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感光性樹脂組成物とその薄膜及びパターン形成方法

国内特許コード P110002749
整理番号 RX03P78
掲載日 2011年6月7日
出願番号 特願2010-042667
公開番号 特開2011-180269
登録番号 特許第5480666号
出願日 平成22年2月26日(2010.2.26)
公開日 平成23年9月15日(2011.9.15)
登録日 平成26年2月21日(2014.2.21)
発明者
  • 川崎 真一
  • 藤木 剛
  • 松川 公洋
  • 濱田 崇
出願人
  • 大阪瓦斯株式会社
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 地方独立行政法人 大阪市立工業研究所
発明の名称 感光性樹脂組成物とその薄膜及びパターン形成方法
発明の概要 【課題】光反応性が高くパターニングが可能であるとともに、疎水性が高く誘電特性に優れる被膜を形成できる感光性樹脂組成物とその薄膜及びパターン形成方法を提供する。
【解決手段】カチオン重合性基を含有するブロック(エポキシ基を含むビニル単量体のポリマーブロック)とポリシランブロックとを有するブロック共重合体、および光酸発生剤を含む感光性樹脂組成物を基板に塗布し、活性光線で塗膜を選択的に露光し、現像することにより、カチオン重合性基の光カチオン重合とポリシランブロックの光開裂とを利用して、疎水性が高く誘電特性に優れる被膜パターン(保護膜又は絶縁膜)を形成する。この被膜は、有機半導体層を用いて薄膜トランジスタを形成するのに有用である。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要



プリンタブル電子デバイスの製造において、感光性樹脂組成物の薄膜を微細加工してパッシベーション膜やゲート絶縁膜などが形成されている。特に、有機TFTの製造においては、疎水性の高い感光性材料、例えば、ポリシロキサン及びポリシランを含む感光性樹脂組成物を用いて微細回路が形成されている。





特開2007-316314号公報(特許文献1)には、アルコキシシランの縮合物と、光線もしくは放射線の照射により酸又は塩基を発生する酸又は塩基発生剤(A)と、熱の作用により酸を発生する熱酸発生剤(B)とを含有する感光性樹脂組成物が開示され、基板上に感光性樹脂組成物の感光層を形成し、この感光層を選択的に露光し、前記発生剤(A)から酸又は塩基を発生させて、潜像パターンを形成し、この潜像パターンを現像して薄膜パターンを形成し、薄膜パターンを熱処理して、前記熱酸発生剤(B)から発生する酸で硬化させて薄膜パターンを形成する方法が記載されている。





特許文献1に記載の感光性樹脂組成物を用いると、比較的低温で熱処理することによりアルコキシシランの縮合物の架橋効率を高めることができ、絶縁性能に優れた薄膜パターンを得ることができる。しかし、前記薄膜パターンは未だ疎水性及び電気絶縁性が十分でなく、誘電率の周波数依存性もある。また、上記薄膜上にポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HTなど)の有機半導体層を形成すると、シロキサン結合により半導体層の配向性を向上できず、シラノール残基により電子がトラップされやすく、電子移動度を向上させることができない。そのため、前記感光性樹脂組成物で形成した薄膜パターンなどの絶縁膜(例えば、ゲート絶縁膜)の特性をさらに改善する必要がある。





特開2006-307084号公報(特許文献2)には、ポリシラン化合物(ポリシランとアシルアセチル基を有するビニル単量体との共重合体など)と、還元により金属微粒子を生成可能な金属化合物と、無機微粒子とで構成された組成物を基板に塗布し、露光して金属微粒子を生成させ、現像し、金属微粒子および無機微粒子を含むパターンを形成することが開示されている。この文献には、ポリシランとビニル単量体との組成物に紫外線照射すると、ブロック共重合体が得られることも記載されている。この文献では、金属ナノ粒子及び無機微粒子を含むネガパターンを高い密着性で形成できる。しかし、金属ナノ粒子及び無機微粒子を含むため、未だ疎水性及び電気絶縁性が十分でなく、誘電率の周波数依存性もある。また、金属ナノ粒子及び無機微粒子が電子をトラップしやすく、配向性及び電子移動度を向上させることができない。





WO 2007/066594号公報(特許文献3)には、ラジカル発生剤又は貴金属触媒の存在下、Si-H結合を有するポリシランと、ヒドロシリル化可能な化合物(不飽和二重結合を有する化合物など)とを反応させ、溶解性や反応性を有するポリシランを得ることが開示されている。この文献には、ヒドロシリル化反応により導入されたエポキシ基を有するポリシランと硬化剤とを含む樹脂組成物も記載されている。この文献では、ポリシランに導入された官能基と硬化剤とを利用して硬化させることができ、硬度の高い薄膜を形成できる。しかし、硬化剤を用いて硬化塗膜を形成すると、疎水性及び電気絶縁性が低下し、誘電率の周波数依存性も大きくなるとともに、配向性及び電子移動度を向上できない。

産業上の利用分野



本発明は、光反応性が高くパターニングが可能であるとともに、疎水性が高く、誘電特性に優れ、有機半導体の被膜を形成するのに有用な感光性樹脂組成物とその薄膜及びそれを用いたパターン形成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カチオン重合性基を含有するブロックとポリシランブロックとを有するブロック共重合体を含む感光性樹脂組成物。

【請求項2】
カチオン重合性基を含有するブロックが、エポキシ基を含むビニル単量体のポリマーブロックである請求項1記載の感光性樹脂組成物。

【請求項3】
ポリシランブロックが、下記式
【化1】


(式中、Rは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基を示し、Rは、シクロアルキル基又はアリール基を示す)
で表される単位で構成されている請求項1又は2記載の感光性樹脂組成物。

【請求項4】
カチオン重合性基を含有するブロックとポリシランブロックとの割合が、カチオン重合性基/ケイ素原子のモル比として、20/80~70/30である請求項1~3のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。

【請求項5】
さらに、光酸発生剤を含む請求項1~4のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。

【請求項6】
さらに、熱酸発生剤を含む請求項1~5のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。

【請求項7】
請求項1~6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を用い、少なくとも以下の工程(A)~(C)を経て薄膜パターンを形成する方法。
(A)感光性樹脂組成物を基板に塗布する工程
(B)活性光線で塗膜を選択的に露光する工程
(C)生成した潜像パターンを現像する工程

【請求項8】
請求項6記載の感光性樹脂組成物を用い、現像工程(C)の後、(D)形成された薄膜パターンを熱処理する工程を含む請求項6記載の方法。

【請求項9】
請求項1~6のいずれかに記載の感光性樹脂組成物で形成された薄膜。

【請求項10】
パターン状の薄膜である請求項9記載の薄膜。

【請求項11】
保護膜、及び絶縁膜から選択された少なくとも1つの有機半導体素子の薄膜である請求項9又は10記載の薄膜。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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