitrogen, and polymerized for 4.5 hours to form an A' chain (polymer). The solid content was 38.4%, and the polymerization conversion calculated from the solid content was 85.3%. The Mn measured by GPC was 5,000, the PDI was 1.26, and the PT was 6,400. The theoretical acid value of the A' chain was 100.4 mg KOH / g.

V-70 10.5部を添加した後、BzMA141.0部、MAA68.9部、及びPGMAc731.7部を含有するモノマー溶液をさらに添加した。42℃に加温して撹拌し、4時間重合してB’鎖を形成してポリマーを得た。一部をサンプリングして固形分を測定し、目的物がほぼ定量的に得られたことを確認した。得られたポリマーのMnは9,400であり、PDIは1.49であり、PTは14,200であった。MnがA’鎖よりも大きくなっていることから、得られたポリマーはA’B’ブロックコポリマーであると考えられる。A’B’ブロックコポリマーのMnからA’鎖のMnを引いて算出したB’鎖のMnは4,400であった。 After adding 10.5 parts of V-70, a monomer solution containing 141.0 parts of BzMA, 68.9 parts of MAA, and 731.7 parts of PGMAc was further added. The mixture was heated to 42°C and stirred, and polymerized for 4 hours to form B' chains, obtaining a polymer. A portion was sampled and the solid content was measured, confirming that the target product was obtained almost quantitatively. The Mn of the obtained polymer was 9,400, the PDI was 1.49, and the PT was 14,200. Since the Mn was larger than that of the A' chain, the obtained polymer is considered to be an A'B' block copolymer. The Mn of the B' chain, calculated by subtracting the Mn of the A' chain from the Mn of the A'B' block copolymer, was 4,400.

MEHQ0.3部、TBAB5.2部、及びM100 78.5部を添加した。90℃に加温して3時間反応させて、ABブロックコポリマーを含有する溶液(アルカリ現像性ポリマーHEP-1の溶液)を得た。一部をサンプリングし、赤外分光光度計を使用してIRを測定し、エポキシ基に由来する吸収ピークの消失を確認することで、反応の完結を確認した。固形分は47.3%であった。実測酸価は87.2mgKOH/gであった。 0.3 parts of MEHQ, 5.2 parts of TBAB, and 78.5 parts of M100 were added. The mixture was heated to 90°C and reacted for 3 hours to obtain a solution containing an AB block copolymer (a solution of alkaline developable polymer HEP-1). A portion was sampled and IR was measured using an infrared spectrophotometer to confirm the disappearance of the absorption peak derived from the epoxy group, thereby confirming the completion of the reaction. The solid content was 47.3%. The measured acid value was 87.2 mg KOH/g.

(比較合成例2~4)
表3-1及び3-2に示す種類及び量(単位:部)の各種材料を用いたこと以外は、前述の比較合成例1と同様にして、アルカリ現像性ポリマーHEP-2~4の溶液を得た。得られたアルカリ現像性ポリマーの物性等を表3-1及び3-2に示す。なお、表3-1及び3-2中の「MAA・M100」は、MAAとM100の付加物(Mw282.29)を意味する。
(Comparative Synthesis Examples 2 to 4)
Solutions of alkali-developable polymers HEP-2 to HEP-4 were obtained in the same manner as in Comparative Synthesis Example 1 described above, except that the types and amounts (unit: parts) of various materials shown in Tables 3-1 and 3-2 were used. The physical properties and the like of the obtained alkali-developable polymers are shown in Tables 3-1 and 3-2. Note that "MAA·M100" in Tables 3-1 and 3-2 means an adduct of MAA and M100 (Mw 282.29).

Figure 0007706484000004
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Figure 0007706484000005
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(比較合成例5)
PGMAc583.1部を反応容器に入れて70℃に加温した。2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)(V-65)(商品名「V-65」、富士フイルム和光純薬社製)12.0部、BzMA132.7部、CHMA58.2部、HEMA32.5部、及びSA165.3部を含有するモノマー溶液を1.5時間かけて滴下した。滴下後、70℃で6時間重合してポリマーを形成し、ポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液の固形分は41.5%であった。ポリマーのMnは16,700であり、PTは36,500であり、PDIは2.15であった。
Comparative Synthesis Example 5
583.1 parts of PGMAc was placed in a reaction vessel and heated to 70°C. A monomer solution containing 12.0 parts of 2,2'-azobis(2,4-dimethylvaleronitrile) (V-65) (trade name "V-65", Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 132.7 parts of BzMA, 58.2 parts of CHMA, 32.5 parts of HEMA, and 165.3 parts of SA was added dropwise over 1.5 hours. After the dropwise addition, the mixture was polymerized at 70°C for 6 hours to form a polymer, and a polymer solution was obtained. The solid content of the obtained polymer solution was 41.5%. The Mn of the polymer was 16,700, the PT was 36,500, and the PDI was 2.15.

MEHQ0.8部、TBAB3.9部、及びM100 58.9部を添加した。90℃に加温して3時間反応させて、ランダムコポリマーを含有する溶液(アルカリ現像性ポリマーHEP-5の溶液)を得た。一部をサンプリングし、赤外分光光度計を使用してIRを測定し、エポキシ基に由来する吸収ピークの消失を確認することで、反応の完結を確認した。固形分は43.8%であった。実測酸価は54.1mgKOH/gであった。 0.8 parts of MEHQ, 3.9 parts of TBAB, and 58.9 parts of M100 were added. The mixture was heated to 90°C and reacted for 3 hours to obtain a solution containing a random copolymer (a solution of alkaline developable polymer HEP-5). A portion was sampled and IR was measured using an infrared spectrophotometer to confirm the disappearance of the absorption peak derived from the epoxy group, thereby confirming the completion of the reaction. The solid content was 43.8%. The measured acid value was 54.1 mg KOH/g.

<レジストインク組成物(アルカリ現像性ポリマー組成物)の製造>
(実施例1)
アルカリ現像性ポリマーEP-1の溶液26.3部、PGMAc52.7部、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(DPHA)(商品名「SR899NS」、アルケマ社製)20.0部、及び1-[6-(2-メチルベンゾイル)-9-エチル-9H-カルバゾール-3-イル]エタノンO-アセチルオキシム(OXE-02)(商品名「イルガキュアOXE-02」、BASF社製)1.0部を配合し、混合機を使用して十分に混合して、レジストインク組成物-1を得た。
<Preparation of resist ink composition (alkali developable polymer composition)>
Example 1
26.3 parts of the alkali-developable polymer EP-1 solution, 52.7 parts of PGMAc, 20.0 parts of dipentaerythritol hexaacrylate (DPHA) (product name "SR899NS", manufactured by Arkema), and 1.0 part of 1-[6-(2-methylbenzoyl)-9-ethyl-9H-carbazol-3-yl]ethanone O-acetyloxime (OXE-02) (product name "Irgacure OXE-02", manufactured by BASF Corporation) were blended and thoroughly mixed using a mixer, to obtain resist ink composition-1.

(実施例2~8、比較例1~5)
表4に示す配合としたこと以外は、前述の実施例1と同様にして、レジストインク組成物-2~13を得た。
(Examples 2 to 8, Comparative Examples 1 to 5)
Resist ink compositions 2 to 13 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulations shown in Table 4 were used.

Figure 0007706484000006
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<樹脂塗布ガラス基板の製造>
(応用例1)
十分に洗浄したガラス基板上にレジストインク組成物-1を最終膜厚が2.0μmになるようにスピンコートした。90℃で2分間プリベイクした後、1cm×3cmのパターンを形成するためのフォトマスクを使用し、超高圧水銀灯を用いて100mJ/cmの光量で露光した。次いで、230℃で30分間ポストベイクして、樹脂塗布ガラス基板-1を得た。
<Production of Resin-Coated Glass Substrate>
(Application Example 1)
Resist ink composition-1 was spin-coated on a thoroughly washed glass substrate so that the final film thickness was 2.0 μm. After pre-baking at 90° C. for 2 minutes, the substrate was exposed to light at a light intensity of 100 mJ/cm 2 using a photomask for forming a 1 cm×3 cm pattern using an ultra-high pressure mercury lamp. Then, the substrate was post-baked at 230° C. for 30 minutes to obtain a resin-coated glass substrate-1.

(応用例2~8、比較応用例1~5)
表5に示すレジストインク組成物をそれぞれ用いたこと以外は、前述の応用例1と同様にして、樹脂塗布ガラス基板-2~13を製造した。
(Application Examples 2 to 8, Comparative Application Examples 1 to 5)
Resin-coated glass substrates 2 to 13 were produced in the same manner as in Application Example 1, except that the resist ink compositions shown in Table 5 were used.

<評価>
5%テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド水溶液を用いて、製造した樹脂塗布ガラス基板の未露光部をアルカリ現像した。そして、未露光部が完全に溶解するまでの時間(溶解時間(秒))を測定するとともに、現像挙動、溶解残渣の有無、及び塗膜のべたつきの有無を確認した。結果を表5に示す。
<Evaluation>
The unexposed portion of the resin-coated glass substrate was subjected to alkaline development using a 5% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide. The time required for the unexposed portion to completely dissolve (dissolution time (sec)) was measured, and the development behavior, the presence or absence of dissolved residue, and the presence or absence of stickiness of the coating were confirmed. The results are shown in Table 5.

Figure 0007706484000007
Figure 0007706484000007

応用例1~8で得た樹脂塗布ガラス基板-1~8における、溶解せずに残存した露光部の端部(エッジ)を顕微鏡で観察したところ、いずれもシャープであることを確認することができた。これにより、レジストインク組成物-1~8のいずれもアルカリ現像性に優れていることがわかった。 When the edges of the exposed areas that did not dissolve in the resin-coated glass substrates 1 to 8 obtained in Application Examples 1 to 8 were observed under a microscope, it was confirmed that all of them were sharp. This demonstrated that all of Resist Ink Compositions 1 to 8 had excellent alkaline developability.

また、応用例1~8で得た樹脂塗布ガラス基板-1~8は、いずれも優れた光透過性を有していることがわかった。なお、応用例6~8で得た樹脂塗布ガラス基板-6~8は、PGMAcに比して沸点が低い特定の有機溶剤(酢酸プロピル、酢酸ブチル、メトキシシクロペンタン)を併用して重合したアルカリ現像性ポリマーを用いて製造したものである。さらに、これらの樹脂塗布ガラス基板-6~8を製造する際に用いたレジストインク組成物は、上記特定の有機溶剤を含有するものであったことから、樹脂塗布ガラス基板-6~8ではアウトガスがほとんど発生していないことがわかった。 It was also found that the resin-coated glass substrates-1 to -8 obtained in Application Examples 1 to 8 all had excellent light transmittance. The resin-coated glass substrates-6 to -8 obtained in Application Examples 6 to 8 were manufactured using an alkali-developable polymer polymerized by co-polymerization with specific organic solvents (propyl acetate, butyl acetate, methoxycyclopentane) that have a lower boiling point than PGMAc. Furthermore, since the resist ink composition used in manufacturing these resin-coated glass substrates-6 to 8 contained the specific organic solvent, it was found that almost no outgassing was generated in the resin-coated glass substrates-6 to 8.

本発明のアルカリ現像性ポリマー及びそれを用いた組成物(レジストインク組成物)は、例えば、プリント配線基板、半導体パッケージ、絶縁膜、印刷製版、液晶セル用スペーサー、カラーフィルター、及びブラックマトリックス等の製造時に用いるパターニング材料として有用である。 The alkali-developable polymer of the present invention and a composition (resist ink composition) using the same are useful as patterning materials used in the manufacture of, for example, printed wiring boards, semiconductor packages, insulating films, printing plates, spacers for liquid crystal cells, color filters, and black matrices.

Claims (3)

下記要件(1)~(3)を満たすA’B’ブロックコポリマーに、エポキシ基含有(メタ)アクリレートを反応させた反応物であり、
数平均分子量が7,000~20,000であり、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が1.2~1.8であり、酸価が40~100mg/KOHであり、不飽和基当量が900~3,000g/molである、ポリマー鎖A及びポリマー鎖Bを含むABブロックコポリマーであるアルカリ現像性ポリマー。
[要件(1)]
数平均分子量が6,000~18,000であり、分子量分布が1.1~1.7であり、酸価が70~130mgKOH/gである、ポリマー鎖A’及びポリマー鎖B’を含むブロックコポリマーである。
[要件(2)]
前記ポリマー鎖A’が、
メチルメタクリレート及びベンジルメタクリレートからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-a)15~55質量%、シクロヘキシルメタクリレート、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルメタクリレート、4-t-ブチルシクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(ii-a)15~60質量%、水酸基を有するメタクリレートに由来する構成単位(iii-a)5~30質量%、並びにこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(iv-a)5~30質量%を含むとともに、
前記構成単位(i-a)~(iv-a)の合計含有量が90質量%以上であり、
数平均分子量が4,000~10,000であり、分子量分布が1.1~1.6であるポリマーブロックである。
[要件(3)]
前記ポリマー鎖B’が、
メチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンタニルメタクリレート、及びジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレ-トからなる群より選択される少なくとも一種のモノマーに由来する構成単位(i-b)10~60質量%、並びにこはく酸モノ(2-メタクリロイルオキシエチル)に由来する構成単位(ii-b)40~90質量%を含むとともに、
前記構成単位(i-b)及び(ii-b)の合計含有量が90質量%以上であり、
数平均分子量が2,000~8,000であるポリマーブロックである。
The present invention is a reaction product obtained by reacting an A'B' block copolymer satisfying the following requirements (1) to (3) with an epoxy group-containing (meth)acrylate,
The alkali developable polymer is an AB block copolymer containing a polymer chain A and a polymer chain B, the number average molecular weight being 7,000 to 20,000, the molecular weight distribution (weight average molecular weight/number average molecular weight) being 1.2 to 1.8, the acid value being 40 to 100 mg/KOH, and the unsaturated group equivalent being 900 to 3,000 g/mol.
[Requirement (1)]
The block copolymer has a number average molecular weight of 6,000 to 18,000, a molecular weight distribution of 1.1 to 1.7, and an acid value of 70 to 130 mgKOH/g, and includes a polymer chain A' and a polymer chain B'.
[Requirement (2)]
The polymer chain A' is
The composition contains 15 to 55% by mass of structural units (ia) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate and benzyl methacrylate, 15 to 60% by mass of structural units (ii-a) derived from at least one monomer selected from the group consisting of cyclohexyl methacrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl methacrylate, 4-t-butylcyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, 5 to 30% by mass of structural units (iii-a) derived from a methacrylate having a hydroxyl group, and 5 to 30% by mass of structural units (iv-a) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate,
the total content of the structural units (ia) to (iv-a) is 90 mass% or more,
The polymer block has a number average molecular weight of 4,000 to 10,000 and a molecular weight distribution of 1.1 to 1.6.
[Requirement (3)]
The polymer chain B' is
Contains 10 to 60 mass% of structural units (ib) derived from at least one monomer selected from the group consisting of methyl methacrylate, benzyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, dicyclopentanyl methacrylate, and dicyclopentenyloxyethyl methacrylate, and 40 to 90 mass% of structural units (ii-b) derived from mono(2-methacryloyloxyethyl) succinate,
the total content of the structural units (ib) and (ii-b) is 90 mass% or more,
The polymer block has a number average molecular weight of 2,000 to 8,000.
前記エポキシ基含有(メタ)アクリレートが、(3,4-エポキシシクロヘキシル)メチルメタクリレートである請求項1に記載のアルカリ現像性ポリマー。 The alkali-developable polymer according to claim 1, wherein the epoxy group-containing (meth)acrylate is (3,4-epoxycyclohexyl)methyl methacrylate. 請求項1又は2に記載のアルカリ現像性ポリマーと、有機溶剤と、を含有し、
前記有機溶剤が、酢酸プロピル、酢酸ブチル、及びメトキシシクロペンタンからなる群より選択される少なくとも一種を50質量%以上含有するアルカリ現像性ポリマー組成物。
A liquid composition comprising the alkaline developable polymer according to claim 1 or 2 and an organic solvent,
the organic solvent contains 50% by mass or more of at least one selected from the group consisting of propyl acetate, butyl acetate, and methoxycyclopentane;
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