(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-16
(45)【発行日】2024-12-24
(54)【発明の名称】パターン形成用組成物
(51)【国際特許分類】
C08L 79/06 20060101AFI20241217BHJP
C08G 73/06 20060101ALI20241217BHJP
G02B 3/00 20060101ALI20241217BHJP
G03F 7/038 20060101ALI20241217BHJP
H01L 33/58 20100101ALI20241217BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20241217BHJP
【FI】
C08L79/06
C08G73/06
G02B3/00 A
G03F7/038 505
H01L33/58
H10K50/10
(21)【出願番号】P 2021563956
(86)(22)【出願日】2020-12-07
(86)【国際出願番号】 JP2020045547
(87)【国際公開番号】W WO2021117692
(87)【国際公開日】2021-06-17
【審査請求日】2023-09-11
(31)【優先権主張番号】P 2019222293
(32)【優先日】2019-12-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020060290
(32)【優先日】2020-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2020070203
(32)【優先日】2020-04-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003986
【氏名又は名称】日産化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100163038
【氏名又は名称】山下 武志
(74)【代理人】
【識別番号】100193725
【氏名又は名称】小森 幸子
(72)【発明者】
【氏名】中家 直樹
(72)【発明者】
【氏名】高瀬 顕司
(72)【発明者】
【氏名】菅原 祐大
【審査官】中川 裕文
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2019/093203(WO,A1)
【文献】国際公開第2014/003092(WO,A1)
【文献】特開2004-156001(JP,A)
【文献】国際公開第2015/098787(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 79/06
C08G 73/06
G02B 3/00
G03F 7/038
H01L 33/58
H10K 50/10
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含むとともに、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、そのトリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されているトリアジン環含有重合体と、架橋剤と、有機溶媒とを含む
、凸レンズ形状のパターンを作製するためのパターン形成用組成物。
【化1】
{式中、RおよびR’は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表し、
Ar
1は、下記式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
【化2】
〔式中、R
1~R
92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
R
93およびR
94は、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、
W
1およびW
2は、互いに独立して、単結合、CR
95R
96(R
95およびR
96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10のアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO
2、またはNR
97(R
97は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基またはフェニル基を表す。)を表し、
X
1およびX
2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、または下記式(14)
【化3】
(式中、R
98~R
101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
Y
1およびY
2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕
【請求項2】
前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(15)で示される請求項1記載のパターン形成用組成物。
【化4】
【請求項3】
前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(16)で示される請求項2記載のパターン形成用組成物。
【化5】
【請求項4】
前記Ar
1が、下記式(17)で示される請求項1~3のいずれか1項記載のパターン形成用組成物。
【化6】
【請求項5】
前記架橋剤が、多官能(メタ)アクリル化合物である請求項1~4のいずれか1項記載のパターン形成用組成物。
【請求項6】
有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し層用である請求項1~5のいずれか1項記載のパターン形成用組成物。
【請求項7】
請求項1~5のいずれか1項記載のパターン形成用組成物から作製された硬化物
であって、凸レンズ形状を有するレンズである硬化物。
【請求項8】
基材と、前記基材上に形成された請求項
7記載の硬化物とを備える電子デバイス。
【請求項9】
有機エレクトロルミネッセンスである請求項
8記載の電子デバイス。
【請求項10】
基材と、前記基材上に形成された請求項
7記載の硬化物とを備える光学部材。
【請求項11】
請求項1~5のいずれか1項記載のパターン形成用組成物を基材に塗布し、有機溶媒を蒸発させ、パターンが形成されたマスクを介して光照射した後、現像し、さらに焼成すること
により、前記パターン形成用組成物から作製された硬化物である凸レンズ形状のパターンを作製することを特徴とするパターンの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パターン形成用組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、および有機薄膜トランジスタ(TFT)等の電子デバイスを開発する際に、高機能な高分子材料が要求されるようになってきた。
求められる具体的な特性としては、1)耐熱性、2)透明性、3)高屈折率、4)高溶解性、5)低体積収縮率、6)高温高湿耐性、7)高膜硬度などが挙げられる。
この点に鑑み、本出願人は、トリアジン環および芳香環を有する繰り返し単位を含む重合体が高屈折率を有し、ポリマー単独で高耐熱性、高透明性、高屈折率、高溶解性、低体積収縮を達成でき、電子デバイスを作製する際の膜形成用組成物として好適であることを既に見出している(特許文献1)。
【0003】
ところで、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイは、一般的に、光取り出し効率、すなわち、発生した光がデバイスの外部に出てくる効率が低いという問題がある。
この問題を解決する光取り出し法として、従来種々の技術が開発されており、その一つとして、光が外部に出るまでに損失されてしまう原因の一つである層間の屈折率差をなくすため、高屈折率層や高屈折率パターンを用いる技術が知られている。
この高屈折率パターンには、多くのネガ型感光性組成物が提案されてきており、本出願人も、これまでネガ型の高屈折率パターンを形成できる各種材料を報告している(特許文献2~4参照)。
【0004】
しかし、ネガ型材料では、上部から照射された光で硬化した部分が残ってパターンが形成されるため、一般的に現像後の形状が逆テーパー状になりやすい上、アンダーカットが生じ易く、特に、いわゆる凸レンズ形状のパターンを作製することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】国際公開第2010/128661号
【文献】国際公開第2016/024613号
【文献】国際公開第2016/114337号
【文献】国際公開第2019/093203号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そのため、ネガ型の高屈折率パターンを形成しうる組成物が求められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高屈折率で透明性に優れたパターンを形成し得るパターン形成用組成物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】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、トリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されたトリアジン環含有重合体および架橋剤を含む組成物によって、高屈折率で透明な微細パターンを形成できることを見出し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明は、
[1]. 下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含むとともに、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、そのトリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されているトリアジン環含有重合体と、架橋剤と、有機溶媒とを含むことを特徴とするパターン形成用組成物、
【化1】
{式中、RおよびR’は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表し、
Ar
1は、下記式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
【化2】
〔式中、R
1~R
92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
R
93およびR
94は、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、
W
1およびW
2は、互いに独立して、単結合、CR
95R
96(R
95およびR
96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10のアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO
2、またはNR
97(R
97は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基またはフェニル基を表す。)を表し、
X
1およびX
2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、または下記式(14)
【化3】
(式中、R
98~R
101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
Y
1およびY
2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕
[2]. 前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(15)で示される[1]のパターン形成用組成物、
【化4】
[3]. 前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(16)で示される[2]のパターン形成用組成物、
【化5】
[4]. 前記Ar
1が、下記式(17)で示される[1]~[3]のいずれかのパターン形成用組成物、
【化6】
[5]. 前記架橋剤が、多官能(メタ)アクリル化合物である[1]~[4]のいずれかのパターン形成用組成物、
[6]. 有機エレクトロルミネッセンス素子の光取り出し層用である[1]~[5]のいずれかのパターン形成用組成物、
[7]. [1]~[5]のいずれかのパターン形成用組成物から作製された硬化物、
[8]. レンズである[7]の硬化物、
[9]. 基材と、前記基材上に形成された[7]または[8]の硬化物とを備える電子デバイス、
[10]. 有機エレクトロルミネッセンスである[9]の電子デバイス、
[11]. 基材と、前記基材上に形成された[7]または[8]の硬化物とを備える光学部材、
[12]. [1]~[5]のいずれかのパターン形成用組成物を基材に塗布し、有機溶媒を蒸発させ、パターンが形成されたマスクを介して光照射した後、現像し、さらに焼成することを特徴とするパターンの作製方法、
[13]. 下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含むとともに、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、そのトリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されているトリアジン環含有重合体、
【化7】
{式中、RおよびR’は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表し、
Ar
1は、下記式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
【化8】
〔式中、R
1~R
92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
R
93およびR
94は、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、
W
1およびW
2は、互いに独立して、単結合、CR
95R
96(R
95およびR
96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10のアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO
2、またはNR
97(R
97は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基またはフェニル基を表す。)を表し、
X
1およびX
2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、または下記式(14)
【化9】
(式中、R
98~R
101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
Y
1およびY
2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表す。)で示される基を表す。〕
[14]. 前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(15)で示される[13]のトリアジン環含有重合体、
【化10】
[15]. 前記水酸基置換アリールアミノ基が、下記式(16)で示される[14]のトリアジン環含有重合体、
【化11】
[16]. 前記Ar
1が、下記式(17)で示される[13]~[15]のいずれかのトリアジン環含有重合体
【化12】
を提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の組成物は、マスキング等してパターン状に露光・硬化させた後、これをアルカリ現像した後、焼成することで、高屈折率で透明性に優れた微細パターンを与える。
本発明の組成物から作製されたパターンは、トリアジン環含有重合体による、高耐熱性、高屈折率、低体積収縮という特性を発揮し得るため、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜トランジスタ(TFT)、レンズ、プリズム、カメラ、双眼鏡、顕微鏡、半導体露光装置等を作製する際の一部材など、電子デバイスや光学材料の分野に好適に利用できる。
特に、本発明の組成物から作製されたパターンは、有機ELディスプレイの光取出し用のパターン形成物として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】実施例1で得られた高分子化合物[4]の
1H-NMRスペクトル図である。
【
図2】実施例2で得られた高分子化合物[5]の
1H-NMRスペクトル図である。
【
図3】実施例3で作製したパターニング膜の光学顕微鏡写真である。
【
図4】実施例3で作製したパターニング膜の電子顕微鏡写真である。
【
図5】実施例4で作製したパターニング膜の光学顕微鏡写真である。
【
図6】実施例4で作製したパターニング膜の電子顕微鏡写真である。
【
図7】実施例5で作製したパターニング膜の光学顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明に係るパターン形成用組成物は、下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含むとともに、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、そのトリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されているトリアジン環含有重合体と、架橋剤と、有機溶媒とを含むことを特徴とする。
【0012】
(1)トリアジン環含有重合体
本発明で用いるトリアジン環含有重合体は、下記式(1)で表される繰り返し単位構造を含む。
トリアジン環含有重合体は、例えば、いわゆるハイパーブランチポリマーである。ハイパーブランチポリマーとは、不規則な分岐構造を有する高分岐ポリマーである。ここでの不規則とは、規則的な分岐構造を有する高分岐ポリマーであるデンドリマーの分岐構造よりも不規則であることを意味する。
例えば、ハイパーブランチポリマーであるトリアジン環含有重合体は、式(1)で表される繰り返し単位構造よりも大きな構造として、式(1)で表される繰り返し単位構造の3つの結合手のそれぞれに、式(1)で表される繰り返し単位構造が結合してなる構造(構造A)を含む。ハイパーブランチポリマーであるトリアジン環含有重合体においては、構造Aがトリアジン環含有重合体の末端を除く全体に分布している。
ハイパーブランチポリマーであるトリアジン環含有重合体においては、繰り返し単位構造が、本質的に式(1)で表される繰り返し単位構造のみからであってもよい。
【0013】
【0014】
上記式中、RおよびR’は、互いに独立して、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、またはアラルキル基を表すが、屈折率をより高めるという観点から、ともに水素原子であることが好ましい。
本発明において、アルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1~20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、アルキル基の炭素数としては、1~10がより好ましく、1~3がより一層好ましい。また、アルキル基の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
【0015】
アルキル基の具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、シクロプロピル、n-ブチル、イソブチル、s-ブチル、t-ブチル、シクロブチル、1-メチル-シクロプロピル、2-メチル-シクロプロピル、n-ペンチル、1-メチル-n-ブチル、2-メチル-n-ブチル、3-メチル-n-ブチル、1,1-ジメチル-n-プロピル、1,2-ジメチル-n-プロピル、2,2-ジメチル-n-プロピル、1-エチル-n-プロピル、シクロペンチル、1-メチル-シクロブチル、2-メチル-シクロブチル、3-メチル-シクロブチル、1,2-ジメチル-シクロプロピル、2,3-ジメチル-シクロプロピル、1-エチル-シクロプロピル、2-エチル-シクロプロピル、n-ヘキシル、1-メチル-n-ペンチル、2-メチル-n-ペンチル、3-メチル-n-ペンチル、4-メチル-n-ペンチル、1,1-ジメチル-n-ブチル、1,2-ジメチル-n-ブチル、1,3-ジメチル-n-ブチル、2,2-ジメチル-n-ブチル、2,3-ジメチル-n-ブチル、3,3-ジメチル-n-ブチル、1-エチル-n-ブチル、2-エチル-n-ブチル、1,1,2-トリメチル-n-プロピル、1,2,2-トリメチル-n-プロピル、1-エチル-1-メチル-n-プロピル、1-エチル-2-メチル-n-プロピル、シクロヘキシル、1-メチル-シクロペンチル、2-メチル-シクロペンチル、3-メチル-シクロペンチル、1-エチル-シクロブチル、2-エチル-シクロブチル、3-エチル-シクロブチル、1,2-ジメチル-シクロブチル、1,3-ジメチル-シクロブチル、2,2-ジメチル-シクロブチル、2,3-ジメチル-シクロブチル、2,4-ジメチル-シクロブチル、3,3-ジメチル-シクロブチル、1-n-プロピル-シクロプロピル、2-n-プロピル-シクロプロピル、1-イソプロピル-シクロプロピル、2-イソプロピル-シクロプロピル、1,2,2-トリメチル-シクロプロピル、1,2,3-トリメチル-シクロプロピル、2,2,3-トリメチル-シクロプロピル、1-エチル-2-メチル-シクロプロピル、2-エチル-1-メチル-シクロプロピル、2-エチル-2-メチル-シクロプロピル、2-エチル-3-メチル-シクロプロピル基等が挙げられる。
【0016】
上記アルコキシ基の炭素数としては特に限定されるものではないが、1~20が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、アルコキシ基の炭素数としては、1~10がより好ましく、1~3がより一層好ましい。また、そのアルキル部分の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
【0017】
アルコキシ基の具体例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、イソプロポキシ、n-ブトキシ、イソブトキシ、s-ブトキシ、t-ブトキシ、n-ペントキシ、1-メチル-n-ブトキシ、2-メチル-n-ブトキシ、3-メチル-n-ブトキシ、1,1-ジメチル-n-プロポキシ、1,2-ジメチル-n-プロポキシ、2,2-ジメチル-n-プロポキシ、1-エチル-n-プロポキシ、n-ヘキシルオキシ、1-メチル-n-ペンチルオキシ、2-メチル-n-ペンチルオキシ、3-メチル-n-ペンチルオキシ、4-メチル-n-ペンチルオキシ、1,1-ジメチル-n-ブトキシ、1,2-ジメチル-n-ブトキシ、1,3-ジメチル-n-ブトキシ、2,2-ジメチル-n-ブトキシ、2,3-ジメチル-n-ブトキシ、3,3-ジメチル-n-ブトキシ、1-エチル-n-ブトキシ、2-エチル-n-ブトキシ、1,1,2-トリメチル-n-プロポキシ、1,2,2-トリメチル-n-プロポキシ、1-エチル-1-メチル-n-プロポキシ、1-エチル-2-メチル-n-プロポキシ基等が挙げられる。
【0018】
上記アリール基の炭素数としては特に限定されるものではないが、6~40が好ましく、ポリマーの耐熱性をより高めることを考慮すると、炭素数6~16がより好ましく、6~13がより一層好ましい。
本発明において上記アリール基には、置換基を有するアリール基が含まれる。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基などが挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル、o-クロルフェニル、m-クロルフェニル、p-クロルフェニル、o-フルオロフェニル、p-フルオロフェニル、o-メトキシフェニル、p-メトキシフェニル、p-ニトロフェニル、p-シアノフェニル、α-ナフチル、β-ナフチル、o-ビフェニリル、m-ビフェニリル、p-ビフェニリル、1-アントリル、2-アントリル、9-アントリル、1-フェナントリル、2-フェナントリル、3-フェナントリル、4-フェナントリル、9-フェナントリル基等が挙げられる。
【0019】
アラルキル基の炭素数としては特に限定されるものではないが、炭素数7~20が好ましく、そのアルキル部分の構造は、特に限定されず、例えば、直鎖、分岐、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
本発明において、アラルキル基には、置換基を有するアラルキル基が含まれる。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、ニトロ基、シアノ基などが挙げられる。
その具体例としては、ベンジル、p-メチルフェニルメチル、m-メチルフェニルメチル、o-エチルフェニルメチル、m-エチルフェニルメチル、p-エチルフェニルメチル、2-プロピルフェニルメチル、4-イソプロピルフェニルメチル、4-イソブチルフェニルメチル、α-ナフチルメチル基等が挙げられる。
【0020】
上記Ar1は、式(2)~(13)で示される群から選ばれる少なくとも1種を表す。
【0021】
【0022】
上記R1~R92は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
R93およびR94は、水素原子または炭素数1~10のアルキル基を表し、
W1およびW2は、互いに独立して、単結合、CR95R96(R95およびR96は、互いに独立して、水素原子または炭素数1~10のアルキル基(ただし、これらは一緒になって環を形成していてもよい。)を表す。)、C=O、O、S、SO、SO2、またはNR97(R97は、水素原子、炭素数1~10のアルキル基またはフェニル基を表す。)を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
なお、アルキル基、アルコキシ基としては上記と同様のものが挙げられる。
また、X1およびX2は、互いに独立して、単結合、炭素数1~10のアルキレン基、または式(14)で示される基を表す。
これらのアルキル基、アルコキシ基、及びアルキレン基の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
【0023】
【0024】
上記R98~R101は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、スルホ基、炭素数1~10のアルキル基、または炭素数1~10のアルコキシ基を表し、
Y1およびY2は、互いに独立して、単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表す。
これらハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基としては、R1~R92におけるハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基と同様のものが挙げられる。
R98~R101におけるアルキル基、及びアルコキシ基の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
Y1およびY2におけるアルキレン基の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
炭素数1~10のアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチレン基等が挙げられる。
上記アルキレン基の構造は、特に限定されず、例えば、鎖状、分岐状、環状、およびこれらの2以上の組み合わせのいずれでもよい。
【0025】
特に、Ar1としては、式(2)、(5)~(13)で示される少なくとも1種が好ましく、式(2)、(5)、(7)、(8)、(11)~(13)で示される少なくとも1種がより好ましい。上記式(2)~(13)で表されるアリール基の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0026】
【0027】
これらの中でも、より高い屈折率のポリマーが得られることから、下記式で示されるアリール基がより好ましい。
【0028】
【0029】
特に、レジスト溶剤等の安全性の高い溶剤に対するトリアジン環含有重合体の溶解性をより高めることを考慮すると、Ar1としては、式(17)で示されるm-フェニレン基が好ましい。
【0030】
【0031】
なお、本発明で用いるトリアジン環含有重合体では、これを用いて得られる薄膜や硬化膜のアルカリ現像液に対する溶解性を向上させるという点から、そのトリアジン環末端の少なくとも一部が水酸基置換アリールアミノ基で封止されている。当該水酸基は、アリール基に直接結合した水酸基であり、いわゆるフェノール性水酸基である。
このアリール基としては、上記で例示した基と同様のものが挙げられるが、特に、フェニル基が好ましい。
アリール基上の水酸基の数は、特に限定されるものではないが、アルカリ現像液での現像性および有機溶媒に対する溶解性のバランスを考慮すると、1つが好適である。
これらの観点から、本発明では、水酸基置換アリールアミノ基として、式(15)で示される水酸基置換フェニルアミノ基が好ましく、式(16)で示されるアミノ基のメタ位に水酸基を有するフェニルアミノ基がより好ましい。
【0032】
【0033】
【0034】
本発明におけるトリアジン環含有重合体の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、500~500,000が好ましく、さらに500~100,000が好ましく、より耐熱性を向上させるとともに、収縮率を低くするという点から、2,000以上が好ましく、より溶解性を高め、得られた溶液の粘度を低下させるという点から、50,000以下が好ましく、30,000以下がより好ましく、15,000以下がより一層好ましく、さらに10,000以下が好ましい。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、GPCという)分析による標準ポリスチレン換算で得られる平均分子量である。
【0035】
本発明のトリアジン環含有重合体(ハイパーブランチポリマー)は、上述した国際公開第2010/128661号に開示された手法に準じて製造することができる。
例えば、下記スキーム1に示されるように、トリアジン環含有重合体(19)は、トリアジン化合物(18)、およびアリールジアミノ化合物(20)を適当な有機溶媒中で反応させて得ることができる。
【0036】
【化21】
(式中、Xは、互いに独立してハロゲン原子を表す。)
【0037】
上記反応において、アリールジアミノ化合物(20)の仕込み比は、目的とする重合体が得られる限り任意であるが、トリアジン化合物(18)1当量に対し、ジアミノ化合物(20)0.01~10当量が好ましく、0.7~5当量がより好ましい。
アリールジアミノ化合物(20)は、ニートで加えても、有機溶媒に溶かした溶液で加えてもよいが、操作の容易さや反応のコントロールのし易さなどを考慮すると、後者の手法が好適である。
反応温度は、用いる溶媒の融点から溶媒の沸点までの範囲で適宜設定すればよいが、特に、-30~150℃程度が好ましく、-10~100℃がより好ましい。
【0038】
有機溶媒としては、この種の反応において通常用いられる種々の溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド;N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチル-2-ピロリドン、テトラメチル尿素、ヘキサメチルホスホルアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-メチル-2-ピペリドン、N,N-ジメチルエチレン尿素、N,N,N’,N’-テトラメチルマロン酸アミド、N-メチルカプロラクタム、N-アセチルピロリジン、N,N-ジエチルアセトアミド、N-エチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルプロピオン酸アミド、N,N-ジメチルイソブチルアミド、N-メチルホルムアミド、N,N’-ジメチルプロピレン尿素等のアミド系溶媒、およびそれらの混合溶媒が挙げられる。
中でもN,N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N-メチル-2-ピロリドン、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミドおよびそれらの混合系が好ましく、特に、N,N-ジメチルアセトアミド、3-メトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、3-ブトキシ-N,N-ジメチルプロパンアミド、N-メチル-2-ピロリドンが好適である。
【0039】
また、上記スキーム1の反応では、重合時または重合後に通常用いられる種々の塩基を添加してもよい。
この塩基の具体例としては、炭酸カリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、ナトリウムエトキシド、酢酸ナトリウム、炭酸リチウム、水酸化リチウム、酸化リチウム、酢酸カリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、水酸化バリウム、リン酸三リチウム、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、フッ化セシウム、酸化アルミニウム、アンモニア、n-プロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、N-メチルピペリジン、2,2,6,6-テトラメチル-N-メチルピペリジン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、N-メチルモルホリン、2-アミノエタノール、エチルジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール等が挙げられる。
塩基の添加量は、トリアジン化合物(18)1当量に対して1~100当量が好ましく、1~10当量がより好ましい。なお、これらの塩基は水溶液にして用いてもよい。
得られる重合体には、原料成分が残存していないことが好ましいが、本発明の効果を損なわなければ一部の原料が残存していてもよい。
反応終了後、生成物は再沈法等によって容易に精製できる。
【0040】
上述したとおり、本発明のトリアジン環含有重合体は、少なくとも1つのトリアジン環末端を有し、このトリアジン環末端の少なくとも一部が、水酸基置換アリールアミノ基で封止されている。
この末端封止方法としては、公知の方法を採用すればよく、例えば、上記の手法により得られたトリアジン環含有重合体(19)を、末端封止基を与える末端封止剤である、アミノフェノール等のフェノール性水酸基を有するアリールアミン化合物で処理すればよい。
この場合、末端封止剤の使用量は、重合反応に使われなかった余剰のトリアジン化合物由来のハロゲン原子1当量に対し、0.05~10当量程度が好ましく、0.1~5当量がより好ましく、0.5~2当量がより一層好ましい。
反応溶媒や反応温度としては、上記スキーム1で述べたのと同様の条件が挙げられ、また、末端封止剤は、アリールジアミノ化合物(20)と同時に仕込んでもよい。
なお、上記水酸基置換アリールアミン化合物とともに、置換基を有しないアリールアミン化合物を用い、2種類以上の基で末端封止を行ってもよい。
【0041】
本発明において、特に好適なトリアジン環含有重合体としては、式(21)~(24)で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0042】
【化22】
(式中、R,R’,およびR
1~R
4は上記と同じ意味を表す。)
【0043】
【化23】
(式中、R
1~R
4は、上記と同じ意味を表す。)
【0044】
【0045】
【0046】
(2)架橋剤
本発明で用いる架橋剤としては、単独で架橋反応を起こして、又は上述したトリアジン環含有重合体と一緒になって架橋反応を起こして、架橋構造を形成しうる化合物であれば特に限定されるものではない。
そのような化合物としては、メチロール基、メトキシメチル基などの架橋形成置換基を有するメラミン系化合物(例えば、フェノプラスト化合物、アミノプラスト化合物など)、置換尿素系化合物、エポキシ基またはオキセタン基などの架橋形成置換基を含有する化合物(例えば、多官能エポキシ化合物、多官能オキセタン化合物など)、ブロックイソシアナート基を含有する化合物、酸無水物基を有する化合物、(メタ)アクリル基を有する化合物等が挙げられるが、耐熱性や保存安定性の観点からエポキシ基、ブロックイソシアネート基、(メタ)アクリル基を含有する化合物が好ましく、特に、ブロックイソシアネート基を有する化合物や、開始剤を用いなくとも光硬化可能な組成物を与える多官能エポキシ化合物および/または多官能(メタ)アクリル化合物が好ましい。
なお、これらの化合物は、重合体同士の架橋処理に用いる場合又は単独で架橋構造を形成する場合は少なくとも2個の架橋形成置換基を有する必要がある。
【0047】
多官能エポキシ化合物としては、エポキシ基を一分子中2個以上有するものであれば特に限定されるものではない。
その具体例としては、トリス(2,3-エポキシプロピル)イソシアヌレート、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,2-エポキシ-4-(エポキシエチル)シクロヘキサン、グリセロールトリグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、2,6-ジグリシジルフェニルグリシジルエーテル、1,1,3-トリス[p-(2,3-エポキシプロポキシ)フェニル]プロパン、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジルエステル、4,4’-メチレンビス(N,N-ジグリシジルアニリン)、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、ビスフェノール-A-ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0048】
また、市販品として、少なくとも2個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂である、YH-434、YH434L(日鉄ケミカル&マテリアル(株)製)、シクロヘキセンオキサイド構造を有するエポキシ樹脂である、エポリードGT-401、同GT-403、同GT-301、同GT-302、セロキサイド2021、同3000((株)ダイセル製)、ビスフェノールA型エポキシ樹脂である、jER1001、同1002、同1003、同1004、同1007、同1009、同1010、同828(以上、三菱ケミカル(株)製)、ビスフェノールF型エポキシ樹脂である、jER807(三菱ケミカル(株)製)、フェノールノボラック型エポキシ樹脂である、jER152、同154(以上、三菱ケミカル(株)製)、EPPN201、同202(以上、日本化薬(株)製)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂である、EOCN-102、同103S、同104S、同1020、同1025、同1027(以上、日本化薬(株)製)、jER180S75(三菱ケミカル(株)製)、脂環式エポキシ樹脂である、デナコールEX-252(ナガセケムテックス(株)製)、CY175、CY177、CY179(以上、CIBA-GEIGY A.G製)、アラルダイトCY-182、同CY-192、同CY-184(以上、CIBA-GEIGY A.G製)、エピクロン200、同400(以上、DIC(株)製)、jER871、同872(以上、三菱ケミカル(株)製)、ED-5661、ED-5662(以上、セラニーズコーティング(株)製)、脂肪族ポリグリシジルエーテルである、デナコールEX-611、同EX-612、同EX-614、同EX-622、同EX-411、同EX-512、同EX-522、同EX-421、同EX-313、同EX-314、同EX-321(ナガセケムテックス(株)製)等を用いることもできる。
【0049】
多官能(メタ)アクリル化合物としては、(メタ)アクリル基を一分子中2個以上有するものであれば特に限定されるものではない。
その具体例としては、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリメタクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化グリセリントリメタクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、エトキシ化ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ポリグリセリンモノエチレンオキサイドポリアクリレート、ポリグリセリンポリエチレングリコールポリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート、多塩基酸変性アクリルオリゴマー等が挙げられる。
【0050】
また、多官能(メタ)アクリル化合物は、市販品として入手が可能であり、その具体例としては、NKエステルA-200、同A-400、同A-600、同A-1000、同A-9300(イソシアヌル酸トリス(2-アクリロイルオキシエチル))、同A-9300-1CL、同A-TMPT、同UA-53H、同1G、同2G、同3G、同4G、同9G、同14G、同23G、同ABE-300、同A-BPE-4、同A-BPE-6、同A-BPE-10、同A-BPE-20、同A-BPE-30、同BPE-80N、同BPE-100N、同BPE-200、同BPE-500、同BPE-900、同BPE-1300N、同A-GLY-3E、同A-GLY-9E、同A-GLY-20E、同A-TMPT-3EO、同A-TMPT-9EO、同AT-20E、同ATM-4E、同ATM-35E、A-DPH、同A-TMPT、同A-DCP、同A-HD-N、同TMPT、同DCP、同NPG、同HD-N、同A-DPH-12E、同A-DPH-48E、同A-DPH-96E、NKオリゴ U-15HA、NKポリマー バナレジンGH-1203(以上、新中村化学工業(株)製)、KAYARAD(登録商標)DPHA、同NPGDA、同PET30、同DPEA-12、同PEG400DA、同THE-330、同RP-1040、DN-0075(以上、日本化薬(株)製)、アロニックスM-210、同M-303、同M-305、同M-306、同M-309、同M-306、同M-310、同M-313、同M-315、同M-321、同M-350、同M-360、同M-400、同M-402、同M-403、同M-404、同M-405、同M-406、同M-408、同M-450、同M-452、同M-460(以上、東亞合成(株)製)、DPGDA、HDDA、TPGDA、HPNDA、PETIA、PETRA、TMPTA、TMPEOTA、EBECRYL11、同40、同135、同140、同145、同150、同180、同1142、同204、同205、同210、同215、同220、同230、同244、同245、同265、同270、同280/15IB、同284、同294/25HD、同303、同436、同438、同446、同450、同524、同525、同600、同605、同645、同648、同767、同770、同800、同810、同811、同812、同846、同851、同852、同853、同860、同884、同885、同1259、同1290、同1606、同1830、同1870、同3500、同3603、同3608、同3700、同3701、同3702、同3703、同3708、同4820、同4858、同5129、同6040、同8210、同8454、同8301R、同8307、同8311、同8402、同8405、同8411、同8465、同8701、同8800、同8804、同8807、同9270、同9227EA、同936、KRM8200、同8200AE、同7735、同8296、同08452、同8904、同8528、同8912、OTA480、IRR214-K、同616、同679、同742、同793、PEG400DA-D(ACA)Z200M、同Z230AA,同Z250、同Z251、同Z300、同Z320、同Z254F(以上、ダイセル・オルネクス(株)製)等が挙げられる。
上記多塩基酸変性アクリルオリゴマーも市販品として入手が可能であり、その具体例としては、アロニックスM-510,520(以上、東亞合成(株)製)等が挙げられる。
【0051】
酸無水物基を有する化合物としては、2分子のカルボン酸を脱水縮合させたカルボン酸無水物であれば、特に限定されるものではなく、その具体例としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、オクチル無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸等の分子内に1個の酸無水物基を有するもの;1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、ビシクロ[3.3.0]オクタン-2,4,6,8-テトラカルボン酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3-ジメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物等の分子内に2個の酸無水物基を有するもの等が挙げられる。
【0052】
ブロックイソシアネート基を含有する化合物としては、イソシアネート基(-NCO)が適当な保護基によりブロックされたブロックイソシアネート基を一分子中2個以上有し、熱硬化の際の高温に曝されると、保護基(ブロック部分)が熱解離して外れ、生じたイソシアネート基が本発明のトリアジン環含有重合体のフェノール性水酸基との間でウレタン結合反応を起こすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、下記式で示される基を一分子中2個以上(なお、これらの基は同一のものでも、また各々異なっているものでもよい)有する化合物が挙げられる。
【0053】
【化26】
(式中、R
bはブロック部の有機基を表す。)
【0054】
このような化合物は、例えば、一分子中2個以上のイソシアネート基を有する化合物に対して適当なブロック剤を反応させて得ることができる。
一分子中2個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、イソホロンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのポリイソシアネートや、これらの二量体、三量体、および、これらとジオール類、トリオール類、ジアミン類、またはトリアミン類との反応物などが挙げられる。
ブロック剤としては、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、2-エトキシヘキサノール、2-N,N-ジメチルアミノエタノール、2-エトキシエタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類;フェノール、o-ニトロフェノール、p-クロロフェノール、o-、m-またはp-クレゾール等のフェノール類;ε-カプロラクタム等のラクタム類、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、メチルイソブチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等のオキシム類;ピラゾール、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチルピラゾール等のピラゾール類;ドデカンチオール、ベンゼンチオール等のチオール類などが挙げられる。
【0055】
ブロックイソシアネート基を含有する化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、タケネート(登録商標)B-830、B-815N、B-842N、B-870N、B-874N、B-882N、B-7005、B-7030、B-7075、B-5010(以上、三井化学(株)製)、デュラネート(登録商標)17B-60PX、同TPA-B80E、同MF-B60X、同MF-K60X、同E402-B80T(以上、旭化成(株)製)、カレンズMOI-BM(登録商標)(以上、昭和電工(株)製)、TRIXENE(登録商標) BI7950、同7951、同7960、同7961、同7982、同7990、同7991、同7992(以上、Baxenden Chemical社製)等が挙げられる。
【0056】
アミノプラスト化合物としては、メトキシメチル基を一分子中2個以上有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン CYMEL(登録商標)303、テトラブトキシメチルグリコールウリル 同1170、テトラメトキシメチルベンゾグアナミン 同1123(以上、日本サイテックインダストリーズ(株)製)等のサイメルシリーズ、メチル化メラミン樹脂であるニカラック(登録商標)MW-30HM、同MW-390、同MW-100LM、同MX-750LM、メチル化尿素樹脂である同MX-270、同MX-280、同MX-290(以上、(株)三和ケミカル製)等のニカラックシリーズ等のメラミン系化合物が挙げられる。
多官能オキセタン化合物としては、オキセタニル基を一分子中2個以上有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、オキセタニル基を含有するOXT-221、OX-SQ-H、OX-SC(以上、東亜合成(株)製)等が挙げられる。
【0057】
フェノプラスト化合物は、ヒドロキシメチル基を一分子中2個以上有し、そして熱硬化の際の高温に曝されると、本発明のトリアジン環含有重合体のフェノール性水酸基との間で脱水縮合反応により架橋反応が進行するものである。
フェノプラスト化合物としては、例えば、2,6-ジヒドロキシメチル-4-メチルフェノール、2,4-ジヒドロキシメチル-6-メチルフェノール、ビス(2-ヒドロキシ-3-ヒドロキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-3-ヒドロキシメチル-5-メチルフェニル)メタン、2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3,5-ジヒドロキシメチルフェニル)プロパン、ビス(3-ホルミル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)ホルミルメタン、α,α-ビス(4-ヒドロキシ-2,5-ジメチルフェニル)-4-ホルミルトルエン等が挙げられる。
フェノプラスト化合物は、市販品としても入手が可能であり、その具体例としては、26DMPC、46DMOC、DM-BIPC-F、DM-BIOC-F、TM-BIP-A、BISA-F、BI25X-DF、BI25X-TPA(以上、旭有機材(株)製)等が挙げられる。
【0058】
これらの中でも、架橋剤配合による屈折率低下を抑制し得るとともに、硬化反応が速やかに進行するという点から、多官能(メタ)アクリル化合物が好適であり、その中でも、微細パターンの形状制御の点から、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートおよびそのEO付加体が好ましい。
このような多官能(メタ)アクリル化合物としては、例えば、NKエステルA-DPH、同A-DPH-12E(いずれも、新中村化学工業(株)製)等が挙げられる。
【0059】
上述した架橋剤は単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。架橋剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して、1~200質量部が好ましいが、溶剤耐性を考慮すると、その下限は、好ましくは2質量部、より好ましくは5質量部であり、さらには、屈折率および未露光部の残渣をコントロールすることを考慮すると、その上限は好ましくは150質量部、より好ましくは100質量部、より一層好ましくは90質量部である。
【0060】
(3)開始剤
本発明の組成物には、それぞれの架橋剤に応じた開始剤を配合することもできる。なお、上述のとおり、架橋剤として多官能エポキシ化合物および/または多官能(メタ)アクリル化合物を用いる場合、開始剤を使用せずとも光硬化が進行して硬化膜を与えるものであるが、その場合に開始剤を使用しても差し支えない。
【0061】
多官能エポキシ化合物を架橋剤として用いる場合には、光酸発生剤や光塩基発生剤を用いることができる。
光酸発生剤としては、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩やヨードニウム塩などのオニウム塩誘導体を用いることができる。
その具体例としては、フェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、4-メトキシフェニルジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-メチルフェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート等のアリールジアゾニウム塩;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジ(4-メチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジ(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート等のジアリールヨードニウム塩;トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリス(4-メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル-4-チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル-4-チオフェノキシフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、4,4’-ビス(ジフェニルスルフォニオ)フェニルスルフィド-ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4’-ビス(ジフェニルスルフォニオ)フェニルスルフィド-ビスヘキサフルオロホスフェート、4,4’-ビス[ジ(β-ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニルスルフィド-ビスヘキサフルオロアンチモネート、4,4’-ビス[ジ(β-ヒドロキシエトキシ)フェニルスルホニオ]フェニルスルフィド-ビス-ヘキサフルオロホスフェート、4-[4’-(ベンゾイル)フェニルチオ]フェニル-ジ(4-フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、4-[4’-(ベンゾイル)フェニルチオ]フェニル-ジ(4-フルオロフェニル)スルホニウムヘキサフルオロホスフェート等のトリアリールスルホニウム塩等が挙げられる。
【0062】
これらのオニウム塩は市販品を用いてもよく、その具体例としては、サンエイドSI-60、SI-80、SI-100、SI-60L、SI-80L、SI-100L、SI-L145、SI-L150、SI-L160、SI-L110、SI-L147(以上、三新化学工業(株)製)、UVI-6950、UVI-6970、UVI-6974、UVI-6990、UVI-6992(以上、ユニオンカーバイド社製)、CPI-100P、CPI-100A、CPI-200K、CPI-200S(以上、サンアプロ(株)製)、アデカオプトマーSP-150、SP-151、SP-170、SP-171(以上、旭電化工業(株)製)、イルガキュア 261(BASF社製)、CI-2481、CI-2624、CI-2639、CI-2064(以上、日本曹達(株)製)、CD-1010、CD-1011、CD-1012(以上、サートマー社製)、DS-100、DS-101、DAM-101、DAM-102、DAM-105、DAM-201、DSM-301、NAI-100、NAI-101、NAI-105、NAI-106、SI-100、SI-101、SI-105、SI-106、PI-105、NDI-105、BENZOIN TOSYLATE、MBZ-101、MBZ-301、PYR-100、PYR-200、DNB-101、NB-101、NB-201、BBI-101、BBI-102、BBI-103、BBI-109(以上、ミドリ化学(株)製)、PCI-061T、PCI-062T、PCI-020T、PCI-022T(以上、日本化薬(株)製)、IBPF、IBCF(三和ケミカル(株)製)等を挙げることができる。
【0063】
一方、光塩基発生剤としても、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、Co-アミン錯体系、オキシムカルボン酸エステル系、カルバミン酸エステル系、四級アンモニウム塩系光塩基発生剤などを用いることができる。
その具体例としては、2-ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、トリフェニルメタノール、O-カルバモイルヒドロキシルアミド、O-カルバモイルオキシム、[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサン1,6-ジアミン、4-(メチルチオベンゾイル)-1-メチル-1-モルホリノエタン、(4-モルホリノベンゾイル)-1-ベンジル-1-ジメチルアミノプロパン、N-(2-ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン、2,6-ジメチル-3,5-ジアセチル-4-(2’-ニトロフェニル)-1,4-ジヒドロピリジン、2,6-ジメチル-3,5-ジアセチル-4-(2’,4’-ジニトロフェニル)-1,4-ジヒドロピリジン等が挙げられる。
また、光塩基発生剤は市販品を用いてもよく、その具体例としては、TPS-OH、NBC-101、ANC-101(いずれも製品名、みどり化学(株)製)等が挙げられる。
【0064】
光酸または塩基発生剤を用いる場合、多官能エポキシ化合物100質量部に対して、0.1~15質量部の範囲で使用することが好ましく、より好ましくは1~10質量部の範囲である。
なお、必要に応じてエポキシ樹脂硬化剤を、多官能エポキシ化合物100質量部に対して、1~100質量部の量で配合してもよい。
【0065】
一方、多官能(メタ)アクリル化合物を用いる場合には、光ラジカル重合開始剤を用いることができる。
光ラジカル重合開始剤としても、公知のものから適宜選択して用いればよく、例えば、アセトフェノン類、ベンゾフェノン類、ミヒラーのベンゾイルベンゾエート、アミロキシムエステル、オキシムエステル類、テトラメチルチウラムモノサルファイドおよびチオキサントン類等が挙げられる。
特に、光開裂型の光ラジカル重合開始剤が好ましい。光開裂型の光ラジカル重合開始剤については、最新UV硬化技術(159頁、発行人:高薄一弘、発行所:(株)技術情報協会、1991年発行)に記載されている。
市販の光ラジカル重合開始剤としては、例えば、BASF社製 商品名:イルガキュア 127、184、369、379、379EG、651、500、754、819、903、907、784、2959、CGI1700、CGI1750、CGI1850、CG24-61、OXE01、OXE02、OXE03、OXE04、ダロキュア 1116、1173、MBF、BASF社製 商品名:ルシリン TPO、UCB社製 商品名:ユベクリル P36、フラテツリ・ランベルティ社製 商品名:エザキュアー KIP150、KIP65LT、KIP100F、KT37、KT55、KTO46、KIP75/B等が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤を用いる場合、多官能(メタ)アクリレート化合物100質量部に対して、0.1~200質量部の範囲で使用することが好ましく、1~150質量部の範囲で使用することがより好ましい。
【0066】
(4)有機溶媒
有機溶媒の具体例としては、トルエン、p-キシレン、o-キシレン、m-キシレン、エチルベンゼン、スチレン、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチ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、プロピ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エチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、トリ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モノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール、1-オクタノール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、トリメチレングリコール、1-メトキシ-2-ブタノール、シクロヘキサノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、プロピレングリコール、ベンジルアルコール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、γ-ブチロラクトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノーマルブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ノーマルプロピル、酢酸イソブチル、酢酸ノーマルブチル、乳酸エチル、メタノール、エタノール、イソプロパノール、tert-ブタノール、アリルアルコール、ノーマルプロパノール、2-メチル-2-ブタノール、イソブタノール、ノーマルブタノール、2-メチル-1-ブタノール、1-ペンタノール、2-メチル-1-ペンタノール、2-エチルヘキサノール、1-メトキシ-2-プロパノール、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、N-シクロヘキシル-2-ピロリジノン等が挙げられ、これらは単独で用いても、2種以上混合して用いてもよい。
【0067】
この際、組成物中の固形分濃度は、保存安定性に影響を与えない範囲であれば特に限定されず、目的とする膜の厚みに応じて適宜設定すればよい。具体的には、溶解性および保存安定性の観点から、固形分濃度0.1~50質量%が好ましく、より好ましくは0.1~40質量%である。
【0068】
(5)その他の添加剤
本発明の組成物には、本発明の効果を損なわない限りにおいて、トリアジン環含有重合体、架橋剤および溶媒以外のその他の成分、例えば、レベリング剤、界面活性剤、シランカップリング剤、重合禁止剤、酸化防止剤、防錆剤、離型剤、可塑剤、消泡剤、増粘剤、分散剤、帯電防止剤、沈降防止剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、光安定剤、無機微粒子などの添加剤が含まれていてもよい。
界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル類;ポリオキシエチレンオクチルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェノールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル類;ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックコポリマー類;ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル類;ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等のノニオン系界面活性剤、商品名エフトップEF301、EF303、EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製(旧(株)ジェムコ製))、商品名メガファックF171、F173、R-08、R-30、R-40、R-41、F-114、F-410、F-430、F-444、F-477、F-552、F-553、F-554、F-555、F-556、F-557、F-558、F-559、F-561、F-562、F-563、RS-75、RS-72-K、RS-76-E、RS-76NS、RS-77(DIC(株)製)、フロラードFC430、FC431(住友スリーエム(株)製)、商品名アサヒガードAG710,サーフロンS-382、SC101、SC102、SC103、SC104、SC105、SC106(AGC(株)製)等のフッ素系界面活性剤、オルガノシロキサンポリマーKP341(信越化学工業(株)製)、BYK-302、BYK-307、BYK-322、BYK-323、BYK-330、BYK-333、BYK-370、BYK-375、BYK-378(ビックケミー・ジャパン(株)製)等が挙げられる。
【0069】
これらの界面活性剤は、単独で使用しても、2種以上組み合わせて使用してもよい。界面活性剤の使用量は、トリアジン環含有重合体100質量部に対して0.0001~5質量部が好ましく、0.001~1質量部がより好ましく、0.01~0.5質量部がより一層好ましい。
【0070】
(6)パターンの作製方法、及び硬化物
本発明の組成物を用いたパターンの作製方法では、基材に塗布し、その後、必要に応じて加熱して溶剤を蒸発させた後、加熱または光照射して所望の硬化膜とすることができ、光照射にて硬化膜を作製するにあたって、所望のパターンが形成されたマスクを介して光照射した後、現像液にて現像することで微細パターンを形成することができる。また、本発明のパターン形成用組成物を利用すると硬化物を得ることができる。硬化物は、例えば、凸レンズ状の微細パターン(レンズ)である。
なお、パターンの作製方法の他の例では、所望のパターンが形成されたマスクを介した光照射に代えて、レーザーによるパターン状の光照射を行ってもよい。
この際、組成物の塗布方法は任意であり、例えば、スピンコート法、ディップ法、フローコート法、インクジェット法、ジェットディスペンサー法、スプレー法、バーコート法、グラビアコート法、スリットコート法、ロールコート法、転写印刷法、刷毛塗り、ブレードコート法、エアーナイフコート法等の方法を採用できる。
【0071】
また、基材としては、シリコン、インジウム錫酸化物(ITO)が成膜されたガラス、インジウム亜鉛酸化物(IZO)が成膜されたガラス、ポリエチレンテレフタレート(PET)、プラスチック、ガラス、石英、セラミックス等からなる基材等が挙げられ、可撓性を有するフレキシブル基材を用いることもできる。
焼成温度は、溶媒を蒸発させる目的では特に限定されず、例えば70~400℃で行うことができる。
焼成時間は、溶媒が蒸発する時間であればよく、例えば、1~600秒が採用できる。
焼成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ホットプレートやオーブンを用いて、大気、窒素等の不活性ガス、真空中等の適切な雰囲気下で蒸発させればよい。
焼成温度および焼成時間は、目的とする電子デバイスのプロセス工程に適合した条件を選択すればよく、得られる膜の物性値が電子デバイスの要求特性に適合するような焼成条件を選択すればよい。
光照射する場合の条件も特に限定されるものではなく、用いるトリアジン環含有重合体および架橋剤に応じて、適宜な照射エネルギーおよび時間を採用すればよい。
【0072】
露光後の現像は、例えば有機溶媒現像液または水性現像液中に露光樹脂を浸漬して行うことができる。
有機溶媒現像液の具体例としては、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、PGMEA(プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート)、PGMEとPGMEAの混合溶媒、NMP(N-メチル-2-ピロリドン)、γ-ブチロラクトン、DMSO(ジメチルスルホキシド)等が挙げられ、一方、水性現像液の具体例としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム,水酸化カリウム,テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等のアルカリ水溶液が挙げられる。
【0073】
本発明の組成物は、上記現像後に焼成することで、パターンがリフローし、所望の凸レンズ形状の微細パターン(レンズ)が得られる。そして、当該レンズは、高屈折率で透明性に優れる。そのため、本発明の組成物は、レンズ形成用組成物として好適である。
この場合の焼成温度も特に限定されるものではないが、70~400℃が好ましく、80~200℃がより好ましく、85~150℃がより一層好ましい。
また、焼成時間も任意であるが、リフローによって所望のレンズ形状とすることを考慮すると、1~60分が好ましく、5~35分がより好ましく、7~15分がより一層好ましい。
なお、焼成方法は上記と同様の手法を採用できる。
【0074】
なお、本発明の組成物には、さらにオキシラン環含有化合物と、光硬化型触媒とを配合してもよい。
オキシラン環含有化合物としては、分子内にオキシラン環を1個以上、好ましくは2個以上有するものが挙げられ、その具体例としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、エポキシ変性ポリブタジエン樹脂、オキセタン化合物等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
オキシラン環含有化合物の配合量は、特に限定されるものではないが、トリアジン環含有重合体100質量部に対し、10~400質量部程度とすることができる。
【0075】
光硬化型触媒としては、光カチオン発生剤が挙げられる。光カチオン発生剤の具体例としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のトリアリールスルホニウム塩;トリアリールセレニウム塩;ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート等のジアリールヨードニウム塩などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
光硬化型触媒の配合量は、特に限定されるものではないが、トリアジン環含有重合体100質量部に対し、0.1~100質量部程度とすることができる。
【0076】
これらオキシラン環含有化合物および光硬化型触媒は、任意の順序で本発明の組成物を構成する各成分と配合することができる。また、その際、上述した有機溶媒を用いてよい。
これらを含む組成物も上述した手法によって塗布した後、例えば、紫外光等を1~4000mJ/cm2にて光照射して硬化させることができる。光照射は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、LED、レーザー光等の公知の各種手法を用いて行えばよい。
なお、必要に応じ、露光前後に85~150℃程度で加熱してもよい。
露光後の現像は、上述した有機溶媒現像液または水性現像液中に露光樹脂を浸漬して行うことができる。
【0077】
本発明のレンズの大きさは、有機EL素子の高屈折パターンとして使用できる限り特に制限はないが、幅は、0.1~1,000μmが好ましく、0.5~500μmがより好ましく、1~100μmがより一層好ましく、高さは、0.1~100μmが好ましく、0.5~50μmがより好ましく、1~25μmがより一層好ましい。
【0078】
以上のようにして得られた本発明のレンズは、高耐熱性、高屈折率、および低体積収縮を達成できるため、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス(EL)ディスプレイ、タッチパネル、光半導体(LED)素子、固体撮像素子、有機薄膜太陽電池、色素増感太陽電池、有機薄膜トランジスタ(TFT)、レンズ、プリズムカメラ、双眼鏡、顕微鏡、半導体露光装置などを作製する際の一部材など、電子デバイスや光学材料分野に好適に利用できる。
特に、本発明のレンズは、凸レンズ形状を有し、透明性が高く、屈折率も高いため、有機ELディスプレイの光取出し用途やブラックマトリックス用途をはじめとした、高屈折率パターンが要求される用途に好適に用いることできる。
【実施例】
【0079】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた各測定装置は以下のとおりである。
[1H-NMR]
装置:Bruker NMR System AVANCE III HD 500(500MHz)
測定溶媒:DMSO-d6
基準物質:テトラメチルシラン(TMS)(δ0.0ppm)
[GPC]
装置:東ソー(株)製 HLC-8200 GPC
カラム:東ソーTSKgel α-3000 +東ソーTSKgel α-4000
カラム温度:40℃
溶媒:ジメチルホルムアミド(DMF)
検出器:UV(271nm)
検量線:標準ポリスチレン
[エリプソメーター]
装置:ジェー・エー・ウーラム・ジャパン製 多入射角分光エリプソメーターVASE
[分光測色計]
装置:コニカミノルタ製 CM-3700A
[濁度計]
装置:日本電色工業株式会社製 HAZE METER NDH 5000
[光学顕微鏡]
装置:オリンパス光学工業株式会社製 OLYMPUS BX51
[電子顕微鏡]
装置:日本電子製 JSM-7400F
[露光]
装置:SUSS社製マスクアライナーMA6
[現像]
装置:アクテス京三(株)製 小型現像装置 ADE-3000S
【0080】
[1]トリアジン環含有重合体の合成
[実施例1]高分子化合物[4]の合成
【化27】
【0081】
5,000mL四口フラスコに、1,3-フェニレンジアミン[2](228.70g、2.115mol、Amino-Chem社製)、およびジメチルアセトアミド3464.72g(DMAc、関東化学(株)製)を加え、窒素置換した後、撹拌して1,3-フェニレンジアミン[2]をDMAcに溶解させた。その後、エタノール-ドライアイス浴により-10℃まで冷却し、2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジン[1](390.00g、2.115mol、東京化成工業(株)製)を内温が0℃以上にならないよう確認しながら投入した。30分間撹拌後、110~150℃に設定したオイルバスへ反応容器ごと移し、内温が85℃±5℃となるまで反応溶液を昇温させた。1時間撹拌後、DMAc649.64g(関東化学(株)製)に溶解させた3-アミノフェノール[3](276.95g、2.538mol、東京化成工業(株)製)を滴下し、3時間撹拌した。その後、2-アミノエタノール(387.53g、東京化成工業(株)製)を滴下し、30分撹拌後、撹拌を停止した。反応溶液に、テトラヒドロフラン(THF、2,246g)、酢酸アンモニウム(2,526g)およびイオン交換水(2,526g)を加え、30分撹拌した。撹拌停止後、溶液を分液ロートに移し、有機層と水層に分け、有機層を回収した。回収した有機層をメタノール(8,421g)およびイオン交換水(5,614g)の混合液に滴下し、再沈殿させた。得られた沈殿物をろ別し、減圧乾燥機で120℃、8時間乾燥し、目的とする高分子化合物[4](以下、P-1という)536.2gを得た。
化合物P-1のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは5,970、多分散度Mw/Mnは2.5であった。化合物P-1の
1H-NMRスペクトルの測定結果を
図1に示す。
【0082】
(1)溶解性の確認
得られた化合物P-1(3.0g)を、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下、PGMEと略す)(7.0g)、シクロペンタノン(以下、CPNと略す)(7.0g)にそれぞれ溶解させたところ、どちらの溶媒にも溶解し、30質量%の均一なワニスが得られた。
(2)屈折率の確認
得られた化合物P-1(0.749g)、界面活性剤として10質量%PGME溶液のメガファックR-40(DIC(株)製)0.007g、およびCPN4.243gを加えて、15質量%の均一透明な膜形成用組成物(ワニス)を調製した(以下、P-1溶液という)。
得られたP-1溶液を、50mm×50mm×0.7t(0.7mm)の無アルカリガラス基板上にスピンコーターを用いて1000nm狙いでスピンコートし、100℃のホットプレートで1分間仮焼成した後、250℃で5分間本焼成して硬化膜(以下、P-1膜という)を得た(膜厚929nm)。作製した硬化膜の波長550nmにおける屈折率を測定したところ、1.778であった。
【0083】
【0084】
1,000mL四口フラスコに、1,3-フェニレンジアミン[2](45.15g、0.418mol、Amino-Chem社製)、およびジメチルアセトアミド685.16g(DMAc、関東化学(株)製)を加え、窒素置換した後、撹拌して1,3-フェニレンジアミン[2]をDMAcに溶解させた。その後、エタノール-ドライアイス浴により-10℃まで冷却し、2,4,6-トリクロロ-1,3,5-トリアジン[1](70.00g、0.380mol、東京化成工業(株)製)を内温が0℃以上にならないよう確認しながら投入した。30分間撹拌後、90~110℃に設定したオイルバスへ反応容器ごと移し、内温が85℃±5℃となるまで反応溶液を昇温させた。1時間撹拌後、DMAc120.91g(関東化学(株)製)に溶解させた3-アミノフェノール[3](49.71g、0.456mol、東京化成工業(株)製)を滴下し、3時間撹拌した。その後、2-アミノエタノール(69.56g、東京化成工業(株)製)を滴下し、30分撹拌後、撹拌を停止した。反応溶液に、テトラヒドロフラン(THF、416g)、酢酸アンモニウム(468.2g)およびイオン交換水(468.2g)を加え、30分撹拌した。撹拌停止後、溶液を分液ロートに移し、有機層と水層に分け、有機層を回収した。回収した有機層をメタノール(1,040g)およびイオン交換水(1,561g)の混合液に滴下し、再沈殿させた。得られた沈殿物をろ別し、減圧乾燥機で120℃、8時間乾燥し、目的とする高分子化合物[5](以下、P-2という)95.1gを得た。
化合物P-2のGPCによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Mwは12,384、多分散度Mw/Mnは3.3であった。化合物P-2の
1H-NMRスペクトルの測定結果を
図2に示す。
【0085】
[2]レンズ形成用組成物の調製およびレンズの作製
[実施例3]
実施例1で得られた化合物P-1(11.731g)、架橋剤として80質量%CPN溶液のA-DPH-12E(新中村化学社製)13.197g、光ラジカル発生剤として10質量%CPN溶液のOXE-04(BASF社製)3.519g、界面活性剤として10質量%CPN溶液のメガファックR-40(DIC(株)製)0.235g、およびCPN(30.65g)を配合して目視で溶解したことを確認し、固形分38.2質量%のワニスを調製した(以下、SP-1溶液という)。
【0086】
(1)硬化膜の物性の確認
このSP-1溶液を50mm×50mm×0.7tの無アルカリガラス基板上に、スピンコーターにて200rpmで5秒間、590rpmで30秒間スピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で1分間仮乾燥後して硬化膜(以下、SP-1膜という)を得た。
上記で得られた硬化膜について、屈折率、膜厚、b*、400~800nmの透過率、HAZEを測定した。結果を表1に示す。なお、透過率については400~800nmの平均透過率を算出した。
【0087】
【0088】
これらの結果より、SP-1溶液から得られた硬化膜は、膜厚が厚くても高い屈折率を維持しつつ、高い透過率を維持するという優れた効果を有することがわかる。
【0089】
(2)レンズの作製
実施例3で調製したSP-1溶液を50mm×50mm×0.7tの無アルカリガラス基板上に、スピンコーターにて200rpmで5秒間、590rpmで30秒間スピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で1分間仮乾燥後、SUSS社製マスクアライナーMA6を用いて、15μm間隔で配置された直径15μmの円形の開口部と、開口部以外の残部にあたるスペース(紫外線遮蔽部)を設けたマスクを塗布膜上に設置し、365nmの波長の光にて、150mJ/cm
2の露光量を照射した。
UV照射後、2.38%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下、TMAHと略す)溶液を用いて40秒間現像し、その後30秒間超純水でリンスした。リンス後、ホットプレートを用いて100℃で10分間乾燥させ、パターニング膜を得た。
得られたパターニング膜の光学顕微鏡写真および電子顕微鏡写真を
図3,4に示す。
【0090】
[実施例4]
実施例3で調製したSP-1溶液を50mm×50mm×0.7tの無アルカリガラス基板上に、スピンコーターにて200rpmで5秒間、590rpmで30秒間スピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で1分間仮乾燥後、SUSS社製マスクアライナーMA6を用いて、15μm間隔で配置された直径15μmの円形の開口部と、開口部以外の残部にあたるスペース(紫外線遮蔽部)を設けたマスクを塗布膜上に設置し、365nmの波長の光にて、150mJ/cm
2の露光量を照射した。
UV照射後、2.38%のTMAH溶液を用いて40秒間現像し、その後30秒間超純水でリンスし、パターニング膜を得た。
得られたパターニング膜の光学顕微鏡写真および電子顕微鏡写真を
図5,6に示す。
【0091】
図4に示されるように、現像後に焼成したパターニング膜は凸レンズ状であるのに対し、
図6に示されるように、現像後に焼成していないパターニング膜は通常のネガパターンのように逆テーパー状ではなく、またアンダーカットも見られないものの、凸レンズ状にはなっていないことがわかる。
通常、ネガ型の材料は上部から光が当たった部分が硬化するため、逆テーパー形状にはなるが、レンズ形状はその逆形状であるため形成しにくいが、実施例3のパターニング膜では、ネガ型にも関わらず、現像後の焼成によりパターンがリフローし、所望の凸レンズ形状が得られることがわかった。このように、本発明は、ネガ型とリフローという通常ありえない組み合わせで予期せぬ効果を発揮したものと言える。
【0092】
[実施例5]
実施例3で調製したSP-1溶液を50mm×50mm×0.7tの無アルカリガラス基板上に、スピンコーターにて200rpmで5秒間、930rpmで30秒間スピンコートし、ホットプレートを用いて100℃で1分間仮乾燥後、SUSS社製マスクアライナーMA6を用いて、ライン&スペースと呼ばれる幅15μmの直線状の開口部と幅15μmの直線状のスペース(紫外線遮蔽部)を設けたマスクを塗布膜上に設置し、365nmの波長の光にて、150mJ/cm
2の露光量を照射した。
UV照射後、2.38%のTMAH溶液を用いて60秒間現像し、その後30秒間超純水でリンスし、パターニング膜を得た。
得られたパターニング膜の光学顕微鏡写真を
図7に示す。
【0093】
図7のように、本発明はドット形状だけでなく線状のパターンも形成できることがわかる。