CN108139672A - 感光性树脂组合物及由其制备的固化膜 - Google Patents
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Abstract
本文公开了感光性树脂组合物和由其制备的固化膜。所述感光树脂组合物包括硅氧烷聚合物、1,2‑醌二叠氮化合物、环氧化合物和至少一种由式1表示的硅烷化合物。所述硅烷化合物与所述树脂组合物中的所述环氧化合物一起进一步减少存在于所述硅氧烷聚合物中的高反应性硅醇基团的数量。因此,可以使对后处理中使用的化学品的耐性(耐化学性)最大化,从而提供具有优异稳定性的固化膜。
Description
技术领域
本发明涉及感光性树脂组合物及由其制备的固化膜。具体地说,本发明涉及形成耐化学性优异的固化膜的正型感光性树脂组合物以及由所述组合物制备且用于液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)中的固化膜。
背景技术
一般来说,为了绝缘的目的,在薄膜晶体管(TFT)衬底上形成透明的平面化膜,以防止LCD或OLED中的透明电极与数据线之间的接触。通过位于数据线附近的透明像素电极,面板的孔径比可以增加并且可以获得高亮度/分辨率。为了形成这类透明的平面化膜,采用了多个处理步骤来赋予特定图案轮廓,并且由于需要较少的处理步骤,因此在此处理中广泛使用正型感光性树脂组合物。具体地说,含有硅氧烷聚合物的正型感光性树脂组合物众所周知为耐热性高、透明度高且介电常数低的材料。
引起高耐热性、高透明度和高分辨率的硅氧烷组合物在本领域中是已知的。常规的硅氧烷组合物可以通过将1,2-醌二叠氮化合物添加到其中具有苯基残基的T型硅氧烷结构单元和Q型硅氧烷结构单元彼此结合的硅氧烷聚合物中而获得。举例来说,韩国特许专利公开第2006-59202号公开了一种组合物,其包括含有量为20摩尔%或更少的酚羟基的硅氧烷聚合物,在相对于其中的酚羟基的邻位或对位不含甲基的醌二叠氮化合物(0.1-10重量%),以及作为溶剂的含有醇羟基的化合物和/或含有羰基的环状化合物。它还公开了由所述组合物制备的固化膜,其具有至少95%的透射率并且满足特定的色度坐标。
同时,使用含有这类硅氧烷组合物的常规正型感光性组合物制备的平面化膜或使用其的显示装置可能存在以下问题,如当固化膜浸入或接触在后处理中使用的溶剂、酸、碱等时膜从衬底溶胀或剥离。此外,随着对高精度/分辨率的需求增加,并且为了减少处理时间,后处理中使用的溶剂、酸、碱等的浓度变得比以前更高。因此,对可形成具有良好耐化学性的固化膜的感光性树脂组合物的需求正在增加。
发明内容
技术问题
因此,本发明的目的在于提供一种感光性树脂组合物,其可以形成对后处理中使用的化学药品(溶剂、酸、碱等)具有优异耐化学性的固化膜,以及由其制备用于LCD,OLED等中的固化膜。
问题的解决方案
根据本发明的一个方面,提供一种感光性树脂组合物,包括(A)硅氧烷聚合物;(B)1,2-醌二叠氮化合物;(C)环氧化合物;和(D)至少一种由下式1表示的硅烷化合物:
[式1]
(R1)nSi(OR2)4-n
在式1中,R1为具有1到12个碳原子的烷基、具有2到10个碳原子的烯基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子内存在多个R1的情况下,每个R1可以彼此相同或不同,并且在R1为烷基、烯基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代,并且R1可以包括含有杂原子的结构单元;
R2为氢、具有1到6个碳原子的烷基、具有2到6个碳原子的酰基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R2的情况下,每个R2可以彼此相同或不同,并且在R2为烷基、酰基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代;并且
n是0到3的整数。
发明的有益效果
由于感光性树脂组合物包括环氧化合物和具有特定结构的硅烷化合物以及硅氧烷聚合物,所以硅氧烷聚合物中存在的高反应性硅烷醇基团的数量可进一步减少。因此,可以使对后处理中使用的化学品的耐性(耐化学性)最大化,从而提供具有优异稳定性的固化膜。
具体实施方式
根据本发明的感光性树脂组合物包括(A)硅氧烷聚合物、(B)1,2-醌二叠氮化合物、(C)环氧化合物和(D)至少一种由式1表示的硅烷化合物,并且可以任选地进一步包括(E)溶剂、(F)表面活性剂和/或(G)助粘剂。
下文中,对感光性树脂组合物的每种组分进行详细说明。
在本说明书中,“(甲基)丙烯基”是指“丙烯基”和/或“甲基丙烯基”,并且“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯”和/或“甲基丙烯酸酯”。
(A)硅氧烷聚合物
硅氧烷聚合物(聚硅氧烷)包括硅烷化合物和/或其水解产物的缩合物。
在这种情况下,硅烷化合物或其水解产物可以是单官能至四官能硅烷化合物。
因此,硅氧烷聚合物可以包括选自以下Q、T、D和M类型的硅氧烷结构单元。
-Q型硅氧烷结构单元:包括一个硅原子和相邻的四个氧原子的硅氧烷结构单元,其可以衍生自例如四官能硅烷化合物或具有四个可水解基团的硅烷化合物的水解产物。
-T型硅氧烷结构单元:包括一个硅原子和相邻的三个氧原子的硅氧烷结构单元,其可以衍生自例如三官能硅烷化合物或具有三个可水解基团的硅烷化合物的水解产物。
-D型硅氧烷结构单元:包括一个硅原子和相邻的两个氧原子的硅氧烷结构单元(即线性硅氧烷结构单元),其可以衍生自例如双官能硅烷化合物或具有两个可水解基团的硅烷化合物的水解产物。
-M型硅氧烷结构单元:包括一个硅原子和一个相邻氧原子的硅氧烷结构单元,其可以衍生自例如单官能硅烷化合物或具有一个可水解基团的硅烷化合物的水解产物。
举例来说,硅氧烷聚合物(A)可以包括至少一种衍生自由下式2表示的硅烷化合物的结构单元,并且硅氧烷聚合物可以是例如由下式2表示的硅烷化合物和/或其水解产物的缩合物。
[式2]
(R3)nSi(OR4)4-n
在式2中,R3为具有1到12个碳原子的烷基、具有2到10个碳原子的烯基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R3的情况下,每个R3可以彼此相同或不同,并且在R3为烷基、烯基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代,并且R3可以包括含有杂原子的结构单元;
R4为氢、具有1到6个碳原子的烷基、具有2到6个碳原子的酰基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R4的情况下,每个R4可以彼此相同或不同,并且在R4为烷基、酰基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代;并且
n是0到3的整数。
包括含有杂原子的结构单元的R3的实例可以包括醚、酯和硫化物。
硅烷化合物可以是n为0的四官能硅烷化合物、n为1的三官能硅烷化合物、n为2的双官能硅烷化合物和n为3的单官能硅烷化合物。
硅烷化合物的具体实例可以包括例如,作为四官能硅烷化合物,四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四苯氧基硅烷、四苄氧基硅烷和四丙氧基硅烷;作为三官能硅烷化合物,甲基三氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、五氟苯基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、d3-甲基三甲氧基硅烷、九氟丁基乙基三甲氧基硅烷、三氟甲基三甲氧基硅烷、、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、对羟基苯基三甲氧基硅烷、1-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、4-羟基-5-(对羟基苯基羰氧基)戊基三甲氧基硅烷、三氟甲基三乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷和3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸;作为双官能硅烷化合物,二甲基二乙酰氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二苯氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、3-氯丙基二甲氧基甲基硅烷、3-巯基丙基二甲氧基甲基硅烷、环己基二甲氧基甲基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷和二甲氧基二-对甲苯基硅烷;和作为单官能硅烷化合物,三甲基硅烷、三丁基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三丁基乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)二甲基甲氧基硅烷和(3-缩水甘油氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷。
在四官能硅烷化合物中优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷;在三官能硅烷化合物中优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷和丁基三甲氧基硅烷;在二官能硅烷化合物中优选二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二苯氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷。
这些硅烷化合物可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
用于制备由式2表示的硅烷化合物的水解产物或其缩合物的条件没有特别限制。举例来说,所需的水解产物或缩合物可以通过以下来制备:将式2的硅烷化合物稀释在如乙醇、2-丙醇、丙酮和乙酸丁酯的溶剂中;向其中加入反应所需的水,并将作为催化剂的酸(例如盐酸、乙酸、硝酸等)或碱(例如氨,三乙胺、环己胺、氢氧化四甲基铵等);然后搅拌由此获得的混合物以完成水解聚合反应。
式2的硅烷化合物的水解聚合获得的缩合物(硅氧烷聚合物)的重均分子量优选地在500到50,000范围内。在此范围内,感光性树脂组合物可具有期望的成膜性、溶解性和在显影剂中的溶解速率。
制备中使用的溶剂和酸或碱催化剂的种类及其量可以任选地选择而没有特别的限制。水解聚合可以在20℃或更低的低温下进行,但反应也可以通过加热或回流来促进。反应所需的时间可根据各种条件而变化,包括硅烷单体的种类和浓度、反应温度等。通常,获得重均分子量为约500到50,000的缩合物所需的反应时间在15分钟到30天范围内;然而,本发明中的反应时间不限于此。
硅氧烷聚合物(A)可以包括线性硅氧烷结构单元(即,D型硅氧烷结构单元)。线性硅氧烷结构单元可以衍生自双官能硅烷化合物,例如其中n为2的由式2表示的硅烷化合物。具体来说,硅氧烷聚合物(A)包括衍生自其中n为2的式2的硅烷化合物的结构单元,以Si原子摩尔数计比例为0.5到50摩尔%,优选地1到30摩尔%。在此范围内,固化膜可以保持恒定的硬度,并且表现出柔性,从而进一步改善对外部应力的抗裂性。
此外,硅氧烷聚合物(A)可以包括衍生自其中n为1的由式2表示的硅烷化合物的结构单元(即,T型结构单元)。优选地,硅氧烷聚合物(A)包括衍生自其中n为1的由式2表示的硅烷化合物的结构单元,以Si原子摩尔数计量为40到85摩尔%,更优选地50到80摩尔%。在此量范围内,感光性树脂组合物可以形成具有更精确图案轮廓的固化膜。
另外,考虑到固化膜的硬度、灵敏度和保持率,优选的是硅氧烷聚合物(A)包括衍生自具有芳基的硅烷化合物的结构单元。举例来说,硅氧烷聚合物(A)可以包括衍生自具有芳基的硅烷化合物的结构单元,以Si原子摩尔数计量为30到70摩尔%,优选地35到50摩尔%。在此范围内,硅氧烷聚合物与1,2-萘醌二叠氮化合物的相容性良好,因此可以防止灵敏度的过度降低同时维持更有利的固化膜的透明度。衍生自具有芳基作为R3的硅烷化合物的结构单元可以是衍生自其中R3是芳基的式2的硅烷化合物的结构单元,特别是其中n为1并且R3是芳基的式2的硅烷化合物的结构单元,更特别是其中n为1并且R3是苯基的式2的硅烷化合物的结构单元(即,T-苯基型结构单元)。
硅氧烷聚合物(A)可以包括衍生自其中n为0的由式2表示的硅烷化合物的结构单元(即,Q型结构单元)。优选地,硅氧烷聚合物(A)包括衍生自其中n为0的由式2表示的硅烷化合物的结构单元,,以Si原子摩尔数计量为10到40摩尔%,并且优选地15到35摩尔%。在此范围内,感光性树脂组合物可以在形成图案期间以适当的程度保持其在碱性水溶液中的溶解度,从而防止由溶解度降低引起的任何缺陷或组合物溶解度的急剧增加。
如本文所用的术语“以Si原子摩尔数计的摩尔%”是指特定结构单元中所含的Si原子的摩尔数相对于构成硅氧烷聚合物的全部结构单元所含的Si原子的总摩尔数的百分比。
硅氧烷聚合物(A)中硅氧烷单元的摩尔量可以通过Si-NMR、1H-NMR、13C-NMR、IR、TOF-MS,元素分析、灰分测定等的组合来测量。举例来说,为了测量具有苯基的硅氧烷单元的摩尔量,对全部硅氧烷聚合物进行Si-NMR分析,然后分析苯基结合的Si峰面积和未结合苯基的Si峰面积并且因此可以从它们之间的峰面积比计算摩尔量。
以不包括溶剂的组合物的固体含量的总重量计,本发明的感光性树脂组合物可包括量为50到95重量%,并且优选到65到90重量%的硅氧烷聚合物(A)。在此量范围内,树脂组合物可将其显影性保持在合适的水平,从而制得具有改善的膜保持率和图案分辨率的固化膜。
(B)1,2-醌二叠氮化合物
根据本发明的感光性树脂组合物包括1,2-醌二叠氮化合物(B)。
1,2-醌二叠氮化合物可以是在光刻胶领域中用作感光性剂的任何化合物。
1,2-醌二叠氮化合物的实例包括酚化合物与1,2-苯醌二叠氮-4-磺酸或1,2-苯醌二叠氮-5-磺酸的酯;酚化合物与1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸或1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸的酯;其中羟基被氨基取代的酚化合物和1,2-苯醌二叠氮-4-磺酸或1,2-苯醌二叠氮-5-磺酸的磺酰胺;其中羟基被氨基取代的酚化合物和1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸或1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸的磺酰胺。上述化合物可以单独使用或以两种或更多种化合物组合等使用。
酚化合物的实例包括2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,4,6-三羟基二苯甲酮、2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮、2,3,3′,4-四羟基二苯甲酮、2,3,4,4′-四羟基二苯甲酮、双(2,4-二羟基苯基)甲烷、双(对羟基苯基)甲烷、三(对羟基苯基)甲烷、1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷、双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷、2,2-双(2,3,4-三羟基苯基)丙烷、1,1,3-三(2,5-二甲基-4-羟基苯基)-3-苯基丙烷、-4,4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚、双(2,5-二甲基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、3,3,3′,3′-四甲基-1,1′-螺二茚-5,6,7,5′,6′,7′-己醇、2,2,4-三甲基-7,2′,4′-三羟基黄烷等。
1,2-醌二叠氮化合物的更具体实例包括2,3,4-三羟基二苯甲酮和1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸的酯、2,3,4-三羟基二苯甲酮和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸的酯、4,4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚和1,2-萘醌二叠氮-4-磺酸的酯、4,4′-[1-[4-[1-[4-羟基苯基]-1-甲基乙基]苯基]亚乙基]双酚和1,2-萘醌二叠氮-5-磺酸的酯等。
上述化合物可以单独使用或以两种或更多种化合物组合使用。
通过使用上述优选的化合物,可以改善正型感光性树脂组合物的透明度。
以100重量份的硅氧烷聚合物(A)计,基于不包括溶剂的固体含量,1,2-醌二叠氮化合物(B)可以2到50重量份,并且优选地5到20重量份的量包括在感光性树脂组合物中。当1,2-醌二叠氮化合物以上述量范围使用时,树脂组合物可更容易地形成图案,同时在显影时抑制在图案底部的涂膜的粗糙表面和浮渣等缺陷的产生。
(C)环氧化合物
在本发明的感光性树脂组合物中,环氧化合物与硅氧烷聚合物一起使用以增加硅氧烷粘合剂的内部密度,从而改善由其制备的固化膜的耐化学性。
环氧化合物可以是包括至少一个环氧基团的不饱和单体的均聚低聚物或异聚低聚物。
包括至少一个环氧基团的不饱和单体的实例可以包括(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸4-羟基丁酯缩水甘油醚、(甲基)丙烯酸3,4-环氧丁酯、(甲基)丙烯酸4,5-环氧戊酯、(甲基)丙烯酸5,6-环氧己酯、(甲基)丙烯酸6,7-环氧庚酯、(甲基)丙烯酸2,3-环氧环戊酯、(甲基)丙烯酸3,4-环氧环己酯、丙烯酸α-乙基缩水甘油酯、丙烯酸α-正丙基缩水甘油酯、丙烯酸α-正丁基缩水甘油酯、N-(4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苄基)丙烯酰胺、N-(4-(2,3-环氧丙氧基)-3,5-二甲基苯基丙基)丙烯酰胺、烯丙基缩水甘油醚、2-甲基烯丙基缩水甘油醚、邻乙烯基苄基缩水甘油醚、间乙烯基苄基缩水甘油醚、对乙烯基苄基缩水甘油醚或它们的混合物。优选地,可以使用甲基丙烯酸缩水甘油酯。
环氧化合物可以通过本领域已知的任何常规方法合成。
市售环氧化合物的实例可以包括GHP03(甲基丙烯酸缩水甘油酯均聚物,美源商事株式会社(Miwon Commercial Co.,Ltd.)。
环氧化合物(C)可以进一步包括以下结构单元。
具体实例可以包括任何衍生自以下的结构单元:苯乙烯;具有烷基取代基的苯乙烯,如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、二乙基苯乙烯、三乙基苯乙烯、丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、己基苯乙烯、庚基苯乙烯和辛基苯乙烯;具有卤素的苯乙烯,如氟苯乙烯、氯苯乙烯、溴苯乙烯和碘苯乙烯;具有烷氧基取代基的苯乙烯,如甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯和丙氧基苯乙烯;对羟基-α-甲基苯乙烯、乙酰苯乙烯;具有芳香环的烯属不饱和化合物,如二乙烯基苯、乙烯基苯酚、邻乙烯基苄基甲基醚、间乙烯基苄基甲基醚和对乙烯基苄基甲基醚;不饱和羧酸酯,如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸二甲氨基乙酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸乙基己酯、(甲基)丙烯酸四氢糠酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基-3-氯丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、(甲基)丙烯酸甘油酯、α-羟基甲基丙烯酸甲酯、α-羟基甲基丙烯酸乙酯、α-羟基甲基丙烯酸丙酯、α-羟基甲基丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二甘醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三乙二醇酯、(甲基)丙烯酸甲氧基三丙二醇酯、聚(乙二醇)甲基醚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸苯氧基二甘醇酯、(甲基)丙烯酸对壬基苯氧基聚乙二醇酯、(甲基)丙烯酸对壬基苯氧基聚丙二醇酯、(甲基)丙烯酸四氟丙酯、(甲基)丙烯酸1,1,1,3,3,3-六氟异丙酯、(甲基)丙烯酸八氟戊酯、(甲基)丙烯酸十七氟癸酯、(甲基)丙烯酸三溴苯酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸二环戊酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸二环戊氧基乙酯和(甲基)丙烯酸二环戊烯基氧乙酯;具有N-乙烯基的叔胺,如N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咔唑和N-乙烯基吗啉;不饱和醚,如乙烯基甲基醚和乙烯基乙基醚;不饱和酰亚胺,如N-苯基马来酰亚胺、N-(4-氯苯基)马来酰亚胺、N-(4-羟基苯基)马来酰亚胺、N-环己基马来酰亚胺等。衍生自于上述示例性化合物的结构单元可以单独或包括以其两种或更多种的组合包括在环氧化合物(C)中。
为了组合物的聚合性,在这些实例中优选苯乙烯类化合物。
具体地说,从耐化学性的观点出发,更优选的是在这些化合物中不使用衍生自含有羧基的单体的结构单元而使环氧化合物(C)不含羧基。
以构成环氧化合物(C)的结构单元的总摩尔数计,结构单元的使用量可以为0到70摩尔%,并且优选地10到60摩尔%。在此量范围内,固化膜可具有期望的硬度。
环氧化合物(C)的重均分子量可以在100到30000,并且优选地1,000到15,000范围内。如果环氧化合物的重均分子量为至少100,则固化膜可具有改善的硬度。另外,如果环氧化合物的重均分子量为30,000或更低,则固化膜可以具有均匀的厚度,这适合于在其上平面化任何步骤。使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法(GPC,洗脱剂:四氢呋喃)测定重均分子量。
在本发明的感光性树脂组合物中,以100重量份的硅氧烷聚合物(A)计,基于不包括溶剂的固体含量,感光性树脂组合物中的环氧化合物(C)的含量可以为0.5到50重量份,优选地2到40重量份,并且更优选地3到30重量份。在此量范围内,可以提高感光性树脂组合物的灵敏度。
(D)硅烷化合物
本发明的感光性树脂组合物包括至少一种由式1表示的硅烷化合物,具体地说T型和/或Q型硅烷单体以及环氧化合物如环氧低聚物,并且硅氧烷聚合物中的高反应性硅烷醇基(Si-OH)的数量可以减少,从而在执行后处理期间改善耐化学性:
[式1]
(R1)nSi(OR2)4-n
式1中,R1为具有1到12个碳原子的烷基、具有2到10个碳原子的烯基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R1的情况下,每个R1可以彼此相同或不同,在R1为烷基、烯基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代,并且R1可以包括具有杂原子的结构单元;
R2为氢、具有1到6个碳原子的烷基、具有2到6个碳原子的酰基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R2的情况下,每个R2可以彼此相同或不同,并且在R2为烷基、酰基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代;并且
n是0到3的整数。
包括含有杂原子的结构单元的R1的实例可以包括醚、酯和硫化物。
硅烷化合物可以是n为0的四官能硅烷化合物、n为1的三官能硅烷化合物、n为2的双官能硅烷化合物和n为3的单官能硅烷化合物。
硅烷化合物的具体实例可以包括,例如,作为四官能硅烷化合物,四乙酰氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四苯氧基硅烷、四苄氧基硅烷和四丙氧基硅烷;作为三官能硅烷化合物,甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、d3-甲基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正丁基三乙氧基硅烷、正己基三甲氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、对羟基苯基三甲氧基硅烷、1-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、2-(对羟基苯基)乙基三甲氧基硅烷、4-羟基-5-(对羟基苯基羰氧基)戊基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三甲氧基硅烷、[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基]丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷和3-三甲氧基甲硅烷基丙基琥珀酸;作为双官能硅烷化合物,二甲基二乙酰氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二苯氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)甲基二甲氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)甲基二乙氧基硅烷、3-(2-氨基乙基氨基)丙基二甲氧基甲基硅烷、3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷、3-巯基丙基二甲氧基甲基硅烷、环己基二甲氧基甲基硅烷、二乙氧基甲基乙烯基硅烷、二甲氧基甲基乙烯基硅烷和二甲氧基二-对甲苯基硅烷;和作为单官能硅烷化合物,三甲基硅烷、三丁基硅烷、三甲基甲氧基硅烷、三丁基乙氧基硅烷、(3-缩水甘油氧基丙基)二甲基甲氧基硅烷和(3-缩水甘油氧基丙基)二甲基乙氧基硅烷。
在四官能硅烷化合物中优选四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四丁氧基硅烷;在三官能硅烷化合物中优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三异丙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷和2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷;在二官能硅烷化合物中优选二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二苯氧基硅烷、二丁基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷。
这些硅烷化合物可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
以100重量份的硅氧烷聚合物(A)计,硅烷化合物(D)的含量可以使得其不包括溶剂的固体含量在0.5到18重量份、0.5到16重量份、0.5到12重量份、2到18重量份、2到16重量份、2到12重量份、2.3到18重量份、2.3到16重量份、2.3到12重量份、4到18重量份、4到16重量份或4到12重量份范围内。在此范围内,可以进一步改善由此制造的固化膜的耐化学性。
(E)溶剂
本发明的感光性树脂组合物可以制备为其中上述组分与溶剂混合的液体组合物。溶剂可以是例如有机溶剂。
根据本发明的感光性树脂组合物中的溶剂的量没有特别限制。举例来说,感光性树脂组合物可以含有一定量的溶剂,所述量使得其固含量在以感光性树脂组合物的总重量计5到80重量%,优选地10到70重量%,并且更优选地15到60重量%范围内。
固体含量是指不包括溶剂的本发明的树脂组合物中含有的全部组分。在所述量范围内,涂布性可能是有利的,并且可以保持适当的流动性。
本发明的溶剂只要能够溶解组合物的各种成分并且化学稳定即可,没有特别限制。溶剂的实例可以包括醇、醚、乙二醇醚、乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯、丙二醇烷基醚丙酸酯、芳香烃、酮、酯等。
溶剂的具体实例包括甲醇、乙醇、四氢呋喃、二恶烷、甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、乙酰乙酸乙酯、乙二醇单甲醚、乙二醇单***、乙二醇二甲醚、乙二醇二***、丙二醇二甲醚、丙二醇二***、二甘醇单甲醚、二甘醇单***、二甘醇二甲醚、二甘醇乙基甲基醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单***、丙二醇单丙醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二***、丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇***乙酸酯、丙二醇丙醚乙酸酯、二丙二醇甲醚乙酸酯、丙二醇丁醚乙酸酯、甲苯、二甲苯、甲乙酮、4-羟基-4-甲基-2-戊酮、环戊酮、环己酮、2-庚酮、γ-丁内酯、2-羟基丙酸乙酯、2-羟基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、羟基乙酸乙酯、2-羟基-3-甲基丁酸甲酯、2-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮等。
在这些示例性溶剂中优选乙二醇烷基醚乙酸酯、二甘醇、丙二醇单烷基醚、丙二醇烷基醚乙酸酯和酮。具体地说,二甘醇二甲醚、二甘醇乙基甲基醚、二丙二醇二甲基醚、二丙二醇二乙基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单乙基醚、丙二醇甲基醚乙酸酯、2-甲氧基丙酸甲酯、γ-丁内酯和4-羟基-4-甲基-2-戊酮是优选的。
以上化合物可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
(F)表面活性剂
本发明的感光性树脂组合物可进一步包括表面活性剂以增强其可涂布性。
表面活性剂的种类不受限制,但优选氟类表面活性剂、硅类表面活性剂、非离子表面活性剂等。
表面活性剂的具体实例可以包括氟类和硅类表面活性剂,例如道康宁东丽硅片株式会社(Dow Corning Toray Silicon Co.,Ltd.)制造的FZ-2122,BM化学株式会社(BMCHEMIE Co.,Ltd.)制造的BM-1000和BM-1100,大日本油墨化学工业株式会社(Dai NipponInk Kagagu Kogyo Co.,Ltd.)制造的Megapack F-142D、Megapack F-172、Megapack F-173和Megapack F-183,住友3M公司(Sumitomo 3M Ltd.)制造的Florad FC-135、Florad FC-170C、Florad FC-430和Florad FC-431,旭硝子株式会社(Asahi Glass Co.,Ltd.)制造的Sufron S-112、Sufron S-113、Sufron S-131、Sufron S-141、Sufron S-145、Sufron S-382、Sufron SC-101、Sufron SC-102、Sufron SC-103、Sufron SC-104、Sufron SC-105、和Sufron SC-106,Shinakida Kasei株式会社(Shinakida Kasei Co.,Ltd.)制造的EftopEF301、Eftop EF303和Eftop EF352,东丽硅片株式会社(Toray Silicon Co.,Ltd.)制造的SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428、DC-57和DC-190;非离子表面活性剂,如包括聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚等的聚氧乙烯烷基醚,包括聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等的聚氧乙烯芳基醚,和包括聚氧乙烯二月桂酸酯、聚氧乙烯二硬脂酸酯等的聚氧乙烯二烷基酯;和有机硅氧烷聚合物KP341(信越化学工业株式会社(Shin-Etsu Kagagu Kogyo Co.,Ltd.)制造),(甲基)丙烯酸酯类共聚物Polyflow No.57和95(共荣社化学株式会社(Kyoeisha Yuji Chemical Co.,Ltd.))等。它们可以单独使用或以其两种或更多种的组合使用。
以100重量份的硅氧烷聚合物(A)计,基于不包括溶剂的固体含量固体含量,表面活性剂(F)可以0.001到5重量份,并且优选地0.05到2重量份的量包含在感光性树脂组合物中。在所述量范围内,组合物的可涂布性可以得到改善。
(G)助粘剂
本发明的感光性树脂组合物可另外包括助粘剂以改善对衬底的粘附性。
助粘剂可以包括选自由以下组成的组的至少一个反应基团:羧基、(甲基)丙烯酰基、异氰酸酯基、氨基、巯基、乙烯基和环氧基。
助粘剂的种类没有特别限制。其实例可以包括选自以下组成的组的至少一种:三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-异氰酸根合丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷和β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷,并且优选实例可以包括γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷或N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷,其可以提高保持率并且与衬底具有良好的粘附性。
以100重量份的硅氧烷聚合物(A)计,基于不包括溶剂的固体含量,助粘剂(G)的含量可以在0.001到5重量份,优选地0.01到2重量份范围内。在所述量范围内,可以防止分辨率的劣化,并且可以进一步改善与衬底的粘附性。
此外,只有当其物理性质不受不利影响时,其它添加剂组分才可以包括在本发明的感光性树脂组合物中。
本发明的感光性树脂组合物可以用作正型感光性树脂组合物。
具体地说,本发明的感光性树脂组合物通过将T型和/或Q型硅烷单体引入到包括硅氧烷聚合物、1,2-醌二叠氮化合物和环氧化合物的组合物中而制备,并且硅烷单体与树脂组合物中的环氧化合物一起可以有效地减少存在于硅氧烷聚合物中的高反应性硅醇基团(Si-OH)的数量。因此,如此制造的固化膜可以具有改善的对后处理中使用的化学品(溶剂、酸、碱等)的耐化学性。
此外,本发明提供由感光性树脂组合物制备的固化膜。
可以通过本领域已知的方法制备固化膜,例如通过将感光性树脂组合物涂布在衬底上并使其经受固化过程。
涂布过程可以通过旋转涂布法、狭缝涂布法、辊涂法、丝网印刷法、涂布法等以所希望的厚度例如2到25μm进行。
为了使感光性树脂组合物固化,例如,涂布在衬底上的组合物可以在例如60到130℃的温度下预先烘烤以去除溶剂;然后使用具有所需图案的光掩模曝光;并使用显影剂(例如四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液)进行显影以在涂膜上形成图案。曝光可以在200到500nm的波段中以365nm的波长为基准,以10到200mJ/cm2的曝光速率进行。作为用于曝光(照射)的光源,可以使用低压水银灯、高压水银灯、超高压水银灯、金属卤化物灯、氩气激光器等;并且如果需要,还可以使用X射线、电子射线等。
然后,如果需要,将具有图案的涂膜在例如150到300℃的温度下进行后烘焙10分钟到5小时,以制备所需的固化膜。
如此制备的固化膜在耐热性、透明度、介电常数、耐溶剂性、耐酸性和耐碱性方面具有优异的物理性质。
因此,当组合物经受热处理或浸入溶剂、酸、碱等中或与溶剂、酸、碱等接触时,固化膜具有优异的光透射率而没有表面粗糙。因此,固化膜可以有效地用作用于LCD或OLED的TFT衬底的平面化膜;OLED的分区;半导体器件的层间电介质;光波导的芯或包层材料等。
此外,本发明提供包括固化膜作为保护膜的电子部件。
本发明的模式
在下文中,将参照以下实例更详细地描述本发明。然而,这些实例仅用于说明本发明,并且本发明的范围不限于此。
在以下实例中,重均分子量使用聚苯乙烯标准物通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
合成例1:硅氧烷聚合物(a)的合成
在装配有回流冷凝器的反应器中添加40重量%的苯基三甲氧基硅烷、15重量%的甲基三甲氧基硅烷、20重量%的四乙氧基硅烷和20重量%的纯水,然后向其中添加5重量%的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA),随后在0.1重量%的草酸催化剂存在下回流并搅拌混合物7小时,然后冷却。之后,将反应产物用PGMEA稀释以使固体含量为40重量%。合成重均分子量为约5,000到8,000Da的硅氧烷聚合物。
合成例2:硅氧烷聚合物(b)的合成
向装配有回流冷凝器的反应器中添加20重量%的苯基三甲氧基硅烷、30重量%的甲基三甲氧基硅烷、20重量%的四乙氧基硅烷和15重量%的纯水,然后向其中添加15重量%的PGMEA,随后在0.1重量%的草酸催化剂存在下回流并搅拌混合物6小时,然后冷却。之后,将反应产物用PGMEA稀释以使固体含量为30重量%。合成重均分子量为约10,000到14,000Da的硅氧烷聚合物。
合成例3:硅氧烷聚合物(c)的合成
向装配有回流冷凝器的反应器中添加20重量%的苯基三甲氧基硅烷、30重量%的甲基三甲氧基硅烷、20重量%的四乙氧基硅烷和15重量%的纯水,然后向其中添加15重量%的PGMEA,随后在0.1重量%的草酸催化剂存在下回流并搅拌混合物5小时,然后冷却。之后,将反应产物用PGMEA稀释以使固体含量为30重量%。合成重均分子量约为10,000到15,000Da的硅氧烷聚合物。
合成例4:环氧化合物的合成
将装配有冷凝器的三颈烧瓶放置在具有自动温度控制器的搅拌器上。将100重量份由甲基丙烯酸缩水甘油酯(100摩尔%)、10重量份的2,2′-偶氮双(2-甲基丁腈)和100重量份的PGMEA组成的单体放入烧瓶中,并且烧瓶充氮气。将烧瓶加热到80℃,同时缓慢搅拌混合物,并且温度保持5小时以获得重均分子量为约6,000到10,000Da的环氧化合物。然后,添加PGMEA,将其固体含量调整为20重量%。
实例和比较例:感光性树脂组合物的制备
使用以上合成实例中获得的化合物制备以下实例和比较例的感光性树脂组合物。
此外,在实例和比较例中使用以下化合物:
-1,2-醌二叠氮化合物:TPA-517,美源商事株式会社
PAC-BIOC25,美源商事株式会社
-溶剂:PGMEA,Chemtronics有限公司(Chemtronics Co.,Ltd.)
γ-丁内酯(GBL),巴斯夫(BASF)
-硅烷化合物:苯基三甲氧基硅烷(PhTMOS),Z-6124硅烷,Xiameter
甲基三甲氧基硅烷(MTMOS),Z-6070硅烷,Xiameter
四乙氧基硅烷(TEOS),道康宁公司(Dow Corning Co.,Ltd.)
2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(ECHTMOS),西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Co.)
3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS),Z-6040硅烷,Xiameter
-表面活性剂:硅整平表面活性剂,FZ-2122,道康宁东丽株式会社(Dow CorningToray Co.,Ltd.)
实例1:将27.3重量份的合成例1的硅氧烷聚合物(a)的溶液、36.5重量份的合成例2的硅氧烷聚合物(b)的溶液和36.2重量份的合成例3的硅氧烷聚合物(c)混合,并且然后,以100重量份全部硅氧烷聚合物计,将5.6重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物,23.7重量份的合成例4的环氧化合物和2.3重量份的PhTMOS作为硅烷单体和1.1重量份表面活性剂均匀混合。将混合物溶解在作为溶剂的PGMEA和GBL(PGMEA∶GBL=85∶15按重量计)的混合物中,使得固体含量为22%。使用孔径为0.2μm的膜过滤器过滤混合物以获得固体含量为22重量%的组合物。
实例2:通过进行与实例1中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用6.0重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物,醌二叠氮化合物,5重量份的PhTMOS作为硅烷单体,1.2重量份表面活性剂和PGMEA∶GBL重量比=86∶14的溶剂。
实例3:通过进行与实施例1中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用2.3重量份MTMOS作为硅烷单体。
实例4:通过进行与实例3中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用6.0重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物,5重量份的MTMOS作为硅烷单体,1.2重量份的表面活性剂,和PGMEA∶GBL重量比=86∶14的溶剂。
实例5:通过进行与实例1中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用2.3重量份的TEOS作为硅烷单体。
实施例6:通过进行与实例5中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用6.0重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物,5重量份的TEOS作为硅烷单体,1.2重量份表面活性剂和PGMEA∶GBL重量比=86∶14的溶剂。
实例7:通过进行与实例6中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用5重量份的ECHTMOS作为硅烷单体。
实例8:通过进行与实例7中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用5重量份GPTMS作为硅烷单体。
比较例1:通过进行与实施1中所述相同的程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用5.3重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物和PGMEA∶GBL重量比=86∶14的的溶剂,并且不使用硅烷单体。
比较例2:以100重量份硅氧烷聚合物(a)计,将100重量份的合成例1的硅氧烷聚合物(a)的溶液,和6.2重量份的TPA-517和0.2重量份的PAC-BIOC25作为1,2-醌二叠氮化合物,4.5重量份的PhTMOS作为硅烷单体和1.2重量份的表面活性剂均匀混合。将混合物溶解在作为溶剂的PGMEA和GBL(PGMEA∶GBL=90∶10按重量计)的混合物中,使得固体含量为22%。使用孔径为0.2μm的膜过滤器过滤混合物以获得固体含量为22重量%的组合物。
比较例3:通过进行比较例2中所述的相同程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用4.5重量份的ECHTMOS作为硅烷单体。
比较例4:通过进行比较例2中所述的相同程序获得固体含量为22重量%的组合物,不同之处在于使用4.5重量份GPTMS作为硅烷单体。
实验实例1:耐化学性的评估
将实例和比较例中获得的每种组合物通过旋涂涂布到玻璃衬底上,并在保持在110℃的热板上预烘烤90秒,以形成厚度为3.1μm的干燥膜。用2.38重量%四甲基氢氧化铵水溶液在23℃下通过流喷嘴使干燥膜显影60秒。然后,使用发射波长为200nm到450nm(漂白过程)的光的对准器(型号:MA6),通过图案掩模以200mJ/cm2的曝光速率基于365nm的波长对显影的膜曝光一定时间。然后将曝光的膜在对流烘箱中在230℃下加热30分钟以获得固化膜。使用非接触式厚度测量装置(SNU Precision)测量固化膜的厚度(T1)。
将返工化学品(产品名称:LT-360)引入恒温槽中,然后将温度保持在50℃。将固化膜浸入槽中10分钟,并通过空气除去返工化学品。然后,测量固化膜的厚度(T2)。
根据测定值通过下述公式1评估耐化学性(在耐化学性的评估实验后计算膨胀厚度)。
[公式1]
耐化学性评估实验后的膨胀厚度=浸入返工化学品后的膜厚度(T2)-浸入返工化学品前的膜厚度(T1)
实验实例2:灵敏度的评估
将实施例和比较例中获得的每种组合物通过旋涂涂布到氮化硅衬底上,并且将涂布的衬底在保持在110℃的热板上预烘烤90秒以形成干燥膜。然后,使用发射波长为200nm到450nm的光的对准器(型号:MA6),通过掩模以0到200mJ/cm2的曝光速率基于365nm的波长,使干燥膜曝光一定时间,所述掩模具有尺寸范围为2μm到25μm的方孔的图案,,并且通过在23℃下通过喷雾喷嘴喷涂2.38重量%四甲基氢氧化铵的水性显影剂而显影。然后将曝光的膜在对流烘箱中在230℃下加热30分钟以获得厚度为3.0μm的固化膜。
对于通过尺寸为10μm的掩模形成的孔图案,测量获得10μm的临界尺寸(CD,线宽,μm)所需的曝光能量的量。曝光能量越低,固化膜的灵敏度越好。
实验实例3:分辨率的评估
为了测量由实施例和比较例得到的感光性树脂组合物制造的固化膜图案的分辨率,使用微型光学显微镜(奥林巴斯(Olympus)制造的STM6-LM)观察图案的最小尺寸,并且测量分辨率。即,测量当10μm的图案化孔图案的临界尺寸(CD:线宽,单位:μm)为10μm时在以最佳曝光速率固化之后的最小图案尺寸。分辨率值越低,分辨率越好。
实验例4:膜保持率的评估
对于在实施例和比较例中获得的每种组合物,重复与实验例3相同的程序,包括预烘烤、通过掩模进行光曝光、显影和热固化,以制备固化膜。使用非接触式厚度测量装置(SNU Precision),通过计算最终固化膜的厚度相对于在刚刚预烘烤处理之后固化膜的厚度的百分比来获得膜保持率。
实验结果总结在下表1中。
[表1]
如表1所示,由本发明组合物形成的固化膜表现出良好的耐化学性、灵敏度、显影性和保持率。相反,根据不包括在本发明的范围内的比较例的组合物,表现出至少一个劣等的结果。
Claims (5)
1.一种感光性树脂组合物,包含:
(A)硅氧烷聚合物;
(B)1,2-醌二叠氮化合物;
(C)环氧化合物;和
(D)至少一种由下式1表示的硅烷化合物:
[式1]
(R1)nSi(OR2)4-n
在式1中,R1为具有1到12个碳原子的烷基、具有2到10个碳原子的烯基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子内存在多个R1的情况下,每个R1可以彼此相同或不同,并且在R1为烷基、烯基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代,并且R1可以包括含有杂原子的结构单元;
R2为氢、具有1到6个碳原子的烷基、具有2到6个碳原子的酰基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R2的情况下,每个R2可以彼此相同或不同,并且在R2为烷基、酰基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代;并且
n是0到3的整数。
2.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物,其中所述环氧化合物(C)不包括羧基。
3.根据权利要求1或2所述的感光性树脂组合物,其中所述硅氧烷聚合物(A)包含至少一种衍生自由下式2表示的硅烷化合物的结构单元:
[式2]
(R3)nSi(OR4)4-n
在式2中,R3为具有1到12个碳原子的烷基、具有2到10个碳原子的烯基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R3的情况下,每个R3可以彼此相同或不同,并且在R3为烷基、烯基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代,并且R3可以包含含有杂原子的结构单元;
R4为氢、具有1到6个碳原子的烷基、具有2到6个碳原子的酰基或具有6到15个碳原子的芳基,其中,在同一分子中存在多个R4的情况下,每个R4可以彼此相同或不同,并且在R4为烷基、酰基或芳基的情况下,氢原子可以部分或全部被取代;并且
n是0到3的整数。
4.根据权利要求3所述的感光性树脂组合物,其中所述硅氧烷聚合物(A)包含衍生自其中n为0的式2的硅烷化合物的结构单元。
5.根据权利要求1所述的感光性树脂组合物,其中以100重量份所述硅氧烷聚合物的固体含量计,所述至少一种硅烷化合物(D)的含量为0.5到18重量份。
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