(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023181145
(43)【公開日】2023-12-21
(54)【発明の名称】感光性樹脂組成物
(51)【国際特許分類】
G03F 7/039 20060101AFI20231214BHJP
G03F 7/004 20060101ALI20231214BHJP
G03F 7/40 20060101ALI20231214BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20231214BHJP
G02B 1/04 20060101ALI20231214BHJP
【FI】
G03F7/039 601
G03F7/004 501
G03F7/40 511
G02B3/00
G02B1/04
G02B3/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023095598
(22)【出願日】2023-06-09
(31)【優先権主張番号】P 2022094639
(32)【優先日】2022-06-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000220239
【氏名又は名称】東京応化工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106002
【弁理士】
【氏名又は名称】正林 真之
(74)【代理人】
【識別番号】100120891
【弁理士】
【氏名又は名称】林 一好
(72)【発明者】
【氏名】磯部 信吾
(72)【発明者】
【氏名】山地 晃大
(72)【発明者】
【氏名】倉田 岬
【テーマコード(参考)】
2H196
2H225
【Fターム(参考)】
2H196AA28
2H196AA30
2H196BA11
2H196HA37
2H225AE24P
2H225AF25P
2H225AF53P
2H225AF67P
2H225AF68P
2H225AH03
2H225AH12
2H225AH17
2H225AH19
2H225AH32
2H225AJ13
2H225AJ53
2H225AJ54
2H225AJ60
2H225AN39P
2H225AN63P
2H225BA26P
2H225CA19
2H225CB08
2H225CC03
2H225CC15
(57)【要約】
【課題】フォトリソグラフィー法により、良好な断面形状を有するドットからなるドットパターンを形成でき、且つ耐溶剤性に優れるマイクロレンズを形成できる感光性樹脂組成物と、当該感光性組成物の硬化物からなるマイクロレンズと、前述の感光性樹脂組成物を用いるマイクロレンズの製造方法とを提供すること。
【解決手段】酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物において、ガラス転移温度の計算値が90℃以上である樹脂(A)を用いる。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
前記樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
前記保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、前記第三級炭素原子とが結合しており、
前記樹脂(A)の全構成単位のモル数と、前記樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、前記樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数の合計に対する、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
【請求項2】
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
前記樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)とを含み、
前記保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、前記第三級炭素原子とが結合しており、
前記感光性樹脂組成物が、さらに、2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物(C)を含み、
前記樹脂(A)の全構成単位のモル数と、前記化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、前記樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、前記化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
【請求項3】
酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
前記樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
前記樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
前記保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、前記第三級炭素原子とが結合しており、
前記感光性樹脂組成物が、さらに、2以上の水酸基を有する化合物(D)を含み、
前記樹脂(A)の全構成単位のモル数と、前記化合物(D)が有する水酸基のモル数と、前記化合物(D)以外の成分が有する水酸基のモル数と、前記樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、前記感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
【請求項4】
前記第三級炭素原子を有する前記有機基が、2-アルキルアダマンタン-2-イル基である、請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項5】
前記ブロックイソシアネート基含有単位(a3)又は前記化合物(C)が、下記式(a3-2):
-NH-CO-Ra34・・・(a3-2)
(式(a3-2)中、Ra34は、ラクタム環基である。ラクタム環基は、ラクタム環中の窒素原子から水素原子を除いた基である。ラクタム環基中の窒素原子は、カルボニル基中の炭素原子と結合している。)
で表される基を有する、請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項6】
請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズ。
【請求項7】
請求項1から3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物を、基材上に塗布して、塗布膜を形成することと、
前記基材上のマイクロレンズが形成される位置にドットが形成されるように、塗布膜に対して位置選択的に露光することと、
露光された前記塗布膜を現像して、マイクロレンズが形成される位置にドットが配置された、複数のドットからなるパターン化された樹脂膜を得ることと、
前記樹脂膜を加熱することにより、前記ドットを熱により変形させてマイクロレンズを形成することと、を含むマイクロレンズの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特定の構造の構成単位を含む感光性樹脂組成物と、当該感光性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズと、前述の感光性樹脂組成物を用いるマイクロレンズの製造方法と、に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、カメラ、ビデオカメラ等には、固体撮像素子が用いられている。この固体撮像素子には、CCD(charge-coupled device)イメージセンサや、CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)イメージセンサが用いられている。イメージセンサには集光率の向上を目的とした微細な集光レンズ(以下、マイクロレンズと呼ぶ)が設けられている。
【0003】
かかるマイクロレンズを形成する方法として、サーマルフロー法と呼ばれる方法が工業的に広く採用されている。
サーマルフロー法においては、まず、CCD素子等の上部にフォトレジスト膜が形成される。フォトレジスト膜は、感光性樹脂組成物等により構成される膜である。その後、フォトレジスト膜を、露光、現像することで、素子上に樹脂からなるドットパターンを形成する。ドットパターンは、マイクロレンズが形成されるべき箇所に位置する、複数のドットからなる。ドットパターンを構成する各ドットは、略円筒形状、又は略円錐台形状を有する。ドットパターンを、ドットを構成する樹脂材料のガラス転移点以上の温度で加熱することでドットを構成する樹脂材料が流動し、表面張力により、各ドットの形状が半球状のレンズ形状に変化する。このようにして、マイクロレンズのパターンが形成される(例えば、特許文献1を参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、近年、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが、さらに高精細化されている。このため、サーマルフロー法によりマイクロレンズを製造する際に形成されるドットにも小径化が求められる。小径のマイクロレンズをサーマルフロー法により形成する場合、大径のマイクロレンズを形成する場合よりも、ドットの形状(特に断面形状)がマイクロレンズの形状に与える影響が大きい。
また、マイクロレンズを備える素子は、当該素子を備えるデバイスを作製する際に、有機溶媒等の薬液にさらされることが多い。
このため、感光性樹脂組成物には、フォトリソグラフィー法により、良好な断面形状を有するドットからなるドットパターンを形成でき、且つ耐溶剤性に優れるマイクロレンズを形成できることが求められる。
【0006】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、フォトリソグラフィー法により、良好な断面形状を有するドットからなるドットパターンを形成でき、且つ耐溶剤性に優れるマイクロレンズを形成できる感光性樹脂組成物と、当該感光性組成物の硬化物からなるマイクロレンズと、前述の感光性樹脂組成物を用いるマイクロレンズの製造方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物において、ガラス転移温度の計算値が90℃以上である樹脂(A)を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。具体的には本発明は以下のものを提供する。
【0008】
本発明の第1の態様は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、第三級炭素原子とが結合しており、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物である。
【0009】
本発明の第2の態様は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、前記第三級炭素原子とが結合しており、
感光性樹脂組成物が、さらに、2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物(C)を含み、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物である。
【0010】
本発明の第3の態様は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、第三級炭素原子とが結合しており、
感光性樹脂組成物が、さらに、2以上の水酸基を有する化合物(D)を含み、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(D)が有する水酸基のモル数と、化合物(D)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物である。
【0011】
本発明の第4の態様は、第1の態様、第2の態様、又は第3の態様にかかる感光性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズである。
【0012】
本発明の第5の態様は、
第1の態様、第2の態様、又は第3の態様にかかる感光性樹脂組成物を、基材上に塗布して、塗布膜を形成することと、
基材上のマイクロレンズが形成される位置にドットが形成されるように、塗布膜に対して位置選択的に露光することと、
露光された上記塗布膜を現像して、マイクロレンズが形成される位置にドットが配置された、複数のドットからなるパターン化された樹脂膜を得ることと、
樹脂膜を加熱することにより、ドットを熱により変形させてマイクロレンズを形成することと、を含むマイクロレンズの製造方法である。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、フォトリソグラフィー法により、良好な断面形状を有するドットからなるドットパターンを形成でき、且つ耐溶剤性に優れるマイクロレンズを形成できる感光性樹脂組成物と、当該感光性組成物の硬化物からなるマイクロレンズと、前述の感光性樹脂組成物を用いるマイクロレンズの製造方法とを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
≪感光性樹脂組成物≫
感光性樹脂組成物としては、前述の第1の態様にかかる感光性樹脂組成物と、第2の態様にかかる感光性樹脂組成物と、前述の第3の態様にかかる感光性樹脂組成物とが挙げられる。
以下、本出願の明細書において、第1の態様にかかる感光性樹脂組成物を「第1の組成物」とも記す。第2の態様にかかる感光性樹脂組成物を「第2の組成物」とも記す。第3の態様にかかる感光性樹脂組成物を「第3の組成物」とも記す。
【0015】
<第1の組成物>
第1の組成物は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)ともいう。」)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)(以下、単に「酸発生剤(B)ともいう。」)とを含む。
第1の組成物は、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る。
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含む。
以下、第1の組成物が含み得る、必須、又は任意の成分について説明する。
【0016】
[酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)]
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含む。
以下、「水酸基含有単位(a2)」を「単位(a2)」とも記す。「ブロックイソシアネート基含有単位(a3)」を「単位(a3)」とも記す。
さらに、樹脂(A)は、所望する目的が損なわれない範囲で、単位(a1)、単位(a2)、及び単位(a3)以外のその他の単位(a4)を含んでいてもよい。
これらの単位は、樹脂中に、ブロック状に存在していてもよく、ランダムに存在していてもよい。樹脂(A)の反応性の点からは、樹脂(A)を構成する各単位は、それぞれ、樹脂(A)中にランダムに存在するのが好ましい。
【0017】
樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であり、好ましくは90℃以上150℃以下であり、より好ましくは95℃以上130℃以下である。樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)の値は、以下の方法により算出される値である。
第1の組成物が、上記の範囲内のガラス転移温度を示す樹脂(A)を含むことにより、第1の組成物を用いて良好な形状を有するドットからなるドットパターンを形成できる。
より具体的には、ドットの径が0.5μm以下、好ましくは0.1μm以上0.3μm以下程度の小径であっても、第1の組成物を用いることにより、良好な形状を有するドットからなるドットパターンを形成できる。
また、樹脂(A)のガラス転移温度が上記の範囲内であることにより、第1の組成物を用いて形成されるドットは、加熱により所望する程度に変形する一方で過度には流動しない、良好なサーマルフロー特性を示す。
【0018】
(樹脂(A)のガラス転移温度の算出方法)
樹脂(A)を構成する単位を、単位(a)、単位(b)、単位(c)、・・・とする時、それぞれの単位からなるホモポリマーのガラス転移温度(Tg(a)、Tg(b)、Tg(c)、・・・)を下記のホモポリマーのガラス転移温度の測定方法により算出する。ここで、ホモポリマーは、単位(a)のみからなるポリマー、単位(b)のみからなるポリマー、単位(c)のみからなるポリマー等である。樹脂(A)を構成する単位(a)、単位(b)、単位(c)、・・・の重量百分率を、wt%(a)、wt%(b)、wt%(c)、・・・とする時、樹脂(A)のガラス転移温度(Tg(A))は以下の式で算出される。
Tg(A)=[{Tg(a)×wt%(a)+Tg(b)×wt%(b)+Tg(c)×wt%(c)+・・・}/100]×0.7292+54.131
【0019】
例えば、樹脂(A)がアクリル樹脂である場合、種々のアクリル系モノマーのガラス転移温度は、Polymer Handbook Third Edition(Wiley-Interscience)等の書籍等に記載される値を採用することができる。
アクリル系モノマーのホモポリマーのガラス転移温度のいくつかの例を、以下に示す。
アダマンチルアクリレート:153℃
ジシクロペンタニルアクリレート:120℃
ジシクロペンテニルアクリレート:120℃
シクロヘキシルアクリレート:19℃
アダマンチルメタクリレート:141℃
シクロヘキシルメタクリレート:110℃
ジシクロペンタニルメタクリレート:175℃
2-メチルアダマンタン-2-イルメタクリレート:135℃
1-エチルシクロヘキサン-1-イルメタクリレート:107℃
2-オキシテトラヒドロフラン-3-イルメタクリレート(γ-ブチロラクトンメタクリレート):123℃
N-[(2-メタクリロイルオキシエチル)アミノカルボニル]-ε-カプロラクタム:79℃
メチルアクリレート:8℃
エチルアクリレート:-20℃
ブチルアクリレート-55℃
2-エチルヘキシルアクリレート:-70℃
メトキシエチルアクリレート:-50℃
2-ヒドロキシエチルアクリレート:-15℃
4-ヒドロキシブチルアクリレート:-50℃
メチルメタクリレート:105℃
n-ブチルメタクリレート:20℃
tert-ブチルメタクリレート:118℃
ステアリルメタクリレート:38℃
1-ブトキシエチルメタクリレート:28℃
2-ヒドロキシエチルメタクリレート:55℃
ビフェニルアクリレート:110℃
フェニルメタクリレート:110℃
4-ヒドロキシフェニルメタクリレート:153℃
ベンジルメタクリレート:54℃
フェノキシエチルメタクリレート:36℃
アクリル酸:106℃
メタクリル酸:185℃
アクリロニトリル:97℃
アクリルアミド:165℃
N,N-ジメチルアクリルアミド:89℃
【0020】
上記の算出方法から分かる通り、樹脂(A)のガラス転移温度は、ホモポリマーとしてのガラス転移温度が高い単位の含有量を増減させたり、ホモポリマーとしてのガラス転移温度が低い単位の含有量を増減させたりすることにより調整できる。
【0021】
樹脂(A)としては、上記の要件を満たす樹脂であれば特に限定されない。合成、入手、及びガラス転移温度(Tg)の調整が容易であることから、樹脂(A)としては、アクリル樹脂が好ましい。ここで、アクリル樹脂は、(メタ)アクリル酸に由来する単位、又は(メタ)アクリル酸誘導体に由来する単位を含む樹脂である。(メタ)アクリル酸誘導体としては、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸アミド、N-置換(メタ)アクリル酸アミド、及び(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
以下、樹脂(A)がアクリル樹脂である場合について、単位(a1)、単位(a2)、単位(a3)、及び単位(a4)について説明する。
【0022】
〔第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)〕
樹脂(A)が、アクリル樹脂である場合、単位(a1)は、酸解離性(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位であるのが好ましい。酸解離性(メタ)アクリル酸エステル中のエステル基におけるカルボニル酸素以外の酸素原子は、第三級炭素原子と結合してC-O結合を形成する。
【0023】
単位(a1)としては、下記式(a1-1)で表される構成単位が挙げられる。
【化1】
【0024】
(式(a1-1)中、Ra11は、水素原子又はメチル基であり、Ra12、Ra13及びRa14は、それぞれ独立に炭素原子数1以上12以下のアルキル基、又は炭素原子数7以上15以下のアリールアルキル基であり、Ra12、Ra13及びRa14のうちの2つは、互いに結合して環を形成してもよい。)
【0025】
Ra12、Ra13及びRa14としての炭素原子数1以上12以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、2-エチル-n-ヘキシル基、n-ノニル基、及びn-デシル基が挙げられる。
【0026】
式(a1-1)中、Ra12、Ra13及びRa14のうち2つが結合して形成される環は、脂肪族環である。当該脂肪族環は、脂肪族炭化水素基環であっても、脂肪族複素環であってもよい。当該脂肪族環は、脂肪族炭化水素環であるのが好ましい。脂肪族炭化水素環としては、炭素原子数5以上20以下の脂肪族炭化水素環が好ましい。脂肪族炭化水素環は、モノシクロアルカンでも、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、及びテトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンでもよい。
脂肪族炭化水素環の具体例としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、及びシクロオクタン等のモノシクロアルカン;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、及びテトラシクロデカン等のポリシクロアルカンが挙げられる。
【0027】
式(a1-1)で表される単位において、Ra12、Ra13及びRa14のうち2つが結合して脂肪族炭化水素環を形成しているのが好ましい。この場合、脂肪族炭化水素環はアダマンタン環であるのが好ましい。
【0028】
式(a1-1)で表される単位の好適な具体例としては、下記の単位が挙げられる。下記式中、Ra11は、水素原子、又はメチル基である。
【0029】
【0030】
樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、10モル%以上70モル%以下が好ましく、20モル%以上60モル%以下がより好ましい。
【0031】
〔水酸基含有単位(a2)〕
樹脂(A)がアクリル樹脂である場合、水酸基含有単位(a2)は、水酸基を有するアクリル酸エステルから誘導される単位であるのが好ましい。水酸基含有単位(a2)は、水酸基を有するか、光、又は熱の作用による化学反応により水酸基を生成し得る。
例えば、γ-ブチロラクタム環のようなラクタム環は、光、又は熱の作用による化学反応により開環して水酸基を生成し得る。
【0032】
単位(a2)としては、下記式(a2-1)で表される単位が好ましい。
【化3】
(式(a2-1)中、R
a21は、水素原子、又はメチル基であり、R
a22は、水酸基を有する有機基、又はラクタム環式基である。)
【0033】
Ra22が水酸基を有する有機基である場合、当該有機基は、脂肪族基であっても、芳香族基であっても、脂肪族基と芳香族基との組み合わせであってもよい。Ra22としての水酸基を有する有機基が有する水酸基の数は、所望する効果が損なわれない限り特に限定されない。Ra22としての水酸基を有する有機基が有する水酸基の数は、典型的には、1以上4以下が好ましく、1又は2がより好ましく、1がさらに好ましい。
【0034】
Ra22としては、水酸基で置換された炭化水素基が好ましい。炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であっても、芳香族炭化水素基であっても、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との組み合わせであってもよい。炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基が好ましい。脂肪族炭化水素基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であっても、環状であっても、これらの構造の組み合わせであってもよい。脂肪族炭化水素基としては、直鎖脂肪族炭化水素基が好ましい。
【0035】
Ra22が水酸基で置換された炭化水素基である場合、水酸基で置換された炭化水素基の炭素原子数は特に限定されない。炭化水素基が脂肪族炭化水素基である場合、水酸基で置換された炭化水素基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、2以上10以下がより好ましく、2以上6以下が特に好ましい。
水酸基で置換された炭化水素基における炭化水素基が、芳香族炭化水素基であるか、脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基との組み合わせである場合、水酸基で置換された炭化水素基の炭素原子数は、6以上20以下が好ましく、6以上12以下がより好ましい。
【0036】
水酸基で置換された脂肪族炭化水素基の具体例としては、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、1-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシプロピル基、2-ヒドロキシプロピル基、1-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基、7-ヒドロキシヘプチル基、8-ヒドロキシオクチル基、9-ヒドロキシノニル基、10-ヒドロキシデシル基、11-ヒドロキシウンデシル基、12-ヒドロキシドデシル基、13-ヒドロキシトリデシル基、14-ヒドロキシテトラデシル基、15-ヒドロキシペンタデシル基、16-ヒドロキシヘキサデシル基、17-ヒドロキシヘプタデシル基、18-ヒドロキシオクタデシル基、19-ヒドロキシノナデシル基、及び20-ヒドロキシイコシル基が挙げられる。
これらのなかでは、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基、7-ヒドロキシヘプチル基、8-ヒドロキシオクチル基、9-ヒドロキシノニル基、10-ヒドロキシデシル基、11-ヒドロキシウンデシル基、12-ヒドロキシドデシル基、13-ヒドロキシトリデシル基、14-ヒドロキシテトラデシル基、15-ヒドロキシペンタデシル基、16-ヒドロキシヘキサデシル基、17-ヒドロキシヘプタデシル基、18-ヒドロキシオクタデシル基、19-ヒドロキシノナデシル基、及び20-ヒドロキシイコシル基が好ましい。
これらのなかでは、ヒドロキシメチル基、2-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、6-ヒドロキシヘキシル基、7-ヒドロキシヘプチル基、8-ヒドロキシオクチル基、9-ヒドロキシノニル基、及び10-ヒドロキシデシル基がより好ましい。
これらのなかでは、2-ヒドロキシエチル基、3-ヒドロキシプロピル基、4-ヒドロキシブチル基、5-ヒドロキシペンチル基、及び6-ヒドロキシヘキシル基がさらに好ましい。
【0037】
水酸基で置換された芳香族炭化水素基の具体例としては、4-ヒドロキシフェニル基、3-ヒドロキシフェニル基、2-ヒドロキシフェニル基、4-ヒドロキシナフタレン-1-イル基、6-ヒドロキシナフタレン-2-イル基、及び7-ヒドロキシナフタレン-2-イル基が挙げられる。
これらのなかでは、4-ヒドロキシフェニル基、及び3-ヒドロキシフェニル基が好ましく、4-ヒドロキシフェニル基がより好ましい。
【0038】
式(a2-1)で表される単位を与える(メタ)アクリル酸エステルの好適な具体例としては、2-ヒドロキシエチルアクリレート、2-ヒドロキシエチルメタクリレート、3-ヒドロキシプロピルアクリレート、3-ヒドロキシプロピルメタクリレート、4-ヒドロキシブチルアクリレート、4-ヒドロキシブチルメタクリレート、4-ヒドロキシフェニルアクリレート、4-ヒドロキシフェニルメタクリレート、3-ヒドロキシフェニルアクリレート、及び3-ヒドロキシフェニルメタクリレート等が挙げられる。
これらのなかでは、2-ヒドロキシエチルアクリレート、及び2-ヒドロキシエチルメタクリレートが好ましい。
【0039】
樹脂(A)における、単位(a2)の含有量は、樹脂(A)の全単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
上記の比率が30モル%以上であることにより、第1の組成物が、水酸基とイソシアネート基との反応により良好に硬化する。上記の比率は、40モル%以上90モル%以下が好ましく、45モル%以上80モル%以下がより好ましく、50モル%以上70モル%以下がさらに好ましい。
第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数MHと、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数MBIとの比率は、MH:MBIとして30:70~70:30が好ましく、40:60~60:40がより好ましく、45:55~55:45がさらに好ましい。
【0040】
〔ブロックイソシアネート基含有単位(a3)〕
樹脂(A)がアクリル樹脂である場合、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)は、ブロックイソシアネート基を有するアクリル酸エステルから誘導される単位であるのが好ましい。ブロックイソシアネート基を有するアクリル酸エステルから誘導される単位としては、下記式(a3-1)で表される単位が好ましい。
【化4】
(式(a3-1)中、R
a31は水素原子、又はメチル基であり、R
a32は、単結合、又は炭素原子数1以上5以下のアルキレン基であり、R
a33は、ブロックイソシアネート基である。)
【0041】
式(a3-1)中、Ra32は、単結合、又は炭素原子数1以上5以下のアルキレン基である。アルキレン基は、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、直鎖状であるのが好ましい。Ra32としてのアルキレン基の具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、エタン-1,1-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、及びペンタン-1,5-ジイル基等が挙げられる。
これらの基のなかでは、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基、及びペンタン-1,5-ジイル基が好ましく、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基、及びプロパン-1,3-ジイル基がより好ましく、エタン-1,2-ジイル基が特に好ましい。
【0042】
式(a3-1)中、Ra33は、ブロックイソシアネート基である。ブロックイソシアネート基とは、イソシアネート基が、熱解離性の保護基によりブロックされた基を意味する。
かかる熱解離性の保護基は、イソシアネート基と、保護基を与えるブロック剤とを反応させることにより形成される。
【0043】
かかるブロック剤としては、例えば、アルコール系化合物、フェノール系化合物、アルコール系化合物及びフェノール系化合物以外の水酸基含有化合物、活性メチレン系化合物、アミン系化合物、イミン系化合物、オキシム系化合物、カルバミン酸系化合物、尿素系化合物、酸アミド系(ラクタム系)化合物、酸イミド系化合物、トリアゾール系化合物、ピラゾール系化合物、ピロール系化合物、メルカプタン系化合物、及び重亜硫酸塩等が挙げられる。
【0044】
アルコール系化合物としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、2-エチルヘキシルアルコール、1-オクタノール、2-オクタノール、シクロヘキシルアルコール、エチレングリコール、ベンジルアルコール、2,2,2-トリフルオロエタノール、2,2,2-トリクロロエタノール、2-(ヒドロキシメチル)フラン、2-メトキシエタノール、メトキシプロパノール、2-2-エトキシエタノール、n-プロポキシエタノール、2-ブトキシエタノール、2-(2-エトキシエトキシ)エタノール、2-(4-エトキシブトキシ)エタノール、2-(2-ブトキシエトキシ)エタノール、N,N-ジブチル-2-ヒドロキシアセトアミド、N-モルホリンエタノール、2,2-ジメチル-1,3-ジオキソラン-4-メタノール、3-オキサゾリジンエタノール、2-ヒドロキシメチルピリジン、フルフリルアルコール、12-ヒドロキシステアリン酸、及びメタクリル酸2-ヒドロキシエチル等が挙げられる。
【0045】
フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、2-エチルフェノール、3-エチルフェノール、4-エチルフェノール、2-n-プロピルフェノール、3-n-プロピルフェノール、4-n-プロピルフェノール、2-イソプロピルフェノール、3-イソプロピルフェノール、4-イソプロピルフェノール、2-n-ブチルフェノール、3-n-ブチルフェノール、4-n-ブチルフェノール、2-sec-ブチルフェノール、3-sec-ブチルフェノール、4-sec-ブチルフェノール、2-tert-ブチルフェノール、3-tert-ブチルフェノール、4-tert-ブチルフェノール、2-n-ヘキシルフェノール、3-n-ヘキシルフェノール、4-n-ヘキシルフェノール、2-(2-エチルヘキシル)フェノール、3-(2-エチルヘキシル)フェノール、4-(2-エチルヘキシル)フェノール、2-n-オクチルフェノール、3-n-オクチルフェノール、4-n-オクチルフェノール、2-n-ノニルフェノール、3-n-ノニルフェノール、4-n-ノニルフェノール、2,3-ジメチルフェノール、2,4-ジメチルフェノール、2,5-ジメチルフェノール、2,6-ジメチルフェノール、3,4-ジメチルフェノール、3,5-ジメチルフェノール、2,3-ジ-n-プロピルフェノール、2,4-ジ-n-プロピルフェノール、2,5-ジ-n-プロピルフェノール、2,6-ジ-n-プロピルフェノール、3,4-ジ-n-プロピルフェノール、3,5-ジ-n-プロピルフェノール、2,3-ジイソプロピルフェノール、2,4-ジイソプロピルフェノール、2,5-ジイソプロピルフェノール、2,6-ジイソプロピルフェノール、3,4-ジイソプロピルフェノール、3,5-ジイソプロピルフェノール、3-イソプロピル-2-メチルフェノール、4-イソプロピル-2-メチルフェノール、5-イソプロピル-2-メチルフェノール、6-イソプロピル-2-メチルフェノール、2-イソプロピル-3-メチルフェノール、4-イソプロピル-3-メチルフェノール、5-イソプロピル-3-メチルフェノール、6-イソプロピル-3-メチルフェノール、2-イソプロピル-4-メチルフェノール、3-イソプロピル-4-メチルフェノール、5-イソプロピル-4-メチルフェノール、6-イソプロピル-4-メチルフェノール、2,3-ジ-n-ブチルフェノール、2,4-ジ-n-ブチルフェノール、2,5-ジ-n-ブチルフェノール、2,6-ジ-n-ブチルフェノール、3,4-ジ-n-ブチルフェノール、3,5-ジ-n-ブチルフェノール、2,3-ジ-sec-ブチルフェノール、2,4-ジ-sec-ブチルフェノール、2,5-ジ-sec-ブチルフェノール、2,6-ジ-sec-ブチルフェノール、3,4-ジ-sec-ブチルフェノール、3,5-ジ-sec-ブチルフェノール、2,3-ジ-tert-ブチルフェノール、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール、2,5-ジ-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール、3,4-ジ-tert-ブチルフェノール、3,5-ジ-tert-ブチルフェノール、2,3-ジ-n-オクチルフェノール、2,4-ジ-n-オクチルフェノール、2,5-ジ-n-オクチルフェノール、2,6-ジ-n-オクチルフェノール、3,4-ジ-n-オクチルフェノール、3,5-ジ-n-オクチルフェノール、2,3-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、2,4-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、2,5-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、2,6-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、3,4-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、3,5-ジ-2-エチルヘキシルフェノール、2,3-ジ-n-ノニルフェノール、2,4-ジ-n-ノニルフェノール、2,5-ジ-n-ノニルフェノール、2,6-ジ-n-ノニルフェノール、3,4-ジ-n-ノニルフェノール、3,5-ジ-n-ノニルフェノール、2-ニトロフェノール、3-ニトロフェノール、4-ニトロフェノール、2-ブロモフェノール、3-ブロモフェノール、4-ブロモフェノール、2-クロロフェノール、3-クロロフェノール、4-クロロフェノール、2-フルオロフェノール、3-フルオロフェノール、4-フルオロフェノール、スチレン化フェノール(α-メチルベンジル基によるフェノールのモノ、ジ、又はトリ置換体)、サリチル酸メチル、4-ヒドロキシ安息香酸メチル、4-ヒドロキシ安息香酸ベンジル、4-ヒドロキシ安息香酸2-エチルヘキシル、4-[(ジメチルアミノ)メチル]フェノール、4-[(ジメチルアミノ)メチル]ノニルフェノール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)酢酸、2-ヒドロキシピリジン、2-ヒドロキシキノリン、8-ヒドロキシキノリン、及び2-クロロ-3-ピリジノール等が挙げられる。
【0046】
アルコール系化合物及びフェノール系化合物以外の水酸基含有化合物としては、例えば、N-ヒドロキシスクシンイミド、及びトリフェニルシラノールが挙げられる。
【0047】
活性メチレン系化合物としては、例えば、メルドラム酸、マロン酸ジアルキル(例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジ-n-ブチル、マロン酸ジ-tert-ブチル、マロン酸ジ2-エチルヘキシル、マロン酸メチルn-ブチル、マロン酸エチルn-ブチル、マロン酸メチルsec-ブチル、マロン酸エチルsec-ブチル、マロン酸メチルtert-ブチル、マロン酸エチルtert-ブチル、メチルマロン酸ジエチル、マロン酸ジベンジル、マロン酸ジフェニル、マロン酸ベンジルメチル、マロン酸エチルフェニル、マロン酸tert-ブチルフェニル、及びイソプロピリデンマロネート等)、アセト酢酸アルキル(例えば、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n-プロピル、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸n-ブチル、アセト酢酸tert-ブチル、アセト酢酸ベンジル、及びアセト酢酸フェニル等)、2-アセトアセトキシエチルメタクリレート、アセチルアセトン、及びシアノ酢酸エチル等が挙げられる。
【0048】
アミン系化合物としては、例えば、ジブチルアミン、ジフェニルアミン、アニリン、N-メチルアニリン、カルバゾール、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル)アミン、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンアミン、2,2,5-トリメチルヘキサメチレンアミン、N-イソプロピルシクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ビス(3,5,5-トリメチルシクロヘキシル)アミン、ピペリジン、2,6-ジメチルピペリジン、tert-ブチルメチルアミン、tert-ブチルエチルアミン、tert-ブチルn-プロピルアミン、tert-ブチルn-ブチルアミン、tert-ブチルベンジルアミン、tert-ブチルフェニルアミン、2,2,6-トリメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、(ジメチルアミノ)-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン、6-メチル-2-ピペリジン、及び6-アミノカプロン酸等が挙げられる。
【0049】
イミン系化合物としては、例えば、エチレンイミン、ポリエチレンイミン、1,4,5,6-テトラヒドロピリミジン、及びグアニジン等が挙げられる。
【0050】
オキシム系化合物としては、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、2,2,6,6-テトラメチルシクロヘキサノンオキシム、ジイソプロピルケトンオキシム、メチルtert-ブチルケトンオキシム、ジイソブチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、メチルイソプロピルケトンオキシム、メチル2,4-ジメチルペンチルケトンオキシム、メチル3-エチルへプチルケトンオキシム、メチルイソアミルケトンオキシム、n-アミルケトンオキシム、2,2,4,4-テトラメチル-1,3-シクロブタンジオンモノオキシム、4,4’-ジメトキシベンゾフェノンオキシム、及び2-ヘプタノンオキシム等が挙げられる。
【0051】
カルバミン酸系化合物としては、例えば、N-フェニルカルバミン酸フェニル等が挙げられる。
【0052】
尿素系化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素、及びエチレン尿素等が挙げられる。
【0053】
酸アミド系(ラクタム系)化合物としては、例えば、アセトアニリド、N-メチルアセトアミド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、ピロリドン、2,5-ピペラジンジオン、及びラウロラクタム等が挙げられる。
【0054】
酸イミド系化合物としては、例えば、コハク酸イミド、マレイン酸イミド、及びフタルイミド等が挙げられる。
【0055】
トリアゾール系化合物としては、例えば、1,2,4-トリアゾール、及びベンゾトリアゾール等が挙げられる。
【0056】
ピラゾール系化合物としては、例えば、ピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール、3,5-ジイソプロピルピラゾール、3,5-ジフェニルピラゾール、3,5-ジ-tert-ブチルピラゾール、3-メチルピラゾール、4-ベンジル-3,5-ジメチルピラゾール、4-ニトロ-3,5-ジメチルピラゾール、4-ブロモ-3,5-ジメチルピラゾール、及び3-メチル-5-フェニルピラゾール等が挙げられる。
【0057】
ピロール系化合物としては、ピロール、2-メチルピロール、3-メチルピロール、及び2,4-ジメチルピロール等が挙げられる。
【0058】
メルカプタン系化合物としては、例えば、n-ブチルメルカプタン、n-ドデシルメルカプタン、n-ヘキシルメルカプタン、チオフェノール、及びピリジン-2-チオール等が挙げられる。
【0059】
重亜硫酸塩としては、例えば、重亜硫酸ソーダ等が挙げられる。
【0060】
これらのブロック剤のなかでは、酸発生剤(B)が発生させた酸を失活させず、良好なパターニング特性を得られることから、酸アミド系化合物が好ましい。酸アミド系化合物としては、ラクタム系化合物が好ましい。
【0061】
つまり、Ra33としては、下記式(a3-2)で表される基が好ましい。
-NH-CO-Ra34・・・(a3-2)
(式(a3-2)中、Ra34は、ラクタム環基である。ラクタム環基は、ラクタム環中の窒素原子から水素原子を除いた基である。ラクタム環基中の窒素原子は、カルボニル基中の炭素原子と結合している。)
【0062】
樹脂(A)における、単位(a3)の含有量は、樹脂(A)の全単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
上記の比率が30モル%以上であることにより、第1の組成物が、水酸基とイソシアネート基との反応により良好に硬化する。上記の比率は、40モル%以上90モル%以下が好ましく、45モル%以上80モル%以下がより好ましく、50モル%以上70モル%以下がさらに好ましい。
前述の通り、第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数MHと、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数MBIとの比率は、MH:MBIとして30:70~70:30が好ましく、40:60~60:40がより好ましく、45:55~55:45がさらに好ましい。
【0063】
〔その他の単位(a4)〕
樹脂(A)は、所望する効果が損なわれない範囲で、前述の単位(a1)、単位(a2)、及び単位(a3)以外に、その他の単位(a4)を含んでいてもよい。
【0064】
樹脂(A)がアクリル樹脂である場合、その他の単位(a4)としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステルに由来する単位が挙げられる。(メタ)アクリル酸エステルとしては、下記式(a4-1)で表される化合物が好ましい。
【化5】
【0065】
上記式(a4-1)中、Ra41は、水素原子、又はメチル基である。Ra42は、イソシアネート基と反応しうる、活性水素を含む基を有さない有機基である。
活性水素を含む基としては、例えば、水酸基、メルカプト基、アミノ基、カルボキシ基等が挙げられる。この有機基は、当該有機基中にヘテロ原子等の炭化水素基以外の結合や置換基を含んでいてもよい。また、この有機基の構造は、直鎖状、分岐鎖状、環状、又はこれらの構造の組み合わせのいずれでもよい。
【0066】
Ra42の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、本発明の効果が損なわれない限り特に限定されず、ハロゲン原子、アルキルチオ基、アリールチオ基、シアノ基、シリル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、ニトロソ基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシアルキル基、アルキルチオアルキル基、アリールオキシアルキル基、アリールチオアルキル基、N,N-ジ置換アミノ基(-NRR’:R及びR’はそれぞれ独立に炭化水素基を示す)等が挙げられる。上記置換基に含まれる水素原子は、炭化水素基によって置換されていてもよい。また、上記置換基に含まれる炭化水素基の構造は、直鎖状、分岐鎖状、環状、及びこれらの構造の組み合わせのいずれでもよい。
【0067】
Ra42としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、又は複素環基が好ましい。これらの基は、ハロゲン原子、アルキル基、又は複素環基で置換されていてもよい。また、これらの基がアルキレン部分を含む場合、アルキレン部分は、エーテル結合、チオエーテル結合、エステル結合により中断されていてもよい。
【0068】
アルキル基が、直鎖状又は分岐鎖状である場合、アルキル基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、1以上15以下がより好ましく、1以上10以下が特に好ましい。好適なアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、tert-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、n-ノニル基、イソノニル基、n-デシル基、及びイソデシル基等が挙げられる。
【0069】
Ra42がアリール基である場合、アリール基の好適な例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、4-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び2-フェニルフェニル基等が挙げられる。
【0070】
Ra42が、脂環式基、又は脂環式基を含む基である場合、好適な脂環式基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等単環の脂環式基や、アダマンチル基、ノルボルニル基、イソボルニル基、トリシクロノニル基、トリシクロデシル基、及びテトラシクロドデシル基等の多環の脂環式基が挙げられる。
【0071】
単位(a4)を与える、上記の(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体としては、アリル化合物、ビニルエーテル類、ビニルエステル類、スチレン類等が挙げられる。これらの単量体は、単独又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0072】
アリル化合物としては、酢酸アリル、カプロン酸アリル、カプリル酸アリル、ラウリン酸アリル、パルミチン酸アリル、ステアリン酸アリル、安息香酸アリル、アセト酢酸アリル、乳酸アリル等のアリルエステル類;アリルオキシエタノール;等が挙げられる。
【0073】
ビニルエーテル類としては、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、デシルビニルエーテル、エチルヘキシルビニルエーテル、メトキシエチルビニルエーテル、エトキシエチルビニルエーテル、クロロエチルビニルエーテル、1-メチル-2,2-ジメチルプロピルビニルエーテル、2-エチルブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールビニルエーテル、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ブチルアミノエチルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、テトラヒドロフルフリルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテル;ビニルフェニルエーテル、ビニルトリルエーテル、ビニルクロロフェニルエーテル、ビニル-2,4-ジクロロフェニルエーテル、ビニルナフチルエーテル、ビニルアントラニルエーテル等のビニルアリールエーテル;等が挙げられる。
【0074】
ビニルエステル類としては、ビニルブチレート、ビニルイソブチレート、ビニルトリメチルアセテート、ビニルジエチルアセテート、ビニルバレレート、ビニルカプロエート、ビニルクロロアセテート、ビニルジクロロアセテート、ビニルメトキシアセテート、ビニルブトキシアセテート、ビニルフェニルアセテート、ビニルアセトアセテート、ビニルラクテート、ビニル-β-フェニルブチレート、安息香酸ビニル、クロロ安息香酸ビニル、テトラクロロ安息香酸ビニル、ナフトエ酸ビニル等が挙げられる。
【0075】
スチレン類としては、スチレン;メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン、エチルスチレン、ジエチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、ヘキシルスチレン、シクロヘキシルスチレン、デシルスチレン、ベンジルスチレン、クロロメチルスチレン、トリフルオロメチルスチレン、エトキシメチルスチレン、アセトキシメチルスチレン等のアルキルスチレン;メトキシスチレン、4-メトキシ-3-メチルスチレン、ジメトキシスチレン等のアルコキシスチレン;クロロスチレン、ジクロロスチレン、トリクロロスチレン、テトラクロロスチレン、ペンタクロロスチレン、ブロモスチレン、ジブロモスチレン、ヨードスチレン、フルオロスチレン、トリフルオロスチレン、2-ブロモ-4-トリフルオロメチルスチレン、4-フルオロ-3-トリフルオロメチルスチレン等のハロスチレン;等が挙げられる。
【0076】
樹脂(A)における、その他の単位(a4)の含有量は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。樹脂(A)が、前述の単位(a1)、単位(a2)、及び単位(a3)を含む場合、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a1)のモル比率、単位(a2)のモル比率、及び単位(a3)のモル比率の合計は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上がさらにより好ましく、90モル%以上が特に好ましい。
このため、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a4)のモル比率は、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下がさらに好ましく、20モル%以下がさらにより好ましく、10モル%以下が特に好ましい。
【0077】
[活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)]
第1の組成物は、酸発生剤(B)を含む。活性光線又は放射線の照射によって、酸発生剤(B)が発生させる酸が、前述した樹脂(A)中の単位(a1)を脱保護させる。その結果、樹脂(A)中にカルボキシ基が生成する。このため、第1の組成物は、活性光線又は放射線の照射によりアルカリ現像液に対して可溶化する。
酸発生剤(B)としては、特に限定されず、これまで感光性樹脂組成物に配合されている酸発生剤を特に限定なく用いることができる。
酸発生剤(B)としては、ヨードニウム塩やスルホニウム塩等のオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤;ビスアルキル又はビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類等のジアゾメタン系酸発生剤;ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤等が挙げられる。これらのなかでは、フォトリソグラフィー特性に優れる第1の組成物を得やすく、且つ第1の組成物を用いて透光性に優れるマイクロレンズを形成しやすいことから、オニウム塩系酸発生剤が好ましい。
【0078】
オニウム塩系酸発生剤の好適な例としては、下式(b-1)で表される化合物、又は式(b-2)で表される化合物が挙げられる。以下、式(b-1)で表される化合物を「(b-1)成分」ともいう。式(b-2)で表される化合物を「(b-2)成分」ともいう。
【0079】
【化6】
(式(b-1)、及び式(b-2)中、R
101及びR
104~R
105は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環式基、置換基を有してもよい鎖状アルキル基、又は置換基を有してもよい鎖状のアルケニル基であり、R
104とR
105とは互いに結合して環を形成してもよく、R
102は、炭素原子数1以上5以下のフッ素化アルキル基又はフッ素原子であり、Y
101は、酸素原子を含む2価の連結基、又は単結合であり、V
101~V
103は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基又はフッ素化アルキレン基であり、L
101~L
102は、それぞれ独立に、単結合又は酸素原子である。mは1以上の整数であって、M’
m+はm価のオニウムカチオンである。)
【0080】
(アニオン部)
以下、(b-1)成分を構成するアニオン部について説明する。
式(b-1)中、R101は、置換基を有してもよい環式基、置換基を有してもよいアルキル基、又は置換基を有してもよいアルケニル基である。
【0081】
R101が、置換基を有してもよい環式基である場合、当該環式基としては、環状炭化水素基が好ましい。当該環状炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂環式炭化水素基であってもよい。脂環式炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
【0082】
R101としての芳香族炭化水素基の炭素原子数は、6以上30以下が好ましく、6以上20以下がより好ましく、6以上15以下がさらに好ましく、6以上10以下が特に好ましい。ただし、芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、上記の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。
【0083】
R101としての芳香族炭化水素基に含まれる芳香族炭化水素環の具体例としては、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、及びビフェニル環が挙げられる。
【0084】
R101としての環式基は、上記の芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環を含んでいてもよい。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
【0085】
R101としての芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、4-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び2-フェニルフェニル基等が挙げられる。
【0086】
R101としての脂環式炭化水素基は、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基が挙げられる。
この構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を1個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状又は分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基の炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上12以下がより好ましい。
【0087】
脂環式炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1以上の水素原子を除いた基が好ましい。当該モノシクロアルカンの炭素原子数は、3以上6以下が好ましい。モノシクロアルカンの具体例としては、シクロペンタン、及びシクロヘキサン等が挙げられる。
多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。当該ポリシクロアルカンの炭素原子数は、7以上30以下が好ましい。当該ポリシクロアルカンの具体例としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、及びテトラシクロドデカン等の架橋環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカン;ステロイド骨格を有する環式基等の縮合環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカンが挙げられる。
【0088】
R101としての脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカン、又はポリシクロアルカンから水素原子を1つ以上除いた基が好ましく、ポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いた基がより好ましく、アダマンチル基、及びノルボルニル基が特に好ましく、アダマンチル基が最も好ましい。
【0089】
脂環式炭化水素基に結合してもよい、直鎖状の脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上6以下がより好ましく、1以上4以下がさらに好ましく、1以上3以下が最も好ましい。直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましい。直鎖状のアルキレン基の好適な具体例としては、メチレン基、エタン-1,2-ジイル基(エチレン基)、プロパン-1,3-ジイル基(トリメチレン基)、ブタン-1,4-ジイル基(テトラメチレン基)、及びペンタン-1,5-ジイル基(ペンタメチレン基)等が挙げられる。
【0090】
脂環式炭化水素基に結合してもよい、分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の炭素原子数は、2以上10以下が好ましく、3以上6以下がより好ましく、3又は4がさらに好ましく、3が最も好ましい。分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH(CH2CH3)CH2-、-C(CH2CH3)2-CH2-等のアルキルエチレン基;-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;-CH(CH3)CH2CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基等のアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下の直鎖状のアルキル基が好ましい。
【0091】
R101としての環式基は、ラクトン含有環式基、後述する式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される-SO2-含有環式基、その他の複素環式基が挙げられる。
【0092】
「-SO2-含有環式基」とは、その環骨格中に-SO2-結合を含む環を含有する環式基である。-SO2-含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。-SO2-含有環式基が-SO2-含有環のみからなる場合、当該-SO2-含有環式基は、単環式基である。-SO2-含有環式基が、2以上の-SO2-環からなるか、-SO2-環とともに、-SO2-環構造の他の構造の環を有する場合は、当該-SO2-含有環式基は、多環式基である。
-SO2-含有環式基としては、特に、その環骨格中に-O-SO2-結合を含む環式基が好ましい。かかる環式基は、スルトン(sultone)環を含有する。
-SO2-含有環式基として、より具体的には、下記式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される基が挙げられる。
【0093】
【化7】
(式(b-r2-1)~(b-r2-4)中、R
b21は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、-COOR”、-OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、又はシアノ基であり;R”は、水素原子、アルキル基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基、又は-SO
2-含有環式基であり;B”は、酸素原子を含んでいてもよい炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、硫黄原子を含んでいてもよい炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、酸素原子、又は硫黄原子であり;n’は0、1、又は2である。)
【0094】
式(b-r2-1)~(b-r2-4)中、Rb21としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上6以下のアルキル基が好ましい。当該アルキル基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってよい。当該アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、及びn-ヘキシル基等が挙げられる。これらのなかでは、メチル基、及びエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
【0095】
Rb21としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上6以下のアルコキシ基が好ましい。当該アルコキシ基は、直鎖状、又は分岐鎖状であってよい。当該アルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、イソペンチルオキシ基、ネオペンチルオキシ基、及びn-ヘキシルオキシ基等が挙げられる。これらのなかでは、メトキシ基、及びエトキシ基が好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
【0096】
Rb21としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられる。これらのなかでは、フッ素原子が好ましい。
【0097】
Rb21としてのハロゲン化アルキル基としては、Rb21としてのアルキル基の水素原子の一部又は全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。当該ハロゲン化アルキル基としては、フッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
【0098】
Rb21としての-COOR”、及び-OC(=O)R”において、R”は、いずれも水素原子、アルキル基、脂環式炭化水素基、ラクトン含有環式基、カーボネート含有環式基、又は-SO2-含有環式基である。R”としての脂環式炭化水素基は、フッ素原子、又はフッ素化アルキル基で置換されていてもよい。
【0099】
式(b-r2-1)~(b-r2-4)中、B”としての炭素原子数1以上5以下のアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。当該アルキレン基の具体例としては、メチレン基、エチレン基、n-プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。当該アルキレン基が酸素原子又は硫黄原子を含む場合、その具体例としては、当該アルキレン基の末端又は炭素原子間に-O-、又は-S-が介在する基が挙げられ、例えば-O-CH2-、-CH2-O-CH2-、-S-CH2-、-CH2-S-CH2-等が挙げられる。B”としては、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基、又は-O-が好ましく、炭素原子数1以上5以下のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
以下、式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される基の具体例を挙げる。式中の「Ac」は、アセチル基を示す。
【0100】
【0101】
【0102】
【0103】
式(b-1)中、R101としての環式基が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、及びニトロ基等が挙げられる。
【0104】
置換基としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、及びtert-ブチル基がより好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基がより好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のハロゲン化アルキル基が好ましく、ハロゲン化メチル基、ハロゲン化エチル基、ハロゲン化プロピル基、ハロゲン化n-ブチル基、ハロゲン化tert-ブチル基がより好ましい。ハロゲン化アルキル基は、アルキル基における一部の水素原子がハロゲン原子に置換された基であってもよく、アルキル基における全部の水素原子がハロゲン原子に置換されたきであってもよい。
置換基としてのカルボニル基は、環式基に含まれる環を構成するメチレン基(-CH2-)を置換する基である。
【0105】
R101としての鎖状のアルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
直鎖状のアルキル基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく、1以上15以下がより好ましく、1以上10以下が最も好ましい。
直鎖状のアルキル基の好適な具体例としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、n-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、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-ペンタデシル基、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、及びn-イコシル基等が挙げられる。
【0106】
分岐鎖状のアルキル基の炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上15以下がより好ましく、3以上10以下が最も好ましい。分岐鎖状のアルキル基の好適な具体例としては、1-メチルエチル基(イソプロピル基)、1-メチルプロピル基(sec-ブチル基)、2-メチルプロピル基(イソブチル基)、1-メチルブチル基(sec-ペンチル基)、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基(イソブチル基)、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、及び4-メチルペンチル基等が挙げられる。
【0107】
置換基を有してもよい鎖状のアルケニル基:
R101としての鎖状のアルケニル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。鎖状のアルケニル基の炭素原子数は、2以上10以下が好ましく、2以上5以下がより好ましく、2以上4以下がさらに好ましく、3が特に好ましい。直鎖状のアルケニル基の好適な具体例としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基(アリル基)、及びブテニル基等が挙げられる。分岐鎖状のアルケニル基の好適な具体例としては、例えば、1-メチルビニル基、1-メチルプロペニル基、及び2-メチルプロペニル基等が挙げられる。
上記のアルケニル基のなかでは、直鎖状のアルケニル基が好ましく、ビニル基、及びプロペニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【0108】
R101としての鎖状のアルキル基、又は鎖状のアルケニル基が有してもよい置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、及び上記のR101としての環式基等が挙げられる。
【0109】
R101としては、置換基を有してもよい環式基が好ましく、置換基を有してもよい環状の炭化水素基がより好ましい。より具体的には、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、ラクトン含有環式基、及び式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される-SO2-含有環式基等が好ましい。
【0110】
式(b-1)中、Y101は、単結合、又は酸素原子を含む2価の連結基である。
Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、当該Y101は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、例えば炭素原子、水素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、例えば、酸素原子(-O-)、-C(=O)-、-O-C(=O)-、-C(=O)-NH-、カルボニル基、-O-C(=O)-O-等の酸素原子含有連結基;当該酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。この組み合わせに、さらにスルホニル基(-SO2-)が連結されていてもよい。かかる酸素原子を含む2価の連結基としては、例えば下記式(b-y-1)~(b-y-7)で表される連結基が挙げられる。
【0111】
【化11】
(式(b-y-1)~(b-y-7)中、V’
101は、単結合、又は炭素原子数1以上5以下のアルキレン基であり、V’
102は、炭素原子数1以上30以下の2価の飽和炭化水素基である。)
【0112】
V’102としての2価の飽和炭化水素基は、鎖状飽和炭化水素基であっても、環状飽和炭化水素基であっても、鎖状飽和炭化水素基と環状飽和炭化水素基との組み合わせであってもよい。V’102としての2価の飽和炭化水素基は、アルキレン基であるのが好ましい。当該アルキレン基の炭素原子数は、1以上30以下が好ましく、1以上10以下がより好ましく、1以上5以下がさらに好ましい。
【0113】
V’101及びV’102としてのアルキレン基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよく、直鎖状であるのが好ましい。
V’101及びV’102としてのアルキレン基の具体例としては、メチレン基;-CH(CH3)-、-CH(CH2CH3)-、-C(CH3)2-、-C(CH3)(CH2CH3)-、-C(CH3)(CH2CH2CH3)-、及び-C(CH2CH3)2-等のアルキルメチレン基;エチレン基(-CH2CH2-);-CH(CH3)CH2-、-CH(CH3)CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、及び-CH(CH2CH3)CH2-等のアルキルエチレン基;トリメチレン基(-CH2CH2CH2-);-CH(CH3)CH2CH2-、及び-CH2CH(CH3)CH2-等のアルキルトリメチレン基;テトラメチレン基(-CH2CH2CH2CH2-);-CH(CH3)CH2CH2CH2-、及び-CH2CH(CH3)CH2CH2-等のアルキルテトラメチレン基;ペンタメチレン基(-CH2CH2CH2CH2CH2-)等が挙げられる。
【0114】
また、V’101、又はV’102としてのアルキレン基において、一部のメチレン基が、炭素原子数5以上10以下の2価の脂肪族環式基で置換されていてもよい。当該脂肪族環式基は単環式基でも多環式基でもよい。
単環式基である脂肪族炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。当該モノシクロアルカンの炭素原子数は、3以上6以下が好ましい。モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基としては、シクロペンチレン基、及びシクロへキシレン基等が挙げられる。これらのなかでは、シクロへキシレン基がより好ましい。
多環式基である脂肪族炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。当該ポリシクロアルカンの炭素原子数は、7以上12以下が好ましい。ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基としては、アダマンタンジイル基、ノルボルナンジイル基、イソボルナンジイル基、トリシクロデカンジイル基、及びテトラシクロドデカンジイル基等が挙げられる。これらのなかでは、アダマンタン-1,5-ジイル基、及びアダマンタン-2,6-ジイル基がより好ましい。
【0115】
当該脂肪族環式基は、置換基を有してもよい。この置換基としては、例えば、-RP1、-RP2-O-RP1、-RP2-CO-RP1、-RP2-CO-ORP1、-RP2-O-CO-RP1、-RP2-OH、-RP2-CN、及び-RP2-COOH等が挙げられる。
RP1は、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、炭素原子数3以上20以下の環状飽和炭化水素基、又は炭素原子数6以上30以下の芳香族炭化水素基である。RP2は、単結合、炭素原子数1以上10以下の2価の鎖状飽和炭化水素基、炭素原子数3以上20以下の2価の脂肪族環状飽和炭化水素基、又は炭素原子数6以上30以下の2価の芳香族炭化水素基である。
RP1及びRP2は、上記の鎖状飽和炭化水素基、環状飽和炭化水素基、及び芳香族炭化水素基が有する水素原子の一部、又は全部が、フッ素原子で置換された基であってもよい。
上記の環状炭化水素基は、上記置換基を1種単独で1つ以上有してもよいし、上記置換基のうち複数種を各1つ以上有してもよい。
【0116】
炭素原子数1以上10以下の1価のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、デシル基等が挙げられる。
炭素原子数3以上20以下の1価の環状飽和炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロデシル基、及びシクロドデシル基等のシクロアルキル基;ビシクロ[2.2.2]オクタニル基、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカニル基、トリシクロ[3.3.1.13,7]デカニル基、テトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカニル基、アダマンチル基等の多環式飽和炭化水素基が挙げられる。
炭素原子数6以上30以下の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、フルオレニル基、ナフチル基、アントリル基、及びフェナントリル基が挙げられる。
【0117】
Y101としては、カルボン酸エステル結合を含む2価の連結基、又はエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、上記式(b-y-1)~(b-y-5)でそれぞれ表される連結基がより好ましい。
【0118】
式(b-1)中、V101は、単結合、アルキレン基、又はフッ素化アルキレン基である。V101としてのアルキレン基、及びフッ素化アルキレン基の炭素原子数は、1以上4以下が好ましい。V101としてのフッ素化アルキレン基としては、V101としてのアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。なかでも、V101としては、単結合、及び炭素原子数1以上4以下のフッ素化アルキレン基が好ましい。
【0119】
式(b-1)中、R102は、フッ素原子、又は炭素原子数1以上5以下のフッ素化アルキル基である。R102としては、フッ素原子、及び炭素原子数1以上5以下のパーフルオロアルキル基が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
【0120】
Y101が単結合である場合、式(b-1)で表されるアニオン部の具体例としては、トリフルオロメタンスルホネートアニオン、及びパーフルオロブタンスルホネートアニオン等のフッ素化アルキルスルホネートアニオンが挙げられる。Y101が酸素原子を含む2価の連結基である場合、式(b-1)で表されるアニオン部の具体例としては、下記式(ba-1)~(ba-3)で表されるアニオンが挙げられる。
【0121】
【化12】
(式(ba-1)~(ba-3)中、R”
101は、置換基を有してもよい脂肪族環式基、1価の複素環式基、又は置換基を有してもよいアルキル基である。R”
102は、置換基を有してもよい脂肪族環式基、ラクトン含有環式基、又は式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される-SO
2-含有環式基である。R”
103は、置換基を有してもよい芳香族環式基、置換基を有してもよい脂肪族環式基、又は置換基を有してもよいアルケニル基である。V”
101は、単結合、炭素原子数1以上4以下のアルキレン基、又は炭素原子数1以上4以下のフッ素化アルキレン基である。R
102は、フッ素原子、又は炭素原子数1以上5以下のフッ素化アルキル基である。v”は、それぞれ独立に0以上3以下の整数であり、q”は、それぞれ独立に0以上20以下の整数であり、n”は0又は1である。)
【0122】
R”101、R”102、及びR”103としての置換基を有してもよい脂肪族環式基は、式(b-1)中のR101としての脂環式炭化水素基として例示された基であるのが好ましい。置換基としては、式(b-1)中のR101としての脂環式炭化水素基を置換してもよい置換基と同様の基が挙げられる。
【0123】
R”103としての置換基を有してもよい芳香族環式基は、式(b-1)中のR101について、環状の炭化水素基としての芳香族炭化水素基として例示した基であるのが好ましい。置換基としては、式(b-1)中のR101としての芳香族炭化水素基を置換してもよい置換基と同様の基が挙げられる。
【0124】
R”101としての置換基を有してもよい鎖状のアルキル基は、式(b-1)中のR101としての鎖状のアルキル基として例示した基であるのが好ましい。
R”103としての置換基を有してもよい鎖状のアルケニル基は、式(b-1)中のR101としての鎖状のアルケニル基として例示した基であるのが好ましい。
【0125】
以下、(b-2)成分を構成するアニオン部について説明する。
式(b-2)中、R104、及びR105は、それぞれ独立に、置換基を有してもよい環式基、置換基を有してもよい鎖状のアルキル基、又は置換基を有してもよい鎖状のアルケニル基である。これらの基の例としては、それぞれ、式(b-1)中のR101と同様の基が挙げられる。R104とR105とは、互いに結合して環を形成していてもよい。
R104、及びR105としては、置換基を有してもよいアルキル基が好ましく、アルキル基、又はフッ素化アルキル基がより好ましい。アルキル基、及びフッ素化アルキル基は、直鎖状であっても、分岐鎖状であってもよい。
アルキル基の炭素原子数は、1以上10以下が好ましく、1以上7以下がより好ましく、1以上3以下がさらに好ましい。R104、及びR105としてのアルキル基の炭素原子数は、酸発生剤(B)が溶剤に溶解しやすいこと等から、小さいほど好ましい。また、R104、及びR105としてのフッ素化アルキル基について、酸の強度が強い点と、波長250nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が高い点とから、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど好ましい。フッ素化アルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70~100%、さらに好ましくは90~100%である。最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基である。
式(b-2)中、V102、V103は、それぞれ独立に、単結合、アルキレン基、又はフッ素化アルキレン基であり、それぞれ、式(b-1)中のV101と同様の結合、又は基が挙げられる。
式(b-2)中、L101、L102は、それぞれ独立に単結合、又は酸素原子である。
【0126】
(カチオン部)
式(b-1)、式(b-2)、式(b-3)中、M’m+は、m価のオニウムカチオンを表す。オニウムカチオンとしては、スルホニウムカチオンが好ましい。
mは、1以上の整数である。
【0127】
M’
m+で表される有機カチオンとしては、特に制限されず、従来知られるオニウム塩系酸発生剤を構成するカチオン部として知られている有機カチオンを適宜用いることができる。かかるカチオン部としては、スルホニウムカチオンが好ましい。
具体例としては、例えば、下記式(bc-1)、又は(bc-2)で表されるスルホニウムカチオンが挙げられる。
【化13】
(式(bc-1)、及び(bc-2)中、R
bc1~R
bc8は、それぞれ独立に置換基を有してもよいアリール基、アルキル基、シクロアルキル基、又はアルケニル基を表す。R
bc1~R
bc5は、互いに結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよい。R
bc6~R
bc7は、それぞれ独立に水素原子、又は炭素原子数1以上5以下のアルキル基を表す。R
bc8は、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、又は置換基を有してもよい-SO
2-含有環式基である。L
bc1は、-C(=O)-又は-C(=O)-O-を表す。)
【0128】
式(bc-1)及び(bc-2)中、Rbc1~Rbc5としてのアリール基としては、炭素原子数6以上20以下の無置換のアリール基が挙げられる。無置換のアリール基としては、フェニル基、及びナフチル基が好ましい。
Rbc1~Rbc5としてのアルキル基の炭素原子数は1以上30以下が好ましい。
Rbc1~Rbc5としてのシクロアルキル基の炭素原子数は3以上30以下が好ましい。
Rbc1~Rbc5としてのアルケニル基の炭素原子数は、2以上10以下が好ましい。
Rbc1~Rbc5、及びRbc8が有してもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、シアノ基、アミノ基、アリール基、下記式(bc-r-1)~(bc-r-7)でそれぞれ表される基等が挙げられる。
【0129】
【化14】
(式(bc-r-1)~(bc-r-7)中、R’
b11は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい環式基、置換基を有してもよいアルキル基、又は置換基を有してもよいアルケニル基である。)
【0130】
R’b11としての環式基としては、環状炭化水素基が好ましい。当該環状炭化水素基は、芳香族炭化水素基であってもよく、脂環式炭化水素基であってもよく、芳香族炭化水素環と、脂肪族炭化水素環とを含む基であってもよい。脂環式炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよい。脂環式炭化水素基は、好ましくは飽和脂環式炭化水素基である。
【0131】
R’b11としての芳香族炭化水素基の炭素原子数は3以上30以下が好ましく、5以上30以下がより好ましく、5以上20以下がさらに好ましく、6以上15以下が特に好ましく、6以上10以下が最も好ましい。ただし、当該炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含まない。
【0132】
R’b11としての芳香族炭化水素基に含まれる芳香族炭化水素環の具体例としては、ベンゼン環、フルオレン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、及びビフェニル環が挙げられる。
【0133】
R’b11としての環式基は、上記の芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環を含んでいてもよい。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
【0134】
R’b11としての芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、ナフタレン-2-イル基、4-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、及び2-フェニルフェニル基等が挙げられる。
【0135】
R’b11としての脂環式炭化水素基の炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上12以下がより好ましい。
脂環式炭化水素基は、多環式基であってもよく、単環式基であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基は、シクロアルキル基である。シクロアルキル基の炭素原子数は、3以上6以下が好ましい。シクロアルキル基の好適な具体例としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。当該ポリシクロアルカンの炭素原子数は、7以上30以下が好ましい。ポリシクロアルカンの好適な具体例としては、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、及びテトラシクロドデカン等の架橋環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカン;ステロイド骨格を有する環式基等の縮合環系の多環式骨格を有するポリシクロアルカンが挙げられる。
【0136】
なかでも、R’b11としての脂環式炭化水素基としては、アダマンチル基、及びノルボルニル基が好ましく、アダマンチル基がより好ましい。
【0137】
R’b11としての環状の炭化水素基は、ヘテロ原子を含む複素環であってもよい。具体的にはラクトン含有環式基、式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される-SO2-含有環式基、その他の複素環式基が挙げられる。
【0138】
式(bc-r-1)~(bc-r-7)中のR’b11としての環式基における置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、及びニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、及びtert-ブチル基がより好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素原子数1以上5以下のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、iso-プロポキシ基、n-ブトキシ基、及びtert-ブトキシ基がより好ましく、メトキシ基、及びエトキシ基がさらに好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素原子数1以上5以下のアルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基等の水素原子の一部、又は全部がハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
置換基としてのカルボニル基は、環状の炭化水素基を構成するメチレン基(-CH2-)を置換する基である。
【0139】
R’b11としてのアルキル基は、直鎖状、及び分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましく1以上15以下がより好ましく、1以上10以下がさらに好ましい。
分岐鎖状のアルキルの炭素原子数は、3以上20以下が好ましく、3以上15以下がより好ましく、3以上10以下がさらに好ましい。
分岐鎖状のアルキルの具体例としては、イソプロピル基、sec-ブチル基、イソブチル基、sec-ペンチル基、2-メチルブチル基、イソペンチル基、1-エチルブチル基、2-エチルブチル基、1-メチルペンチル基、2-メチルペンチル基、3-メチルペンチル基、及び4-メチルペンチル基等が挙げられる。
【0140】
R’b11としてのアルケニル基は、直鎖状、及び分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルケニル基の炭素原子数は、2以上10以下が好ましく、2以上5以下がより好ましく、2以上4以下がさらに好ましく、3が特に好ましい。
直鎖状のアルケニル基の具体例としては、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基(アリル基)、及びブテニル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルケニル基の具体例としては、1-メチルビニル基、1-メチルプロペニル基、及び2-メチルプロペニル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、直鎖状のアルケニル基が好ましく、ビニル基、及びプロペニル基がより好ましく、ビニル基が特に好ましい。
【0141】
R’b11としてのアルキル基、及びアルケニル基が有してもよい置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基、及び上記R’b11としての環式基等が挙げられる。
【0142】
なかでも、R’b11としては、置換基を有してもよい環式基が好ましく、置換基を有してもよい環状の炭化水素基がより好ましい。より具体的には、例えば、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、ラクトン含有環式基、式(b-r2-1)~(b-r2-4)で表される-SO2-含有環式基等が好ましい。
【0143】
式(bc-1)又は(bc-2)中のRbc1~Rbc3のうちの2つが、互いに結合して式中の硫黄原子とともに環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、-SO-、-SO2-、-SO3-、-COO-、-CONH-又は-N(RN)-(当該RNは炭素原子数1以上5以下のアルキル基である。)等の官能基を介して結合してもよい。形成される環としては、式中の硫黄原子をその環骨格に含む1つの環が、硫黄原子を含めて、3~10員環であることが好ましく、5~7員環であることが特に好ましい。環の具体例としては、チオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、9H-チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、及びテトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。
【0144】
Rbc6~Rbc7は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素原子数1以上5以下のアルキル基を表す。Rbc6~Rbc7は、好ましくは、水素原子、又は炭素原子数1以上3以下のアルキル基である。Rbc6、及びRbc7の双方がアルキル基である場合、Rbc6、及びRbc7が相互に結合して環を形成してもよい。
【0145】
Rbc8は、置換基を有してもよいアリール基、置換基を有してもよいアルキル基、置換基を有してもよいアルケニル基、又は置換基を有してもよい-SO2-含有環式基である。
Rbc8がアリール基である場合、当該アリール基としては、炭素原子数6以上20以下の無置換のアリール基が好ましく、フェニル基、ナフタレン-1-イル基、及びナフタレン-2-イル基がより好ましい。
Rbc8がアルキル基である場合、当該アルキル基は、鎖状又は環状のアルキル基であってよい。当該アルキル基の炭素原子数は、1以上30以下が好ましい。
Rbc8がアルケニル基である場合、当該アルケニル基の炭素原子数は、2以上10以下が好ましい。
Rbc8としての置換基を有してもよい-SO2-含有環式基は、好ましくは「-SO2-含有多環式基」である。
【0146】
式(bc-1)で表される好適なカチオンを以下に示す。
【0147】
【0148】
【0149】
【化17】
(式(bc-1-35)~(bc-1-37)中、g1、g2、及びg3は括弧内の基の繰返し数を示し、g1は1以上5以下の整数であり、g2は0以上20以下の整数であり、g3は0以上20以下の整数である。)
【0150】
【0151】
【0152】
【0153】
【化21】
(式中、R”
b11は、水素原子、又は置換基であり、当該置換基は、R
bc1~R
bc5、及びR
bc8が有してもよい置換基と同様である。)
【0154】
【0155】
式(bc-2)で表されるカチオンの好適な具体例としては、下記式(bc-2-1)~(bc-2-6)で表されるカチオンが挙げられる。
【0156】
【0157】
酸発生剤(B)のカチオン部としては、式(bc-1)、及び(bc-2)で表される。中でも、式(bc-1-1)~(bc-1-6)、(bc-1-52)~(bc-1-60)で表されるカチオンが好ましい。
【0158】
上記の酸発生剤(B)のなかでは、下記式(b-1-1)で表される化合物が好ましい。
【0159】
【化24】
(式(b-1-1)中、R
b1~R
b3は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基を表す。R
b1~R
b3のいずれか2つが互いに結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよい。R
101は、置換基を有してもよい環式基、置換基を有してもよいアルキル基、又は置換基を有してもよいアルケニル基である。R
102は、炭素原子数1以上5以下のフッ素化アルキル基、又はフッ素原子である。Y
101は、酸素原子を含む2価の連結基、又は単結合である。V
101は、単結合、又は酸素原子である。)
【0160】
式(b-1-1)中、R101、Y101,V101、及びR102は、式(b-1)中のR101、Y101,V101、及びR102と同様である。
Rb1~Rb3は、それぞれ独立に、置換基を有してもよいアリール基である。Rb1~Rb3のいずれか2つは、相互に結合して式中の硫黄原子とともに環を形成してもよい。Rb1~Rb3におけるアリール基は、上記式(bc-1)のRbc1~Rbc3におけるアリール基と同様である。アリール基が有してもよい置換基は、上記式(bc-1)のRbc1~Rbc3におけるアリール基が有してもよい置換基と同様である。
Rb1~Rb3のいずれか2つが互いに結合して式中の硫黄原子とともに形成する環としては、上記式(bc-1)のRbc1~Rbc3が、相互に結合して式中の硫黄原子とともに形成する環と同様のものが挙げられる。
【0161】
第1の組成物において、酸発生剤(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第1の組成物中、酸発生剤(B)の含有量は、樹脂(A)100質量部に対して、0.5質量部以上30質量部以下、好ましくは1質量部以上10質量部以下であり、より好ましくは3質量部以上7質量以下である。
酸発生剤(B)の含有量が、上記の範囲内であると、フォトリソグラフィー特性が良好な第1の組成物を得やすい。
【0162】
[2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物(C)]
第1の組成物は、ブロック剤によりブロックされたイソシアネート基を2以上有する化合物である化合物(C)を含んでいてもよい。2以上のイソシアネート基を有する化合物に対してブロック剤を作用させることにより、化合物(C)が得られる。
【0163】
2以上のイソシアネート基を有する化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1、4-シクロヘキサンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート;トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、ナフチレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;ジシクロへキシルメタン-4,4’-ジイソシアネート、これらのビウレット体、イソシアヌレート体、トリメチロールプロパンのアダクト体等が挙げられる。
【0164】
ブロック剤については、樹脂(A)に含まれる単位(a3)について前述した通りである。
【0165】
樹脂(A)について前述した単位(a3)のみからなるホモポリマーや、前述の単位(a3)を含み樹脂(A)に該当しないコポリマーを、化合物(C)として用いることもできる。
【0166】
化合物(C)の使用量は、樹脂(A)の全単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
【0167】
[2以上の水酸基を有する化合物(D)]
第1の組成物は、2以上の水酸基を有する化合物(D)を含んでいてもよい。化合物(D)は、2以上の水酸基を有する化合物であれば特に限定されない。化合物(D)としては、所望する効果が損なわれない限りにおいて、種々の公知のポリオールを用いることができる。ポリオールは、芳香族基を含んでいてもよい。
【0168】
芳香族基を含まないポリオールとしては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,7-ヘプタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、1,4-シクロヘキサンジオール、1,3-シクロヘキサンジオール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、ソルビタン、ショ糖、グルコース、マンノース、メチルグルコシド、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルの部分加水分解物等が挙げられる。
【0169】
芳香族ポリオールとしては、ハイドロキノン、レゾルシノール、及びカテコール等のベンゼンジオール;フロログルシノール、ピロガロール、及び1,2,4-ベンゼントリオール等のベンゼントリオール;1,2-ナフタレンジオール、1,3-ナフタレンジオール、1,4-ナフタレンジオール、1,5-ナフタレンジオール、1,6-ナフタレンジオール、1,7-ナフタレンジオール、2,3-ナフタレンジオール、2,6-ナフタレンジオール、及び2,7-ナフタレンジオール等のナフタレンジオール;1,4,5-ナフタレントリオール、1,2,4-ナフタレントリオール、1,3,8-ナフタレントリオール、及び1,2,7-ナフタレントリオール等のナフタレントリオール;ビスフェノールA、ビスフェノールAP、ビスフェノールAF、ビスフェノールB、ビスフェノールBP、ビスフェノールC、ビスフェノールE、ビスフェノールF、ビスフェノールS、及びビスフェノールZ等のビスフェノール類;3,3’,4,4’-テトラヒドロキシビフェニル、及び3,3’,5,5’-テトラヒドロキシビフェニル等のテトラヒドロキシビフェニル;カリックスアレーン;フェノールノボラック、クレゾールノボラック、及びナフトールノボラック等のノボラック樹脂が挙げられる。
【0170】
化合物(D)の使用量は、樹脂(A)の全単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、第1の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第1の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
【0171】
[溶剤(S)]
第1の組成物は、塗布性や粘度の調整等の目的で、溶剤(S)を含有してもよい。溶剤(S)としては、典型的には有機溶剤が用いられる。有機溶剤の種類は、第1の組成物に含まれる成分を、均一に溶解又は分散させることができれば特に限定されない。
【0172】
溶剤(S)は、イソシアネート基と反応しうる、活性水素を含む基を有さないのが好ましい。活性水素を含む基としては、例えば、水酸基、メルカプト基、アミノ基、カルボキシ基等が挙げられる。
【0173】
第1の組成物に配合され得る溶剤(S)の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ-n-ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキ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モノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエ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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等のケトン類;2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、2-ヒドロキシプロピオン酸エチル等の乳酸アルキルエステル類;2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸エチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、ヒドロキシ酢酸エチル、2-ヒドロキシ-3-メチルブタン酸メチル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸n-ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n-ブチル、酪酸エチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n-プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア等の含窒素極性有機溶剤等が挙げられる。
【0174】
これらのなかでは、活性水素を含む基を有さない点で、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエ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アセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルアセテート類;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メチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等の他のエーテル類;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノン、3-ヘプタノン等のケトン類;3-メトキシプロピオン酸メチル、3-メトキシプロピオン酸エチル、3-エトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、エトキシ酢酸エチル、3-メチル-3-メトキシブチルアセテート、3-メチル-3-メトキシブチルプロピオネート、酢酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、蟻酸n-ペンチル、酢酸イソペンチル、プロピオン酸n-ブチル、酪酸エチル、酪酸n-プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸n-ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸n-プロピル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、2-オキソブタン酸エチル等の他のエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;N-メチルピロリドン、N-エチルピロリドン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N,N’,N’-テトラメチルウレア等の含窒素極性有機溶剤等が好ましい。
【0175】
溶剤(S)は、単独で又は2種以上組み合わせて用いることができる。
【0176】
溶剤(S)の使用量は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。製膜性の点から、溶剤(S)は、第1の組成物の固形分濃度が、好ましくは1質量%以上50質量%以下、より好ましくは5質量%以上30質量%以下であるように用いられる。
【0177】
[その他の成分(E)]
第1の組成物は、必要に応じて、添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤の例としては、安定剤、密着増強剤、架橋剤、硬化促進剤、界面活性剤、クエンチャー、酸化防止剤、接着助剤、消泡剤、熱重合禁止剤等の重合禁止剤等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で使用されてもよく、2種以上を組み合わせて使用されてもよい。
【0178】
クエンチャーとしては、通常、低分子化合物(非重合体)が用いられている。クエンチャーとしては、例えば、脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミンが挙げられる。クエンチャーとしては、脂肪族アミンが好ましく、第二級脂肪族アミン、及び第三級脂肪族アミンが特に好ましい。ここで、脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンである。脂肪族アミンが有する脂肪族基の炭素原子数は、1以上20以下が好ましい。
【0179】
脂肪族アミンとしては、例えば、アンモニア(NH3)の水素原子の少なくとも1つが、炭素原子数20以下のアルキル基で置換されたアルキルアミン、アンモニア(NH3)の水素原子の少なくとも1つがヒドロキシアルキル基で置換されたアルカノールアミン、及び環式アミンが挙げられる。
【0180】
アルキルアミン及びアルカノールアミンの具体例としては、n-ヘキシルアミン、n-ヘプチルアミン、n-オクチルアミン、n-ノニルアミン、n-デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ-n-プロピルアミン、ジ-n-ヘプチルアミン、ジ-n-オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ-n-プロピルアミン、トリ-n-ブチルアミン、トリ-n-ペンチルアミン、トリ-n-ヘキシルアミン、トリ-n-ヘプチルアミン、トリ-n-オクチルアミン、トリ-n-ノニルアミン、トリ-n-デシルアミン、トリ-n-ドデシルアミン等のトリアルキルアミン;ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ-n-オクタノールアミン、トリ-n-オクタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等のアルカノールアミンが挙げられる。これらのなかでは、トリアルキルアミン、及びアルカノールアミンが好ましい。
【0181】
環式アミンとしては、例えば、含窒素複素環化合物が挙げられる。含窒素複素環化合物としては、単環式脂肪族アミンであっても、多環式脂肪族アミンであってもよい。
【0182】
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、及びピペラジン等が挙げられる。脂肪族多環式アミンの炭素原子数は、6以上10以下が好ましい。脂肪族多環式アミンとして、具体的には、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、及び1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
【0183】
その他の脂肪族アミンとしては、具体的には、トリス(2-メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2-(2-メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(2-メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2-(1-エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2-{2-(2-ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン等が挙げられる。
【0184】
芳香族アミンとしては、具体的には、アニリン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾール又はこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミン、2,6-ジイソプロピルアニリン、2,2’-ビピリジル、4,4’-ビピリジル等が挙げられる。
【0185】
これらのクエンチャーは単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。第1の組成物に含まれるクエンチャーの量は、樹脂(A)100質量部に対して、通常、0.01質量部以上5.0質量部以下である。
【0186】
[第1の組成物の製造方法]
以上説明した成分を、それぞれ所定量混合したのち、混合物を均一に撹拌することにより第1の組成物が得られる。
【0187】
<第2の組成物>
第2の組成物は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)ともいう。」)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)(以下、単に「酸発生剤(B)ともいう。」)と、2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物(C)とを含む。
第2の組成物は、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る。
【0188】
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)とを含む。
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、第2の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第2の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
上記の比率が30モル%以上であることにより、第1の組成物が、水酸基とイソシアネート基との反応により良好に硬化する。上記の比率は、40モル%以上90モル%以下が好ましく、45モル%以上80モル%以下がより好ましく、50モル%以上70モル%以下がさらに好ましい。
【0189】
以下、第2の組成物が含み得る成分に関して、樹脂(A)について説明する。なお、第2の組成物が含み得る成分に関して、酸発生剤(B)、化合物(C)、化合物(D)、溶剤(S)、及びその他成分(E)については、第1の組成物について前述した通りである。
【0190】
[樹脂(A)]
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)とを含む。樹脂(A)は、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)、及び/又はその他の単位(a4)を含んでいてもよい。
これらの単位(a1)、単位(a2)、単位(a3)、及び単位(a4)については、それぞれ、第1の組成物に関して上記した通りである。
【0191】
樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であり、好ましくは90℃以上150℃以下であり、より好ましくは95℃以上130℃以下である。樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)については、第1の組成物について前述した通りである。
【0192】
樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、10モル%以上70モル%以下が好ましく、20モル%以上60モル%以下がより好ましい。
【0193】
樹脂(A)が、前述の単位(a1)、及び単位(a2)を含む場合、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a1)のモル比率、及び単位(a2)のモル比率の合計は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上がさらにより好ましく、90モル%以上が特に好ましい。
このため、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a3)のモル比率、及び単位(a4)のモル比率の合計は、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下がさらに好ましく、20モル%以下がさらにより好ましく、10モル%以下が特に好ましい。
【0194】
[第2の組成物の製造方法]
以上説明した成分を、それぞれ所定量混合したのち、混合物を均一に撹拌することにより第2の組成物が得られる。
【0195】
<第3の組成物>
第3の組成物は、酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)(以下、単に「樹脂(A)ともいう。」)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)(以下、単に「酸発生剤(B)ともいう。」)と、2以上の水酸基を有する化合物(D)とを含む。
第3の組成物は、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る。
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含む。
【0196】
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(D)が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数と、化合物(D)以外の成分が有する水酸基のモル数との合計に対する、第3の組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、第3の組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上95モル%以下である。
上記の比率が30モル%以上であることにより、第1の組成物が、水酸基とイソシアネート基との反応により良好に硬化する。上記の比率は、40モル%以上90モル%以下が好ましく、45モル%以上80モル%以下がより好ましく、50モル%以上70モル%以下がさらに好ましい。
【0197】
以下、第3の組成物が含み得る成分に関して、樹脂(A)について説明する。なお、第3の組成物が含み得る成分に関して、酸発生剤(B)、化合物(C)、化合物(D)、溶剤(S)、及びその他成分(E)については、第1の組成物について前述した通りである。
【0198】
[樹脂(A)]
樹脂(A)は、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含む。樹脂(A)は、水酸基含有単位(a2)及び/又はその他の単位(a4)を含んでいてもよい。
これらの単位(a1)、単位(a2)、単位(a3)、及び単位(a4)については、それぞれ、第1の組成物に関して上記した通りである。
【0199】
樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、90℃以上であり、好ましくは90℃以上150℃以下であり、より好ましくは95℃以上130℃以下である。樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)については、第1の組成物について前述した通りである。
【0200】
樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、所望する効果が損なわれない範囲で特に限定されない。樹脂(A)の全単位のモル数に対する、単位(a1)のモル数の比率は、10モル%以上70モル%以下が好ましく、20モル%以上60モル%以下がより好ましい。
【0201】
樹脂(A)が、前述の単位(a1)、及び単位(a3)を含む場合、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a1)のモル比率、及び単位(a3)のモル比率の合計は、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上がさらに好ましく、80モル%以上がさらにより好ましく、90モル%以上が特に好ましい。
このため、樹脂(A)の全単位に対する、単位(a2)のモル比率、及び単位(a4)のモル比率の合計は、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下がさらに好ましく、20モル%以下がさらにより好ましく、10モル%以下が特に好ましい。
【0202】
[第3の組成物の製造方法]
以上説明した成分を、それぞれ所定量混合したのち、混合物を均一に撹拌することにより第3の組成物が得られる。
【0203】
≪マイクロレンズの製造方法≫
以上説明した第1の組成物、第2の組成物、又は第3の組成物を感光性樹脂組成物として用いて、マイクロレンズを製造することができる。
具体的には、
前述の感光性樹脂組成物を、基材上に塗布して、塗布膜を形成することと、
基材上のマイクロレンズが形成される位置にドットが形成されるように、塗布膜に対して位置選択的に露光することと、
露光された塗布膜を現像して、マイクロレンズが形成される位置にドットが配置された、複数のドットからなるパターン化された樹脂膜を得ることと、
樹脂膜を加熱することにより、ドットを熱により変形させてマイクロレンズを形成することと、を含む方法によりマイクロレンズを製造できる。
【0204】
基材としては、特に限定されない。好ましい基材としては、フォトダイオード等を含む画像素子、及びカラーフィルター層等が設けられたシリコンウエハ等が挙げられる。
【0205】
基材上に感光性樹脂組成物を塗布する方法は特に限定されない。塗布方法としては、例えば、ロールコーター、リバースコーター、バーコーター、スリットコーター等の接触転写型塗布装置や、スピンナー(回転式塗布装置)、カーテンフローコーター等の非接触型塗布装置を用いる方法が挙げられる。
【0206】
感光性樹脂組成物を基材上に、所望の膜厚となるよう塗布した後、適宜、塗布された感光性樹脂組成物に対して加熱処理(プレベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理)を行うことによって、塗布膜が形成される。
【0207】
プレベークの方法は、特に限定されない。例えば(i)ホットプレートを用いて80℃~120℃の温度において60秒~120秒間乾燥する方法、(ii)室温において数時間~数日間放置する方法、(iii)温風ヒーターや赤外線ヒーター中に基材を数十分~数時間入れて、塗布膜から溶剤を除去する方法、のいずれでもよい。プレベークの温度は、好ましくは80℃以上250℃以下、より好ましくは85℃以上220℃以下である。
基材が有機フォトダイオード等の耐熱性の低い部材を含む場合、プレベークは、例えば、80℃以上150℃以下、好ましくは、80℃以上120℃以下の温度で行われてもよい。
【0208】
以上のようにして形成される塗布膜の膜厚は特に限定されない。塗布膜の厚さは、マイクロレンズのサイズに応じて適宜設定される。塗布膜の厚さは、典型的には、好ましくは30nm以上1500nm以下、より好ましくは50nm以上500nm以下である。
【0209】
次いで、基材上のマイクロレンズが形成される位置にドットが形成されるように、塗布膜に対して位置選択的に露光を行う。
前述の感光性樹脂組成物は、露光によりアルカリ現像液に対して可溶化するポジ型の感光性組成物である。このため、ドットが形成される位置に対して露光光を透過させないフォトマスクを介して、露光が行われる。
具体的には、紫外線、エキシマレーザー光等の活性エネルギー線を照射して露光される。照射するエネルギー線量は、感光性樹脂組成物の組成によっても異なるが、例えば30~2000mJ/cm2程度が好ましい。
【0210】
露光後且つ現像前に塗布膜を加熱する、PEB(ポストエクスポージャーベーク)を行ってもよい。PEBは、例えば、80℃以上180℃以下にて30秒以上120秒以下の間行われる。
【0211】
露光された塗布膜を現像することにより、マイクロレンズが形成される位置にドットが配置された、複数のドットからなるパターン化された樹脂膜が形成される。
現像液としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の有機系の現像液や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、4級アンモニウム塩等の水溶液が挙げられる。
【0212】
現像処理を行う場合、現像後に加熱による乾燥等の方法により、現像液を十分に除去するのが好ましい。
【0213】
このようにして形成された複数のドットからなるパターン化された樹脂膜を加熱することにより、ドットが熱により変形し、マイクロレンズが形成される。
加熱温度は、例えば、120℃以上240℃以下が好ましく、140℃以上200℃以下がより好ましい。加熱時間は、例えば、2分以上15分以下が好ましく、5分以上10分以下がより好ましい。
【0214】
以上の通り、本発明者により、以下の(1)~(7)が提供される。
(1)酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、第三級炭素原子とが結合しており、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数の合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
(2)酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、水酸基含有単位(a2)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、第三級炭素原子とが結合しており、
感光性樹脂組成物が、さらに、2以上のブロックイソシアネート基を有する化合物(C)を含み、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
(3)酸の作用によりアルカリに対する溶解性が増大する樹脂(A)と、活性光線又は放射線の照射により酸を発生する酸発生剤(B)とを含み、加熱により、水酸基と、イソシアネート基との反応により架橋し得る感光性樹脂組成物であって、
樹脂(A)のガラス転移温度の計算値が、90℃以上であり、
樹脂(A)が、第三級炭素原子を有する有機基で保護されたカルボキシ基を含有する単位(a1)と、ブロックイソシアネート基含有単位(a3)とを含み、
保護されたカルボキシ基において、カルボキシ基に由来する非カルボニル酸素原子と、第三級炭素原子とが結合しており、
感光性樹脂組成物が、さらに、2以上の水酸基を有する化合物(D)を含み、
樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(D)が有する水酸基のモル数と、化合物(D)以外の成分が有する水酸基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計の比率が、30モル%以上である、感光性樹脂組成物。
(4)第三級炭素原子を有する有機基が、2-アルキルアダマンタン-2-イル基である、(1)から(3)のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物。
(5)ブロックイソシアネート基含有単位(a3)又は化合物(C)が、下記式(a3-2):
-NH-CO-Ra34・・・(a3-2)
(式(a3-2)中、Ra34は、ラクタム環基である。ラクタム環基は、ラクタム環中の窒素原子から水素原子を除いた基である。ラクタム環基中の窒素原子は、カルボニル基中の炭素原子と結合している。)
で表される基を有する、(1)~(4)のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物。
(6)(1)~(5)のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物の硬化物からなるマイクロレンズ。
(7)(1)~(5)のいずれか1つに記載の感光性樹脂組成物を、基材上に塗布して、塗布膜を形成することと、
基材上のマイクロレンズが形成される位置にドットが形成されるように、塗布膜に対して位置選択的に露光することと、
露光された塗布膜を現像して、マイクロレンズが形成される位置にドットが配置された、複数のドットからなるパターン化された樹脂膜を得ることと、
樹脂膜を加熱することにより、ドットを熱により変形させてマイクロレンズを形成することと、を含むマイクロレンズの製造方法。
【実施例0215】
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されない。
【0216】
[感光性樹脂組成物の調製]
樹脂(A)として、下記の単位からなるA-1~A-9を用いた。
下記式A-1~A-9のそれぞれにおいて、各繰り返し単位に付された数字は、樹脂(A)に含まれる全単位に対する各単位の比率(モル%)である。なお、各単位の比率について、小数点以下の数値を切り捨てた値である。このため、A-1、及びA-7~A-9については、各構成単位の比率の合計値が、便宜的に99%となっている。しかし、A-1、及びA-7~A-9は、3種の構成単位からなり、A-1、及びA-7~A-9は、3種の構成単位を等量含有する。つまり、A-1、及びA-7~A-9は、下記の3種の構成単位を、合計100%であるように含んでいる。
【0217】
【0218】
【0219】
【0220】
【0221】
【0222】
実施例、及び比較例で用いた樹脂(A)は次の通りである。理論Tgは、前述の方法により算出されたガラス転移温度の値である。
【表1】
【0223】
酸発生剤(B)として、下記B-1を用いた。
【化30】
【0224】
溶剤(S)として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を用いた。
【0225】
クエンチャーとして、トリ-n-ペンチルアミンを用いた。
【0226】
化合物(C)として、下記式(L)で表されるアクリレート化合物のホモポリマーであるMOI-CP(昭和電工製)を用いた。
【0227】
【0228】
表2に記載された種類の樹脂(A)100質量部と、酸発生剤(B)5質量部と、クエンチャー0.1質量部とを、それぞれ表2に記載の割合で、溶剤(S)に分散、溶解させて、感光性樹脂組成物を調製した。なお、実施例7では、さらに化合物(C)50質量部を用いた。溶剤(S)は、感光性樹脂組成物の固形成分濃度が7%となるように用いた。
【0229】
【表2】
※比率は、樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計比率。
【0230】
得られた各実施例、及び比較例の感光性樹脂組成物を用いて、以下の方法に従い、表3に記載の項目の評価を行った。
【0231】
<樹脂膜を備える基板の作製>
各実施例及び比較例で得た感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて100×100mm、0.7mm厚のシリコン基板上に塗布した後、塗膜を100℃で60秒間プリベークし、膜厚300nmの樹脂膜を得た。
次いで、KrF露光装置NSR-S203B(Nikon製、NA=0.68、S=0.75)を用いて、塗膜にKrFエキシマレーザー(248nm)を照射した。
露光後、濃度2.38質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液を現像液として用いて、室温(23℃)60秒の条件で現像を行った。
現像後の露光された塗膜を、200℃で5分間の条件でポストベークして、樹脂膜を備える基板を得た。
【0232】
<耐溶剤性の評価>
樹脂膜を備える基板を、室温(23℃)条件下、10分間、溶剤に浸漬した。
アセトン又はPGMEA浸漬後、純水で30秒間リンスを行った。その後100℃1分間の条件で、ホットプレートを用いて基板を加熱した。
アセトン浸漬の前後、又はPGMEA浸漬の前後において、樹脂膜の膜厚を測定した。浸漬前の膜厚をTh1とし、浸漬後の膜厚をTh2とした。
膜厚の測定値に基づいて、下記式に基づいて、樹脂膜の膜厚の変化率を算出した。
膜厚変化率(%)=Th2/Th1×100
算出された膜厚変化率の値に基づいて、以下の基準に従い耐溶剤性を評価した。結果を表3に示す。
A:膜厚変化率が、99%以上101%以下
B:膜厚変化率が、95%以上99%未満、又は101%超105%以下
C:膜厚変化率が、95%未満、又は105%超
【0233】
<パターン化された樹脂膜を備える基板の作成>
各実施例及び比較例で得た感光性樹脂組成物を、スピンコーターを用いて100mm×100mm×0.7mmのシリコン基板上に塗布した。その後、塗膜を100℃で60秒間プリベークし、膜厚300nmの樹脂膜を得た。
次いで、KrF露光装置NSR-S203B(Nikon製、NA=0.68、S=0.75)を用いて、フォトマスク(ドット径:0.42μm、ドット間距離:0.22μm)を介して、塗膜にKrFエキシマレーザー(波長248nm)を位置選択的に照射した。
露光後、90℃又は110℃で90秒間の条件で、樹脂膜を加熱した。
加熱後、濃度2.38質量%の水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液を現像液として用いて、室温(23℃)60秒の条件で露光された樹脂膜を現像して、パターン化された樹脂膜を備える基板を得た。
【0234】
<パターン形状の評価>
基板に形成されたドットパターン状の樹脂膜を、走査型電子顕微鏡S-9220(日立製作所製)により観察して、目視で観察し、以下の基準にて評価をした。結果を表3に示す。
A:ドットの基板の面方向に対して垂直な断面の形状が矩形、又は略矩形であり、且つドット間において基板面が露出している。
B:ドットの基板の面方向に対して垂直な断面の形状が台形であり、且つドット間に基板面が露出するように溝部が形成されていた。
C:ドット間において基板面が露出していない。
【0235】
【0236】
表3によれば、ガラス転移温度(Tg)の計算値が90℃である樹脂(A)を含む実施例1~7の感光性樹脂組成物は、耐溶剤性に優れ、良好な形状を有するパターン化された樹脂膜を与えることが分かる。
他方、ガラス転移温度の計算値が90℃未満である樹脂を含む比較例3~6の感光性樹脂組成物を用いる場合、優れた耐溶剤性と良好な形状とを兼ね備えるパターン化された樹脂膜を形成することが困難であった。また、比較例6ではガラス転移温度の計算値が89℃の樹脂を用い、90℃で樹脂膜の加熱を行ったが、パターン形状は改善されなかった。比較例1及び2はガラス転移温度の計算値が90℃以上である樹脂を含む。しかし、比較例1は感光性樹脂組成物中にブロックイソシアネート基を有さないため耐溶剤性が得られなかった。また、比較例2は樹脂(A)の全構成単位のモル数と、化合物(C)が有するブロックイソシアネート基のモル数と、樹脂(A)以外の成分が有する水酸基のモル数と、化合物(C)以外の成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計に対する、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有する水酸基のモル数と、感光性樹脂組成物に含まれる全成分が有するブロックイソシアネート基のモル数との合計比率が30モル%未満であるため、耐溶剤性が得られなかった。