CN101346666A - 图案形成材料以及图案形成装置及图案形成方法 - Google Patents

图案形成材料以及图案形成装置及图案形成方法 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种图案形成材料,其是一种高感度而且显影性出色的、可以得到高析像度和高精细的图案的图案形成材料,本发明的目的还在于提供具备该图案形成材料的图案形成装置及使用该图案形成材料的图案形成方法。所以,本发明提供的图案形成材料的特征在于,具有支撑体和在该支撑体上至少具有的感光层,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,该感光层的感度在20mJ/cm2以下,在曝光之后显影该感光层时的最短显影时间为15~50秒。另外,本发明还提供使用所述图案形成材料的图案形成装置及图案形成方法。

Description

图案形成材料以及图案形成装置及图案形成方法
技术领域
本发明涉及一种曝光感度、析像度出色的适合于干膜抗蚀剂(dry·film·resist)(DFR)等的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法。
背景技术
一直以来,在形成布线图案等图案时,使用的是通过在支撑体上涂布、干燥感光性树脂组合物形成感光层的图案形成材料。作为所述永久图案的制造方法,例如在形成所述图案的镀铜叠层板等基体上,层叠所述图案形成材料形成层叠体,对该层叠体中的所述感光层进行曝光,在该曝光后,显影所述感光层,根据需要之后通过进行蚀刻处理等形成所述图案。
为了提高贮存稳定性或提高析像度,提出了所述图案形成材料在所述感光性树脂组合物中添加酚性羟基、芳香族、杂环或具有亚氨基等的化合物的阻聚剂(参照专利文献1~4)。但是,这种情况下,对于可以通过在所述感光性树脂组合物(所述感光层)中添加增感剂来抑制感度的降低,或者高感度的干抗蚀剂膜,均未公开。
在所述图案形成材料中的所述感光层中通常含有粘合剂,但着眼于该粘合剂的I/O值(有机概念图的无机性/有机性比),该I/O值在一定的数值范围内的情况下,对于析像度及遮盖性出色而且显影性也出色方面,没有进行公开。另外,还没有着眼于单体的I/O值的提议,对于通过该单体I/O值与所述粘合剂I/O的调节以及这些比例的调节等而使显影性、析像度出色方面,也没有进行公开。
另外,为了使所述图案形成材料成为高感度,提出了使在图案形成材料中添加的光聚合引发剂为高浓度或者添加增感剂等。但是,这种情况下,利用曝光形成的固化膜中的单体聚合度变低,耐显影液性不充分,显影时发生线宽的收缩,有时显影性、析像度降低。特别是与邻接的线图案的间隔较宽地孤立的线图案由于容易受到显影液的影响,而发生收缩的趋势显著,难以实现高析像度。
因而,目前尚未提供高感度且显影性出色的可以得到高析像度的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用所述图案形成材料的图案形成方法,期望进一步进行改良开发。
专利文献1:特开2002-268211号公报
专利文献2:特开2003-29399号公报
专利文献3:特开2004-4527号公报
专利文献4:特开2004-4528号公报
发明内容
本发明正是鉴于这种现状而提出的,将解决过去的所述问题而实现以下目的为课题。即,本发明的目的在于提供一种高感度而且显影性出色的、可以得到高析像度和高精细的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用该图案形成材料的图案形成方法。
作为解决所述课题的方法,如下所述。即:
<1>一种图案形成材料,其特征在于,具有支撑体、在该支撑体上至少具有的感光层,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,该感光层的感度在20mJ/cm2以下,在曝光之后显影该感光层时的显影时间为15~50秒钟。在该<1>中记载的图案形成材料中,所述感光层含有所述粘合剂、所述聚合性化合物及所述光聚合引发剂,该感光层的感度在20mJ/cm2以下,在曝光之后显影该感光层时的显影时间为15~50秒钟,所以可以提供析像度出色、可以得到高精细的图案的图案形成材料。
<2>根据所述<1>中记载的图案形成材料,其中,以线宽10~40μm、线/空间(L/S)=1/1以及L/S=1/100,对感光层进行曝光、显影得到的图案中,所述利用L/S=1/1的曝光形成的线图案与利用L/S=1/100的曝光形成的线图案之间的线宽的差为5μm以下。
在该<1>中记载的图案形成材料中,由于以线宽10~40μm、线/空间(L/S)=1/1以及L/S=1/100,对感光层进行曝光、显影得到的图案中,所述利用L/S=1/1的曝光形成的线图案与利用L/S=1/100的曝光形成的线图案之间的线宽的差为5μm以下,所以可以提供高感度且显影性出色、特别是即使为线间的间隔较宽地孤立的线图案也难以发生收缩、可以得到析像度出色且高精细的图案的图案形成材料。
<3>根据所述<1>或<2>中记载的图案形成材料,其中,粘合剂的I/O值为0.5~0.8。
<4>根据所述<1>~<3>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物的I/O值为0.5~1.5。
<5>根据所述<1>~<4>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂与聚合性化合物的质量比(粘合剂/聚合性化合物)为1~2。
<6>根据所述<1>~<5>中任意一项记载的图案形成材料,其中,显影时,显影温度为25~40℃,使用从碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺以及碳酸氢钠的任意一种中选择的碱浓度为0.1~10质量%的碱显影液进行。
<7>根据所述<1>~<6>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂含有共聚物,该共聚物具有来源于苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少任意一种的结构单元。
<8>根据所述<1>~<7>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂的玻璃化转变温度为80℃以上。
<9>根据所述<1>~<8>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂具有酸性基。
<10>根据所述<1>~<9>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂含有乙烯系共聚物。
<11>根据所述<1>~<10>中任意一项记载的图案形成材料,其中,粘合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
<12>根据所述<1>~<11>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物至少含有在分子中具有1个聚合性基的化合物。
<13>根据所述<1>~<12>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物进一步含有在分子中具有2个聚合性基的化合物。
<14>根据所述<13>中记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物含有在分子中具有1个聚合性基的化合物的1种以上、和在分子中具有2个聚合性基的化合物的2种以上。
<15>根据所述<1>~<14>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物进一步含有在分子中具有3个以上聚合性基的化合物。
<16>根据所述<15>中记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物含有在分子中具有1个聚合性基的化合物的1种以上、在分子中具有2个聚合性基的化合物的2种以上和在分子中具有3个聚合性基的化合物的1种以上。
<17>根据所述<1>~<16>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在分子中至少具有1个聚合性基的化合物具有聚亚烷基氧化物基。
<18>根据所述<1>~<17>中任意一项记载的图案形成材料,其中,聚合性化合物含有:具有尿烷基及芳基的至少任意一种的单体。
<19>根据所述<1>~<18>中任意一项记载的图案形成材料,其中,光聚合引发剂含有从卤代烃衍生物、氧化膦、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、酰基氧化膦化合物、芳香族鎓盐、及酮肟醚中选择的至少一种
<20>根据所述<1>~<19>中任意一项记载的图案形成材料,其中,感光层的厚度为1~100μm。
<21>根据所述<1>~<20>中任意一项记载的图案形成材料,其中,支撑体含有合成树脂且为透明。
<22>根据所述<1>~<21>中任意一项记载的图案形成材料,其中,支撑体为长尺状。
<23>根据所述<1>~<22>中任意一项记载的图案形成材料,其中,图案形成材料为长尺状,且被卷成辊状而成。
<24>根据所述<1>~<23>中任意一项记载的图案形成材料,其中,在图案形成材料中的感光层上具有保护薄膜。
<25>根据所述<1>~<24>中任意一项记载的图案形成材料,其中,感光层是利用如下所述的光进行曝光的,即:利用具有n个接受并射出来自光照射机构的光的描绘部的光调制机构、对来自所述光照射机构的光进行调制之后、从具有可修正所述描绘部的射出面的变形引起的像差的非球面的排列有微透镜的微透镜阵列通过的光。在该<25>中记载的图案形成材料中,感光层是利用如下所述的光进行曝光的,即:利用具有n个接受并射出来自光照射机构的光的描绘部的所述光调制机构、对来自该光照射机构的光进行调制之后、从具有可修正该描绘部的射出面的变形引起的像差的所述非球面的排列有所述微透镜的所述微透镜阵列通过的光,由此利用可以修正所述描绘部中的射出面的变形引起的像差并抑制所述图案形成材料上成的像发生变形的光来进行曝光。结果,可以高精细地进行对所述图案形成材料的曝光,所以然后通过对所述感光层进行显影,可以形成高精细的图案。
<26>根据所述<1>~<25>中任意一项记载的图案形成材料,其中,感光层是利用如下所述的光进行曝光的,即:利用具有n个接受并射出来自光照射机构的光的描绘部的光调制机构、对来自所述光照射机构的光进行调制之后、从具有不使来自所述描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的排列有微透镜的微透镜阵列通过的光。在该<26>中记载的图案形成材料中,感光层是利用如下所述的光进行曝光的,即:利用具有n个接受并射出来自所述光照射机构的光的描绘部的所述光调制机构、对来自该光照射机构的光进行调制之后、利用所述光调制机构调制的光从具有不使来自描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的微透镜通过,由此在变形较大的描绘部的周边部、特别是四角部反射的光变得不被会聚,可以抑制所述感光层上成的像发生变形。结果,可以高精细地进行对所述感光层的曝光。然后如果对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<27>一种图案形成装置,其中,具备所述<1>~<26>中任意一项记载的图案形成材料,
至少具有:可以照射光的光照射机构;和调制来自该光照射机构的光并对所述图案形成材料中的感光层进行曝光的光调制机构。在该<27>中记载的图案形成装置中,所述光照射机构向所述光调制机构照射光。所述光调制机构调制从所述光照射机构接受的光。利用所述光调制机构调制的光相对所述感光层使其曝光。例如,之后如果对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<28>根据所述<27>中记载的图案形成装置,其中,光调制机构进一步具有基于形成的图案信息产生控制信号的图案信号生成机构而成,对应该图案信号生成机构产生的控制信号,对从光照射机构照射的光进行调制。在该<28>中记载的图案形成装置中,所述光调制机构通过具有所述图案信号生成机构,对应该图案信号生成机构产生的控制信号,对从所述光照射机构照射的光进行调制。
<29>根据所述<27>或<28>记载的图案形成装置,其中,光调制机构具有n个描绘部而成,可以对应将要形成的图案信息,对从该n个描绘部中连续地配置的任意的不到n个所述描绘部进行控制。在该<29>中记载的图案形成装置中,通过对应图案信息,对从所述光调制机构中的n个描绘部中连续地配置的任意的不到n个描绘部进行控制,从而来自所述光照射机构的光被高速地调制。
<30>根据所述<27>~<29>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光调制机构为空间光调制元件。
<31>根据所述<30>记载的图案形成装置,其中,空间光调制元件是数字·微镜·器件(digital·micromirror·device)(DMD)。
<32>根据所述<29>~<31>中任意一项记载的图案形成装置,其中,描绘部为微镜。
<33>根据所述<27>~<32>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光照射机构可以复合两种以上的光进行照射。在该<33>中记载的图案形成装置中,通过所述光照射机构可以复合两种以上的光进行照射,可以利用焦点深度较深的曝光光进行曝光。结果,可以极高精细地对所述图案形成材料进行曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成极高精细的图案。
<34>根据所述<28>~<33>中任意一项记载的图案形成装置,其中,光照射机构具有多个激光器、多模光纤、和将从该多个激光器分别照射的激光进行聚光从而结合于所述多模光纤的聚光光学体系。在该<34>中记载的图案形成装置中,所述光照射机构通过利用所述聚光光学体系可以将从该多个激光器分别照射的激光进行会聚从而结合在所述多模光纤,可以用焦点深度较深的曝光光进行曝光。结果,可以极高精细地对所述图案形成材料进行曝光。例如,如果在之后对所述感光层进行显影,则可以形成极高精细的图案。
<35>一种图案形成方法,其特征在于,至少包括对所述<1>~<26>中任意一项记载的图案形成材料中的该感光层进行曝光、以显影时间15~50秒进行显影的步骤。在该<35>中记载的图案形成方法中,对所述图案形成材料进行曝光。然后,如果以显影时间1 5~50秒对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<36>根据所述<35>中记载的图案形成方法,其中,在基材上层叠图案形成材料并进行曝光。
<37>根据所述<36>中记载的图案形成方法,其中,基材为印刷电路布线板形成用基板。
<38>根据所述<35>~<37>中任意一项记载的图案形成方法,其中,在基材上,对图案形成材料进行加热及加压的至少任意一种,同时进行层叠。
<39>根据所述<35>~<38>中任意一项记载的图案形成方法,其中,显影时,显影温度为25~40℃,使用从碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺以及碳酸氢钠的任意一种中选择的碱浓度为0.1~10质量%的碱显影液进行。
<40>根据所述<35>~<39>中任意一项记载的图案形成方法,其中,
基于将要形成的图案信息按照像模样进行曝光。
<41>根据所述<35>~<40>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是使用基于将要形成的图案信息产生控制信号并根据该控制信号调制的光进行的。在该<41>中记载的图案形成方法中,基于将要形成的图案形成信息产生控制信号并根据该控制信号来调制光。
<42>根据所述<35>~<41>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是利用照射光的光照射机构,和基于将要形成的图案信息、对从所述光照射机构照射的光进行调制的光调制机构进行的。
<43>根据所述<42>中记载的图案形成方法,其中,曝光是在利用光调制机构调制光之后,从排列有具有可修正所述光调制机构中的描绘部的射出面的变形引起的像差的非球面的微透镜的微透镜阵列通过来进行的。在该<43>中记载的图案形成方法中,利用所述光调制机构调制的光通过所述微透镜阵列中的所述非球面,由此可以修正所述描绘部中的射出面的变形引起的像差。结果,可以抑制在图案形成材料上所成的像发生变形,可以极高精细地进行对该图案形成材料的曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成极高精细的图案。
<44>根据所述<42>中记载的图案形成方法,其中,曝光是在利用光调制机构调制光之后,从排列有具有不使来自所述光调制机构中的描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的微透镜来进行的。在该<44>中记载的图案形成方法中,利用所述光调制机构调制的光从具有不使来自描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的微透镜通过,由此在变形较大的描绘部的周边部、特别是四角部反射的光变得不被会聚,可以抑制所述感光层上成的像发生变形。结果,可以高精细地进行对所述感光层的曝光,然后如果对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<45>根据所述<44>中任意一项记载的图案形成方法,其中,微透镜具有可修正描绘部中的射出面的变形引起的像差的非球面。在该<45>中记载的图案形成方法中,利用所述光调制机构调制的光通过所述微透镜阵列中的所述非球面,可以修正所述描绘部中的射出面的变形引起的像差,可以抑制在所述图案形成材料上成的像的变形。结果,可以高精细地进行对所述图案形成材料的曝光。例如,然后通过对所述感光层进行显影,则可以形成高精细的图案。
<46>根据所述<43>~<45>中任意一项记载的图案形成方法,其中,非球面为复曲面。在该<46>中记载的图案形成方法中,通过使所述非球面为复曲面,可以有效地修正所述描绘部中发射面的变形引起的像差,可以有效地抑制在图案形成材料上成的像发生变形。结果,可以极高精细地进行对所述图案形成材料的曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成极高精细的图案。
<47>根据所述<44>~<46>中任意一项记载的图案形成方法,其中,微透镜阵列具有圆形的透镜开口形状。
<48>根据所述<44>~<47>中任意一项记载的图案形成方法,其中,透镜开口形状通过在其透镜面设置遮光部而被规定。
<49>根据所述<35>~<48>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是通过孔径阵列进行的。在该<49>中记载的图案形成方法中,通过通过所述孔径阵列进行曝光,可以提高消光比。结果,可以极高精细地进行曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成极高精细的图案。
<50>根据所述<35>~<49>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是在使曝光光与感光层相对移动的同时进行的。在该<50>中记载的图案形成方法中,通过在使已进行所述调制的光与所述感光层相对移动的同时进行曝光,可以高速地进行曝光。例如,然后如果对所述感光层进行显影,可以形成高精细的图案。
<51>根据所述<35>~<50>中任意一项记载的图案形成方法,其中,曝光是相对感光层的一部分区域进行的。
<52>根据所述<51>中记载的图案形成方法,其中,在进行显影之后,进行永久图案的形成。
如果利用本发明,可以解决以往的问题,可以提供一种高感度而且显影性出色的、可以得到高析像度和高精细的图案的图案形成材料以及具备该图案形成材料的图案形成装置及使用该图案形成材料的图案形成方法。
具体实施方式
(图案形成材料)
本发明的图案形成材料具有支撑体、至少在该支撑体上的感光层,也可以具有保护薄膜、适当选择的其他层。
<感光层>
所述感光层只要含有粘合剂、聚合性化合物以及光聚合引发剂即可,没有特别限制,也可以含有根据需要适当选择的其他成分。另外,所述感光层的层叠数可以为1层或2层以上。
所述感光层的感度为20mJ/cm2以下,在曝光之后显影该感光层时的显影时间为15~50秒。因而,无论粘合剂、聚合性化合物等的种类如何,均可以提供显影性出色、可以得到高析像度和高精细的图案的图案形成材料。
另外,作为图案形成材料,优选以线宽10~40μm、线/空间(L/S)=1/1以及L/S=1/100,对感光层进行曝光、显影得到的图案中,所述利用L/S=1/1的曝光形成的线图案与利用L/S=1/100的曝光形成的线图案之间的线宽的差为5μm以下,更优选为3μm以下,特别优选为2μm以下。
在此,所述L/S=1/1和L/S=1/100的线图案使用本发明的图案形成装置,以线宽10~40μm、线/空间(L/S)=1/1以及L/S=1/100进行曝光、显影,分别形成长20cm的10根线图案。接着,对各线图案,从端部开始,在1cm、10cm、19cm的位置,测定厚度方向的上端、中央以及下端3点的线宽,测定共计90点的线宽。算出这样测定的L/S=1/1的线图案的线宽的90点的平均值与L/S=1/100的线图案的线宽的90点的平均值的差。
另外,作为感度的测定方法,使用本发明的图案形成装置,照射从0.1mJ/cm2、以21/2倍间隔、到100mJ/cm2的光能量不同的光,进行曝光,使所述感光层的一部分区域固化,显影,溶解除去未固化区域,然后测定残留的固化区域的厚度。接着,将光的照射量与固化层的厚度之间的关系绘成图,得到感度曲线。从这样得到的感度曲线,将固化区域的厚度成为与曝光前的所述感光层的厚度的差成为0.5μm时的光能量作为用于使感光层固化所必需的最小光能量即感光层的感度。
[粘合剂]
作为所述粘合剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
另外,所述粘合剂的I/O值优选为0.5~0.8,更优选为0.5~0.65,特别优选为0.5~0.6。
另外,所述粘合剂含有共聚物,该共聚物优选具有来源于苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少任意一种的结构单元。
所述I/O值是从有机概念角度对待也被称为(无机性值)/(有机性值)的各种有机化合物的极性的值,是在各官能团中设定参数的官能团寄予法之一。作为所述I/O值,具体而言,在有机概念图(甲田善生著,三共出版(1984));KUMAMOTO PHARMACEUTICAL BULLETIN,第1号第1~16项(1954年);化学的领域第11卷第10号719~725项(1957年);香气杂志(フレグランスジヤ一ナル)第34号第97~111项(1979年);香气杂志(フレグランスジヤ一ナル)第50号第79~82项(1981年)等文献中被详细说明。
所述I/O值的概念将化合物的性质分为表示共价性的有机性基团和表示离子键性的无机性基团,将所有的有机化合物位置确定于取名为有机轴和无机轴的正交座标上的每1点上。
所述无机性值是指以羟基为标准,将有机化合物具有的各种取代基或键等对沸点的影响力的大小数值化的值。具体而言,如果取碳原子数5左右的、直链醇的沸点曲线与直链石蜡的沸点曲线之间的距离,则为约100℃,所以用数值将1个羟基的影响力定为100,基于该数值,将各种取代基或各种键等对沸点的影响力进行数值化的值为有机化合物具有的取代基的无机性值。例如,-COOH基的无机性值为150,双键的无机性值为2。因而,某种有机化合物的无机性值是指该化合物具有的各种取代基或键等的无机性值的总合。
所述有机性值是指,以分子内的亚甲基为单位,将代表该亚甲基的碳原子对沸点的影响力作为标准确定的值。即,直链饱和烃化合物在碳原子数5~10左右每加1个碳而沸点上升的平均值为20℃,所以以其为标准,将1个碳原子数的有机性值定为20,以其为标准,将各种取代基或键等对沸点的影响力数值化的值为有机性值。例如,硝基(-NO2)的有机性值为70。
所述I/O值越接近0,越表明是非极性(疏水性、有机性大的)的有机化合物,越大,越表明是极性(亲水性、无机性大的)有机化合物。
以下说明所述I/O值的计算方法的一例。
甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成(摩尔比):2/5/3)的I/O值是通过用以下的方法计算该共聚物的无机性值及有机性值后计算下式(所述共聚物的无机性值)/(所述共聚物的有机性值)来求得。
所述共聚物的无机性值通过求得(所述甲基丙烯酸的无机性值)×(所述甲基丙烯酸的摩尔比)、(所述甲基丙烯酸甲酯的无机性值)×(所述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)和(所述苯乙烯的无机性值)×(所述苯乙烯的摩尔比)的总合来计算。
所述甲基丙烯酸具有1个羧基,所述甲基丙烯酸甲酯具有1个酯基,所述苯乙烯具有1个芳香环,所以
所述甲基丙烯酸的无机性值:150(羧基的无机性值)×1(羧基的个数)=150,
所述甲基丙烯酸甲酯的无机性值:60(酯基的无机性值)×1(酯基的个数)=60,
所述苯乙烯的无机性值:15(芳香环的无机性值)×1(芳香环的个数)=15,
因而,所述共聚物的无机性值计算下式:150×2(甲基丙烯酸的摩尔比)+60×5(甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)+15×3(苯乙烯的摩尔比)而被计算为645。
所述共聚物的有机性值通过求得(所述甲基丙烯酸的有机性值)×(所述甲基丙烯酸的摩尔比)、(所述甲基丙烯酸甲酯的有机性值)×(所述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)和(所述苯乙烯的有机性值)×(所述苯乙烯的摩尔比)的总合来计算。
所述甲基丙烯酸具有4个碳原子,所述甲基丙烯酸甲酯具有5个碳原子,所述苯乙烯具有8个碳原子,所以
所述甲基丙烯酸的有机性值:20(碳原子的有机性值)×4(碳原子数)=80,
所述甲基丙烯酸甲酯的有机性值:20(碳原子的有机性值)×5(碳原子数)=100,
所述苯乙烯的有机性值:20(碳原子的有机性值)×8(碳原子数)=160。
因而,所述共聚物的有机性值利用下式:80×2(所述甲基丙烯酸的摩尔比)+100×5(所述甲基丙烯酸甲酯的摩尔比)+160×3(所述苯乙烯的摩尔比)计算而被计算为1,140。
因而,所述共聚物的I/O值判断为645(所述共聚物的无机性值)/1140(所述共聚物的有机性值),0.566。
所述粘合剂只要所述I/O值在所述数值范围内,则没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,也可以具有酸性基。
作为所述粘合剂的酸值(酸性基的含量),只要所述I/O值在所述数值范围内,则没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为100~250mgKOH/g,更优选为70~250mgKOH/g,进而优选为120~220mgKOH/g,特别优选为150~220mgKOH/g。
如果所述酸值不到100mgKOH/g,则显影性不足,或者析像度差,可能不能高精细地得到布线图案等永久图案,如果超过250(mgKOH/g),则图案的耐显影液性及粘附性的至少任意一种会变差,析像度及遮盖性差,不能高精细地得到布线图案等永久图案。
为了将所述粘合剂的I/O值及酸值均调节至满足一定数值范围,可以通过适当选择构成粘合剂中含有的共聚物的单体的种类及使该单体聚合时的聚合比(含量)的至少任意一种来调节。
例如,对于构成在所述粘合剂中含有的共聚物的单体,在将具有所述酸性基的单体的比例设为a质量%、将构成I/O值为0.35以下的自聚体的单体的比例设为b质量%、将其他单体的比例设为c质量%的情况下(在此,a+b+c=100,c也可以为0),如果为了提高蚀刻后的固化图案的剥离性,而增加所述a值,则所述粘合剂的I/O值存在变高的趋势,所以优选所述a、b及c满足a<(b+c)的关系。
具体而言,在所述粘合剂中含有的所述共聚物优选含有25质量%以上构成I/O值为0.35以下的自聚体的单体,更优选含有30质量%以上。
作为构成所述I/O值为0.35以下的自聚体的单体,例如可以举出苯乙烯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸环己酯以及甲基丙烯酸苄基酯等。
作为所述酸性基,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出羧基、磺酸基、磷酸基等,其中优选羧基。
作为具有羧基的粘合剂,例如可以举出具有羧基的乙烯系共聚物、具有羧基的聚氨酯树脂、具有羧基的聚酰胺酸树脂、具有羧基的改性环氧树脂等,其中,从对涂敷溶剂的溶解性、对碱显影液的溶解性、合成适合性、膜物理性能的调节的容易程度等观点来看,优选具有羧基的乙烯系共聚物。
所述具有羧基的乙烯系共聚物至少可以利用(1)具有羧基的乙烯基单体、及(2)可以与它们共聚合的单体的共聚合得到。作为所述具有羧基的乙烯基单体、可以与它们共聚合的单体及所述具有羧基的粘合剂,例如可以举出特开2005-258432号公报的[0164]~[0200]中记载的化合物等。
另外,作为所述其他可共聚合的单体,优选使用构成所述I/O值为0.35以下的自聚体的单体,例如可以举出苯乙烯、苯乙烯衍生物、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙烯酸叔辛酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸二环戊基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、甲基丙烯酸苄基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯以及(甲基)丙烯酸金刚烷基酯等,其中,更优选苯乙烯及苯乙烯衍生物。
这些其他可共聚合的单体可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
作为所述乙烯系共聚物中的具有羧基的聚合性化合物的含有率,只要所述I/O值和所述酸值在所述数值范围内即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选10~70质量%,更优选15~65质量%,特别优选20~60质量%。
如果所述含有率不到10质量%,则向碱水的显影性可能不足,如果超过70质量%,则固化部(图像部)的显影液耐性可能不足。
作为所述具有羧基的粘合剂的分子量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,作为质均分子量,优选2,000~300,000,更优选4,000~150,000。
如果所述质均分子量不到2,000,则膜的强度容易不足,另外,有时难以稳定地制造,如果超过300,000,则可能显影性降低。
所述具有羧基的粘合剂可以单独使用1种,也可以并用2种以上。作为并用2种以上所述粘合剂的情况,例如可以举出由不同的共聚合成分构成的2种以上粘合剂、不同的质均分子量的2种以上粘合剂、不同的分散度的2种以上粘合剂等的组合。
所述具有羧基的粘合剂的羧基的一部分或全部也可以用碱性物质中和。另外,所述粘合剂也可以进一步并用聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、明胶等结构不同的树脂。
另外,也可以并用在专利第2873889号公报等中记载的可溶于碱性液的树脂等。并用这些树脂的情况下,作为所述粘合剂相对所述感光层中含有的粘合剂全量的含量,可以根据目的适当选择,例如优选为50质量%以上,更优选为70质量%以上,特别优选为90质量%以上。
作为I/O值为0.5~0.8的所述粘合剂,可以举出甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/8/30/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/8/15/54)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):21/47/23/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/30/30/17)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/25/45/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/34/33/8)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己基酯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/70/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己基酯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/70/7)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):22/58/20)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/38/37)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/60/17)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):20/76/4)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):21/79)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/71)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/64)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):23/50/27)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/60/11)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/33/31)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/25/37/13)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/15/47/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/18/50/3)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/15/40/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/5/45/14)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/64/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/15/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):23/37/30/10)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/10/44/10)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/27/36/12)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/13/38/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):24/10/29/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):20/53/27)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/5/64)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/15/49)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/31/40)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/41/34)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/5/59)及甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):24/46/30)等。
其中,优选甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/8/30/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/8/15/54)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/25/45/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/34/33/8)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸环己基酯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/70/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):22/58/20)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/38/37)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):23/60/17)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/71)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/64)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):23/40/27)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/60/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/25/37/13)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/15/47/9)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/18/50/3)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/15/40/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/5/45/14)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/64/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/15/60)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):23/37/30/10)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/27/36/12)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/13/38/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):24/10/29/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/5/64)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/31/40)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/41/34)及甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):36/5/59)。
进而特别优选甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸苄基酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/8/30/37)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):25/25/45/5)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸甲酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯/丙烯酸乙酯共聚物(共聚物组成(质量比):29/61/10)、甲基丙烯酸/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/71)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/60/11)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/25/37/13)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/18/50/3)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/15/40/20)、甲基丙烯酸/苯乙烯/甲基丙烯酸环己基酯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/64/5)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/27/36/12)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯/甲基丙烯酸丁酯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/13/38/20)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/29/46)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/19/52)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):30/13/57)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):31/5/64)、甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):29/31/40)及甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成比(质量比):25/41/34)。
在所述粘合剂为具有玻璃化转变温度的物质的情况下,作为该玻璃化转变温度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如从所述图案形成材料的粘着性(tack)、边缘熔合以及所述支撑体的剥离性的至少任意一种的观点出发,优选为80℃以上,更优选为100℃以上,特别优选为115℃以上。
如果所述玻璃化转变温度不到80℃,则可能所述图案形成材料的粘着性增加,或者所述支撑体的剥离性变差。
作为所述粘合剂在所述感光层中的含量,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为10~90质量%,更优选为20~80质量%,特别优选为40~80质量%。如果所述含量不到10质量%,则可能碱显影性或与印刷电路板布线形成用基板(例如镀铜叠层板)的粘附性降低,如果超过90质量%,则可能相对显影时间的稳定性或固化膜(遮盖膜)的强度降低。此外,所述含量也可以为根据需要与所述粘合剂并用的高分子粘合剂的总含量。
[聚合性化合物]
作为所述聚合性化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出具有尿烷基及芳基的至少任意一种的单体或寡聚物。另外,它们优选具有2种以上聚合性基。
所述聚合性化合物的I/O值优选为0.5~1.5,更优选为0.6~1.45,特别优选为0.65~1.4。
此外,聚合性化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。在同时使用2种以上聚合性化合物的情况下,将其重量平均值作为所述聚合性化合物的I/O值。
另外,作为所述粘合剂与聚合性化合物的质量比(粘合剂/聚合性化合物),优选为1~2,更优选为1.05~1.65,特别优选为1.1~1.5。如果该质量比不到1,则感光层过于柔软,在使图案形成材料成为辊形态的情况下,边缘熔合(从边缘部渗出感光层)可能变差,如果质量比超过2,则可能发生向基板的层叠不良。
作为所述聚合性基,进而例如可以举出乙烯性不饱和键(例如(甲基)丙烯酰基、(甲基)丙烯酰胺基、苯乙烯基、乙烯酯或乙烯醚等的乙烯基,烯丙醚或烯丙酯等的烯丙基等)、可聚合的环状醚基(例如环氧基、氧杂环丁烷基等)等,其中,优选乙烯性不饱和键。
优选具有所述在分子中至少具有1个聚合性基的化合物,至少具有1个该聚合性基的化合物优选具有聚亚烷基氧化物基。
另外,所述聚合性化合物优选含有具有尿烷基及芳基的至少任意一种的化合物。
-在分子中具有1个聚合性基的化合物-
作为所述在分子中具有1个聚合性基的化合物,例如可以优选举出作为所述粘合剂的原料例示的化合物(其中,优选在常压下的沸点为100℃以上的化合物,更优选150℃以上的化合物)等。
另外,可以举出在特开平6-236031号公报中记载的2元的一((甲基)丙烯酰氧基烷基酯)一(卤羟基烷基酯)等在分子中具有1个聚合性基的化合物(例如γ-氯-β-羟基丙基-β’-甲基丙烯酰氧基乙基-邻苯二甲酸酯等),在专利第2744643号公报、国际公开第00/52529号公报手册、专利第2548016号公报等中记载的化合物等。
另外,还可以举出(甲基)丙烯酸3-苯氧基-2-羟丙基酯、(甲基)丙烯酸异冰片基酯、(甲基)丙烯酸金刚烷基酯、N-芳基取代(甲基)丙烯酰胺(例如N-苯基(甲基)丙烯酰胺等)、N-芳烷基取代(甲基)丙烯酰胺(例如N-苄基(甲基)丙烯酰胺)、环己烷二甲醇一丙烯酸酯等。
另外,作为所述在分子中具有1个聚合性基的化合物,例如还优选由下述结构式(1)表示的在分子中具有1个聚合性基而且具有聚亚烷基氧化物链的化合物。
[化1]
Figure A20068004886300241
结构式(1)
在所述结构式(1)中,R1表示氢原子或甲基。
X表示碳原子数2~6的亚烷基,与环状结构相比,优选具有链状结构。链状亚烷基也可以具有分支。作为该亚烷基,例如可以举出亚乙基、亚丙基、四亚甲基、五亚甲基、六亚甲基等。
n为1~30的整数,n为2以上的情况下,多个(-X-O-)彼此相同或不同,在(-X-O-)彼此相同的情况下,例如可以举出亚乙基与亚丙基的组合等。
作为R2,例如可以举出烷基、芳基、芳烷基等,这些基也可以进而被取代基取代。
作为所述烷基,作为碳原子数1~20的烷基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、己基、环己基、2-乙基己基、十二烷基、十六烷基、十八烷基等。该烷基可以具有取代基,也可以具有分支或环结构。
作为所述芳烷基,例如可以举出苄基、苯乙基等。该芳烷基也可以具有取代基。
作为所述芳基,例如可以举出苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、甲氧基苯基、丙基苯基、丁基苯基、叔丁基苯基、辛基苯基、壬基苯基、氯苯基、氰基苯基、二溴苯基、三溴苯基、联苯基、苄基苯基、α-二甲基-苄基苯基等。该芳基也可以具有取代基。
作为所述烷基、芳烷基及芳基中的取代基,例如可以举出卤原子、芳基、链烯基、烷氧基、氰基等。
作为所述卤原子,可以举出氟原子、氯原子、溴原子等。
所述芳基优选总碳原子数为6~20,更优选为6~14。作为该芳基,例如可以举出苯基、萘基、蒽基、甲氧基苯基等。
作为所述链烯基,优选总碳原子数为2~10,更优选为2~6。作为该链烯基,例如可以举出乙炔基、丙烯基、丁酰基等。
作为所述烷氧基,也可以支化,优选总碳原子数为1~10,更优选为1~5。作为该烷氧基,例如可以举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-甲基丙氧基、丁氧基等。
作为所述由结构式(1)表示的在分子中具有1个聚合性基的化合物,具体而言,可以举出由下述结构式表示的化合物等。其中,下述式中,R表示氢原子或甲基。n表示1~30的整数,m及L分别表示1以上的整数。m+L表示1~30的整数。Me表示甲基,Bu表示丁基。
[化2]
Figure A20068004886300261
所述在分子中具有1个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为1~40质量%,更优选为1~30质量%,进而优选为1~25质量%。如果所述含量不到1质量%,则可能剥离性或显影范围(latitude)改良的效果变得不充分,如果超过40质量%,则可能析像、粘附性、遮盖性等变差。
-在分子中具有2个聚合性基的化合物-
作为所述在分子中具有2个聚合性基的化合物,只要在分子中具有2个聚合性基即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出具有尿烷基及芳基的至少任意一种而且具有2个聚合性基的化合物(单体或寡聚物)。
--具有尿烷基而且具有2个聚合性基的化合物--
作为所述具有尿烷基而且具有2个聚合性基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在分子中具有2个异氰酸酯基的二异氰酸酯化合物与在分子中具有羟基的乙烯基单体的加成物等。
作为所述二异氰酸酯化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基二异氰酸酯等二异氰酸酯;进一步向该二异氰酸酯加成2官能醇的加聚物(这种情况下,两个末端为异氰酸酯基)等。
作为所述在分子中具有羟基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸4-羟丁酯、二甘醇一(甲基)丙烯酸酯、三甘醇一(甲基)丙烯酸酯、四甘醇一(甲基)丙烯酸酯、八甘醇一(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇一(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、四丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、八丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇一(甲基)丙烯酸酯、二丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、三丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、四丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、八丁二醇一(甲基)丙烯酸酯、聚丁二醇一(甲基)丙烯酸酯等。
另外,还可以举出由下述结构式(2)表示的亚乙基氧化物与亚丙基氧化物的共聚物(无规、嵌段等)等具有不同的亚烷基氧化物部分的二醇体的单末端(甲基)丙烯酸酯化合物等。
[化4]
Figure A20068004886300281
结构式(2)
在所述结构式(2)中,R1及R2分别表示氢原子或甲基。
X1及X2表示亚烷基氧化物基,它们可以为单独1种,也可以并用2种以上。作为所述亚烷基氧化物基,例如可以举出亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基、亚丁基氧化物基、亚戊基氧化物基、亚己基氧化物基、它们的组合基(可以组合成无规、嵌段的任意一种)等。其中,优选亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基、亚丁基氧化物基或它们的组合基,特别优选亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基。
在所述结构式(2)中,m1及m2表示1~30的整数,优选2~20,更优选4~15。
在所述结构式(2)中,Y1表示碳原子数2~30的2价有机基。作为该有机基,例如可以优选举出亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代而成的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或它们的组合基等。其中,优选亚烷基、亚芳基或它们的组合基。
所述亚烷基也可以具有分支结构或环状结构,例如可以优选举出亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚异丙基、亚丁基、亚异丁基、亚戊基、亚新戊基、亚己基、三甲基亚己基、环亚己基、亚庚基、亚辛基、2-乙基亚己基、亚壬基、亚癸基、亚十二烷基、亚十八烷基或由下述结构式表示的任意一种基等。
[化5]
Figure A20068004886300282
作为所述亚芳基,也可以用烃基取代,例如可以优选举出亚苯基、亚苄基、二亚苯基、亚萘基或由下述结构式表示的基等。
[化6]
Figure A20068004886300291
作为所述它们的组合基,例如可以举出亚二甲苯基等。
所述亚烷基、亚芳基或它们的组合基也可以进一步具有取代基,作为该取代基,例如可以举出卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基)、酰氧基例如(乙酸基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
作为由所述结构式(2)表示的化合物,例如可以优选举出由下述结构式(3)~(9)表示的化合物等。
[化7]
结构式(3)
[化8]
Figure A20068004886300293
结构式(4)
[化9]
Figure A20068004886300294
结构式(5)
[化10]
Figure A20068004886300301
结构式(6)
[化11]
Figure A20068004886300302
结构式(7)
[化12]
Figure A20068004886300303
结构式(8)
[化13]
Figure A20068004886300304
结构式(9)
其中,所述结构式(3)~(9)中,R表示氢原子或甲基。m及n表示1~60的整数。
--具有芳基而且具有2个聚合性基的化合物--
作为所述具有芳基而且具有2个聚合性基的化合物,例如可以举出具有芳基的2元醇化合物、具有芳基的2元胺化合物及具有芳基的氨基醇化合物的至少任意一种,与不饱和羧酸的酯或酰胺等。具体而言,可以举出在特开2005-258431号公报的[0264]~[0271]中记载的化合物等。
所述在分子中具有2个聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为60~99质量%,更优选为70~99质量%,更优选为75~99质量%。
-在分子中具有3个以上聚合性基的聚合性化合物-
作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的聚合性化合物,只要在分子中具有3个以上聚合性基即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三((甲基)丙烯酰氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、1,2,4-丁三醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇三(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇四(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇五(甲基)丙烯酸酯、山梨糖醇六(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等含多元缩水甘油基的化合物加成α,β-不饱和羧酸得到的化合物、二亚乙基三胺三(甲基)丙烯酰胺等。
另外,作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,例如还优选由下述结构式(10)表示的在分子中具有3个聚合性基而且具有聚亚烷基氧化物链的化合物。
[化14]
Figure A20068004886300311
结构式(10)
其中,在所述结构式(10)中,R1表示氢原子及甲基的任意一种。
X表示碳原子数2~6的可具有分支的亚烷基,该亚烷基在1个分子中可以为1种,也可以含有2种以上(例如亚乙基和亚丙基)。
n表示1~30的整数。m表示3以上的整数。
Y表示m价(3价~6价)的有机基,例如可以举出由下述结构式表示的基等。
[化15]
Figure A20068004886300321
其中,Et表示乙基。
作为由所述结构式(10)表示的化合物,例如可以优选举出由下述结构式(11)~(12)表示的化合物。
[化16]
Figure A20068004886300322
结构式(11)
[化17]
Figure A20068004886300323
结构式(12)
其中,在所述结构式(11)及(12)中,R1~R3表示氢原子及甲基的任意一种。
X1~X3表示碳原子数2~6的可具有分支的亚烷基,该亚烷基在1个分子中可以为1种,也可以含有2种以上(例如亚乙基和亚丙基)。
n1~n3表示1~30的整数。
R表示1价的有机基,例如可以举出甲基、乙基、丙基、丁基等烷基;苯基、萘基等芳基等。
作为由所述结构式(11)及(12)表示的化合物,具体而言,优选由下述结构式表示的化合物。其中,下述结构式中,R表示氢原子或甲基。n1、n2及n3表示1~30的整数。m1、m2及m3以及L1、L2及L3分别表示1以上的整数,m1+L1、m2+L2及m3+L3表示1~30的整数。
[化18]
[化19]
[化20]
Figure A20068004886300333
[化21]
Figure A20068004886300341
[化22]
Figure A20068004886300342
另外,作为所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物,例如优选具有尿烷基及芳基的至少任意一种而且具有3个以上聚合性基的化合物。
--具有尿烷基而且具有3个以上聚合性基的化合物--
作为所述具有尿烷基而且具有3个以上聚合性基的化合物,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出在分子中具有3个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物与在分子中具有羟基的乙烯基单体的加成物等。
作为所述在分子中具有3个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物,例如可以举出六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、亚苯基二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、二苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基二异氰酸酯等二异氰酸酯与三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油等多官能醇或它们的亚乙基氧化物加成物等得到的与多官能醇的加成物(末端为异氰酸酯基);该异氰酸酯的缩二脲或三聚异氰酸酯等的三聚体等。
作为所述在分子中具有羟基的乙烯基单体,例如可以举出在特开2005-258431号公报的[0212]中记载的化合物等。
另外,作为所述具有尿烷基的单体,可以举出三((甲基)丙烯酰氧基乙基)三聚异氰酸酯、亚乙基氧化物改性三聚异氰酸的三(甲基)丙烯酸酯等具有三聚异氰酸酯环的化合物。
另外,还优选使用具有3个以上聚合性基同时还具有尿烷基的化合物、进而具有聚亚烷基氧化物链的化合物。作为这样的化合物,更具体而言,可以举出下述结构式(13)表示的化合物。
[化23]
Figure A20068004886300351
结构式(13)
在所述结构式(13)中,R3分别表示氢原子或甲基。X3表示亚烷基氧化物基,可以为单独1种,也可以并用2种以上。m3表示1~30的整数,n表示3以上的整数,Y2表示2价的有机基,Z表示n价的有机基。
作为所述亚烷基氧化物基,例如可以举出亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基、亚丁基氧化物基、亚戊基氧化物基、亚己基氧化物基、它们的组合基(可以组合成无规、嵌段的任意一种)等。其中,优选亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基、亚丁基氧化物基或它们的组合基,特别优选亚乙基氧化物基、亚丙基氧化物基。
在所述结构式(13)中,m3表示1~30的整数,优选2~20,更优选4~15。
在所述结构式(13)中,Y2表示碳原子数2~30的2价有机基,例如可以优选举出亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代而成的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或它们的组合基等,其中,优选亚烷基、亚芳基或它们的组合基。具体而言,可以举出在特开2005-258431号公报的[0220]~[0225]中记载的基等。
在所述结构式(13)中,Y2表示碳原子数2~30的2价有机基,例如可以优选举出亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基(-CO-)、氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、亚氨基(-NH-)、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代而成的取代亚氨基、磺酰基(-SO2-)或它们的组合基等,其中,优选亚烷基、亚芳基或它们的组合基。
所述结构式(13)中,n表示3~6的整数,从用于合成聚合性单体的原料供给性等观点出发,优选3、4或6。
所述结构式(13)中,Z表示n价(3价~6价)的连结基,例如可以举出由下述结构式表示的任意一种基等。
[化24]
Figure A20068004886300361
其中,X4表示亚烷基氧化物基。m4表示1~20的整数。n表示3~6的整数。A表示n价(3价~6价)的有机基。
作为所述A,例如优选n价的脂肪族基、n价的芳香族基或它们与亚烷基、亚芳基、亚烯基、亚炔基、羰基、氧原子、硫原子、亚氨基、亚氨基的氢原子被1价的烃基取代而成的取代亚氨基或磺酰基组合而成的基,更优选n价的脂肪族基、n价的芳香族基或它们与亚烷基、亚芳基、氧原子组合而成的基,特别优选n价的脂肪族基、n价的芳香族基与亚烷基、氧原子组合而成的基。
作为所述A的碳原子数,例如优选1~100的整数,更优选1~50的整数,特别优选3~30的整数。
作为所述n价的脂肪族基,可以具有分支结构或环状结构。
作为所述脂肪族基的碳原子数,例如优选为1~30的整数,更优选为1~20的整数,特别优选为3~10的整数。
作为所述芳香族基的碳原子数,优选为6~100的整数,更优选为6~50的整数,特别优选为6~30的整数。
所述n价的脂肪族基或芳香族基也可以进一步具有取代基,作为该取代基,例如可以举出羟基、卤原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、芳基、烷氧基(例如甲氧基、乙氧基、2-乙氧基乙氧基)、芳氧基(例如苯氧基)、酰基(例如乙酰基、丙酰基)、酰氧基例如(乙酸基、丁酰氧基)、烷氧羰基(例如甲氧羰基、乙氧羰基)、芳氧羰基(例如苯氧羰基)等。
所述亚烷基可以具有分支结构或环状结构。
作为所述亚烷基的碳原子数,例如优选为1~18的整数,更优选为1~10的整数。
所述亚芳基也可以用烃基取代。
作为所述亚芳基的碳原子数,例如优选为6~18的整数,更优选为6~10的整数。
作为所述取代亚氨基的1价烃基的碳原子数,优选为1~18的整数,更优选为1~10的整数。
以下,作为所述A的优选例,如下述结构式表示。
[化25]
Figure A20068004886300371
作为由所述结构式(13)表示的化合物,例如可以举出由下述结构式(14)~(27)表示的化合物等。
[化26]
Figure A20068004886300381
结构式(14)
[化27]
Figure A20068004886300382
结构式(15)
[化28]
Figure A20068004886300383
[化29]
Figure A20068004886300384
[化30]
Figure A20068004886300391
[化31]
Figure A20068004886300392
[化32]
Figure A20068004886300393
[化33]
Figure A20068004886300401
[化34]
Figure A20068004886300402
[化35]
Figure A20068004886300403
[化36]
Figure A20068004886300411
[化37]
Figure A20068004886300412
[化38]
[化39]
结构式(27)
其中,在所述结构式(14)~(27)中,n、n1及n2表示1~60。1表示1~20。R表示氢原子或甲基。
--具有芳基而且具有3个以上聚合性基的化合物--
作为所述具有芳基而且具有3个以上聚合性基的化合物,例如可以举出具有芳基的3价以上的醇化合物、具有芳基的3价以上的胺化合物以及具有芳基的3价以上的氨基醇化合物的至少任意一种与不饱和羧酸的酯或酰胺等。
作为所述具有芳基的3价以上的醇化合物、3价以上的胺化合物以及3价以上的氨基醇化合物,例如可以举出1,2,4-苯三酚、亚甲基-2,4,6-三羟甲基苯甲酸酯、间苯三酚、邻苯三酚等。
另外,还可以举出其他向酚醛清漆型环氧树脂或双酚A二缩水甘油醚等环氧丙基化合物加成α、β-不饱和羧酸得到的化合物、从苯偏三酸等和在分子中含有羟基的乙烯基单体得到的酯化物、苯偏三酸三烯丙基酯、环氧化合物(例如酚醛清漆型环氧树脂等)。
进而,还可以利用阳离子聚合性的环氧化合物(例如三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、季戊四醇四缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚等)等。
这些具有3个以上聚合性基的化合物可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
所述在分子中具有3个以上聚合性基的化合物在所述聚合性化合物中的含量优选为1~40质量%,更优选为1~30质量%,进而优选为1~25质量%。
--其他聚合性化合物--
本发明的图案形成材料也可以使用所述聚合性化合物以外的聚合性化合物。例如可以举出不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、异巴豆酸、马来酸等)与脂肪族多元醇化合物的酯、不饱和羧酸与多元胺化合物的酰胺等。具体而言,可以举出特开2005-258431号公报的[0274]~[0283]中记载的化合物等。
所述感光层中的作为聚合性化合物的含量,例如优选5~90质量%,更优选15~60质量%,特别优选20~50质量%。
所述含量如果为5质量%,则遮盖膜的强度可能会降低,如果超过90质量%,则保存时的边缘熔合(从辊端部的渗出故障)可能会恶化。
作为所述I/O值为0.5~1.5的单体,具体而言,可以举出由下述结构式表示的化合物等,但不限定于这些。
[化40]
其中,所述式中,R表示氢原子或甲基。n表示1~30的整数,m及L分别表示1以上的整数,m+L表示1~30的整数。Me表示甲基,Bu表示丁基。
另外,作为I/O值为0.5~1.5的单体,可以举出由下述结构式(28)~(33)表示的化合物。
[化41]
Figure A20068004886300441
结构式(28)
[化42]
Figure A20068004886300442
[化43]
Figure A20068004886300443
[化44]
结构式(31)
[化45]
Figure A20068004886300445
结构式(32)
[化46]
结构式(33)
其中,所述结构式(28)~(33)中,R表示氢原子或甲基。n表示1~30的整数。
[化47]
Figure A20068004886300452
其中,所述结构式中,R表示H及CH3的任意一种,X1及X2表示(CH2CH2O)n及(CH(CH3)CH2O)m的任意一种。所述n及m表示1~30的整数。
作为所述I/O值为0.5~1.5的单体,进而可以举出由下述结构式表示的化合物。
[化48]
Figure A20068004886300453
[化49]
Figure A20068004886300461
[化50]
Figure A20068004886300462
[化51]
[化52]
Figure A20068004886300464
其中,所述结构式中,R表示氢原子或甲基。n1、n2及n3表示1~30的整数。m1、m2及m3以及L1、L2及L3分别表示1以上的整数,m1+L1、m2+L2及m3+L3表示1~30的整数。
作为所述I/O值为0.5~1.5的单体,除了这些以外,还可以举出新中村化学工业公司制BPE-200、BPE-500、BPE-1000等。
[光聚合引发剂]
作为所述光聚合引发剂,只要具有引发所述聚合性化合物的聚合的能力,没有特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当选择,但例如优选对从紫外线区域到可见光线具有光敏感性的光聚合引发剂,可以为被光激发的与增感剂发生某种作用、产生活性自由基的活化剂,也可以为对应单体的种类引发阳离子聚合的引发剂。
另外,所述光聚合引发剂优选至少含有1种在约300~800nm(更优选330~500nm)的范围内至少具有约50的摩尔吸光系数的成分。
作为所述光聚合引发剂,例如可以举出卤代烃衍生物(例如具有三嗪骨架的衍生物、具有噁二唑骨架的衍生物等)、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、酰基氧化膦化合物、芳香族鎓盐、芳环烯金属衍生物类等。其中,从感光层的感度、保存性及感光层与印刷电路布线板形成用基板的粘附性等观点出发,优选具有三嗪骨架的卤代烃、肟衍生物、酮化合物、六芳基联二咪唑系化合物。具体而言,例如可以举出在特开2005-258431号公报的[0287]~[0309]中记载的化合物等。
作为感光层中的所述光聚合引发剂的含量,优选为0.1~30质量%,更优选为0.5~20质量%,特别优选0.5~15质量%。
-其他成分-
作为所述其他成分,例如可以举出增感剂、热阻聚剂、增塑剂、发色剂、着色剂、染料等,进而也可以并用向基材表面的附着促进剂及其他助剂类(例如颜料、导电性颗粒、填充剂、消泡剂、阻燃剂、流平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、热交联剂、表面张力调节剂、链移动剂等)。通过适当含有这些成分,可以调节需要的图案形成材料的稳定性、照相性、印像性、膜物性等性质。作为这些具体化合物及含量,例如可以举出特开2005-258431号公报的[0312]~[0336]中记载的化合物等。
--着色剂--
另外,作为所述其他成分,也可以含有着色剂。作为所述着色剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出红色、绿色、蓝色、黄色、紫色、洋红色、青色、黑色等公知的颜料或染料,具体而言,可以举出维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)、(碱性)槐黄(C.I.41000)、脂溶(fat)黒HB(C.I.26150)、莫诺赖特·黄GT(C.I.颜料黄12)、永久黄GR(C.I.颜料黄17)、永久黄HR(C.I.颜料黄83)、永久胭脂红FBB(C.I.颜料红146)、广告画颜料红ESB(C.I.颜料紫19)、永久红宝石FBH(C.I.颜料红11)、法斯特尔粉红B苏普拉(C.I.颜料红81)、莫钠斯特拉尔坚牢蓝(C.I.颜料蓝15)、莫诺赖特坚牢黒B(C.I.颜料黒1)、碳黑。
另外,作为制作滤色器所优选的所述着色剂,例如可以举出C.I.颜料红97、C.I.颜料红122、C.I.颜料红149、C.I.颜料红168、C.I.颜料红177、C.I.颜料红180、C.I.颜料红192、C.I.颜料红215、C.I.颜料绿7、C.I.颜料绿36、C.I.颜料蓝15:1、C.I.颜料蓝15:4、C.I.颜料蓝15:6、C.I.颜料蓝22、C.I.颜料蓝60、C.I.颜料蓝64、C.I.颜料黄139、C.I.颜料黄83、C.I.颜料紫23、特开2002-162752号公报的(0138)~(0141)中记载的着色剂等。作为所述着色剂的平均粒径,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选5μm以下,更优选为1μm以下。另外,制作滤色片时,作为所述平均粒径,优选为0.5μm以下。
作为所述感光层的厚度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为1~100μm,更优选为2~50μm,特别优选为4~30μm。
<支撑体及保护薄膜>
作为所述支撑体,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但优选可以剥离所述感光层且光的透过性良好的支撑体,进而更优选表面的平滑性良好。另外,所述图案形成材料也可以在所述感光层上形成保护薄膜。作为所述支撑体及保护薄膜,具体而言,例如在特开2005-258431号公报的[0342]~[0348]中记载。
<其他层>
作为所述其他层,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出缓冲层、阻挡层、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。所述图案形成材料可以单独具有这些层中的1层,也可以具有2层以上,另外,也可以具有2层以上同种层。
所述本发明的图案形成材料中的所述感光层优选以如下所述的光进行曝光,即:利用具有n个接受并射出来自光照射机构的光的描绘部的光调制机构、对来自所述光照射机构的光进行调制之后、从排列有具有可修正所述描绘部的射出面的变形引起的像差的非球面的微透镜的微透镜阵列通过的光,或者,从排列有具有不使来自所述描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的微透镜的微透镜阵列通过的光。所述光照射机构、所述描绘部、所述光调制机构、所述非球面、所述微透镜以及所述微透镜阵列的具体情况如后述。
[图案形成材料的制造方法]
所述图案形成材料例如可以如下所述制造。
首先,使所述感光层及其他层中含有的材料溶解、乳化或分散于水或溶剂,配制涂敷液。
作为所述涂敷液的溶剂,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、sec-丁醇、正己醇等醇类;丙酮、甲基乙基甲酮、甲基异丁基甲酮、环己酮、二异丁基甲酮等酮类;醋酸乙酯、醋酸丁酯、乙酸正戊酯、硫酸甲酯、丙酸乙酯、酞酸二甲酯、安息香酸乙酯及甲氧基丙基乙酸酯等酯类;甲苯、二甲苯、苯、乙苯等芳香族烃类;四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、一氯苯等卤代烃类;四氢呋喃、二乙醚、乙二醇一甲醚、乙二醇一乙醚、1-甲氧基-2-丙醇等醚类;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜、环丁砜等。它们可以单独使用1种或并用2种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
接着,可以在所述支撑体上涂敷所述涂敷液,使其干燥后形成各层,制造图案形成材料。例如,可以通过将溶解、乳化或分散所述感光层的成分的感光性树脂组合物溶液涂敷于支撑体上,使其干燥后形成感光层,在其上形成保护薄膜,来制造图案形成材料。
作为所述涂敷液的涂敷方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷射法、辊涂法、旋涂法、缝隙涂布法、挤压涂布法、帘涂法、模涂法、凹板印刷涂布法、拉丝锭涂布法、气刀涂法等各种涂敷方法。
作为所述干燥的条件,根据各成分、溶剂的种类、使用比例等而不同,但通常在60~110℃的温度下为30秒~15分钟左右。
由于本发明的图案形成材料的未曝光膜破裂的防止效果出色,为高析像度,而且遮盖性及显影性出色,蚀刻时的剥离性出色,所以可以优选用于各种图案的形成,布线图案等永久图案的形成,滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息照相(hologram),微型电机,印样(proof)等图案形成等,特别是可以优选用于高精细的布线图案的形成。另外,还可以优选用于本发明的图案形成方法及图案形成装置。
(图案形成装置及图案形成方法)
本发明的图案形成装置具备本发明的所述图案形成材料,至少具有光照射机构和光调制机构。
本发明的图案形成方法至少包括曝光工序和显影工序,还包括适当选择的其他工序。
此外,本发明的图案形成装置与本发明的图案形成方法的说明相通并加以明确。
[曝光工序]
所述曝光工序是对本发明的图案形成材料中的感光层进行曝光的工序。本发明的所述图案形成材料如上所述。
作为曝光的对象,只要是所述图案形成材料中的感光层即可,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,优选对在基材上形成所述图案形成材料而成的层叠体进行。
作为所述基材,没有特别限制,可以从公知的材料中、从表面平滑性高的基材到具有有凸凹的表面的基材或者具有穿通孔或通孔等孔部的基材中适当选择,优选板状的基材(基板),具体而言,可以举出公知的印刷电路布线板形成用基板(例如镀铜叠层板)、玻璃板(例如钠钙玻璃板等)、合成树脂性薄膜、纸、金属板等,其中,从向含有铜的材料的粘附性出色的点出发,优选所述镀铜叠层板。
作为该层叠体的形成方法,没有特别限制,可以根据目的适当选择,优选在所述基材上,进行加热及加压的至少一种的同时来层叠所述图案形成材料。
作为所述加热温度,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但例如优选15~180℃,更优选60~140℃。
作为所述加压的压力,没有特别限制,可以根据目的适当选择,但例如优选0.1~1.0MPa,更优选0.2~0.8MPa。
作为进行所述加热及加压的至少任意一种的装置,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出层压机(例如大成层压机(ラミネ一タ)公司制,VP-II)、真空层压机等。
作为所述曝光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,可以举出数字曝光、模拟曝光等,其中,优选数字曝光。
作为所述数字曝光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选基于将要形成的图案形成信息产生控制信号,使用对应该控制信号而被调制的光进行。
作为所述数字曝光的机构,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出照射光的光照射机构、对基于将要形成的图案信息从该光照射机构照射的光进行调制的光调制机构等。
<光调制机构>
作为所述光调制机构,只要可以调制光,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选具有n个描绘部。
作为具有所述n个描绘部的光调制机构,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选空间光调制元件。
作为所述空间光调制元件,例如可以举出数字·微镜·器件(DMD)、MEMS(微电子机械系统(Micro Electro Mechanical Systems))型的空间光调制元件(SLM;空间光调节器(Special Light Modulator))、利用电光学效果调制透过光的光学元件(PLZT元件)、液晶光开闭器(FLC)等,其中,可以优选举出DMD。
另外,所述光调制机构优选具有基于要形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成机构。这种情况下,所述光调制机构对应所述图案信号生成机构所生成的控制信号来调制光。
作为所述控制信号,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出数字信号。
作为所述光调制机构的具体例,可以举出在特开2005-258431号公报的[0016]~[0047]中记载的机构等。
<光照射机构>
作为所述光照射机构,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出(超)高压汞灯、氙灯、炭棒弧光灯、卤素灯、复写机用等的荧光管、LED、半导体激光等公知光源或可以复合2种以上的光进行照射的机构,其中,优选可以复合2种以上的光进行照射的机构。
作为从所述光照射机构照射的光,例如在借助支撑体进行光照射的情况下,可以举出透过该支撑体并活化使用的光聚合引发剂或增感剂的电磁波、从紫外到可见光线、电子射线、X射线、激光等,其中,优选激光,更优选复合2种以上的光的激光(以下有时称为“合波激光”)。另外,从剥离支撑体后进行光照射的情况下,也可以使用同样的光。
作为所述从紫外到可见光线的波长,例如优选300~1,500nm,更优选320~800nm,特别优选330~650nm。
作为所述激光的波长,例如优选200~1,500nm,更优选300~800nm,进而优选330~500nm,特别优选400~450nm。
作为可以照射所述合波激光的机构,例如优选具有多种激光、多模光纤和从该多种激光分别照射的激光光束进行会聚并使其结合于所述多模光纤的聚光光学体系的机构。
作为所述可以照射合波激光的机构(光纤阵列光源),例如可以举出特开2005-316431号公报的段落编号[0130]~[0177]中记载的机构等。
<微透镜阵列>
所述曝光优选使所述已被调制的光通过微透镜阵列来进行,进而也可以通过孔径阵列、成像光学体系等进行。
作为所述微透镜阵列,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以优选举出具有可修正所述描绘部中的射出面的变形造成的像差的非球面的微透镜阵列、具有不使来自所述描绘部的周边部的光入射的透镜开口形状的微透镜阵列。
作为所述非球面,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如优选为复曲面。
另外,作为所述微透镜阵列、所述孔径阵列以及所述成像光学体系等,例如可以举出在特开2005-258431号公报的段落编号[0051]~[0088]中记载的机构等。
<其他光学体系>
在本发明的图案形成方法中,也可以与从公知的光学体系中适当选择的其他光学体系并用,例如可以举出由一对组合透镜构成的光量分布校正光学体系等。
所述光量分布校正光学体系使各射出位置的光束宽度变化,从而使周边部的光束宽度相对靠近光轴的中心部的光束宽度之比,在射出侧比入射侧小,在向DMD照射来自光照射机构的平行光束时,在被照射面的光量分布被校正成大致均一。
作为所述光量分布校正光学体系,例如可以举出在特开2005-258431号公报的段落编号[0090]~[0105]中记载的机构等。
[显影工序]
所述显影工序例如可以优选利用显影机构实施。
作为所述显影机构,可以使用显影液进行显影,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出喷雾所述显影液的机构、涂敷所述显影液的机构、浸渍于所述显影液的机构等。它们可以单独使用1种或并用2种以上。
另外,所述显影机构也可以包括交换所述显影液的显影液交换机构、供给所述显影液的显影液供给机构等。
作为显影时的显影时间,为15~50秒,更优选为20~40秒,特别优选为25~35秒。如果所述显影时间不到15秒,则可能不能得到均一的显影,如果超过50秒,则生产率可能变差。
作为所述显影液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出碱性液、水系显影液、有机溶剂等,其中,优选弱碱性的水溶液。作为该弱碱性液的碱成分,例如可以举出氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸钾、焦磷酸钠、焦磷酸钾、硼砂、碳酸钠、有机胺等。其中,可以特别优选举出碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺、碳酸氢钠。
作为所述弱碱性的水溶液的pH,例如优选约8~12,更优选约9~11。作为所述弱碱性的水溶液,例如可以举出0.1~5质量%的碳酸钠水溶液或碳酸钾水溶液等。
作为所述显影液的温度,可以对应所述感光层的显影性适当选择,例如优选约25℃~40℃。
另外,作为显影液的碱浓度,优选0.1~10质量%,更优选0.6~1.5质量%。如果所述碱浓度不到0.1质量%,则显影时间变长,生产率可能差,如果超过10质量%,则显影时间过快,可能变得不能控制。
所述显影液也可以与表面活性剂、消泡剂、有机碱(例如乙二胺、乙醇胺、四甲基胺氢氧化物、三亚乙基三胺、三亚乙基五胺、吗啉、三乙醇胺等)或用于促进显影的有机溶剂(例如醇类、酮类、酯类、醚类、酰胺类、内酯类等)等。另外,所述显影液可以为混合水或碱水溶液与有机溶剂的水系显影液,也可以单独为有机溶剂。
[其他工序]
作为所述其他工序,没有特别限制,可以从公知的图案形成中的工序中适当选择,例如可以举出蚀刻工序、镀敷工序等。它们可以单独使用1种,也可以并用2种以上。
所述显影工序是利用所述曝光工序对所述图案形成材料中的感光层进行曝光,使该感光层的已曝光的区域固化,然后除去未固化区域,由此进行显影,形成图案的工序。本发明的图案形成材料的未曝光膜破裂的防止效果出色,所以即使在为了所述显影而从感光层剥离支撑体的情况下,也不会发生感光层的没有发生固化的未曝光部分在孔部断裂、剥离,可以防止感光层的微小的剥离片造成的装置的污染、图案的析像度的降低等。
作为所述蚀刻工序,可以利用从公知的蚀刻处理方法中适当选择的方法进行。
作为所述蚀刻处理中使用的蚀刻液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如由铜形成所述金属层的情况下,可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢系蚀刻液等,其中,从蚀刻因素(etchingfactor)的点出发,优选三氯化铁溶液。
通过在利用所述蚀刻工序进行蚀刻处理之后除去所述图案,可以在所述基体的表面上形成永久图案。
作为所述永久图案,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如可以举出布线图案等。
作为所述镀敷工序,可以利用从公知的镀敷处理中适当选择的方法进行。
作为所述镀敷处理,例如可以举出硫酸铜镀敷、焦磷酸铜镀敷等铜镀敷,高流动性(high flow)焊锡镀敷等焊锡镀敷,瓦特浴(硫酸镍-氯化镍)镀敷,氨基磺酸镍等镍镀敷,硬(hard)金镀敷、软金镀敷等金镀敷等处理。
可以通过在利用所述镀敷工序进行镀敷处理之后除去所述图案,另外还进一步根据需要通过用蚀刻处理等除去不需要部分,在所述基材的表面形成永久图案。
[印刷电路布线板及滤色片的制造方法]
本发明的所述图案形成方法可以优选用于印刷电路布线板的制造特别是具有穿通孔或通孔等孔部的印刷电路布线板的制造及滤色片的制造。以下对利用本发明的图案形成方法的印刷电路布线板的制造方法及滤色片的制作方法的一例进行说明。
-印刷电路布线板的制造方法-
特别是作为具有穿通孔或通孔等孔部的印刷电路布线板的制造方法,可以通过(1)在作为所述基材的具有孔部的印刷电路布线板形成用基板上,以该感光层成为所述基材侧的位置关系层叠所述图案形成材料,形成层叠体,(2)从所述层叠体的与所述基材相反侧对需要的区域进行光照射,使感光层固化,(3)从所述层叠体除去所述图案形成材料中的支撑体、缓冲层及阻挡层,(4)以显影时间15~50秒,对所述层叠体中的感光层进行显影,除去该层叠体中的未固化部分,来形成图案。
然后,为了得到印刷电路布线板,只要利用使用所述已形成的图案,蚀刻处理或镀敷处理所述印刷电路布线板形成用基板的方法(例如公知的减(subtractive)法或加(additive)法(例如半加(semiadditive)法、全加(full additive)法))进行处理即可。其中,为了用工业上有利的隆起(tenting)工序形成印刷电路布线板,优选所述减法。剥离所述处理后印刷电路布线板形成用基板上残存的固化树脂,另外在所述半加法的情况下,可以通过在剥离后进一步蚀刻铜薄膜部,制造需要的印刷电路布线板。另外,多层印刷电路布线板也可以与所述印刷电路布线板的制造方法同样地制造。
接着,对使用所述图案形成材料的具有穿通孔的印刷电路布线板的制造方法进一步说明。
首先,准备具有穿通孔、表面被金属镀敷层覆盖的印刷电路布线板形成用基板。作为所述印刷电路布线板形成用基板,例如可以使用在镀铜叠层板及玻璃-环氧等绝缘基材上形成铜镀敷层的基板,或在这些基板上层叠层间绝缘膜形成铜镀敷层的基板(层叠基板)。
接着,在所述图案形成材料上具有保护薄膜的情况下,剥离该保护薄膜,使用加压辊,压接所述图案形成材料中的感光层,使其与所述印刷电路布线板形成用基板的表面接触(层叠工序)。这样,可以得到依次具有所述印刷电路布线板形成用基板和所述层叠体的层叠体。
作为所述图案形成材料的层叠温度,没有特别限制,例如可以举出室温(15~30℃)或加热下(30~180℃),其中,优选加热下(60~140℃)。
作为所述压接辊的辊压,没有特别限制,例如优选0.1~1MPa。
作为所述压接的速度,没有特别限制,优选1~3m/分钟。
另外,也可以预热所述印刷电路布线板形成用基板,或在减压下层叠。
所述层叠体的形成也可以在所述印刷电路布线板形成用基板上层叠所述图案形成材料,或者通过在所述印刷电路布线板形成用基板的表面上直接涂敷并干燥所述图案形成材料制造用的感光性树脂组合物溶液等,在所述印刷电路布线板形成用基板上层叠感光层、阻挡层、缓冲层及支撑体。
接着,从所述层叠体的与基材的相反侧的面,照射光使感光层固化。此外,此时,也可以根据需要(例如支撑体的光透过性不充分的情况下等)剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层后进行曝光。
在此刻,在尚未剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层的情况下,从所述层叠体剥离所述支撑体、缓冲层及阻挡层(剥离工序)。
接着,用适当的显影液以15~50秒溶解除去所述印刷电路布线板形成用基板上的感光层的未固化区域,形成布线图案形成用的固化层和穿通孔的金属层保护用固化层的图案,在所述印刷电路布线板形成用基板的表面上露出金属层(显影工序)。
另外,也可以在显影后根据需要利用后加热处理或后曝光处理,进一步进行促进固化部的固化反应的处理。显影可以为如上所述的湿显影法,也可以为干显影法。
接着,用蚀刻液溶解除去在所述印刷电路布线板形成用基板的表面上露出的金属层(蚀刻工序)。穿通孔的开口部由固化树脂组合物(遮盖膜)覆盖,所以蚀刻液不会进入穿通孔内腐蚀穿通孔内的金属镀层,穿通孔的金属镀层变为残存规定的形状。这样,在所述印刷电路布线板形成用基板上形成布线图案。
作为所述蚀刻液,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如所述金属层由铜形成的情况下,可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、碱蚀刻溶液、过氧化氢系蚀刻液等,其中,从蚀刻因素的点出发,优选氯化铁溶液。
接着,作为用强碱水溶液等,将所述固化层作为剥离片,从所述印刷电路布线板形成用基板除去(固化物除去工序)。
作为所述强碱水溶液中的碱成分,没有特别限制,例如可以举出氢氧化钠、氢氧化钾等。
作为所述强碱水溶液的pH,例如优选约为12~14,更优选约为13~14。
作为所述强碱水溶液,没有特别限制,例如可以举出1~10质量%的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液等。
另外,印刷电路布线板也可以为多层结构的印刷电路布线板。
此外,所述图案形成材料不仅可以在所述蚀刻过程中使用,还可以在镀敷过程中使用。作为所述镀敷法,例如可以举出硫酸铜镀敷、焦磷酸铜镀敷等铜镀敷,高流动性焊锡镀敷等焊锡镀敷,瓦特浴(硫酸镍-氯化镍)镀敷,氨基磺酸镍等镍镀敷,硬金镀敷、软金镀敷等金镀敷等。
-滤色片的制造方法-
在玻璃基板等的基体上,贴合本发明的所述图案形成材料中的感光层,从该图案形成材料剥离支撑体、缓冲层及阻挡层的情况下,已带电的所述支撑体(薄膜)与人体可能会受到不舒服的电击(shock),或者存在在已带电的所述支撑体上附着尘埃等问题。所以,优选在所述支撑体上设置导电层,或者向所述支撑体自身实施赋予导电性的处理。另外,在与缓冲层相反侧的所述支撑体上设置所述导电层的情况下,为了提高耐损伤性而优选设置疏水性聚合物层。
接着,制作将所述感光层分别着色成红、绿、蓝、黒的具有红色感光层的图案形成材料、具有绿色感光层的图案形成材料、具有蓝色感光层的图案形成材料和具有黑色感光层的图案形成材料。使用具有红像素用的所述红色感光层的图案形成材料,在所述基材表面层叠红色感光层形成层叠体之后,将像样本进行曝光、显影,形成红的像素。形成红的像素之后,加热所述层叠体,使未固化部分固化。对绿、蓝的像素也与其同样地进行,形成各像素。
所述层叠体的形成可以在所述玻璃基板上层叠所述图案形成材料,或者也可以通过在所述玻璃基板的表面上直接涂敷并干燥所述图案形成材料制造用的感光性树脂组合物溶液等,来在所述玻璃基板上层叠感光层、阻挡层、缓冲层及支撑体。另外,配置红、绿、蓝三种像素的情况下,也可以为如嵌镶型、三角形型、4像素配置型等之类的配置。
在形成有所述像素的面上层叠具有所述黒色感光层的图案形成材料,从未形成像素的侧进行背面曝光,以显影时间15~50秒进行显影,形成黑底。可以通过加热形成有该黑底的层叠体,使未固化部分固化,制造滤色片。
本发明的所述图案形成方法由于使用本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成,布线图案等永久图案的形成,滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息摄影、微型电机,印样等的制造,特别可以优选用于形成高精细的布线图案。本发明的图案形成装置由于具备本发明的所述图案形成材料,所以可以优选用于各种图案的形成,布线图案等永久图案的形成,滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息摄影、微型电机,印样等的制造,特别可以优选用于高精细布线图案的形成。
实施例
以下利用实施例对本发明进行更具体的说明,但本发明不被这些所限定。
(实施例1)
-图案形成材料的制造-
作为所述支撑体,向厚16μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜,涂敷由下述组成构成的感光性树脂组合物溶液并将其干燥,形成厚15μm的感光层,制造所述图案形成材料。
[感光性树脂组合物溶液的组成]
·甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物(共聚物组成(质量比):25/29/46],质均分子量:43,000,Tg:127℃,酸值163mgKOH/g、I/O值:0.55)                                         15质量份
·单体(东亚合成公司制,M270,I/O值:0.41)     14质量份
·B-CIM(保土谷化学制)                         2.17质量份
·2-巯基苯并咪唑                              0.23质量份
·孔雀绿草酸盐                                0.02质量份
·无色结晶紫(leuco crystal violet)            0.26质量份
·甲基乙基甲酮                                40质量份
·1-甲氧基-2-丙醇                             20质量份
在所述感光性组合物中,粘合剂与聚合性化合物的质量比为1.07。
在所述图案形成材料的感光层上层叠厚20μm的聚乙烯薄膜作为所述保护薄膜。接着,作为所述基材,配制对表面进行了化学研磨的镀铜叠层板(日立化成工业公司制,商品名:MCL-E-67,没有穿通孔,铜的厚度12μm),在该镀铜叠层板上,剥离所述图案形成材料的保护薄膜,同时使用层压机(MODEL8B-720-PH,大成层压机(株)制)层叠该图案形成材料的感光层,使其与所述镀铜叠层板接触,制作依次层叠了所述镀铜叠层板、所述感光层、所述聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)的层叠体。此外,对所述镀铜叠层板中的层叠有所述感光层的一面,测定JIS B0601中规定的最大高度(Rz),结果该Rz为3μm。
压接条件为压接辊温度105℃、压接辊压力0.3MPa、层叠速度1m/分钟。
对所述制造的所述层叠体,如下所述地举行,进行最短显影时间、感度及析像度的评价。结果如表1所示。
<析像度>
(1)最短显影时间的测定方法
从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),用0.15MPa的压力向镀铜叠层板上的所述感光层的全面喷射30℃的1质量%碳酸钠水溶液,测定从开始喷射碳酸钠水溶液到溶解除去镀铜叠层板上的感光层所需要的时间,将其作为最短显影时间。
结果,所述最短显影时间为8秒钟,最适显影时间为其2倍(以下的例子也相同)的16秒。
(2)感度的测定
对所述层叠体的图案形成材料的感光层,从聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)侧,使用作为所述光照射机构的具有405nm的激光光源的图案形成装置,照射以21/2倍间隔、从0.1mJ/cm2到100mJ/cm2的光能量不同的光,进行曝光,使所述感光层的一部分区域固化。在室温下静置10分钟,然后从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体),用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射碳酸钠水溶液(30℃,1质量%),喷射时间为在所述(1)中求得的最短显影时间的2倍,溶解除去未固化的区域,测定残留的固化区域的厚度。接着,绘制光的照射量与固化层的厚度之间的关系的曲线图,得到感度曲线。这样从得到的感度曲线可知,将固化区域的厚度成为与在所述中设置的感光层的厚度(15μm)的差为0.5μm时的光能量,作为使感光层固化所必需的最小光能量。结果,为使所述感光层固化所必需的光能量为10mJ/cm2。此外,所述图案形成装置具有由所述DMD构成的光调制机构,具备所述图案形成材料。
(3)析像度的测定(L/S=1/1和L/S=1/100的线图案的线宽的测定)
用与所述(1)的最短显影时间的评价方法相同的方法及条件,制作所述层叠体,在室温下(23℃,55%RH)静置10分钟。从得到的层叠体的聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)上,使用所述图案形成装置,以L/S=20/20进行曝光,分别得到长20cm的10根线图案。另一方面,对其他层叠体,使用所述图案形成装置,以L/S=20/2,000进行曝光,分别得到长20cm的10根线图案。此时的曝光量为固化在所述(2)测定的所述图案形成材料的感光层所必需的最小光能量。在室温下静置10分钟之后,从所述层叠体剥去聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(支撑体)、所述缓冲层以及所述阻挡层。用喷射压0.15MPa向镀铜叠层板上的感光层的全面喷射作为所述显影液的碳酸钠水溶液(30℃,1质量%)40秒钟,进行显影,溶解除去未固化区域。用光学显微镜观察这样地进行得到的带固化树脂图案的镀铜叠层板的表面,对各固化膜的长20cm的10根线图案,对每1根线图案,从端部开始,在1cm、10cm、19cm的位置,测定厚度方向的上端、中央以及下端3点的线宽,测定共计90点的线宽。算出这样测定的L/S=20/20的线图案的线宽的90点的平均值、与L/S=20/200的线图案的线宽的90点的平均值的差。该差为5μm以下时,可以得到高析像度且高精细的图案。
(实施例2)
在实施例1中,代替所述感光性树脂组合物中的单体(东亚合成公司制,M270,I/O值:0.41),使用UAT1/BPE500/M270=45/10/10,使单体的I/O值为0.97,使其添加量为7.89质量份,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。实施例2的粘合剂与聚合性化合物的质量比为1.9。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),以表1所示的显影时间进行析像度的评价。结果如表1所示。
(实施例3)
在实施例1中,使析像度测定时的显影时间为50秒钟,除此以外,使用与实施例1相同的图案形成材料,与实施例1同样地进行,进行析像度的评价。结果如表1所示。
(实施例4)
在实施例1中,使析像度测定时的显影时间为15秒钟,除此以外,使用与实施例1相同的图案形成材料,与实施例1同样地进行,进行析像度的评价。结果如表1所示。
(实施例5)
在实施例1中,使所述感光性树脂组合物中的粘合剂的组成比为甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物=25/45/30,使粘合剂的I/O值为0.71,使其添加量为15质量份,作为单体使用UAT1/BPE500/M270=45/10/10,使单体的I/O值为0.97,使其添加量为11.54质量份,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。实施例2的粘合剂与聚合性化合物的质量比为1.3。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),进行析像度的评价。结果如表1所示。
(实施例6)
在实施例1中,使用30℃的0.5质量%碳酸钠作为显影液,使析像度测定时的显影时间为50秒钟,除此以外,使用与实施例1相同的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),进行析像度的评价。结果如表1所示。
(实施例7)
使用实施例1的图案形成材料,将所述图案形成装置代替成在特开2005-258431号公报的段落编号[0383]~[0393]中记载的图案形成装置,除此以外,与实施例1同样地进行,进行析像度的评价。结果如表1所示。
(比较例1)
在实施例1中,使所述感光性树脂组合物中的粘合剂的组成比为甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物=29/0/71,使粘合剂的I/O值为0.42,作为单体使用M270(新中村化学工业公司制单体),使单体的I/O值为0.41,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。比较例1的粘合剂与聚合性化合物的质量比为1.07。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),以表1所示的显影时间进行析像度的评价。此外,比较例1的感光层过硬,不能进行显影,不能进行感度、最短显影时间以及析像度的评价。结果如表1所示。
(比较例2)
在实施例1中,使粘合剂的添加量为15质量份,使单体的添加量为6质量份,粘合剂与单体的质量比为2.5,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),以表1所示的显影时间进行析像度的评价。此外,比较例2的感光层过硬,不能进行显影,不能进行感度、最短显影时间以及析像度的评价。结果如表1所示。
(比较例3)
在实施例1中,没有在所述感光性树脂组合物中添加2-巯基苯并咪唑,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),以表1所示的显影时间进行析像度的评价。结果如表1所示。
(比较例4)
在实施例1中,使所述感光性树脂组合物中的粘合剂的组成比为甲基丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物=40/35/25,使粘合剂的I/O值为0.85,除此以外,与实施例1同样地进行,制造图案形成材料。
<评价>
接着,使用得到的图案形成材料,与实施例1同样地进行,测定感度、最短显影时间(最适显影时间),以表1所示的显影时间进行析像度的评价。结果如表1所示。
[表1]
粘合剂I/O值 单体I/O值   粘合剂/单体比   感度(mJ/cm2) 显影液浓度/温度 最适显影时间(秒) 实际的显影时间(秒) L/S=20/20线宽(μm) L/S=20/2000线幅(μm)
实施例1   0.55   0.41     1.07     10  1%/30℃     16     40   20.5     20.0
实施例2   0.55   0.97     1.9     10  1%/30℃     30     40   20.3     20.1
实施例3   0.55   0.41     1.07     10  1%/30℃     16     50   20.9     21.5
实施例4   0.55   0.41     1.07     10  1%/30℃     16     15   20.3     20.0
实施例5   0.71   0.97     1.3     10  1%/30℃     24     40   20.3     19.8
实施例6   0.55   0.41     1.07     15  0.5%/30℃     30     50   20.2     19.8
实施例7   0.55   0.41     1.07     10  1%/30℃     16     40   20.5     20.0
比较例1   0.42   0.41     1.07     -  1%/30℃     56     50   -     -
比较例2   0.55   0.41     2.5     -  1%/30℃     60     50   -     -
比较例3   0.55   0.41     1.07     100  1%/30℃     16     40   20.5     20.1
比较例4   0.85   0.41     1.07     15  1%/30℃     13     40   -     -
从表1可知,实施例1~7的图案形成材料的该感光层的感度为20mJ/cm2以下,显影时间为15~50秒钟,利用L/S=1/1的曝光形成的线图案与利用L/S=1/100的曝光形成的线图案的线宽之差为5μm以下,判断为:显影时间短,显影性出色,可以得到高析像度且高精细的图案。
与此相对,比较例1及2的得到的感光层过硬,不能测定感度、显影性、析像度。另外,在比较例3中,析像度或显影时间良好,但感度明显差。另外,在比较例4中,感度良好,但不能测定显影性、析像度。
产业上的可利用性
本发明的图案形成材料为高感度,且显影性出色,可以得到高析像度且高精细的图案。所以可以优选用于各种图案的形成,布线图案等永久图案的形成,滤色片、柱材、肋材、间隔件、隔壁等液晶结构构件的制造,全息照相,微型电机,印样的制造等,特别是可以优选用于高精细的布线图案的形成。

Claims (21)

1.一种图案形成材料,其特征在于,
包含支撑体、在该支撑体上至少具有的感光层,该感光层至少含有粘合剂、聚合性化合物及光聚合引发剂,该感光层的感度在20mJ/cm2以下,在曝光之后显影该感光层时的显影时间为15~50秒钟。
2.根据权利要求1所述的图案形成材料,其中,
在以线宽10~40μm、线/空间(L/S)=1/1以及L/S=1/100的条件对感光层进行曝光、显影得到的图案中,所述通过L/S=1/1的曝光形成的线图案与通过L/S=1/100的曝光形成的线图案的线宽之差为5μm以下。
3.根据权利要求1~2中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的I/O值为0.5~0.8。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物的I/O值为0.5~1.5。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂与聚合性化合物的质量比(粘合剂/聚合性化合物)为1~2。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂含有共聚物,该共聚物具有来源于苯乙烯及苯乙烯衍生物的至少任意一种的结构单元。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的玻璃化转变温度为80℃以上。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的图案形成材料,其中,
粘合剂的酸值为70~250mgKOH/g。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的图案形成材料,其中,
聚合性化合物含有:具有尿烷基及芳基的至少任意一种的单体。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的图案形成材料,其中,
光聚合引发剂含有:从卤代烃衍生物、氧化膦、六芳基联二咪唑、肟衍生物、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、酰基氧化膦化合物、芳香族鎓盐、及酮肟醚中选择的至少一种。
11.一种图案形成装置,其特征在于,
具备权利要求1~10中任意一项所述的图案形成材料,
至少具有:可以照射光的光照射机构;和调制来自该光照射机构的光并对所述图案形成材料中的感光层进行曝光的光调制机构。
12.一种图案形成方法,其特征在于,
至少包括:对权利要求1~10中任意一项所述的图案形成材料中的该感光层进行曝光、以15~50秒的显影时间进行显影的步骤。
13.根据权利要求12所述的图案形成方法,其中,
在显影温度25~40℃下,使用从碳酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、有机胺以及碳酸氢钠的任意一种中选择的碱浓度为0.1~10质量%的碱显影液进行显影。
14.根据权利要求12~13中任意一项所述的图案形成方法,其中,
基于形成的图案信息而生成控制信号,使用根据该控制信号进行调制的光进行曝光。
15.根据权利要求12~14中任意一项所述的图案形成方法,其中,
在利用光调制机构调制光之后,使光通过排列有微透镜的微透镜阵列来进行曝光,其中,所述微透镜阵列具有可修正所述光调制机构中的描绘部的射出面的变形引起的像差的非球面。
16.根据权利要求12~14中任意一项所述的图案形成方法,其中,
在利用光调制机构调制光之后,使光通过排列有微透镜的微透镜阵列来进行曝光,所述微透镜阵列具有不使来自所述光调制机构中的描绘部的周边部的光入射的开口形状。
17.根据权利要求15~16中任意一项所述的图案形成方法,其中,
阵列微透镜具有:可修正描绘部中的射出面的变形引起的像差的非球面。
18.根据权利要求15~17中任意一项所述的图案形成方法,其中,
非球面为复曲面。
19.根据权利要求16~18中任意一项所述的图案形成方法,其中,
阵列微透镜具有圆形的透镜开口形状。
20.根据权利要求16~19中任意一项所述的图案形成方法,其中,
透镜开口形状通过在其透镜面设置遮光部而被规定。
21.根据权利要求12~20中任意一项所述的图案形成方法,其中,
在进行显影之后,进行永久图案的形成。
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