CN101410421A - 光聚合引发剂、感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、永久图案形成方法以及印制电路板 - Google Patents

光聚合引发剂、感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、永久图案形成方法以及印制电路板 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种光聚合引发剂,其可以为了能够与激光曝光对应而实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好,本发明还提供使用了它的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、使用了前述感光性层叠体的高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等)的形成方法以及利用前述永久图案形成方法形成了图案的印制电路板。为此,提供具有特定的不饱和基的作为肟酯化合物的光聚合引发剂以及含有前述光聚合引发剂的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、使用了前述感光性层叠体的永久图案形成方法及利用前述永久图案形成方法形成了图案的印制电路板。

Description

光聚合引发剂、感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、永久图案形成方法以及印制电路板
技术领域
本发明涉及可以为了能够与激光曝光对应而实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高的光聚合引发剂、使用它的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等)的形成方法以及利用该永久图案形成方法形成了永久图案的印制电路板。
背景技术
在印制电路布线基板的领域中,在印制电路布线基板上焊接安装半导体或电容器、电阻等部件。该情况下,例如在IR回流等钎焊工序中,为了防止焊锡附着于不需要焊接安装的部分,采用形成与前述不需要焊接安装的部分相当的永久图案来作为保护膜、绝缘膜的方法。另外,作为保护膜的永久图案,优选使用阻焊剂。
这里,在永久图案的形成中,激光曝光被认为对于近年来的数字化或图案的微细化来说是优良的方法。但是,为了与激光曝光对应,对于现行的液状类型要求比主流的阻焊剂灵敏度更高。
另一方面,肟酯以往被作为光聚合引发剂所知,用于感光性组合物中(参照专利文献1~4)。
但是,如果只是将这些以往的感光性组合物中所用的肟酯单纯地置换为阻焊剂用的感光性组合物,则无法获得高灵敏度及高析像度且具有所需的保存稳定性的感光性组合物。另外,还需要将所形成的图案的表面硬度及介电特性保持良好。
所以,尚未提供如下的光聚合引发剂,即,为了能够与激光曝光对应,而可以使用肟酯来实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好,也尚未提供使用前述光聚合引发剂的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、使用了前述感光性层叠体的高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜以及阻焊剂图案等)的形成方法以及利用前述永久图案形成方法形成了图案的印制电路板,因而希望进行进一步的改良。
专利文献1:日本特开昭60-166306号公报
专利文献2:日本特开2001-233842号公报
专利文献3:国际公开第05/080337号小册子
专利文献4:日本特开2000-80068号公报
发明内容
本发明的课题在于,解决以往的前述各问题,实现以下的目的。即,本发明的目的在于,提供一种光聚合引发剂,其可以为了能够与激光曝光对应而实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好,本发明还提供使用了该光聚合引发剂的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、使用了前述感光性层叠体的高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等)的形成方法以及利用前述永久图案形成方法形成了图案的印制电路板。
本发明人等鉴于前述课题反复进行了深入研究,结果得到如下的见解。即,以下述通式(1)~(5)的某个表示的化合物可以实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高,从而能够与激光曝光对应,并且可以将析像度、表面硬度及介电特性保持良好,可以形成高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等)。
本发明是基于本发明人的前述见解的发明,作为用于解决前述课题的途径,如下所示。即,
<1>一种光聚合引发剂,其特征在于,是以下述通式(1)~(5)的某一个表示的化合物。
[化1]
通式(1)
Figure A20068005405600072
通式(2)
Figure A20068005405600073
通式(3)
Figure A20068005405600074
通式(4)
Figure A20068005405600075
通式(5)
其中,前述通式(1)~(5)中,虚线双重线表示单键及双键的某一种。R1表示氢原子、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种,R2表示氢原子、=O、=NOCOY、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种。R3、R4、R6、R7、R9、R10、R11、R12、R14、R15、R16、R18、R19及R20表示与R1相同的意思,R5、R8、R13及R17表示与R2相同的意思。也可以是R1与R2与R3、R4与R5与R6以及R7与R8与R9分别至少某个结合而形成环,还可以是R12与R13及R16与R17分别结合而形成环。A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7及A8独立地表示单键、氧原子、硫原子、NHCO及CONH的某一个。X1、X2、X3、X4及X5独立地表示氢原子及下述所示的基的某一个,排除X1与X2与X3及X4与X5都为氢原子的情况。Y1、Y2及Y3独立地表示下述所示的基的某一个。G表示也可以具有取代基的脂肪族基及也可以具有取代基的芳基的某一种。J表示与R1相同的意思。
[化2]
Figure A20068005405600081
<2>根据前述<1>中所述的光聚合引发剂,其是以通式(1)表示的化合物。
<3>根据前述<1>到<2>中任意一项所述的光聚合引发剂,其中,以通式(1)表示的化合物还以下述通式(6)表示。
[化3]
Figure A20068005405600082
通式(6)
其中,前述通式(6)中,R21、R22、R23、R24、R25及R26表示与通式(1)~(5)的R1相同的意思,A9表示与通式(1)~(5)的A1相同的意思,Y4表示与通式(1)~(5)的Y1相同的意思。也可以是R21与R22、R23与R24及R25与R26分别结合而形成环。
<4>一种感光性组合物,其特征在于,含有(A)粘合剂、(B)聚合性化合物、(C)前述<1>到<3>中任意一项所述的光聚合引发剂及(D)热交联剂。
<5>根据前述<4>中所述的感光性组合物,其中,(C)光聚合引发剂的含量为0.1~15质量%。
<6>根据前述<4>到<5>中任意一项所述的感光性组合物,其中,(A)粘合剂是环氧丙烯酸酯化合物。
<7>根据前述<4>到<5>中任意一项所述的感光性组合物,其中,(A)粘合剂含有在侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物的至少一种。
<8>根据前述<4>到<5>中任意一项所述的感光性组合物,其中,(A)粘合剂含有环氧丙烯酸酯化合物、和在侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物的至少一种。
<9>根据前述<4>到<8>中任意一项所述的感光性组合物,其中,(B)聚合性化合物含有选自具有(甲基)丙烯酸基的单体中的至少一种。
<10>根据前述<4>到<9>中任意一项所述的感光性组合物,其中,(D)热交联剂是选自环氧化合物、氧杂环丁烷化合物、聚异氰酸酯化合物、使封端剂与聚异氰酸酯化合物反应而得的化合物及蜜胺衍生物中的至少一种。
<11>根据前述<4>到<10>中任意一项所述的感光性组合物,其中,含有(E)热固化促进剂。
<12>一种感光性膜,其特征在于,具有支承体、和设置在该支承体上的由前述<4>到<11>中任意一项所述的感光性组合物构成的感光层。
<13>根据前述<12>中所述的感光性膜,其中,在将感光层曝光显影的情况下,不使该感光层的曝光的部分的厚度在该曝光及显影后发生改变的前述曝光中所用的光的最小能量为0.1~500mJ/cm2
<14>根据前述<12>到<13>中任意一项所述的感光性膜,其中,支承体含有合成树脂,并且是透明的。
<15>根据前述<12>到<14>中任意一项所述的感光性膜,其中,支承体为长条状。
<16>根据前述<12>到<15>中任意一项所述的感光性膜,其中,是长条状,以卷筒状卷绕而成。
<17>根据前述<12>到<16>中任意一项所述的感光性膜,其中,在感光层上具有保护膜。
<18>一种感光性层叠体,其特征在于,在基体上,具有由前述<4>到<11>中任意一项所述的感光性组合物构成的感光层。
<19>根据前述<18>中所述的感光性叠层体,其中,感光层由前述<12>到<17>中任意一项所述的感光性膜形成。
<20>根据前述<18>到<19>中任意一项所述的感光性层叠体,其中,感光层的厚度为1~100μm。
<21>一种图案形成装置,其特征在于,
具备前述<18>到<20>中任意一项所述的感光性层叠体的感光层,
并至少具有:能够照射光的光照射机构、将来自该光照射机构的光调制而对前述感光性层叠体的感光层进行曝光的光调制机构。在该<21>中所述的图案形成装置中,前述光照射机构向前述光调制机构照射光。前述光调制机构将从前述光照射机构接收的光调制。利用经过前述光调制机构调制了的光对前述感光层曝光。例如,如果在其后将前述感光层显影,则可以形成高精细的图案。
<22>根据前述<21>中所述的图案形成装置,其中,光调制机构还具有基于所形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成机构,将从光照射机构照射的光与该图案信号生成机构所生成的控制信号对应地调制。在该<22>中所述的图案形成装置中,因前述光调制机构具有前述图案信号生成机构,而可以将由前述光照射机构照射的光与利用该图案信号生成机构生成的控制信号对应地调制。
<23>根据前述<21>到<22>中任意一项所述的图案形成装置,其中,光调制机构具有n个描素部,能够从该n个描素部中将连续地配置的任意的小于n个的前述描素部与所形成的图案信息对应地控制。在该<23>中所述的图案形成装置中,通过从前述光调制机构的n个描素部中将连续地配置的任意的小于n个的描素部与图案信息对应的控制,就可以将来自前述光照射机构的光高速地调制。
<24>根据前述<21>到<23>中任意一项所述的图案形成装置,其中,光调制机构为空间调制元件。
<25>根据前述<24>中所述的图案形成装置,其中,空间光调制元件是数字微镜设备(DMD)。
<26>根据前述<23>到<25>中任意一项所述的图案形成装置,其中,描素部是微镜。
<27>根据前述<21>到<26>中任意一项所述的图案形成装置,其中,光照射机构可以将2条以上的光合成而照射。在该<27>中所述的图案形成装置中,因前述光照射机构能够将2条以上的光合成而照射,就可以利用焦深较深的曝光光来进行曝光。其结果是,可以极为高精细地进行对前述感光层的曝光。例如如果在其后将前述感光层显影,就可以形成极为高精细的图案。
<28>根据前述<21>到<27>中任意一项所述的图案形成装置,其中,光照射机构具有:多个激光器、多模光纤、将从该多个激光器中分别照射的激光聚光而与前述多模光纤耦合的集合光学系统。在该<28>中所述的图案形成装置中,因前述光照射机构能够将从前述多个激光器分别照射的激光利用前述集合光学系统聚光,与前述多模光纤耦合,就可以用焦深较深的曝光光来进行曝光。其结果是,可以极为高精细地进行对前述感光层的曝光。例如如果在其后将前述感光层显影,就可以形成极为高精细的图案。
<29>一种永久图案形成方法,其特征在于,包括对前述<18>到<20>中任意一项所述的感光性层叠体的感光层进行曝光。
<30>根据前述<29>中所述的永久图案形成方法,其中,使用350~415nm的波长的激光来进行曝光。
<31>根据前述<29>到<30>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,基于所形成的图案信息像图像那样进行曝光。
<32>根据前述<29>到<31>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,如下所示地进行曝光,即,
使用如下的曝光头,是具备光照射机构及光调制机构的曝光头,所述光调制机构具有接收来自前述光照射机构的光并射出的n个(其中,n为2以上的自然数)以2维形状排列的描素部,该光调制机构能够与图案信息对应地控制前述描素部,所述曝光头被配置为,前述描素部的列方向与该曝光头的扫描方向形成规定的设定倾斜角度θ,
对前述曝光头,利用使用描素部指定机构,在可以使用的前述描素部当中,指定用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的前述描素部,
对前述曝光头,利用描素部控制机构,以仅使由前述使用描素部指定机构指定的前述描素部参与曝光的方式,进行前述描素部的控制,
将前述曝光头沿扫描方向相对地移动而对前述感光层进行曝光。在前述<32>中所述的永久图案形成方法中,对于前述曝光头,利用使用描素部指定机构,在可以使用的前述描素部当中,指定用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的前述描素部,利用描素部控制机构,以仅使由前述使用描素部指定机构指定了的前述描素部参与曝光的方式,控制前述描素部。通过将前述曝光头相对于前述感光层沿扫描方向相对地移动而进行曝光,将由前述曝光头的安装位置或安装角度的偏移造成的形成于前述感光层的被曝光面上的前述图案的析像度的偏差或浓度的不均均匀化。其结果是,可以高精细地进行对前述感光层的曝光,其后,通过将前述感光层显影,就可以形成高精细的图案。
<33>根据前述<32>中所述的永久图案形成方法,其中,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构在参与由多个前述曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域的曝光的描素部当中,指定为了实现前述头间相连区域的N重曝光而使用的前述描素部。在前述<33>中所述的永久图案形成方法中,通过利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构在参与由多个前述曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域的曝光的描素部当中,指定为了实现前述头间相连区域的N重曝光而使用的前述描素部,就可以将由前述曝光头的安装位置或安装角度的偏移造成的形成于前述感光层的被曝光面上的头间相连区域中的前述图案的析像度的偏差或浓度的不均均匀化。其结果是,可以高精细地进行对前述感光层的曝光,其后,通过将前述感光层显影,就可以形成高精细的图案。
<34>根据前述<33>中所述的永久图案形成方法,其中,利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构在参与由多个前述曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的曝光的描素部当中,指定为了实现前述头间相连区域以外的区域的N重曝光而使用的前述描素部。在前述<34>中所述的永久图案形成方法中,通过利用多个曝光头进行曝光,使用描素部指定机构在参与由多个前述曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的曝光的描素部当中,指定为了实现前述头间相连区域以外的N重曝光而使用的前述描素部,就可以将由前述曝光头的安装位置或安装角度的偏移造成的形成于前述感光层的被曝光面上的头间相连区域以外的前述图案的析像度的偏差或浓度的不均均匀化。其结果是,可以高精细地进行对前述感光层的曝光,其后,通过将前述感光层显影,就可以形成高精细的图案。
<35>根据前述<32>到<34>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,将设定倾斜角度θ设为满足θ≥θideal的关系,所述θideal对于N重曝光数的N、描素部的列方向的个数s、前述描素部的列方向的间隔p及在使曝光头倾斜的状态下沿着与该曝光头的扫描方向正交的方向的描素部的列方向的间距δ,满足下式:spsinθideal≥Nδ。
<36>根据前述<32>到<35>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,N重曝光的N为3以上的自然数。在前述<36>中所述的永久图案形成方法,因N重曝光的N为3以上的自然数,而可以进行多重描绘。其结果是,利用补偿的效果,可以将由前述曝光头的安装位置或安装角度的偏移造成的形成于前述感光层的被曝光面上的前述图案的析像度的偏差或浓度的不均更为精密地均匀化。
<37>根据前述<32>到<36>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,使用描素部指定机构具备:
光点位置检测机构,其在被曝光面上检测出由描素部生成并作为构成被曝光面上的曝光区域的描素部单位的光点的位置;
描素部选择机构,其基于前述光点位置检测机构的检测结果,选择为了实现N重曝光而使用的描素部。
<38>根据前述<32>到<37>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,使用描素部指定机构以行单位来指定为了实现N重曝光而使用的使用描素部。
<39>根据前述<37>到<38>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,光点位置检测机构基于所检测出的至少2个光点位置,来特定使曝光头倾斜的状态下的被曝光面上的光点的列方向与前述曝光头的扫描方向所成的实际倾斜角度θ’,描素部选择机构按照将前述实际倾斜角度θ’与设定倾斜角度θ的误差吸收的方式来选择使用描素部。
<40>根据前述<39>中所述的永久图案形成方法,其中,实际倾斜角度θ’是使曝光头倾斜的状态下的被曝光面上的光点的列方向与前述曝光头的扫描方向所成的多个实际倾斜角度的平均值、中央值、最大值及最小值的某个。
<41>根据前述<37>到<40>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,描素部选择机构基于实际倾斜角度θ’,导出与满足ttanθ’=N(其中,N表示N重曝光数的N)的关系的t接近的自然数T,将排列了m行(其中,m表示2以上的自然数)的描素部中的第一行到第前述T行的前述描素部作为使用描素部选择。
<42>根据前述<37>到<41>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,描素部选择机构基于实际倾斜角度θ’,导出与满足ttanθ’=N(其中,N表示N重曝光数的N)的关系的t接近的自然数T,将排列了m行(其中,m表示2以上的自然数)的描素部中的从第(T+1)行到第m行的前述描素部作为不使用描素部特定,将除去该不使用描素部以外的前述描素部作为使用描素部选择。
<43>根据前述<37>到<42>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,描素部选择机构是在至少包含由多个描素部列形成的被曝光面上的重复曝光区域的区域中,
(1)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域及曝光不足的区域的合计面积达到最小的方式,选择使用描素部的机构;
(2)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域的描素部单位数与曝光不足的区域的描素部单位数变得相等的方式,选择使用描素部的机构;
(3)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域的面积达到最小,并且不产生曝光不足的区域的方式,选择使用描素部的机构;以及
(4)按照相对于理想的N重曝光来说曝光不足的区域的面积达到最小,并且不产生曝光过多的区域的方式,选择使用描素部的机构中的某一个。
<44>根据前述<37>到<43>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,描素部选择机构是在由多个曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域中,
(1)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域及曝光不足的区域的合计面积达到最小的方式,从参与前述头间相连区域的曝光的描素部中,特定不使用描素部,将除去该不使用描素部以外的前述描素部作为使用描素部选择的机构;
(2)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的描素部单位数与曝光不足的描素部单位数变得相等的方式,从参与前述头间相连区域的曝光的描素部中,特定不使用描素部,将除去该不使用描素部以外的前述描素部作为使用描素部选择的机构;
(3)按照相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域的面积达到最小,并且不产生曝光不足的区域的方式,从参与前述头间相连区域的曝光的描素部中,特定不使用描素部,将除去该不使用描素部以外的前述描素部作为使用描素部选择的机构;
(4)按照相对于理想的N重曝光来说曝光不足的区域的面积达到最小,并且不产生曝光过多的区域的方式,从参与前述头间相连区域的曝光的描素部中,特定不使用描素部,将除去该不使用描素部以外的前述描素部作为使用描素部选择的机构中的某一个。
<45>根据前述<44>中所述的永久图案形成方法,其中,以行单位来特定不使用描素部。
<46>根据前述<37>到<45>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的前述描素部当中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每个(N-1)列的描素部列的前述描素部来进行参照曝光。在前述<46>中所述的永久图案形成方法中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的前述描素部当中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每个(N-1)列的描素部列的前述描素部来进行参照曝光,可以得到近似单重描绘的单纯的图案。其结果是,可以很容易地指定前述头间相连区域的前述描素部。
<47>根据前述<37>到<46>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的前述描素部当中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每个1/N行的描素部行的前述描素部来进行参照曝光。在前述<47>中所述的永久图案形成方法中,为了在使用描素部指定机构中指定使用描素部,在可以使用的前述描素部当中,相对于N重曝光的N,仅使用构成每个1/N行的描素部列的前述描素部来进行参照曝光,可以得到近似单重描绘的单纯的图案。其结果是,可以很容易地指定前述头间相连区域的前述描素部。
<48>根据前述<32>到<47>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,使用描素部指定机构具有作为光点位置检测机构的狭缝及光检测器;以及作为描素部选择机构的与前述光检测器连接的运算装置。
<49>根据前述<32>到<48>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,N重曝光的N为3以上7以下的自然数。
<50>根据前述<32>到<49>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,光调制机构还具有基于所形成的图案信息来生成控制信号的图案信号生成机构,将由光照射机构照射的光与该图案信号生成机构所生成的控制信号对应地调制。在前述<50>中所述的图案形成装置中,因前述光调制机构具有前述图案信号生成机构,就可以将由前述光照射机构照射的光与利用该图案信号生成机构生成的控制信号对应地调制。
<51>根据前述<32>到<50>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,光调制机构为空间光调制元件。
<52>根据前述<51>中所述的永久图案形成方法,其中,空间光调制元件是数字微镜设备(DMD)。
<53>根据前述<32>到<52>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,描素部是微镜。
<54>根据前述<32>到<53>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,具有变换机构,其按照使图案信息所表示的图案的规定部分的尺寸与可以利用所指定的使用描素部实现的对应部分的尺寸一致的方式,变换前述图案信息。
<55>根据前述<32>到<54>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,光照射机构可以将2条以上的光合成而照射。在前述<55>中所述的永久图案形成方法中,因前述光照射机构可以将2条以上的光合成而照射,就可以利用焦深较深的曝光光来进行曝光。其结果是,可以极为高精细地进行对前述感光性膜的曝光。例如如果在其后将前述感光层显影,就可以形成极为高精细的图案。
<56>根据前述<32>到<55>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,光照射机构具有:多个激光器、多模光纤、将从该多个激光器中分别照射的激光聚光而与前述多模光纤耦合的集合光学系统。在前述<56>中所述的永久图案形成方法中,因前述光照射机构能够将从前述多个激光器中分别照射的激光利用前述集合光学系统聚光,与前述多模光纤耦合,就可以用焦深较深的曝光光来进行曝光。其结果是,可以极为高精细地进行对前述感光性膜的曝光。例如如果在其后将前述感光层显影,就可以形成极为高精细的图案。
<57>根据前述<29>到<56>中任意一项所述的永久图案形成方法,其中,在进行了曝光后,进行感光层的显影。在前述<57>中所述的永久图案形成方法中,通过在进行了前述曝光后,将前述感光层显影,就可以形成高精细的图案。
<58>根据前述<57>中所述的永久图案形成方法,其中,在进行了显影后,进行永久图案的形成。
<59>根据前述<58>中所述的永久图案形成方法,其中,在进行了显影后,对感光层进行固化处理。
<60>根据前述<59>中所述的永久图案形成方法,其中,固化处理是全面曝光处理及以120~200℃进行的全面加热处理的至少某一种。
<61>一种永久图案,其特征在于,利用前述<29>到<60>中任意一项所述的图案形成方法来形成。由于该<61>中所述的永久图案是利用前述图案形成方法形成,因此具有优良的耐药品性、表面硬度、耐热性等,并且高精细,对于半导体或部件向多层布线基板或组合(build up)布线基板等上的高密度安装十分有用。
<62>根据前述<61>中所述的永久图案,是保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案的至少某一种。由于该<62>中所述的永久图案是保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案的至少某一种,因此利用该膜所具有的绝缘性、耐热性等,可以保护布线免受外部的冲击或弯曲等。
<63>一种印制电路板,其特征在于,利用前述<29>到<60>中任意一项所述的永久图案形成方法来形成永久图案。
根据本发明,可以解决以往的问题,可以提供如下的光聚合引发剂,其可以为了能够与激光曝光对应而实现感光性组合物的灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好,并可以提供使用了它的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体、使用了前述感光性层叠体的高精细的永久图案(保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等)的形成方法以及利用前述永久图案形成方法形成了图案的印制电路板。
附图说明
图1是表示图案形成装置的一个例子的外观的立体图。
图2是表示图案形成装置的扫描仪的结构的一个例子的立体图。
图3A是表示形成于感光层的被曝光面上的曝光完毕区域的平面图。
图3B是表示各曝光头的曝光区的排列的平面图。
图4是表示曝光头的概略结构的一个例子的立体图。
图5A是表示曝光头的详细的结构的一个例子的俯视图。
图5B是表示曝光头的详细的结构的一个例子的侧视图。
图6是表示图1的图案形成装置的DMD的一个例子的局部放大图。
图7A是用于说明DMD的动作的立体图。
图7B是用于说明DMD的动作的立体图。
图8是表示在有曝光头的安装角度误差及图案变形之时,在被曝光面上的图案中产生的不均的例子的说明图。
图9是表示1个DMD的曝光区与对应的狭缝的位置关系的俯视图。
图10是用于说明使用狭缝来测定被曝光面上的光点的位置的方法的俯视图。
图11是表示仅将所选择的微镜用于曝光中的结果、在被曝光面上的图案中产生的不均被改善的状态的说明图。
图12是表示在相邻的曝光头之间有相对位置的偏移之时在被曝光面上的图案中产生的不均的例子的说明图。
图13是表示相邻的2个曝光头的曝光区与对应的狭缝的位置关系的俯视图。
图14是用于说明使用狭缝来测定被曝光面上的光点的位置的俯视图。
图15是表示在图12的例子中仅将所选择的使用像素实际动作、改善了在被曝光面上的图案中产生的不均的状态的说明图。
图16是表示在相邻的曝光头之间有相对位置的偏移及安装角度误差之时,在被曝光面上的图案中产生的不均的例子的说明图。
图17是表示在图16的例子中仅使用了所选择的使用描素部的曝光的说明图。
图18A是表示倍率变形的例子的说明图。
图18B是表示光束直径变形的例子的说明图。
图19A是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图19B是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图20是表示使用了多个曝光头的参照曝光的第一例的说明图。
图21A是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
图21B是表示使用了单一曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
图22是表示使用了多个曝光头的参照曝光的第二例的说明图。
具体实施方式
(光聚合引发剂)
本发明的光聚合引发剂是以下述通式(1)~(5)的任意一个表示的化合物。
[化4]
Figure A20068005405600191
通式(1)
Figure A20068005405600192
通式(2)
Figure A20068005405600193
通式(3)
Figure A20068005405600194
通式(4)
Figure A20068005405600195
通式(5)
其中,前述通式(1)~(5)中,虚线双重线表示单键及双键的某一种。R1表示氢原子、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种,R2表示氢原子、=O、=NOCOY、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种。R3、R4、R6、R7、R9、R10、R11、R12、R14、R15、R16、R18、R19及R20表示与R1相同的意思,R5、R8、R13及R17表示与R2相同的意思。也可以是R1与R2与R3、R4与R5与R6以及R7与R8与R9分别至少某个结合而形成环,还可以是R12与R13及R16与R17分别结合而形成环。A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7及A8独立地表示单键、氧原子、硫原子、NHCO及CONH的某一个。X1、X2、X3、X4及X5独立地表示氢原子及下述所示的基的某一个,排除X1与X2与X3及X4与X5都为氢原子的情况。Y1、Y2及Y3独立地表示下述所示的基的某一个。G表示也可以具有取代基的脂肪族基及也可以具有取代基的芳基的某一种。J表示与R1相同的意思。
[化5]
Figure A20068005405600201
在前述以通式(1)~(5)表示的化合物中,作为以R1、R2或G表示的也可以具有取代基的脂肪族基,也可以分别具有取代基,可以举出烷基、链烯基、炔基。
作为前述也可以具有取代基的烷基,可以举出碳原子数为1到30的直链状、支链状及环状的某一种的烷基。
作为其具体例,可以举出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、1-甲基丁基、异己基、2-乙基己基、2-甲基己基、环己基、环戊基、2-降冰片基。它们当中,更优选碳原子数为1到12的直链状的烷基、碳原子数为3到12的支链状的烷基以及碳原子数为5到10的环状的烷基。
作为前述也可以具有取代基的烷基的取代基,可以举出由除去氢原子以外的一价的非金属原子构成的取代基。
作为优选的例子,可以举出卤原子(-F、-Br、Cl、-I)、羟基、烷氧基、芳氧基、巯基、烷硫基、芳硫基、烷基二硫基、芳基二硫基、氨基、N-烷基氨基、N,N-二烷基氨基、N-芳基氨基、N,N-二芳基氨基、N-烷基-N-芳基氨基、酰氧基、氨基甲酰基氧基、N-烷基氨基甲酰基氧基、N-芳基氨基甲酰基氧基、N,N-二烷基氨基甲酰基氧基、N,N-二芳基氨基甲酰基氧基、N-烷基-N-芳基氨基甲酰基氧基、烷基亚硫酰基、芳基亚硫酰基、酰基硫基、酰基氨基、N-烷基酰基氨基、N-芳基酰基氨基、脲基、N’-烷基脲基、N’,N’-二烷基脲基、N’-芳基脲基、N’,N’-二芳基脲基、N’-烷基-N’-芳基脲基、N-烷基脲基、N-芳基脲基、N’-烷基-N-烷基脲基、N’-烷基-N-芳基脲基、N’,N’-二烷基-N-烷基脲基、N’,N’-二烷基-N-芳基脲基、N’-芳基-N-烷基脲基、N’-芳基-N-芳基脲基、N’,N’-二芳基-N-烷基脲基、N’,N’-二芳基-N-芳基脲基、N’-烷基-N’-芳基-N-烷基脲基、N’-烷基-N’-芳基-N-芳基脲基、烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、N-烷基-N-烷氧基羰基氨基、N-烷基-N-芳氧基羰基氨基、N-芳基-N-烷氧基羰基氨基、N-芳基-N-芳氧基羰基氨基、甲酰基、酰基、羧基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、氨基甲酰基、N-烷基氨基甲酰基、N,N-二烷基氨基甲酰基、N-芳基氨基甲酰基、N,N-二芳基氨基甲酰基、N-烷基-N-芳基氨基甲酰基、烷基亚硫酰基、芳基亚硫酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、磺酸基(-SO3H)及其共轭碱基(称作磺酸根基-SO3)、烷氧基磺酰基、芳氧基磺酰基、氨亚磺酰基、N-烷基氨亚磺酰基、N,N-二烷基氨亚磺酰基、N-芳基氨亚磺酰基、N,N-二芳基氨亚磺酰基、N-烷基-N-芳基氨亚磺酰基、氨磺酰基、N-烷基氨磺酰基、N,N-二烷基氨磺酰基、N-芳基氨磺酰基、N,N-二芳基氨磺酰基、N-烷基-N-芳基氨磺酰基、膦酰基(-PO3H3)及其共轭碱基(称作膦酸根基-PO3H2)、二烷基膦酰基(-PO3(alkyl)2)「alkyl=烷基,以下相同」、二芳基膦酰基(-PO3(aryl)2)「aryl=芳基,以下相同」、烷基芳基膦酰基(-PO3(alkyl)(aryl))、单烷基膦酰基(-PO3H(alkyl))及其共轭碱基(称作烷基膦酸基)、单芳基膦酰基(-PO3H(aryl))及其共轭碱基(称作芳基膦酸根基)、膦酰基氧基(-OPO3H3)及其共轭碱基(称作膦酸根氧基)、二烷基磷酰基氧基(-OPO3H(alkyl)2)、二芳基磷酰基氧基(-OPO3(aryl)2)、烷基芳基磷酰基氧基(-OPO3(alkyl)(aryl))、单烷基磷酰基氧基(-OPO3H(alkyl))及其共轭碱基(称作烷基膦酸根氧基)、单芳基磷酰基氧基(-OPO3H(aryl))及其共轭碱基(称作芳基膦酸根氧基)、氰基、硝基、芳基、链烯基、炔基、杂环基、甲硅烷基等。
作为这些取代基中的烷基的具体例,可以举出前述的烷基。作为前述取代基中的芳基的具体例,可以举出苯基、联苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、枯烯基、氯苯基、溴苯基、氯甲基苯基、羟基苯基、甲氧基苯基、乙氧基苯基、苯氧基苯基、乙酰氧基苯基、苯甲酰氧基苯基、甲基硫代苯基、苯基硫代苯基、甲基氨基苯基、二甲基氨基苯基、乙酰基氨基苯基、羧基苯基、甲氧基羰基苯基、乙氧基苯基羰基、苯氧基羰基苯基、N-苯基氨基甲酰基苯基、氰基苯基、磺苯基、磺酸盐苯基、膦酰基苯基、膦酸盐苯基等。
作为前述取代基中的链烯基的例子,可以举出乙烯基、1-丙烯基、1-丁烯基、肉桂基、2-氯-1-乙烯基等。
作为前述取代基中的炔基的例子,可以举出乙炔基、1-丙炔基、1-丁炔基、三甲基甲硅烷基乙炔基等。
作为前述以R1、R2或G表示的芳基,可以举出1个到3个苯环形成了稠合环的基、苯环与五元不饱和环形成了稠合环的基。
作为具体例,可以举出苯基、萘基、蒽基、菲基、茚基、苊基、芴基。它们当中,更优选苯基、萘基。
在前述芳基中,作为具有取代基的芳基,可以举出在前述的芳基的环形成碳原子上作为取代基具有由除去氢原子以外的一价的非金属原子团构成的基的芳基。
作为优选的取代基的例子,可以举出前述的烷基以及先前作为取代烷基中的取代基给出的例子。
作为具有前述取代基的芳基的优选的具体例,可以举出联苯基、甲苯基、二甲苯基、均三甲苯基、枯烯基、氯苯基、溴苯基、氟苯基、氯甲基苯基、三氟甲基苯基、羟基苯基、甲氧基苯基、甲氧基乙氧基苯基、烯丙基氧基苯基、苯氧基苯基、甲基硫代苯基、甲苯基硫代苯基、乙基氨基苯基、二乙基氨基苯基、吗啉代苯基、乙酰基氧基苯基、苯甲酰氧基苯基、N-环己基氨基甲酰基氧基苯基、N-苯基氨基甲酰基氧基苯基、乙酰基氨基苯基、N-甲基苯甲酰基氨基苯基、羧基苯基、甲氧基羰基苯基、烯丙基氧基羰基苯基、氯苯氧基羰基苯基、氨基甲酰基苯基、N-甲基氨基甲酰基苯基、N,N-二丙基氨基甲酰基苯基、N-(甲氧基苯基)氨基甲酰基苯基、N-甲基-N-(磺苯基)氨基甲酰基苯基、磺苯基、磺酸苯基、氨磺酰基苯基、N-乙基氨磺酰基苯基、N,N-二丙基氨磺酰基苯基、N-甲苯基氨磺酰基苯基、N-甲基-N-(膦酰基苯基)氨磺酰基苯基、膦酰基苯基、膦酸苯基、二乙基膦酰基苯基、二苯基膦酰基苯基、甲基膦酰基苯基、甲基膦酸苯基、甲苯基膦酰基苯基、甲苯基膦酸苯基、烯丙基苯基、1-丙烯基甲基苯基、2-丁烯基苯基、2-甲基烯丙基苯基、2-甲基丙烯基苯基、2-丙基苯基、2-丁烯基苯基、3-丁烯基苯基等。
以前述通式(1)~(5)表示的化合物当中,从如下的观点考虑,即,从构成利用光开裂而生成游离基的氮原子与氧原子的键的氮原子开始数第3~5个原子在与前述氮原子不同的一侧具有与相邻的原子的不饱和键,优选以通式(1)表示的化合物。
另外,作为以前述通式(1)表示的化合物,例如优选利用所生成的前述游离基与前述不饱和键形成5~7元环的化合物,在与该所形成的环相邻的位置上存在环结构的情况下,从难以产生两者的变形的观点考虑,更优选该环与前述所形成的环的元数不同。
作为前述不饱和键,优选除去羰基键及芳香族基能够具有的不饱和键,并且是乙烯性不饱和键及炔性不饱和键的至少某一种。
这里,所谓「从构成利用光开裂生成游离基的氮原子与氧原子的键的氮原子开始数第3~5个原子」是指在从构成利用波长300~700nm的光开裂而生成游离基的键的氮原子开始数得最少的情况下的第3~5个原子。前述波长优选为350~600nm。
广为所知的是,前述氮原子与氧原子的键会利用波长300~700nm的光开裂而生成游离基。对于形成前述环的情况,例如向利用含有前述光聚合引发剂的感光性组合物得到的感光层照射前述波长300~700nm的光,可以确认在其分解物中有环化物。
以前述通式(1)表示的化合物当中,例如更优选以下述通式(6)表示的化合物。
[化6]
Figure A20068005405600241
通式(6)
其中,前述通式(6)中,R21、R22、R23、R24、R25及R26表示与通式(1)~(5)的R1相同的意思,A9表示与通式(1)~(5)的A1相同的意思,Y4表示与通式(1)~(5)的Y1相同的意思。也可以是R21与R22、R23与R24及R25与R26分别结合而形成环。
作为以前述通式(6)表示的光聚合引发剂,没有特别限制,例如可以优选举出以下述化合物例1~52表示的例子。
[化7]
Figure A20068005405600251
-合成方法-
作为前述光聚合引发剂的合成方法,没有特别限制,例如可以举出利用以下的(1)到(3)的顺序合成的方法等。
(1)向三口烧瓶中加入已经除去矿物油的氢化钠,变更为氮气气氛后,将含有四氢呋喃(THF)的溶液从滴液漏斗中添加后,搅拌。此时,也可以添加碳酸二乙酯。
(2)在将烯丙基溴或丙基溴与四氢呋喃(THF)的溶液从滴液漏斗中添加后,搅拌,加水,添加乙酸乙酯而萃取,将有机层的溶剂减压蒸馏,通过用硅胶色谱生成而得到对应的本发明的化合物的中间产物。此时,也可以向利用前述减压蒸馏得到的油状物质中添加氢氧化钠、乙醇和水,将外界温度设为约75℃,搅拌后,加入盐酸后再加入水。
(3)将前述中间产物、羟基胺乙酸盐、乙酸钾和乙醇加入梨形烧瓶中,回流。反应结束后,加入水,用乙酸乙酯萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶及乙腈,将外界温度设为约0℃,用滴液漏斗添加乙酰氯及乙腈的溶液后,搅拌,i)通过加入水,用乙酸乙酯萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏而得到油状的本发明的化合物;或ii)通过将加入冰水而得到的晶体用乙腈重结晶,得到本发明的化合物的白色晶体。
另外,在前述(1)之前,也可以进行以下的(0)的反应。
(0)向三口烧瓶中加入1-萘甲醛、丙二酸、哌啶和吡啶,回流,将反应溶液加入冰水中,通过过滤而得到白色固体。然后,将该白色固体溶解于甲醇及乙酸乙酯中,加入钯炭,在氢气气氛下反应。反应结束后,将反应液进行氟镁石过滤,将溶剂减压蒸馏。然后,加入氯苯及氯化铝,将外界温度设为0℃,从滴液漏斗中滴加上述白色固体及氯苯后,使之反应,加入冰水。将所得的白色晶体用甲醇重结晶,得到与前述中间产物对应的中间产物。
本发明的光聚合引发剂可以为了能够与激光曝光对应而实现灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好。为此,可以作为印制电路布线基板(多层布线基板、组合布线基板等)的保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案、滤色片或柱材、棱材、间隔件、隔壁等显示器用构件、全息图像、微型机器、防护膜(proof)、粘接剂等永久图案形成用途广泛地使用,特别是可以适用于本发明的感光性组合物、感光性膜、感光性层叠体及永久图案形成方法中。
(感光性组合物)
本发明的感光性组合物含有(A)粘合剂、(B)聚合性化合物、(C)本发明的前述光聚合引发剂及(D)热交联剂,优选含有(E)热固化重结晶,另外,根据需要,含有着色颜料、填充颜料、热聚合抑制剂及表面活性剂等其他的成分。
[(A)粘合剂(聚合物)]
作为前述粘合剂,优选对于碱性水溶液显示出膨胀性的化合物,更优选对于碱性水溶液为可溶性的化合物。
作为对于碱性水溶液显示出膨胀性或可溶性的粘合剂,例如可以优选举出具有酸性基的粘合剂,具体来说,优选在环氧化合物中导入了乙烯性不饱和双键和酸性基的化合物(环氧丙烯酸酯化合物);在侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物;环氧丙烯酸酯化合物与在侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物的混合物;马来酰胺酸系共聚物等。
作为前述酸性基,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出羧基、磺酸基、磷酸基等,它们当中,从原料的获取性等观点考虑,可以优选地举出羧基。
<环氧丙烯酸酯化合物>
作为前述在环氧化合物中导入了乙烯性不饱和双键和酸性基的化合物(环氧丙烯酸酯化合物),没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以利用如下等方法来得到,即,使多官能环氧化合物与含羧基的单体反应,再加成多元酸酐。
作为前述多官能环氧化合物,例如可以举出双二甲苯酚型或双酚型环氧树脂(「YX4000;Japan Epoxy Resin公司制」等)或它们的混合物、具有异氰脲酸酯骨架等的杂环式环氧树脂(「TEPIC:日产化学工业公司制」、「Araldite PT810;Ciba Specialty Chemicals公司制」等)、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、加氢双酚A型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、甲酚线型酚醛型环氧树脂、卤化酚醛清漆型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂(例如四缩水甘油基二氨基二苯基甲烷等)、乙内酰脲型环氧树脂、脂环式环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂、双酚A线型酚醛型环氧树脂、四苯酚基乙烷型环氧树脂、缩水甘油基酞酸酯树脂、四缩水甘油基二甲苯酚乙烷树脂、含萘基的环氧树脂(「ESN-190,ESN-360;新日铁化学公司制」、「HP-4032、EXA-4750、EXA-4700;大日本油墨化学工业公司制」等)、具有双环戊二烯骨架的环氧树脂(「HP-7200,HP-7200H;大日本油墨化学工业公司制」等);利用苯酚、邻甲酚、萘酚等酚化合物与具有苯酚性羟基的芳香族醛(例如对羟基苯甲醛)的缩合反应得到的多酚化合物,与表氯醇的反应物;利用酚化合物与二乙烯基苯或双环戊二烯等二烯烃化合物的加成反应得到的多酚化合物,与表氯醇的反应物;将4-乙烯基环己烯-1-氧化物的开环聚合物用过乙酸等环氧化的物质;三缩水甘油基异氰脲酸酯等具有杂环的环氧树脂;缩水甘油基甲基丙烯酸酯共聚系环氧树脂(「CP-50S,CP-50M;日本油脂公司制」等)、环己基马来酰亚胺与缩水甘油基甲基丙烯酸酯的共聚环氧树脂等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,作为前述含羧基的单体的例子,例如可以举出(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸单烷基酯、富马酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、山梨酸、α-氰基肉桂酸、丙烯酸二聚物;以及2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯等具有羟基的单体与马来酸酐、酞酸酐、环己烷二酸酐等环状酸酐的加成反应物;与含卤素羧酸化合物的反应产物、ω-羧基聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。另外,作为市售品,可以使用东亚合成化学工业(株)制的アロニツクスM-5300、M-5400、M-5500以及M-5600、新中村化学工业株式会社制的NK Easter CB-1及CBX-1、共荣社油脂化学工业(株)制的HOA-MP及HOA-MS、大阪有机化学工业(株)制的BISCOAT#2100等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,作为前述多元酸酐,例如可以也可以使用琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、2,3-二甲基琥珀酸酐、2,2-二甲基琥珀酸酐、乙基琥珀酸酐、十二烯基琥珀酸酐、壬烯基琥珀酸酐、马来酸酐、甲基马来酸酐、2,3-二甲基马来酸酐、2-氯马来酸酐、2,3-二氯马来酸酐、溴马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐、顺乌头酸酐、酞酸酐、四氢酞酸酐、四氯酞酸酐、四溴酞酸酐、六氢酞酸酐、甲基四氢酞酸酐、甲基六氢酞酸酐、甲桥四氢酞酸酐、甲基甲桥四氢酞酸酐、氯桥酸、5-(2,5-二氧四氢糠基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二羧酸酐等二元酸酐、偏苯三酸酐、均苯四甲酸酐、3,3’,4,4’-苯乙酮四羧酸等多元酸酐等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
分别使之依次反应,得到环氧丙烯酸酯,而使它们反应的比率为,相对于多官能环氧化合物的1当量环氧基,含羧基的单体的羧基为0.8~1.2当量,优选为0.9~1.1当量,多元酸酐为0.1~1.0当量,优选为0.3~1.0当量。
另外,日本特开平5-70528号公报所述的在具有芴骨架的环氧丙烯酸酯(不具有羧基的化合物)上加成前述多元酸酐而得的化合物等也可以作为本发明的环氧丙烯酸酯使用。
在前述环氧化合物上导入了乙烯性不饱和双键和酸性基的化合物当中,优选以下述结构式(1)及(2)表示的环氧丙烯酸酯化合物。
[化8]
Figure A20068005405600291
结构式(1)
其中,前述结构式(1)中,X表示氢原子及至少含有酸性基的取代基的某一种,Y表示亚甲基、异亚丙基及磺酰基的某一种,n表示1~20的整数。
[化9]
Figure A20068005405600301
结构式(2)
其中,前述结构式(2)中,n表示1~20的整数。
另外,作为以前述结构式(1)表示的环氧丙烯酸酯化合物,具体来说,更优选以下述结构式(3)表示的双酚F型环氧丙烯酸酯化合物及以下述结构式(4)表示的双酚A型环氧丙烯酸酯化合物。
[化10]
Figure A20068005405600302
                                                                 结构式(3)
[化11]
Figure A20068005405600303
                                                                结构式(4)
前述环氧丙烯酸酯化合物的质均分子量优选为1,000~100,000,更优选为2,000~50,000。如果该质均分子量小于1,000,则会有感光层表面的粘性变强的情况,在后述的感光层的固化后,会有膜质变脆或者表面硬度劣化的情况,如果超过100,000,则会有显影性劣化的情况。另外,树脂的合成也会变得困难。
<在侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物>
作为在前述侧链中具有(甲基)丙烯酰基及酸性基的乙烯基共聚物,例如可以通过如下操作来获得,即,合成利用(1)具有酸性基的乙烯基单体、(2)根据需要使用的具有可以用于后述的高分子反应的官能基的乙烯基单体以及(3)根据需要使用的其他的能够共聚的乙烯基单体的乙烯基(共)聚合得到(共)聚合物,继而与(4)具有对于该(共)聚合物中的酸性基或可以用于高分子反应的官能基的至少一种具有反应性的官能基和(甲基)丙烯酰基的化合物进行高分子反应。
作为前述(1)具有酸性基的乙烯基单体的酸性基,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出羧基、磺酸基、磷酸基等,它们当中优选羧基。作为具有羧基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸、乙烯基苯甲酸、马来酸、马来酸单烷基酯、富马酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、丙烯酸二聚物、具有羟基的单体(例如2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯等)与环状酸酐(例如马来酸酐或酞酸酐、环己烷二羧酸酐)的加成反应物、ω-羧基-聚己内酯单(甲基)丙烯酸酯等。它们当中,从共聚性或成本、溶解性等观点考虑,特别优选(甲基)丙烯酸。另外,这些单体既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,也可以使用作为羧基的前驱体具有马来酸酐、衣康酸酐、柠康酸酐等酸酐的单体。
作为前述(2)的具有可以用于高分子反应的官能基的乙烯基单体中的可以用于高分子反应的官能基,可以举出羟基、氨基、异氰酸酯基、环氧基、卤化酰基、活性卤化物基等。另外,也可以将前述(1)的羧基或酸酐基作为能够利用的官能基举出。
作为前述具有羟基的乙烯基单体,例如可以举出以下述结构式(5)~(13)表示的化合物。
[化12]
Figure A20068005405600311
结构式(5)
[化13]
Figure A20068005405600321
结构式(6)
[化14]
Figure A20068005405600322
结构式(7)
[化15]
Figure A20068005405600323
结构式(8)
[化16]
Figure A20068005405600324
结构式(9)
[化17]
Figure A20068005405600331
结构式(10)
[化18]
Figure A20068005405600332
结构式(11)
[化19]
Figure A20068005405600333
结构式(12)
[化20]
Figure A20068005405600334
结构式(13)
其中,前述结构式(5)~(13)中,R1表示氢原子或甲基,n、n1及n2表示1以上的整数。
作为前述具有氨基的乙烯基单体,例如可以举出乙烯基苄基胺、氨基乙基甲基丙烯酸酯等。
作为前述具有异氰酸酯基的单体,例如可以举出以下述结构式(14)~(16)表示的化合物。
[化21]
Figure A20068005405600341
结构式(14)
[化22]
Figure A20068005405600342
结构式(15)
[化23]
Figure A20068005405600343
结构式(16)
其中,前述结构式(14)~(16)中,R1表示氢原子或甲基。
作为前述具有环氧基的乙烯基单体,例如可以举出缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯、以下述结构式(17)表示的化合物等。
[化24]
Figure A20068005405600344
结构式(17)
其中,前述结构式(17)中,R表示H及Me的某一种。
作为前述具有卤化酰基的乙烯基单体,例如可以举出(甲基)丙烯酸氯化物等。
作为前述具有活性卤化物基的乙烯基单体,例如可以举出氯甲基苯乙烯等。
作为它们的市售品,例如可以使用「カネカレジン AXE;钟渊化学工业(株)制」、「サイクロマ-(CYCLOMER)A-200;Daicel化学工业(株)制」、[サイクロマ-(CYCLOMER)M-200;Daicel化学工业(株)制」、「SPCP1X、SPCP2X、SPCP3X;昭和高分子(株)制」等。
另外,前述各单体既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为前述(3)的根据需要使用的其他的可以共聚的单体,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出(甲基)丙烯酸酯类、巴豆酸酯类、乙烯基酯类、马来酸二酯类、富马酸二酯类、衣康酸二酯类、(甲基)丙烯酰胺类、乙烯基醚类、乙烯基醇的酯类、苯乙烯类(例如苯乙烯、苯乙烯衍生物等)、(甲基)丙烯腈、乙烯基取代了的杂环式基(例如乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基咔唑等)、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基咪唑、乙烯基己内酯、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、磷酸单(2-丙烯酰氧基乙基酯)、磷酸单(1-甲基-2-丙烯酰氧基乙基酯)、具有官能基(例如尿烷基、脲基、磺酰胺基、酰亚胺基)的乙烯基单体等。
作为前述(甲基)丙烯酸酯类,例如可以举出(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、叔丁基环己基(甲基)丙烯酸酯、2-乙基己基(甲基)丙烯酸酯、叔辛基(甲基)丙烯酸酯、十二烷基(甲基)丙烯酸酯、十八烷基(甲基)丙烯酸酯、乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、苯基(甲基)丙烯酸酯、2-甲氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-乙氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、2-(2-甲氧基乙氧基)乙基(甲基)丙烯酸酯、苄基(甲基)丙烯酸酯、二甘醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、二甘醇单乙醚(甲基)丙烯酸酯、二甘醇单苯基醚(甲基)丙烯酸酯、三甘醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、三甘醇单乙醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇单乙醚(甲基)丙烯酸酯、β-苯氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、双环戊烷基(甲基)丙烯酸酯、双环戊烯基(甲基)丙烯酸酯、双环戊烯基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、三氯乙基(甲基)丙烯酸酯、八氟戊基(甲基)丙烯酸酯、全氟辛基乙基(甲基)丙烯酸酯、三溴苯基(甲基)丙烯酸酯、三溴苯基氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等。
作为前述巴豆酸酯类,例如可以举出巴豆酸丁酯、巴豆酸己酯等。
作为前述乙烯基酯类,例如可以举出乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、乙烯基甲氧基乙酸酯、苯甲酸乙烯酯等。
作为前述马来酸二酯类,例如可以举出马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丁酯等。
作为前述富马酸二酯类,例如可以举出富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丁酯等。
作为前述衣康酸二酯类,例如可以举出衣康酸二甲酯、衣康酸二乙酯、衣康酸二丁酯等。
作为前述(甲基)丙烯酰胺类,例如可以举出(甲基)丙烯酰胺、N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-丙基(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丁基(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基(甲基)丙烯酰胺、N-环己基(甲基)丙烯酰胺、N-(2-甲氧基乙基)(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-苯基(甲基)丙烯酰胺、N-苄基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰吗啉、二丙酮丙烯酰胺等。
作为前述苯乙烯类,例如可以举出前述苯乙烯、前述苯乙烯衍生物(例如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、三甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、丁基苯乙烯、甲氧基苯乙烯、丁氧基苯乙烯、乙酰氧基苯乙烯、氯苯乙烯、二氯苯乙烯、溴苯乙烯、被可以利用酸性物质脱保护的基(例如t-Boc等)保护了的羟基苯乙烯、乙烯基苯甲酸甲酯、α-甲基苯乙烯等)等。
作为前述乙烯基醚类,例如可以举出甲基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、己基乙烯基醚、甲氧基乙基乙烯基醚等。
对于作为前述官能基具有氨基甲酸酯基或脲基的乙烯基单体的合成方法,例如可以举出异氰酸酯基与羟基或氨基的加成反应,具体来说,可以举出具有异氰酸酯基的单体与含有1个羟基的化合物或具有1个伯胺基或仲胺基的化合物的加成反应;具有羟基的单体或具有伯胺基或仲胺基的单体与单异氰酸酯的加成反应。
作为前述具有异氰酸酯基的单体,例如可以与前述的(2)中所示的例子相同,举出以前述结构式(14)~(16)表示的化合物。
作为前述单异氰酸酯,例如可以举出异氰酸环己酯、异氰酸正丁酯、异氰酸甲苯酰酯、异氰酸苄酯、异氰酸苯酯等。
作为前述具有羟基的单体,例如可以与前述的(2)中所示的例子相同,举出以前述结构式(5)~(13)表示的化合物。
作为前述含有1个羟基的化合物,例如可以举出醇类(例如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正己醇、2-乙基己醇、正癸醇、正十二醇、正十八醇、环戊醇、环己醇、苄醇、苯乙醇等)、酚类(例如苯酚、甲酚、萘酚等)以及作为含有取代基的氯乙醇、三氟乙醇、甲氧基乙醇、苯氧基乙醇、氯苯酚、二氯苯酚、甲氧基苯酚、乙氧基苯酚等。
作为前述具有伯胺基或仲胺基的单体,例如可以举出乙烯基苄基胺等。
作为前述含有1个伯胺基或仲胺基的化合物,例如可以举出烷基胺(甲胺、乙胺、正丙胺、异丙胺、正丁胺、仲丁胺、叔丁胺、己胺、2-乙基己基胺、癸胺、十二烷胺、十八烷胺、二甲胺、二乙胺、二丁胺、二辛胺)、环状烷基胺(环戊胺、环己胺等)、芳烷基胺(苄胺、苯乙胺等)、芳基胺(苯胺、甲苯胺、二甲苯胺、萘胺等)以及它们的组合(N-甲基-N-苄基胺等)、含有取代基的胺(三氟乙胺、六氟异丙胺、甲氧基苯胺、甲氧基丙胺等)等。
另外,这些单体既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。通过将它们进行乙烯基(共)聚合,就可以得到含有酸性基、酸酐及根据需要含有的羟基、氨基、异氰酸酯基、乙氧基、卤化酰基、活性卤化物基等的(共)聚合物。前述乙烯基(共)聚合物可以通过分别将相应的单体利用公知的方法依照常法共聚来配制。例如,可以通过利用如下的方法(溶液聚合法)来配制,即,将前述单体溶解于适当的溶剂中,向其中添加自由基聚合引发剂,使之在溶液中共聚。另外,可以通过以在水性介质中分散了前述单体的状态利用所谓的乳液聚合等来聚合而配制。
对于如此得到的(共)聚合物,通过使之与如下的作为前述(4)的化合物,即,具有对这些共聚物中的酸性基及根据需要含有的羟基、氨基、异氰酸酯基、缩水甘油基、卤化酰基的至少一种具有反应性的官能基和(甲基)丙烯酰基的化合物,进行高分子反应来获得。
作为前述该(4)的具有对(共)聚合物中的酸性基或可以用于高分子反应的官能基的至少一种具有反应性的官能基、和(甲基)丙烯酰基的化合物,可以利用前述的(2)中所示的化合物等。
作为这些进行高分子反应时的官能基的组合的例子,例如可以举出具有酸性基(羧基等)的共聚物与具有环氧基的乙烯基单体的组合、具有氨基的共聚物与具有环氧基的乙烯基单体的组合、具有氨基的共聚物与具有异氰酸酯基的乙烯基单体的组合、具有羟基的共聚物与具有异氰酸酯基的乙烯基单体的组合、具有羟基的共聚物与具有卤化酰基的乙烯基单体的组合、具有氨基的共聚物与具有活性卤化物基的乙烯基单体的组合、具有酸酐的共聚物与具有羟基的乙烯基单体的组合、具有异氰酸酯基的共聚物与具有氨基的乙烯基单体的组合、具有异氰酸酯基的共聚物与具有羟基的乙烯基单体的组合、具有活性卤化物基的共聚物与具有氨基的乙烯基单体的组合等。另外,这些组合也可以并用两种以上。
<马来酰胺系共聚物>
前述马来酰胺酸系共聚物是一种以上的伯胺化合物与马来酸酐共聚物的酸酐基反应而得的共聚物。该共聚物优选以用下述结构式(17)表示的、至少含有具有马来酸半酰胺结构的马来酰胺酸单元B、不具有前述马来酸半酰胺结构的单元A的马来酰胺酸系共聚物。
前述单元A既可以是一种,也可以是两种以上。例如,如果前述单元B为一种,则在前述单元A为一种的情况下,前述马来酰胺酸系共聚物就是指2元共聚物,在前述单元A为两种的情况下,前述马来酰胺酸系共聚物就是指3元共聚物。
作为前述单元A,可以优选地举出也可以具有取代基的芳基与乙烯基单体(c)的组合,其中乙烯基单体(c)是后述的乙烯基单体,该乙烯基单体的均聚物的玻璃化温度(Tg)小于80℃。
[化25]
结构式(17)
其中,前述结构式(17)中,R3及R4表示氢原子及低级烷基的某一种。x及y表示重复单元的摩尔百分率,例如在前述单元A为一种的情况下,x为85~50摩尔%,y为15~50摩尔%。
前述结构式(17)中,作为R1,例如可以举出(-COOR10)、(-CONR11R12)、也可以具有取代基的芳基、(-OCOR13)、(-OR14)、(-COR15)等取代基。这里,前述R10~R15表示氢原子(-H)、也可以具有取代基的烷基、芳基及芳烷基的某一种。该烷基、芳基及芳烷基也可以具有环状结构或支链结构。
作为前述R10~R15,例如可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、烯丙基、正己基、环己基、2-乙基己基、十二烷基、甲氧基乙基、苯基、甲基苯基、甲氧基苯基、苄基、苯乙基、萘基、氯苯基等。
作为前述R1的具体例,例如可以举出苯基、α-甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2,4-二甲基苯基等苯衍生物;正丙基氧基羰基、正丁基氧基羰基、戊基氧基羰基、己基氧基羰基、正丁基氧基羰基、正己基氧基羰基、2-乙基己基氧基羰基、甲基氧基羰基等。
作为前述R2,可以举出也可以具有取代基的烷基、芳基、芳烷基等。它们也可以具有环状结构或支链结构。作为前述R2的具体例,例如可以举出苄基、苯乙基、3-苯基-1-丙基、4-苯基-1-丁基、5-苯基-1-戊基、6-苯基-1-己基、α-甲基苄基、2-甲基苄基、3-甲基苄基、4-甲基苄基、2-(对甲苯基)乙基、β-甲基苯乙基、1-甲基-3-苯基丙基、2-氯苄基、3-氯苄基、4-氯苄基、2-氟苄基、3-氟苄基、4-氟苄基、4-溴苯乙基、2-(2-氯苯基)乙基、2-(3-氯苯基)乙基、2-(4-氯苯基)乙基、2-(2-氟苯基)乙基、2-(3-氟苯基)乙基、2-(4-氟苯基)乙基、4-氟-α,α-二甲基苯乙基、2-甲氧基苄基、3-甲氧基苄基、4-甲氧基苄基、2-乙氧基苄基、2-甲氧基苯乙基、3-甲氧基苯乙基、4-甲氧基苯乙基、甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、仲丁基、戊基、己基、环己基、庚基、辛基、月桂基、苯基、1-萘基、甲氧基甲基、2-甲氧基乙基、2-乙氧基乙基、3-甲氧基丙基、2-丁氧基乙基、2-环己基氧基乙基、3-乙氧基丙基、3-丙氧基丙基、3-异丙氧基丙基胺等。
前述粘合剂特别优选使伯胺化合物与如下的共聚物的酸酐基反应而得的共聚物,该共聚物由(a)马来酸酐、(b)芳香族乙烯基单体、(c)乙烯基单体构成,该乙烯基单体的均聚物的玻璃化温度(Tg)小于80℃。如果由该(a)成分、该(b)成分构成的共聚物,则虽然可以获得后述的感光层的高表面硬度,但是会有难以确保层压性的情况。另外,如果是由该(a)成分、该(c)成分构成的共聚物,则虽然可以确保层压性,但是会有难以确保前述表面硬度的情况。
--(b)芳香族乙烯基单体--
作为前述芳香族乙烯基单体,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而考虑到可以提高使用本发明的感光性组合物形成的感光层的表面硬度的方面,优选均聚物的玻璃化温度(Tg)为80℃以上的化合物,更优选100℃以上的化合物。
作为前述芳香族乙烯基单体的具体例,例如可以举出苯乙烯(均聚物的Tg=100℃)、α-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=168℃)、2-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=136℃)、3-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=97℃)、4-甲基苯乙烯(均聚物的Tg=93℃)、2,4-二甲基苯乙烯(均聚物的Tg=112℃)等苯乙烯衍生物。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
--(c)乙烯基单体--
前述乙烯基单体需要使该乙烯基单体的均聚物的玻璃化温度(Tg)小于80℃,优选为40℃以下,更优选为0℃以下。
作为前述乙烯基单体,例如可以举出丙烯酸正丙酯(均聚物的Tg=-37℃)、丙烯酸正丁酯(均聚物的Tg=-54℃)、丙烯酸戊酯或丙烯酸己酯(均聚物的Tg=-57℃)、甲基丙烯酸正丁酯(均聚物的Tg=-24℃)、甲基丙烯酸正己酯(均聚物的Tg=-5℃)等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
-伯胺化合物-
作为前述伯胺化合物,例如可以举出苄胺、苯乙胺、3-苯基-1-丙胺、4-苯基-1-丁胺、5-苯基-1-戊胺、6-苯基-1-己胺、α-甲基苄胺、2-甲基苄胺、3-甲基苄胺、4-甲基苄胺、2-(对甲苯基)乙胺、β-甲基苯乙胺、1-甲基-3-苯基丙胺、2-氯苄胺、3-氯苄胺、4-氯苄胺、2-氟苄胺、3-氟苄胺、4-氟苄胺、4-溴苯乙胺、2-(2-氯苯基)乙胺、2-(3-氯苯基)乙胺、2-(4-氯苯基)乙胺、2-(2-氟苯基)乙胺、2-(3-氟苯基)乙胺、2-(4-氟苯基)乙胺、4-氟-α,α-二甲基苯乙胺、2-甲氧基苄胺、3-甲氧基苄胺、4-甲氧基苄胺、2-乙氧基苄胺、2-甲氧基苯乙胺、3-甲氧基苯乙胺、4-甲氧基苯乙胺、甲胺、乙胺、丙胺、1-丙胺、丁胺、叔丁胺、仲丁胺、戊胺、己胺、环己胺、庚胺、辛胺、月桂基胺、苯胺、辛基苯胺、甲氧基苯胺、4-氯苯胺、1-萘胺、甲氧基甲胺、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、3-甲氧基丙胺、2-丁氧基乙胺、2-环己基氧基乙胺、3-乙氧基丙胺、3-丁氧基丙胺、3-异丙氧基丙胺等。它们当中,特别优选苄胺、苯乙胺。
前述伯胺化合物既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
前述伯胺化合物的反应量相对于前述酸酐基需要为0.1~1.2当量,优选为0.1~1.0当量。如果该反应量超过1.2当量,则在使一种以上前述伯胺化合物反应的情况下,会有溶解性明显变差的情况。
前述(a)马来酸酐在前述粘合剂中的含量优选为15~50mol%,更优选为20~45mol%,特别优选为20~40mol%。如果该含量小于15mol%,则无法赋予碱显影性,如果超过50mol%,则耐碱性劣化,另外,前述共聚物的合成将会变得困难,从而有无法进行正常的永久图案的形成的情况。另外,该情况下的前述(b)芳香族乙烯基单体及(c)均聚物的玻璃化温度(Tg)小于80℃的乙烯基单体在前述粘合剂中的含量分别优选为20~60mol%、15~40mol%。在该含量满足该数值范围的情况下,就可以同时实现表面硬度及层压性两方面。
前述马来酰胺酸系共聚物的分子量优选为3,000~500,000,更优选为8,000~150,000。如果该分子量小于3,000,则在后述的感光层的固化中,会有膜质变脆、表面硬度劣化的情况,如果超过500,000,则前述感光性组合物的加热层叠时的流动性降低,从而有难以确保合适的层压性的情况,另外,还会有显影性变差的情况。
<其他的粘合剂>
作为前述其他的粘合剂,可以使用日本特开平11-288087号公报所述的聚酰胺(酰亚胺)树脂、日本特开平11-282155号公报所述的聚酰亚胺前驱体等。它们既可以单独使用一种,也可以混合两种以上。
作为前述聚酰胺(酰亚胺)或者聚酰亚胺前驱体等的粘合剂的质均分子量,优选为3,000~500,000,更优选为5,000~100,000。如果该质均分子量小于3,000,则会有感光层表面的粘性变强的情况,在后述的感光层的固化后,会有膜质变脆或者表面硬度劣化的情况,如果超过500,000,则会有显影性变差的情况。
前述粘合剂在前述感光性组合物固体成分中的固体成分含量优选为5~70质量%,更优选为10~50质量%。如果该固体成分含量小于5质量%,则后述的感光层的膜强度就容易变弱,会有该感光层的表面的粘性恶化的情况,如果超过70质量%,则会有曝光灵敏度降低的情况。
[(B)聚合性化合物]
作为前述聚合性化合物,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而优选在分子中具有至少一个可以加成聚合的基、沸点在常压下为100℃以上的化合物,例如可以优选地举出选自具有(甲基)丙烯酰基的单体中的至少一种。
作为前述具有(甲基)丙烯酰基的单体,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲基)丙烯酸酯、苯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯等单官能丙烯酸酯或单官能甲基丙烯酸酯;在聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三(丙烯酰氧基乙基)异氰酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷或甘油、双酚等多官能醇上,加成反应了环氧乙烷或环氧丙烷后进行了(甲基)丙烯酸酯化的单体、日本特公昭48-41708号、日本特公昭50-6034号、日本特开昭51-37193号等公报中记载的尿烷丙烯酸酯类;日本特开昭48-64183号、日本特公昭49-43191号、日本特公昭52-30490号等各公报中所述的聚酯丙烯酸酯类;作为环氧树脂与(甲基)丙烯酸的反应产物的环氧丙烯酸酯类的多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等。它们当中,特别优选三羟甲基丙烷(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯。
前述聚合性化合物在前述感光性组合物固体成分中的固体成分含量优选为5~50质量%,更优选为10~40质量%。如果该固体成分含量小于5质量%,则会有产生显影性的恶化、曝光灵敏度的降低等问题的情况,如果超过50质量%,则会有感光层的粘接性变得过强的情况,不够理想。
[(C)光聚合引发剂]
作为前述光聚合引发剂,包括本发明的前述光聚合引发剂。另外,根据需要,也可以含有其他的光聚合引发剂。
-其他的光聚合引发剂-
作为前述其他的光聚合引发剂,只要是具有引发前述聚合性化合物的聚合的能力,就没有特别限制,可以从公知的光聚合引发剂中适当地选择,然而例如优选对从紫外线区域到可见的光线具有感光性的引发剂,既可以是与被光激发的敏化剂产生某一种作用而生成活性自由基的活化剂,也可以是能够根据单体的种类引发阳离子聚合的引发剂。
另外,前述光聚合引发剂优选含有至少一种在波长约为300~800nm的范围内具有至少约为50的分子吸光系数的成分。前述波长更优选为330~500nm。
作为前述其他的光聚合引发剂,例如可以举出卤化烃衍生物(例如具有三嗪骨架的衍生物、具有噁二唑骨架的衍生物等)、六芳基联咪唑、有机过氧化物、硫代化合物、酮化合物、金属茂类等。具体来说,例如可以举出日本特开2005-258431号公报的[0288]~[0299]及[0305]~[0307]中所述的化合物等。
另外,作为前述有机过氧化物,例如可以举出3,3’,4,4’-四(叔丁基过氧化羰基)二苯甲酮等。
作为前述硫代化合物,例如可以举出2,4-二乙基噻吨酮、2,4-二氯噻吨酮、1-氯-4-丙氧基噻吨酮、2-苯甲酰基亚甲基-3-甲基-萘噻唑啉等。
另外,作为上述以外的光聚合引发剂,可以举出N-苯基甘氨酸等、聚卤素化合物(例如四溴化碳、苯基三溴甲基砜、苯基三氯甲基酮等)、胺类(例如4-二甲基氨基苯甲酸乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸正丁酯、4-二甲基氨基苯甲酸苯乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-酞酸酰亚胺乙酯、4-二甲基氨基苯甲酸2-甲基丙烯酰氧基乙酯、五亚甲基双(4-二甲基氨基苯甲酸酯)、3-二甲基氨基苯甲酸的苯乙酯、五亚甲基酯、4-二甲基氨基苯甲醛、2-氯-4-二甲基氨基苯甲醛、4-二甲基氨基苄醇、乙基(4-二甲基氨基苯甲酰基)乙酸酯、4-哌啶基苯乙酮、4-二甲基氨基苯偶姻、N,N-二甲基-4-甲苯胺、N,N-二乙基-3-苯乙胺、三苄基胺、二苄基苯基胺、N-甲基-N-苯基苄基胺、4-溴-N,N-二甲基苯胺、三(十二烷基)胺、结晶紫内酯、无色结晶紫等)、日本特开昭53-133428号公报、日本特公昭57-1819号公报、相同的57-6096号公报以及美国专利第3615455号说明书中所述的化合物等。
包括前述肟酯的全部的光聚合引发剂在前述感光层中的含量优选为0.05~30质量%,更优选为0.1~15质量%,特别优选为0.1~10质量%。
-敏化剂-
另外,出于调整对后述的感光层的曝光的曝光灵敏度和感光波长的目的,可以除了前述光聚合引发剂以外,还添加敏化剂。
前述敏化剂可以根据后述的作为光照射机构的可见光线或紫外线及可见光激光器等适当地选择。
前述敏化剂会因活性能量射线而变为激发状态,通过与其他的物质(例如自由基发生剂、酸发生剂等)相互作用(例如能量移动、电子移动等),就可以产生自由基或酸等有用基。
而且,这些化合物不仅具有实现感光层的灵敏度的提高的作用,而且还具有能够利用光激发来引发前述单体的聚合的作为光聚合引发剂的作用。
作为前述敏化剂,没有特别限制,可以从公知的敏化剂中适当地选择,然而例如可以举出选自稠环系化合物以及被至少两个芳香族烃环及芳香族杂环的某种取代了的胺系化合物中的至少一种。这里,前述所谓稠环系化合物是指将芳香族环或杂环稠环了的化合物。
作为前述稠环系化合物,没有特别限制,然而例如更优选杂稠环系酮化合物及吖啶系化合物。
作为前述杂稠环系化合物,例如可以举出吖啶酮系化合物、噻吨酮系化合物、香豆素系化合物等。
作为前述吖啶酮系化合物,例如可以举出吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、N-丁基-氯吖啶酮(例如2-氯-10-丁基吖啶酮等)等。
作为前述噻吨酮系化合物,例如可以举出噻吨酮、异丙基噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、1-氯-4-丙基氧基噻吨酮、2-氯噻吨酮、QuantacureQTX等。
作为前述香豆素化合物,例如可以举出3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-苯并呋喃甲酰基)-7-(1-吡咯烷基)香豆素、3-苯甲酰基-7-二乙基氨基香豆素、3-(2-甲氧基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二甲基氨基苯甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3,3’-羰基双(5,7-二-正丙氧基香豆素)、3,3’-羰基双(7-二乙基氨基香豆素)、3-苯甲酰基-7-甲氧基香豆素、3-(2-呋喃甲酰基)-7-二乙基氨基香豆素、3-(4-二乙基氨基肉桂酰基)-7-二乙基氨基香豆素、7-甲氧基-3-(3-吡啶基羰基)香豆素、3-苯甲酰基-5,7-二丙氧基香豆素、日本特开平5-19475号、日本特开平7-271028号、日本特开2002-363206号、日本特开2002-363207号、日本特开2002-363208号、日本特开2002-363209号等各公报中所述的香豆素化合物等。
作为前述吖啶系化合物,例如可以举出吖啶橙、氯黄素、吖黄素、9-苯基吖啶、1,7-双(9,9’-吖啶基)庚烷等。
前述杂稠环系化合物当中,特别优选吖啶酮系化合物及噻吨酮化合物。
作为前述被至少两个芳香族烃环及芳香族杂环的某种取代了的胺系化合物,没有特别限制,然而例如可以举出以下述通式(I)~(III)表示的具有在氮原子上结合了至少两个芳香族环的结构的化合物,它们当中优选三芳基胺系化合物。
[化26]
Figure A20068005405600461
通式(I)
Figure A20068005405600462
通式(II)
Figure A20068005405600463
通式(III)
其中,前述通式(I)~(III)中,环A~G是分别独立地以芳香族烃环及芳香族杂环的某一种作为基本骨架的环,也可以环A与环B、环D与环E、环F与环G相互结合而形成含有N的结合环。
前述通式(II)中,连结基L表示包括芳香族烃环及芳香族杂环的至少某一种的连结基,连结基L与N在该芳香族烃环及芳香族杂环的某处结合,n表示2以上的整数。
前述通式(III)中,R表示也可以具有取代基的烷基。
而且,环A~G及连结基L也可以具有取代基,也可以这些取代基之间相互结合而形成环。
前述通式(I)~(III)中,作为以环A~G表示的芳香族烃环,可以举出苯环、萘环、蒽环、菲环、薁环、芴环、苊环及茚环等,它们当中,优选苯环、萘环、蒽环,更优选苯环。
另外,作为以环A~G表示的芳香族杂环,可以举出呋喃环、噻吩环、吡咯环、噁唑环、异噁唑环、噻唑环、异噻唑环、咪唑环、吡唑环、呋咱环、三唑环、吡喃环、噻二唑环、噁二唑环、吡啶环、哒嗪环、嘧啶环、吡嗪环等,它们当中优选呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、噁唑环、噻唑环,更优选呋喃环、噻吩环、吡咯环。
另外,也可以是环A、环B、环D、环E、环F、环G及连结基L中所含的环相互结合而结合含有N的稠合环,该情况下,可以举出形成包含各环所结合的N原子的咔唑环的例子。在形成咔唑环的情况下,A~G的环的某个也可以例外地并非环结构,而是任意的取代基,然而作为该情况下的该取代基,优选也可以具有取代基的烷基。
环A~G也可以都在任意的部位具有任意的取代基,也可以这些取代基之间相互结合而形成环。
前述通式(II)中,连结基L是含有1个至2个以上的芳香族烃环及芳香族杂环的至少某种的连结基,N与该连结基L的芳香族烃环或芳香族杂环直接结合。
作为连结基L中所含的芳香族烃环、芳香族杂环,可以举出与作为环A~G的芳香族烃环、芳香族杂环所例示的环相同的环。
作为连结基L中所含的芳香族烃环,优选苯环、萘环、蒽环,更优选本环。
另外,作为连结基L中所含的芳香族杂环,优选呋喃环、噻吩环、吡咯环、吡啶环、噁唑环、噻唑环、噻二唑环、噁二唑环,更优选呋喃环、噻吩环、吡咯环。
在连结基L含有2个以上芳香族烃环及芳香族杂环的至少某种的情况下,这些环既可以直接连结,另外也可以借助2价以上的连结基(而且,该连结基并不限于2价以上的基,包括2价以上的原子)而结合。该情况下,作为2价以上的连结基可以举出公知的基,例如可以举出以下述式(a)表示的亚烷基、以下述式(b)表示的炔基、胺基、O原子、S原子、酮基、硫代酮基、-C(=O)O-、酰胺基、Se、Te、P、As、Sb、Bi、Si、B等金属原子、芳香族烃环基、芳香族杂环基(不饱和杂环基)、非芳香族杂环基(饱和杂环基)及它们的任意的组合等。
[化27]
Figure A20068005405600481
式(a)                       式(b)
其中,前述式(a)及(b)中,m3表示1以上的整数。
作为能够夹设于连结基L中所含的芳香族烃环及芳香族杂环的至少某一种之间的连结基,优选以下述式(a)表示的亚烷基、以下述式(b)表示的炔基、胺基、O原子、S原子、酮基、-C(=O)O-、酰胺基、芳香族烃环基、芳香族杂环基、-C=N-、-C=N-N=、饱和或不饱和的杂环基,更优选碳数为1~3的亚烷基、-OCH2O-、-OCH2CH2O-、-O-、酮基、苯环基、呋喃环基、噻吩环基、吡咯环基。
另外,前述通式(II)中,n优选为2~5。
连结基L中,最好利用芳香族烃环或芳香族杂环与不饱和连结基的组合的调整,在350~430nm的波长区域中造成吸收极大值及适度的吸收。
连结基L中所含的环、连结环之间的连结基也可以在任意的部位具有任意的取代基,也可以这些取代基相互连结而形成环。
作为环A~G及连结基L所能够具有的任意的取代基,可以举出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子;羟基;硝基;氰基;1价的有机基等,作为1价的有机基,可以举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、叔戊基、正己基、正庚基、正辛基、叔辛基等碳数为1~18的直链或支链的烷基;环丙基、环丁基、环戊基、环己基、金刚烷基等碳数为3~18的环烷基;乙烯基、丙烯基、己烯基等碳数为2~18的直链或支链的链烯基;环戊烯基、环己烯基等碳数为3~18的环烯基;甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、叔戊氧基、正己氧基、正庚氧基、正辛氧基、叔辛氧基等碳数为1~18的直链或支链的烷氧基;甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基、正丁硫基、仲丁硫基、叔丁硫基、戊硫基、叔戊硫基、正己硫基、正庚硫基、正辛硫基、叔辛硫基等碳数为1~18的直链或支链的烷硫基;苯基、甲苯基、二甲苯基、
Figure A20068005405600491
基等碳数为6~18的芳基;苄基、苯乙基等碳数为7~18的芳烷基;乙烯基氧基、丙烯基氧基、己烯基氧基等碳数为2~18的直链或支链的链烯基氧基;乙烯基硫基、丙烯基硫基、己烯基硫基等碳数为2~18的直链或支链的链烯基硫基;以-COR11表示的酰基;羧基;以-OCOR12表示的酰氧基;以-NR13R14表示的氨基;以-NHCOR15表示的酰氨基;以-NHCOOR16表示的氨基甲酸酯基;以-CONR17R18表示的氨基甲酰基;以-COOR19表示的羧酸酯基;  以-SO3NR20N21表示的氨磺酰基;以-SO3R22表示的磺酸酯基;以-C=NR23表示的基;以-C=N-NR24R25表示的基;2-噻吩基、2-吡啶基、呋喃基、噁唑啉基、苯并噁唑啉基、噻唑基、苯并噻唑基、吗啉基、吡咯烷基、四氢噻吩二氧化物基等饱和或不饱和的杂环基等。
而且,R11~R25分别独立地表示氢原子、也可以被取代的烷基、也可以被取代的链烯基、也可以被取代的芳基或也可以被取代的芳烷基。这些取代基组中,烷基、环烷基、链烯基、环烯基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳烷基、链烯基氧基及链烯基硫基也可以再被取代基取代。
这些取代基在环A~G、连结基L中的取代位置没有特别限制,另外,在具有多个取代基的情况下,它们既可以是同种的,也可以是不同的。
环A~G、连结基L优选未取代,或作为取代基被卤原子、氰基、也可以被取代的烷基、也可以被取代的环烷基、也可以被取代的链烯基、也可以被取代的烷氧基、也可以被取代的芳基、也可以被取代的芳烷基、也可以被取代的链烯基氧基、也可以被取代的链烯基硫基、也可以被取代的氨基、也可以被取代的酰基、羧基、以-C=NR23表示的基、以-C=N-NR24R25表示的基、饱和或不饱和的杂环基所取代。作为具有取代基时的取代基,优选卤原子、氰基、也可以被取代的烷基、也可以被取代的环烷基、也可以被取代的链烯基、也可以被取代的烷氧基、也可以被取代的芳基、也可以被取代的芳烷基、也可以被取代的氨基、以-C=NR23表示的基、以-C=N-NR24R25表示的基、饱和或不饱和的杂环基。
在环A~G及连结基L所能够具有的上述的任意的取代基又被任意的取代基取代的情况下,作为该取代基,优选甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等碳数为1~10的烷氧基;甲氧基甲氧基、乙氧基甲氧基、丙氧基甲氧基、乙氧基乙氧基、丙氧基乙氧基、甲氧基丁氧基等碳数为2~12的烷氧基烷氧基;甲氧基甲氧基甲氧基、甲氧基甲氧基乙氧基、甲氧基乙氧基甲氧基、乙氧基甲氧基甲氧基、乙氧基乙氧基甲氧基等碳数为3~15的烷氧基烷氧基烷氧基;苯基、甲苯基、二甲苯基等碳数为6~12的芳基(它们也可以再被取代基取代。);苯氧基、甲苯氧基、二甲苯氧基、萘氧基等碳数为6~12的芳氧基;乙烯基氧基、烯丙基氧基等碳数为2~12的链烯基氧基;乙酰基、丙酰基等酰基;氰基;硝基;羟基;四氢呋喃基;氨基;N,N-二甲基氨基、N,N-二乙基氨基等碳数为1~10的烷基氨基;甲基磺酰基氨基、乙基磺酰基氨基、正丙基磺酰基氨基等碳数为1~6的烷基磺酰基氨基;氟原子、氯原子、溴原子等卤原子;甲氧基羰基、乙氧基羰基、正丙氧基羰基、异丙氧基羰基、正丁氧基羰基等碳数为2~7的烷氧基羰基;甲基羰基氧基、乙基羰基氧基、正丙基羰基氧基、异丙基羰基氧基、正丁基羰基氧基等碳数为2~7的烷基羰基氧基;甲氧基羰基氧基、乙氧基羰基氧基、正丙氧基羰基氧基、异丙氧基羰基氧基、正丁氧基羰基氧基、叔丁氧基羰基氧基等碳数为2~7的烷氧基羰基氧基;乙烯基、丙烯基、己烯基等碳数为2~18的直链或支链的链烯基;等。
以前述通式(I)~(III)表示的敏化剂最好在390~430nm的波长区域中具有适度的吸收,在330~450nm的波长区域中具有吸收极大值。为此,优选在分子中具有4个以上芳香族烃环及芳香族杂环的至少某一种,更优选具有5个以上芳香族烃环及芳香族杂环的至少某一种。
以下给出以前述通式(I)~(III)表示的化合物的具体例,然而并不限定于它们。
[化28]
Figure A20068005405600511
[化29]
[化30]
Figure A20068005405600522
其中,前述式(I-j)中,R31、R32、R33分别独立地表示以下的基的某个。
[化31]
H
Figure A20068005405600531
Figure A20068005405600532
-CH3    -CH2CH3
Figure A20068005405600533
[化32]
Figure A20068005405600535
[化33]
Figure A20068005405600536
[化34]
Figure A20068005405600541
其中,前述式(II-g)中,结合位置是末端的2个苯基或末端的2个甲苯基中的某2个的苯环上。
[化35]
Figure A20068005405600551
[化36]
Figure A20068005405600552
其中,前述式(II-j)中,R41、R42、R43分别独立地表示以下的基的某个。
[化37]
Figure A20068005405600553
(X01=CH3,F,Cl,Br)    (X02=H,CH3)
Figure A20068005405600554
[化38]
Figure A20068005405600561
[化39]
Figure A20068005405600571
作为前述光聚合引发剂与前述敏化剂的组合,例如可以举出日本特开2001-305734号公报中所述的电子移动型引发体系[(1)给电子型引发剂及敏化色素、(2)受电子型引发剂及敏化色素、(3)给电子型引发剂、敏化色素及受电子型引发剂(三元引发体系)]等组合。
前述敏化剂的含量优选相对于前述感光性组合物的全部成分为0.05~30质量%,更优选为0.1~20质量%,特别优选为0.2~10质量%。如果该含量小于0.05质量%,则对活性能量射线的灵敏度就会降低,在曝光工艺过程中花费很多时间,从而有生产性降低的情况,如果超过30质量%,则会有在保存时前述敏化剂从前述感光层中析出的情况。
[(D)热交联剂]
作为前述热交联剂,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,为了改良使用前述感光性组合物形成的感光层的固化后的膜强度,可以在对显影性等不造成不良影响的范围中,例如使用在1个分子内具有至少2个环氧乙烷基的环氧化合物、在1个分子内具有至少2个氧杂环丁烷基的氧杂环丁烷化合物。
作为前述在1个分子内具有至少2个环氧乙烷基的环氧化合物,例如可以举出双二甲苯酚型或双酚型环氧树脂(「YX4000;Japan Epoxy Resin公司制」等)或它们的混合物、具有异氰脲酸酯骨架等的杂环式环氧树脂(「TEPIC;日产化学工业公司制」、「Araldite PT810;Ciba SpecialtyChemicals公司制」等)、双酚A型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、加氢双酚A型环氧树脂、缩水甘油基胺型环氧树脂、乙内酰脲型环氧树脂、脂环式环氧树脂、三羟基苯基甲烷型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚A酚醛清漆型环氧树脂、四苯酚基乙烷型环氧树脂、缩水甘油基酞酸酯树脂、四缩水甘油基二甲苯酚基乙烷树脂、含亚萘基的环氧树脂(「ESN-190、EXN-360;新日铁化学公司制」、「HP-4032、EXA-4750、EXA-4700;大日本油墨化学工业公司制」等)、具有双环戊二烯骨架的环氧树脂([HP-7200、HP-7200H;大日本油墨化学工业公司制」等)、缩水甘油基甲基丙烯酸酯共聚系环氧树脂(「CP-50S、CP-50M;日本油脂公司制」等)、环己基马来酰亚胺与缩水甘油基甲基丙烯酸酯的共聚环氧树脂等,然而并不限于它们。这些环氧树脂既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
另外,除了前述在1个分子内具有至少2个环氧乙烷基的前述环氧化合物以外,还可以使用在1个分子中至少含有2个在β位具有烷基的环氧基的环氧化合物,特别优选含有β位被烷基取代了的环氧基(更具体来说,是β-烷基取代缩水甘油基等)的化合物。
前述至少含有在β位具有烷基的环氧基的环氧化合物既可以是1个分子中所含的2个以上的环氧基全都是β-烷基取代缩水甘油基,也可以是至少1个环氧基为β-烷基取代缩水甘油基。
从室温下的保存稳定性的观点考虑,前述含有在β位具有烷基的环氧基的环氧化合物优选全部环氧基中的β-烷基取代缩水甘油基在前述感光性组合物中所含的前述环氧化合物总量中的比例为70%以上。
作为前述β-烷基取代缩水甘油基,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出β-甲基缩水甘油基、β-乙基缩水甘油基、β-丙基缩水甘油基、β-丁基缩水甘油基等,它们当中,从提高前述感光性树脂组合物的保存稳定性的观点及合成的容易性的观点考虑,优选β-甲基缩水甘油基。
作为前述含有在β位具有烷基的环氧基的环氧化合物,例如优选由多元醇化合物与β-烷基表卤醇衍生的环氧化合物。
作为前述β-烷基表卤醇,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出β-甲基表氯醇、β-甲基表溴醇、β-甲基表氟醇等β-甲基表卤醇;β-乙基表氯醇、β-乙基表溴醇、β-乙基表氟醇等β-乙基表卤醇;β-丙基表氯醇、β-丙基表溴醇、β-丙基表氟醇等β-丙基表卤醇;β-丁基表氯醇、β-丁基表溴醇、β-丁基表氟醇等β-丁基表卤醇等。它们当中,从与前述多元醇的反应性及流动性的观点考虑,优选β-甲基表卤醇。
作为前述多元醇化合物,只要是在1个分子中含有2个以上芳香族性羟基的化合物,就没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出双酚A、双酚F、双酚S等双酚化合物;联苯酚、四甲基联苯酚等联苯酚化合物;二羟基萘、联萘酚等萘酚化合物;苯酚-甲醛缩聚物等酚醛清漆树脂;甲酚-甲醛缩聚物等碳数为1~10的单烷基取代苯酚-甲醛缩聚物;二甲苯酚-甲醛缩聚物等碳数为1~10的二烷基取代苯酚-甲醛缩聚物;双酚A-甲醛缩聚物等双酚化合物-甲醛缩聚物;苯酚与碳数为1~10的单烷基取代苯酚与甲醛的共缩聚物;苯酚化合物与二乙烯基苯的加成聚合物等。它们当中,例如在以提高流动性及保存稳定性的目的来选择的情况下,优选前述双酚化合物。
作为前述含有在β位具有烷基的环氧基的环氧化合物,例如可以举出双酚A的二-β-烷基缩水甘油基醚、双酚F的二-β-烷基缩水甘油基醚、双酚S的二-β-烷基缩水甘油基醚等双酚化合物的二-β-烷基缩水甘油基醚;双酚的二-β-烷基缩水甘油基醚、四甲基双酚的二-β-烷基缩水甘油基醚等双酚化合物的二-β-烷基缩水甘油基醚;二羟基萘的二-β-烷基缩水甘油基醚、联萘酚的二-β-烷基缩水甘油基醚等萘酚化合物的β-烷基缩水甘油基醚、苯酚-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚;甲酚-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚等碳数为1~10的单烷基取代苯酚-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚;二甲苯酚-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚等碳数为1~10的二烷基取代苯酚-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚;双酚A-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚等双酚化合物-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚;苯酚化合物与二乙烯基苯的加成聚合物的聚-β-烷基缩水甘油基醚等。
它们当中,优选由双酚化合物及用它和表氯醇等得到的聚合物衍生的β-烷基缩水甘油基醚以及酚化合物-甲醛缩聚物的聚-β-烷基缩水甘油基醚。
作为前述氧杂环丁烷化合物,例如除了双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、1,4-双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲基丙烯酸酯、(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基丙烯酸酯、(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲基丙烯酸甲酯、(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲基丙烯酸甲酯或它们的低聚物或者共聚物等多官能氧杂环丁烷类以外,还可以举出氧杂环丁烷基与酚醛清漆树脂、聚(对羟基苯乙烯)、卡片型双酚类、杯芳烃类、间苯二酚杯芳烃类、倍半硅氧烷等具有羟基的树脂等的醚化合物,此外还可以举出具有氧杂环丁烷环的不饱和单体与(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物等。
另外,作为前述热交联剂,可以使用蜜胺衍生物。作为该蜜胺衍生物,例如可以举出羟甲基蜜胺、烷基化羟甲基蜜胺(将羟甲基用甲基、乙基、丁基等醚化了的化合物)等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。它们当中,在保存稳定性良好、对于感光层的表面硬度或固化膜的膜强度自身的提高有效方面,优选烷基化羟甲基蜜胺,特别优选六甲基化羟甲基蜜胺。
前述热交联剂在前述感光性组合物固体成分中的固体成分含量优选为1~50质量%,更优选为3~30质量%。如果该固体成分含量小于1质量%,则无法看到固化膜的膜强度的提高,如果超过50质量%,则会有产生显影性的降低或曝光灵敏度的降低的情况。
[热固化促进剂]
为了促进前述粘合剂中的环氧丙烯酸酯化合物的热固化,可以配合以往公知的热固化促进剂。作为前述热固化促进剂,例如可以举出双氰胺、苄基二甲基胺、4-(二甲基氨基)-N,N-二甲基苄基胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苄基胺、4-甲基-N,N-二甲基苄基胺等胺化合物;三乙基苄基氯化铵等季铵盐化合物;用二甲胺等封端了的封端异氰酸酯化合物;咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑衍生物二环式脒化合物及其盐;三苯基膦等磷化合物;蜜胺、胍胺、乙酰基胍胺、苯胍胺等胍胺化合物;2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-S-三嗪、2-乙烯基-2,4-二氨基-S-三嗪、2-乙烯基-4,6-二氨基-S-三嗪·异氰脲酸加成物、2,4-二氨基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-S-三嗪·异氰脲酸加成物等S-三嗪衍生物等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
而且,作为前述热固化促进剂,只要是可以促进前述环氧丙烯酸酯化合物的热固化的物质,就没有特别限制,也可以使用上述以外的可以促进热固化的化合物。
前述热固化促进剂在前述感光性组合物固体成分中的固体成分含量优选为0.01~15质量%。
[其他的成分]
作为前述其他的成分,例如可以举出热聚合抑制剂、增塑剂、着色剂(着色颜料或染料)、填充颜料等,另外也可以并用与基材表面的密合促进剂及其他的助剂类(如导电性粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、调平剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、表面张力调节剂、链转移剂等)。通过适当地含有这些成分,就可以调整所需的感光性组合物或感光性膜的稳定性、照相性、膜物性等性质。
-热聚合抑制剂-
为了防止前述聚合性化合物的热聚合或经时的聚合,也可以添加前述热聚合抑制剂。
作为前述热聚合抑制剂,例如可以举出4-甲氧基苯酚、氢醌、烷基或芳基取代醌、叔丁基儿茶酚、焦棓酚、2-羟基二苯甲酮、4-甲氧基-2-羟基二苯甲酮、氯化亚铜、吩噻嗪、氯醌、萘胺、β-萘酚、2,6-二叔丁基-4-甲酚、2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、吡啶、硝基苯、二硝基苯、苦味酸、4-甲苯胺、亚甲基蓝、铜与有机螯合剂反应物、水杨酸甲酯及吩噻嗪、亚硝基化合物、亚硝基化合物与Al的螯合物等。
前述热聚合抑制剂的含量优选相对于前述聚合性化合物为0.001~5质量%,更优选为0.005~2质量%,特别优选为0.01~1质量%。如果该含量小于0.001质量%,则会有保存时的稳定性降低的情况,如果超过5质量%,则会有对活性能量射线的灵敏度降低的情况。
-着色颜料-
作为前述着色颜料,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出维多利亚纯蓝BO(C.I.42595)、金胺(C.I.41000)、脂溶黑HB(C.I.26150)、莫诺赖特黄GT(C.I.颜料黄12)、永固黄GR(C.I.颜料黄17)、永固黄HR(C.I.颜料黄83)、永固洋红FBB(C.I.颜料红146)、ホスタ一バ一ム红ESB(C.I.颜料紫19)、永固宝石红FBH(C.I.颜料红11)、法斯特尔粉B苏普拉(C.I.颜料红81)、单星坚牢蓝(C.I.颜料蓝15)、莫诺赖特坚牢黑B(C.I.颜料黑1)、炭、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等。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
前述着色颜料在前述感光性组合物固体成分中的固体成分含量可以考虑形成永久图案之时的感光层的曝光灵敏度、析像性等而决定,根据前述着色颜料的种类而不同,然而一般来说优选为0.01~10质量%,更优选为0.05~5质量%。
-填充颜料-
在前述感光性组合物中,根据需要,出于提高永久图案的表面硬度,或者将线膨胀系数抑制得低,或者将固化膜自身的介电常数或介电损耗角正切抑制得低的目的,可以添加无机颜料或有机微粒。
作为前述无机颜料,没有特别限制,可以从公知的材料中适当地选择,例如可以举出高岭土、硫酸钡、钛酸钡、氧化硅粉、微粉状氧化硅、气相法硅石、无定形硅石、结晶性硅石、熔融硅石、球状硅石、滑石、粘土、碳酸镁、碳酸钙、氧化铝、氢氧化铝、云母等。
前述无机颜料的平均粒径优选为小于10μm,更优选为3μm以下。如果该平均粒径为10μm以上,则会有因光弥散而使析像度恶化的情况。
作为前述有机微粒,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出蜜胺树脂、苯胍胺树脂、交联聚苯乙烯树脂等。另外,可以使用由平均粒径1~5μm、吸油量100~200m2/g左右的硅石、交联树脂构成的球状多孔微粒。
前述填充颜料的添加量优选为5~60质量%。如果该添加量小于5质量%,则会有无法充分地降低线膨胀系数的情况,如果超过60质量%,则在感光层表面形成了固化膜的情况下,该固化膜的膜质变脆,当使用永久图案形成布线时,会有损害作为布线的保护膜的功能的情况。
-密合促进剂-
为了提高各层间的密合性或感光层与基材的密合性,可以在各层中使用公知的所谓密合促进剂。
作为前述密合促进剂,例如可以优选举出日本特开平5-11439号公报、日本特开平5-341532号公报及日本特开平6-43638号公报等中记载的密合促进剂。具体来说,可以举出苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噁唑、2-巯基苯并噻唑、3-吗啉基甲基-1-苯基-三唑-2-硫碳、3-吗啉基甲基-5-苯基-噁二唑-2-硫碳、5-氨基-3-吗啉基甲基-硫代二唑-2-硫碳及2-巯基-5-甲基硫代-硫代二唑、三唑、四唑、苯并三唑、羧基苯并三唑、含氨基的苯并三唑、硅烷偶联剂等。
前述密合促进剂的含量优选相对于前述感光性组合物中的全部成分为0.001质量%~20质量%,更优选为0.01~10质量%,特别优选为0.1质量%~5质量%。
(感光性膜)
本发明的感光性膜至少具有支承体、在该支承体上由本发明的前述感光性组合物构成的感光层,根据目的,层叠热塑性树脂层等适当地选择的其他的层。
<感光层>
前述感光层是使用本发明的感光性组合物形成的。
另外,在将前述感光层曝光、显影时,在不使前述感光层的所要曝光的部分的厚度在该曝光及显影后发生改变的前述曝光中所用的光最小能量优选为0.1~500mJ/cm2,更优选为0.1~100mJ/cm2,特别优选为1~80mJ/cm2
如果前述最小能量小于0.1mJ/cm2,则会有在处理工序中产生灰雾的情况,如果超过100mJ/cm2,则曝光中所必需的时间变长,从而有处理速度变慢的情况。
这里,所谓「在不使前述感光层的所要曝光的部分的厚度在该曝光及显影后发生改变的前述曝光中所用的光的最小能量」是指所谓的显影灵敏度,例如可以根据如下的图表(感光曲线)来求出,该图表表示了在将前述感光层曝光时的前述曝光中所用的光的能量量(曝光量);与利用接在前述曝光后的前述显影处理生成的前述固化层的厚度的关系。
前述固化层的厚度随着前述曝光量增加而增加,其后,变得与前述曝光前的前述感光层的厚度大致相同并且大致一定。前述显影灵敏度是通过读取前述固化层的厚度变得大致一定时的最小曝光量而求出的值。
这里,在前述固化层的厚度与前述曝光前的前述感光层的厚度为±1μm以内时,则看作前述固化层的厚度不因曝光及显影而变化。
作为前述固化层及前述曝光前的前述感光层的厚度的测定方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而可以举出使用膜厚测定装置、表面粗糙度测定机(例如Surfcom 1400D(东京精密公司制))等测定的方法。
前述感光层的厚度没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如优选为1~100μm,更优选为2~50μm,特别优选为4~30μm。
<支承体及保护膜>
作为前述支承体,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而优选可以将前述感光层剥离并且光的透过性良好的材料,另外更优选表面的平滑性良好。作为前述支承体及保护膜,具体来说,例如记载于日本特开2005-258431号公报的[0342]~[0348]中。
<其他的层>
作为前述感光性膜的其他的层,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如也可以具有缓冲层、氧阻断层(PC层)、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。既可以单独地具有一种这些层,也可以具有两种以上。另外,也可以在前述感光层上具有保护膜。
<其他的层>
作为前述感光性膜的其他的层,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如也可以具有缓冲层、氧阻断层(PC层)、剥离层、粘接层、光吸收层、表面保护层等层。既可以单独地具有一种这些层,也可以具有两种以上。另外,也可以在前述感光层上具有保护膜。
-缓冲层-
作为前述缓冲层,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,对于碱性液体既可以是膨胀性或可溶性,也可以是不溶性。
在前述缓冲层对于碱性液体是膨胀性或可溶性的情况下,作为前述热塑性树脂,例如可以举出乙烯与丙烯酸酯共聚物的皂化物、苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯共聚物的皂化物、乙烯基甲苯与(甲基)丙烯酸酯共聚物的皂化物、聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸丁酯与乙酸乙烯酯等(甲基)丙烯酸酯共聚物等的皂化物、(甲基)丙烯酸酯与(甲基)丙烯酸的共聚物、苯乙烯与(甲基)丙烯酸酯与(甲基)丙烯酸的共聚物等。
该情况下的热塑性树脂的软化点(Vicat)没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而例如优选为80℃以下。
作为前述软化点为80℃以下的热塑性树脂,除了上述的热塑性树脂以外,还可以举出「塑料性能一览」(日本塑料工业联盟、全日本塑料成形工业联合会编著、工业调查会发行、1968年10月25日发行)的软化点约为80℃以下的有机高分子中的可溶于碱性液体中的树脂。另外,即使是软化点为80℃以上的有机高分子物质,也可以在该有机高分子物质中添加与该有机高分子物质具有相溶性的各种增塑剂而将真正的软化点降低为80℃以下。
另外,在前述缓冲层对于碱性液体为膨胀性或可溶性的情况下,作为前述感光性膜的层间粘接力,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如最好在各层的层间粘接力当中,前述支承体与前述缓冲层之间的层间粘接力最小。通过设为此种层间粘接力,就可以从前述感光性膜上仅剥离前述支承体,在穿过前述缓冲层将前述感光层曝光后,使用碱性的显影液将该感光层显影。另外,也可以仍然残留前述支承体,在将前述感光层曝光后,从前述感光性膜上仅剥离前述支承体,使用碱性的显影液将该感光层显影。
作为前述层间粘接力的调整方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出向前述热塑性树脂中添加公知的聚合物、过冷却物质、密合改良剂、表面活性剂、脱模剂等的方法。
作为前述增塑剂,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出聚丙二醇、聚乙二醇、二辛基酞酸酯、二庚基酞酸酯、二丁基酞酸酯、三甲苯基磷酸酯、磷酸甲苯·联苯酯、联苯基二苯基磷酸酯等醇类或酯类;甲苯磺酰胺等酰胺类等。
在前述缓冲层对于碱性液体为不溶性的情况下,作为前述热塑性树脂,例如可以举出主成分以乙烯作为必需的共聚成分的共聚物。
作为前述以乙烯作为必需的共聚成分的共聚物,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等。
在前述缓冲层对于碱性液体为不溶性的情况下,作为前述感光性膜的层间粘接力,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如最好在各层的层间粘接力当中,前述感光层与前述缓冲层的粘接力最小。通过设为此种层间粘接力,就可以从前述感光性膜上剥离前述支承体及缓冲层,在将前述感光层曝光后,使用碱性的显影液将该感光层显影。另外,也可以仍然残留前述支承体,在将前述感光层曝光后,从前述感光性膜上剥离前述支承体和前述缓冲层,使用碱性的显影液将该感光层显影。
作为前述层间粘接力的调整方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出向前述热塑性树脂中添加公知的聚合物、过冷却物质、密合改良剂、表面活性剂、脱模剂等的方法;以下所说明的调整乙烯共聚比的方法等。
前述以乙烯作为必需的共聚成分的共聚物的乙烯共聚比没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如优选为60~90质量%,更优选为60~80质量%,特别优选为65~80质量%。
如果前述乙烯的共聚比小于60质量%,则前述缓冲层与前述感光层的层间粘接力变高,从而有很难在该缓冲层与该感光层的界面上剥离的情况,如果超过90质量%,则由于前述缓冲层与前述感光层的层间粘接力变得过小,因此就非常容易在该缓冲层与该感光层之间剥离,从而有难以制造包括前述缓冲层的感光性膜的情况。
前述缓冲层的厚度没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如优选为5~50μm,更优选为10~50μm,特别优选为15~40μm。
如果前述厚度小于5μm,则对基体的表面的凹凸、气泡等的凹凸追随性降低,从而有无法形成高精细的永久图案的情况,如果超过50μm,则会有产生制造上的干燥载荷增大等不佳状况的情况。
-氧阻断层(PC层)-
前述氧阻断层通常优选以聚乙烯醇作为主成分来形成,优选厚度为0.5~5μm的覆盖膜。
[感光性膜的制造方法]
前述感光性膜例如可以如下所示地制造。
首先,将前述感光性组合物中所含的材料溶解、乳化或分散于水或溶剂中,配制感光性膜用的感光性树脂组合物溶液。
作为前述溶剂,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、正己醇等醇类;丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮、二异丁基酮等酮类;乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正戊酯、硫酸甲酯、丙酸乙酯、酞酸二甲酯、苯甲酸乙酯及甲氧基丙基乙酸酯等酯类;甲苯、二甲苯、苯、乙基苯等芳香族烃类;四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷、单氯苯等卤化烃类;四氢呋喃、二乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、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。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
然后,在前述支承体上涂布前述感光性组合物溶液,将其干燥而形成感光层,就可以制造感光性膜。
作为前述感光性组合物溶液的涂布方法,没有特别限制,例如可以举出喷雾法、辊涂法、旋转涂布法、狭缝涂布法、挤涂法、幕帘涂布法、模涂布法、凹版涂布法、拉丝棒涂布法、刮刀涂布法等各种涂布方法。
作为前述干燥的条件,虽然随着各成分、溶剂的种类、使用比例等而不同,然而通常为60~110℃的温度下30秒~15分钟左右。
(感光性层叠体)
本发明的感光性层叠体是在基体上至少具有前述感光层,并根据需要层叠适当地选择的其他的层而成。
<基体>
前述基体成为形成感光层的被处理基体或转印本发明的感光性膜的至少感光层的被转印体,对其没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以从表面平滑性高的材料到具有带凹凸的表面的材料任意地选择。优选板状的基体,可以使用所谓的基板。具体来说,可以举出公知的印制电路布线用的基板(印制电路板)、玻璃板(钠玻璃板等)、合成树脂性的膜、纸、金属板等。
[感光性层叠体的制造方法]
对于前述感光性层叠体的制造方法,作为第一方式,可以举出将前述感光性组合物涂布于前述基体的表面并干燥的方法,作为第二方式,可以举出将本发明的感光性膜的至少感光层在进行加热及加压的至少某一种的同时转印而层叠的方法。
前述第一方式的感光性层叠体的制造方法是在前述基体上,涂布前述感光性组合物并干燥而形成感光层。
作为前述涂布及干燥的方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出如下的方法,即,将前述感光性组合物溶解、乳化或分散于水或溶剂中而配制感光性组合物溶液,通过将该溶液直接涂布在前述基体的表面并将其干燥而层叠。
作为前述感光性组合物溶液的溶剂,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,可以举出与前述感光性膜中所用的相同的溶剂。它们既可以单独使用一种,也可以并用两种以上。另外,也可以添加公知的表面活性剂。
作为前述涂布方法及干燥方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,利用与前述感光性膜中所用的相同的方法及条件进行。
前述第二方式的感光性层叠体的制造方法是在将本发明的感光性膜进行加热及加压的至少某一种的同时层叠在前述基体的表面。而且,在前述感光性膜具有前述保护膜的情况下,最好将该保护膜剥离,使前述感光层重合在前述基体上地层叠。
前述加热温度没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如优选为15~180℃,更优选为60~140℃。
作为加压的压力没有特别的限制,可以根据目的适当地选择,例如优选为0.1~1.0MPa,更优选为0.2~0.8MPa。
作为进行前述加热的至少某一种的装置,没有特别限制,例如优选为0.1~1.0MPa,更优选为0.2~0.8MPa。
作为进行前述加热的至少某一种的装置,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以优选地举出层压机(例如大成层压机公司制VP-II、Nichigoumonto(株)制VP130)等。
本发明的感光性组合物、感光性膜及感光性层叠体由于使用本发明的光聚合引发剂,因此可以实现灵敏度的进一步提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好。由此,可以作为印制电路布线基板(多层布线基板、组合布线基板等)的保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案、滤色片或柱材、棱材、间隔件、隔壁等显示器用构件、全息图像、微型机器、防护膜(proof)等永久图案形成用途广泛地使用,特别是可以适用于印制电路板的永久图案形成用途中。
(图案形成装置及永久图案形成方法)
本发明的图案形成装置具备本发明的前述感光性层叠体,至少具有光照射机构和光调制机构。
本发明的永久图案形成方法至少包括曝光工序,包括适当地选择的显影工序等其他的工序。
而且,本发明的前述图案形成装置可以通过对本发明的前述永久图案形成方法的说明来阐明。
[曝光工序]
前述曝光工序是对本发明的感光性膜的感光层进行曝光的工序。对于本发明的前述感光性膜及基材的材料如上所述。
作为前述曝光的对象,只要是前述感光性膜的感光层,就没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如最好对如上所述地在将感光性膜进行加热及加压的至少某一种的同时层叠于基材上而形成的层叠体进行。
作为前述曝光,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,可以举出数字曝光、模拟曝光等,它们当中优选数字曝光。
作为前述模拟曝光,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出穿过具有规定的图案的负掩模用高压水银灯、超高压水银灯、氙灯等进行曝光的方法。
作为前述数字曝光,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以最好基于所形成的图案形成信息生成控制信号,使用与该控制信号对应地调制了的光来进行,例如优选如下的方法,即,对前述感光层,使用如下的曝光头,是具备光照射机构及光调制机构的曝光头,所述光调制机构具有接收来自前述光照射机构的光并射出的n个(其中,n为2以上的自然数)以2维形状排列的描素部,能够与图案信息对应地控制前述描素部,所述曝光头被配置为,前述描素部的列方向与该曝光头的扫描方向形成规定的设定倾斜角度θ,对前述曝光头,利用使用描素部指定机构,在可以使用的前述描素部当中,指定用于N重曝光(其中,N为2以上的自然数)的前述描素部,对前述曝光头,利用描素部控制机构,以仅使由前述使用描素部指定机构指定的前述描素部参与曝光的方式,进行前述描素部的控制,将前述曝光头沿扫描方向相对地移动而对前述感光层进行曝光。
本发明中所说的「N重曝光」是指利用如下的设定的曝光,即,在前述感光层的被曝光面上的曝光区域的大致全部的区域中,将与前述曝光头的扫描方向平行的直线与向前述被曝光面上照射的N条光点列(像素列)相交。这里所说的「光点列(像素列)」是指,在作为由前述描素部生成的描素单位的光点(像素)的排列当中,与前述曝光头的扫描方向所成的角度更小的方向的排列。而且,前述描素部的配置不一定是矩形格子状,例如也可以是平行四边形的配置等。
这里,叙述为曝光区域的「大致全部的区域」是因为,由于在各描素部的两侧缘部,因使描素部列倾斜,因而与平行于前述曝光头的扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数目减少,所以该情况下即使将多个曝光头相连地使用,由于该曝光头的安装角度或配置等的误差,也会有与平行于扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数目略为增减的情况;另外,在各使用描素部的描素部列之间的连结的析像度以下的极少的部分中,因安装角度或描素部配置等的误差,沿着与扫描方向正交的方向的描素部的间距不与其他的部分的描素部的间距严格地一致,会有与平行于扫描方向的直线相交的使用描素部的描素部列的数目在±1的范围内增减的情况。而且,以下的说明中,将N为2以上的自然数的N重曝光总称为「多重曝光」。另外,以下的说明中,对于将本发明的曝光装置或曝光方法作为描绘装置或描绘方法来实施的方式中,作为与「N重曝光」及「多重曝光」对应的用语,使用「N重描绘」及「多重描绘」这样的用语。
作为前述N重曝光的N,只要是2以上的自然数,就没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而优选为3以上的自然数,更优选为3以上7以下的自然数。
在参照附图的同时,对本发明的永久图案形成方法的图案形成装置的一个例子进行说明。
作为前述图案形成装置,设为所谓的平板曝光头型的曝光装置,如图1所示,具备在表面吸附保持有层叠前述感光性膜的至少前述感光层而成的薄片状的感光材料12(以下有时称作「感光层12 」)的平板状的移动载台14。在由4根腿部16支承的厚的板状的设置台18的上面,设有沿着载台移动方向延伸的2条导轨20。载台14被配置为使其长边方向朝向载台移动方向,并且由导轨20可以往复移动地支承。而且,在该图案形成装置10上,设有将载台14沿着导轨20驱动的载台驱动装置(未图示)。
在设置台18的中央部,横跨载台14的移动路径地设有コ字形的门22。コ字形的门22的各个端部被固定于设置台18的两侧面上。夹隔着该门22在一方侧设有扫描仪24,在另一方侧设有检测感光材料12的头端及后端的多个(例如2个)传感器26。扫描仪24及传感器26被分别安装于门22上,固定配置于载台14的移动路径的上方。而且,扫描仪24及传感器26被与控制它们的未图示的控制器连接。
这里,为了进行说明,在与载台14的表面平行的平面内,如图1所示,规定相互正交的X轴及Y轴。
在沿着载台14的扫描方向的上游侧(以下有时简称为「上游侧」)的端缘部,等间隔地形成有10条以朝向X轴的方向打开的「ㄑ」字形形成的狭缝28。各狭缝28由位于上游侧的狭缝28a和位于下游侧的狭缝28b构成。狭缝28a与狭缝28b相互正交,并且狭缝28a相对于X轴具有-45度的角度,狭缝28b相对于X轴具有+45度的角度。
狭缝28的位置与前述曝光头30的中心大致一致。另外,将各狭缝28的大小设为充分地覆盖对应的曝光头30的曝光区32的宽度的大小。另外,作为狭缝28的位置,也可以使之与相邻的曝光完毕区域34之间的重复部分的中心位置大致一致。该情况下,将各狭缝28的大小设为充分地覆盖曝光完毕区域34之间的重复部分的宽度的大小。
在载台14内部的各狭缝28的下方的位置,分别装入了在后述的使用描素部指定处理中用作检测作为描素单位的光点的光点位置检测机构的单一池(cell)型光检测器(未图示)。另外,各光检测器与在后述的使用描素部指定处理中用作进行前述描素部的选择的描素部选择机构的运算装置(未图示)连接。
作为曝光时的前述图案形成装置的动作方式,既可以是在使曝光头总是移动的同时连续地进行曝光的方式,也可以是在将曝光头阶段性地移动的同时在各移动目的地的位置将曝光头静止而进行曝光动作的方式。
《曝光头》
各曝光头30被以如下方式安装于扫描部24中,即,后述的内部的数字微镜设备(DMD)36的各描素部(微镜)列方向与扫描方向形成规定的设定倾斜角度θ。由此,各曝光头30的曝光区32就成为相对于扫描方向倾斜了的矩形的区域。伴随着载台14的移动,在感光层12上由每个曝光头30形成带状的曝光完毕区域34。图2及图3B所示的例子中,在扫描仪24上设有以2行5列的近似矩阵状排列的10个曝光头。
而且,以下说明中,在表示排列于第m行的第n列的各个曝光头的情况下,表述为曝光头30mn,在表示排列于第m行的第n列的各个曝光头的曝光区的情况下,表述为曝光区32mn
另外,如图3A及图3B所示,按照将带状的曝光完毕区域34分别与相邻的曝光完毕区域34部分地重合的方式,将以线状排列的各行的曝光头30分别沿其排列方向错开规定间隔(曝光区的长边的自然数倍,本实施方式中为2倍)地配置。由此,就可以将第一行的曝光区3211与曝光区3212之间的无法曝光的部分利用第二行的曝光区3221来曝光。
各个曝光头30如图4、图5A及图5B所示,作为将所入射的光与图像数据对应地对每个描素部调制的光调制机构(对每个描素部调制的空间光调制元件),具备DMD36(美国德州仪器公司制)。该DMD36与作为具备数据处理部和微镜驱动控制部的描素部控制机构的控制器连接。在该控制器的数据处理部中,基于所输入的图像数据,对每个曝光头30生成驱动控制DMD36上的使用区域内的各微镜的控制信号。另外,在微镜驱动控制部中,基于由图像数据处理部生成的控制信号,对每个曝光头30控制DMD36的各个微镜的反射面的角度。
如图4所示,在DMD36的光入射侧,依次配置有光纤阵列光源38、透镜系统40、反射镜42,其中,光纤阵列光源38具备将光纤的出射端部(发光点)沿着与曝光区32的长边方向一致的方向排成一列的激光器出射部,透镜系统40将从光纤阵列光源38中射出的激光修正而在DMD上聚光,反射镜42将透过了该透镜系统40的激光向DMD36反射。而且,图4中,将透镜系统40概略性地表示。
上述透镜系统40如图5A及图5B中详细所示那样,由将从光纤阵列光源38中射出的激光平行光化的一对组合透镜44;按照使平行光化了的激光的光量分布变得均匀的方式修正的一对组合透镜46;及将修正了光量分布的激光向DMD36上聚光的聚光透镜48构成。
另外,在DMD36的光反射侧,配置有将由DMD36反射的激光在感光层12的被曝光面上成像的透镜系统50。透镜系统50被按照使DMD36与感光层12的被曝光面形成共轭的关系的方式配置,由2片透镜52及54构成。
本实施方式中如下设定,即,在将从光纤阵列光源38中射出的激光实质上放大为5倍后,将来自DMD36上的各微镜的光线利用上述的透镜系统50缩小为约5μm。
-光调制机构-
作为前述光调制机构,只要是具有n个(其中,n为2以上的自然数)以二维形状排列的前述描素部,可以根据前述图案信息来控制前述描素部的机构,就没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如优选空间光调制元件。
作为前述空间光调制元件,例如可以举出数字微镜设备(DMD)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)型的空间光调制元件(SLM;Special Light Modulator)、利用电光学效应将透过光调制的光学元件(PLZT元件)、液晶光闸(FLC)等,它们当中,特别优选地举出DMD。
另外,前述光调制机构优选具有基于所形成的图案信息生成控制信号的图案信号生成机构。该情况下,前述光调制机构与前述图案信号生成机构所生成的控制信号对应地将光调制。
作为前述控制信号,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以优选地举出数字信号。
下面,在参照附图的同时,对前述光调制机构的一个例子进行说明。
如图6所示,DMD36是在SRAM单元(存储器单元)56上作为构成各个描素(像素)的描素部,以格子状排列了多个微镜58而成的反射镜设备。本实施方式中,使用排列了1024列×768行的微镜58的DMD36,而其中可以利用与DMD36连接的控制器驱动的、也就是可以使用的微镜58仅为1024列×256行。由于DMD36的数据处理速度是有极限的,与所使用的微镜数成比例地决定每一行的调制速度,因此通过像这样仅使用一部分的微镜,就可以使每一行的调制速度变快。各微镜58由支柱支承,在其表面蒸镀有铝等反射率高的材料。而且,本实施方式中,各微镜58的反射率在90%以上,其排列间距在纵向、横向都是13.7μm。SRAM单元56是借助包括合页及轭的支柱配置了由通常的半导体存储器的生产线制造的硅栅的CMOS的单元,整体被单片地(一体化地)构成。
当向DMD36的SRAM单元(存储器单元)56中,写入将构成所需的二维图案的各点的浓度用2个值表示的图像信号时,则由支柱支承的各微镜58就以对角线为中心相对于配置了DMD36的基板侧以±α度(例如±10度)的某个倾斜。图7A表示微镜58为开状态的倾斜了+α度的状态。图7B表示微镜58为关状态的倾斜了-α度的状态。像这样,通过根据图像信号,将DMD36的各像素的微镜58的倾角如图6所示地控制,就可以将射入DM36的激光B向各个微镜58的倾斜方向反射。
图6中,将DMD36的一部分放大,表示将各微镜58控制为+α度或α度的状态的一个例子。各个微镜58的开关控制是由与DMD36连接的上述的控制器进行的。另外,在由关状态的微镜58反射的激光B所行进的方向上,配置有光吸收体(未图示)。
-光照射机构-
作为前述光照射机构,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出(超)高压水银灯、氙灯、碳弧灯、卤素灯、复印机用的荧光管、LED、半导体激光器等公知光源或者可以将2条以上的光合成而照射的机构,它们当中优选可以将2条以上的光合成而照射的机构。
作为由前述光照射机构照射的光,例如在穿过支承体进行光照射的情况下,可以举出透过该支承体并且将所用的光聚合引发剂或敏化剂活化的电磁波、从紫外到可见光线、电子射线、X射线、激光等,它们当中优选激光,更优选合成了2条以上的光的激光(以下有时称作「合波激光」)。另外在将支承体剥离后进行光照射的情况下,也可以使用相同的光。
前述从紫外到可见光线的波长例如优选为300~1,500nm,更优选为320~800nm,特别优选为330~650nm。
前述激光的波长例如优选为200~1,500nm,更优选为300~800nm,进一步优选为330~500nm,特别优选为400~450nm。
作为可以照射前述合波激光的机构,例如优选具有多个激光器、多模光纤、将从该多个激光器分别照射的激光束聚光而与前述多模光纤耦合的集合光学系统的机构。
作为可以照射前述合波激光的机构(光纤阵列光源),例如可以举出日本特开2005-258431号公报[0109]~[0146]中所述的机构。
《使用描素部指定机构》
作为前述使用描素部指定机构,最好至少具备:在被曝光面上检测出作为描素单位的光点的位置的光点位置检测机构、基于前述光点位置检测机构的检测结果来选择为了实现N重曝光而使用的描素部的描素部选择机构。
下面,对利用前述使用描素部指定机构进行的用于N重曝光的描素部的指定方法的例子进行说明。
(1)单一曝光头内的使用描素部的指定方法
本实施方式(1)中,是在利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况,对用于减轻由各曝光头30的安装角度误差引起的析像度的波动和浓度不均,实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法进行说明。
作为描素部(微镜58)的列方向相对于曝光头30的扫描方向的设定倾斜角度θ,采用比角度θideal略大的角度,其中,角度θideal是如果是没有曝光头30的安装角度误差等的理想的状态,则使用能够使用的1024列×256行的描素部正好形成2重曝光的角度。
该角度θideal是针对N重曝光的数N、可以使用的微镜58的列方向的个数s、可以使用的微镜58的列方向的间隔p及在使曝光头30倾斜的状态下由微镜形成的扫描线的间距δ,利用下式:
spsinθideal≥Nδ  (式1)
来提供的。由于本实施方式的DMD36如上所述,是将纵横的配置间隔相等的多个微镜58以矩形格子状配置的元件,因此有
pcosθideal=δ    (式2)
上述式1就变为
stanθideal=N    (式3)
由于在本实施方式(1)中,如上所述,s=256,N=2,因此根据前述式3,角度θideal约为0.45度。所以,设定倾斜角度θ例如采用0.50度左右的角度即可。将图案形成装置10如下进行初期调整,即,在可以调整的范围内,使得各曝光头30也就是各DMD36的安装角度变为与该设定倾斜角度θ接近的角度。
图8是表示在如上所述地进行了初期调整的图案形成装置10中,因1个曝光头30的安装角度误差及图案变形的影响,在被曝光面上的图案中产生的不均的例子的说明图。以下的附图及说明中,对于由各描素部(微镜)生成的、作为构成被曝光面上的曝光区域的描素单位的光点,将第m行的光点表述为r(m),将第n列的光点表述为c(n),将第m行第n列的光点表述为P(m,n)。
图8的上段部分表示在使载台14静止的状态下投影于感光材料12的被曝光面上的、来自可以使用的微镜58的光点组的图案,下段部分表示的是,在显现出如上段部分所示那样的光点组的图案的状态下移动载台14而进行连续曝光之时,形成于被曝光面上的曝光图案的状态。
而且,图8中,为了说明的方便,分为可以使用的微镜58的奇数列所产生的曝光图案和偶数列所产生的曝光图案来表示,然而实际上的被曝光面上的曝光图案是将这两个曝光图案重合了的图案。
图8的例子中,采用了比上述的角度θideal略大的角度作为设定倾斜角度θ,另外,由于难以进行曝光头30的安装角度的微细调整,因此实际的安装角度与上述的设定倾斜角度θ有误差,其结果是,在被曝光面面上的任意的区域中都产生浓度不均。具体来说,在奇数列的微镜所产生的曝光图案及偶数列的微镜所产生的曝光图案双方中,在由多个描素部列形成的被曝光面上的重复曝光区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光过多,产生描绘变得冗长的区域,从而产生浓度不均。
另外,图8的例子中,是显现于被曝光面上的图案变形的一个例子,产生投影于被曝光面上的各描素列的倾斜角度并非均一的「角度变形」。作为产生此种角度变形的原因,可以举出DMD36与被曝光面之间的光学系统的各种像差或对准偏移;以及DMD36自身的变形或微镜的配置误差等。
图8的例子中所显现的角度变形是如下形态的变形,即,就相对于扫描方向的倾斜角度而言,越靠近图中左方的列则越小,越靠近图中右方的列则越大。作为该角度变形的结果,就曝光过多的区域而言,越是在图中左方所示的被曝光面上则越小,越是在图中右方所示的被曝光面上则越大。
为了减轻如上所述的由多个描素部列形成的、被曝光面上的重复曝光区域的浓度不均,作为前述光点位置检测机构使用狭缝28及光检测器的组,对每个曝光头30特定实际倾斜角度θ’,基于该实际倾斜角度θ’,作为前述描素部选择机构使用与前述光检测器连接的前述运算装置,进行选择实际的曝光中所用的微镜的处理。
实际倾斜角度θ’是基于光点位置检测机构所检测出的至少两个光点位置,利用使曝光头倾斜的状态下的被曝光面上的光点的列方向与前述曝光头的扫描方向所成的角度来特定的。
以下,使用图9及图10,对前述实际倾斜角度θ’的特定以及使用像素选择处理进行说明。
-实际倾斜角度θ’的特定-
图9是表示了1个DMD36的曝光区32与对应的狭缝28的位置关系的俯视图。将狭缝28的大小设为充分地覆盖曝光区32的大小。
本实施方式(1)的例子中,将位于曝光区32的大致中心的第512列的光点列与曝光头30的扫描方向所成的角度作为上述的实际倾斜角度θ’来测定。具体来说,将DMD36上的第1行第512列的微镜58及第256行第512列的微镜58设为开状态,分别检测出对应的被曝光面上的光点P(1,512)及P(256,512)的位置,将连结它们的直线与曝光头的扫描方向所成的角度作为实际倾斜角度θ’来特定。
图10是说明光点P(256,512)的位置的检测方法的俯视图。
首先,在将第256行第512列的微镜58点亮的状态下,慢慢地移动载台14而将狭缝28沿着Y轴方向相对移动,使狭缝28位于光点P(256,512)到达上游侧的狭缝28a与下游侧的狭缝28b之间的任意的位置。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标设为(X0,Y0)。该坐标(X0,Y0)的值是根据向载台14提供的驱动信号所表示的直到上述的位置为止的载台14的移动距离,以及属于已知的狭缝28的X方向位置来决定并记录的。
然后,移动载台14,将狭缝28沿着Y轴向图10的右方相对移动。此后,如图10中双点划线所示,在光点P(256,512)的光穿过左侧的狭缝28b而由光检测器检测出后,停止载台14。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标(X0,Y1)作为光点P(256,512)的位置记录。
然后,将载台14向相反方向移动,将狭缝28沿着Y轴向图10的左方相对移动。此后,如图10中双点划线所示,在光点P(256,512)的光穿过右侧的狭缝28a而由光检测器检测出后,停止载台14。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标(X0,Y2)作为光点P(256,512)的位置记录。
根据以上的测定结果,利用X=X0+(Y1-Y2)/2、Y=(Y1+Y2)/2的计算来决定表示光点P(256,512)在被曝光面上的位置的坐标(X,Y)。还利用相同的测定,来决定表示P(1,512)的位置的坐标,导出连结各个坐标的直线与曝光头30的扫描方向所成的倾斜角度,将其作为实际倾斜角度θ’来特定。
-使用描素部的选择-
使用如此特定了的实际倾斜角度θ’,与前述光检测器连接的前述运算装置导出最接近满足下述式4
ttanθ’=N  (式4)
的关系的值t的自然数T,进行将从DMD36上的第1行到第T行的微镜作为正式曝光时实际使用的微镜来选择的处理。这样,就可以将如下的微镜作为实际中所用的微镜来选择,即,在第512列附近的曝光区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域与曝光不足的区域的面积合计达到最小。
这里,也可以不是导出与上述的值t最接近的自然数,而是导出值t以上的最小的自然数。该情况下,就可以将如下的微镜作为实际中所用的微镜来选择,即,在第512列附近的曝光区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域的面积达到最小,并且不产生曝光不足的区域。
另外,也可以导出值t以下的最大的自然数。该情况下,就可以将如下的微镜作为实际中所用的微镜来选择,即,在第512列附近的曝光区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光不足的区域的面积达到最小,并且不产生曝光过多的区域。
图11是表示在仅使用如上所述地被作为实际中所用的微镜选择的微镜所生成的光点进行的曝光中,图8所示的被曝光面上的不均被如何改善的情况的说明图。
该例子中,作为上述的自然数T导出T=253,从而选择从第1行到第253行的微镜。对于未被选择的第254行到第256行的微镜,利用前述描素部控制机构,发送总是设定为关状态的角度的信号,这些微镜实质上不参与曝光。如图11所示,在第512列附近的曝光区域中,曝光过多及曝光不足基本上完全消除,实现极为接近理想的2重曝光的均一的曝光。
另一方面,在图11的左方的区域(图中的c(1)附近),因前述角度变形,使得被曝光面上的光点列的倾斜角度小于中央附近(图中的c(512)附近)的区域的光线列的倾斜角度。所以,如果是仅利用基于以c(512)作为基准测定的实际倾斜角度θ’而选择的微镜的曝光,则会在偶数列所产生的曝光图案及奇数列所产生的曝光图案中,分别轻微地产生相对于理想的2重曝光来说曝光不足的区域。
但是,在将图示的奇数列所产生的曝光图案与偶数列所产生的曝光图案重合而成的实际的曝光图案中,可以将曝光量不足的区域相互补全,利用2重曝光所致的补偿的效果将由前述角度变形造成的曝光不均设为最小。
另外,在图11的右方的区域(图中的c(1024)附近),因前述角度变形,使得被曝光面上的光线列的倾斜角度大于中央附近(图中的c(512)附近)的区域的光线列的倾斜角度。所以,如果是利用基于以c(512)作为基准测定的实际倾斜角度θ’而选择的微镜的曝光,则如图所示,会轻微地产生相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域。
但是,在将图示的奇数列所产生的曝光图案与偶数列所产生的曝光图案重合而成的实际的曝光图案中,可以将曝光过多的区域相互补全,利用2重曝光所致的补偿的效果将由前述角度变形造成的曝光不均设为最小。
本实施方式(1)中,如上所述,测定第512列的光线列的实际倾斜角度θ’,使用该实际倾斜角度θ’,基于利用前述式(4)导出的T来选择所使用的微镜58,然而作为前述实际倾斜角度θ’的特定方法,也可以采用如下的方式,即,分别测定多个描素部的列方向(光点列)与前述曝光头的扫描方向所成的多个实际倾斜角度,将它们的平均值、中央值、最大值及最小值的某个作为实际倾斜角度θ’来特定,利用前述式4等选择在实际的曝光时实际使用的微镜。
如果将前述平均值或前述中央值设为实际倾斜角度θ’,则可以实现相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域与曝光不足的区域的平衡良好的曝光。例如可以实现如下的曝光,即,将曝光过多的区域与曝光量不足的区域的合计面积控制得最小,并且曝光过多的区域的描素单位数(光点数)与曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等。
另外,如果将前述最大值设为实际倾斜角度θ’,则可以实现更加重视对相对于理想的N重曝光来说曝光过多的区域的排除的曝光,例如可以实现将曝光不足的区域的面积控制得最小并且不产生曝光过多的区域的曝光。
另外,如果将前述最小值设为实际倾斜角度θ’,则可以实现更加重视对相对于理想的N重曝光来说曝光不足的区域的排除的曝光,例如可以实现将曝光过多的区域的面积控制得最小并且不产生曝光不足的区域的曝光。
另一方面,前述实际倾斜角度θ’的特定并不限定于基于相同的描素部的列(光点列)中的至少2个光点的位置的方法。例如,也可以将根据同一描素部列c(n)中的1个或多个光点的位置、该c(n)附近的列中的1个或多个光点的位置求得的角度,作为实际倾斜角度θ’来特定。
具体来说,检测出c(n)中的1个光点位置、沿着曝光头的扫描方向在直线上并且在附近的光点列中所含的1个或多个光点位置,根据这些位置信息,可以求出实际倾斜角度θ’。另外,也可以将基于c(n)列附近的光点列中的至少2个光点(例如横跨c(n)地配置的2个光点)的位置求出的角度作为实际倾斜角度θ’来特定。
如上所述,根据使用了图案形成装置10的本实施方式(1)的使用描素部的指定方法,可以减轻由各曝光头的安装角度误差或图案变形的影响造成的析像度的波动或浓度的不均,实现理想的N重曝光。
(2)多个曝光头之间的使用描素部的指定方法<1>
本实施方式(2)中,是利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况,对用于在由多个曝光头30形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域中,减轻由2个曝光头(作为一个例子是曝光头3012和3021)的X轴方向上的相对位置的与理想的状态的偏离引起的析像度的波动和浓度不均,实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法进行说明。
作为各曝光头30也就是各DMD36的设定倾斜角度θ,采用如下的角度θideal,即,如果是没有曝光头30的安装角度误差等的理想的状态,则使用可以使用的1024列×256行的描素部微镜58正好形成2重曝光的角度。
该角度θideal可以与上述的实施方式(1)相同地由前述式1~3求得。本实施方式(2)中,将图案形成装置10如下地初期调整为,各曝光头30也就是各DMD36的安装角度达到该角度θideal
图12是表示在如上所述地进行了初期调整的图案形成装置10中,因2个曝光头(作为一个例子为曝光头3012和3021)的X轴方向上的相对位置的与理想的状态的偏离的影响而在被曝光面上的图案中产生的浓度不均的例子的说明图。各曝光头的X轴方向上的相对位置的偏离是由于难以进行曝光头之间的相对位置的微细调整而产生的。
图12的上段部分表示在使载台14静止的状态下投影于感光材料12的被曝光面上的、来自曝光头3012和3021所具有的DMD36的可以使用的微镜58的光点组的图案。图12的下段部分是针对曝光区3212和3221,表示在显现出如上段部分所示那样的光点组的图案的状态下移动载台14而进行连续曝光之时,形成于被曝光面上的曝光图案的状态。
而且,图12中,为了说明的方便,将可以使用的微镜58的每隔1列的曝光图案分为像素列组A所产生的曝光图案和像素列组B所产生的曝光图案来表示,然而实际的被曝光面上的曝光图案是将这两个曝光图案重合了的图案。
图12的例子中,作为上述的X轴方向上的曝光头3012与3021之间的相对位置与理想的状态的偏离的结果,是在像素列组A所产生的曝光图案和像素列组B所产生的曝光图案双方中,在曝光区3212与3221的前述头间相连区域中,产生与理想的2重曝光的状态相比曝光量过多的部分。
为了减轻如上所述的由多个前述曝光头形成于被曝光面上的前述头间相连区域中出现的浓度不均,本实施方式(2)中,作为前述光点位置检测机构使用狭缝28及光检测器的组,对于来自曝光头3012与3021的光点组中,构成形成于被曝光面上的前述头间相连区域的光点若干个,检测出其位置(坐标)。基于该位置(坐标),作为前述描素部选择机构使用与前述光检测器连接的运算装置,进行选择实际的曝光中所用的微镜的处理。
-位置(坐标)的检测-
图13是表示与图12相同的曝光区3212及3221和对应的狭缝28的位置关系的俯视图。将狭缝28的大小设为充分地覆盖由曝光头3012与3021所产生的曝光完毕区域34之间的重复部分的宽度的大小,即,设为充分地覆盖由曝光头3012与3021形成于被曝光面上的前述头间相连区域的大小。
图14是说明作为一个例子检测出曝光区3221的光点P(256,1024)的位置之时的检测方法的俯视图。
首先,在将第256行第1024列的微镜点亮的状态下,慢慢地移动载台14而将狭缝28沿着Y轴方向相对移动,使狭缝28位于光点P(256,1024)到达上游侧的狭缝28a与下游侧的狭缝28b之间的任意的位置。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标设为(X0,Y0)。该坐标(X0,Y0)的值是根据向载台14提供的驱动信号所表示的直到上述的位置为止的载台14的移动距离,以及属于已知的狭缝28的X方向位置来决定并记录的。
然后,移动载台14,将狭缝28沿着Y轴向图14的右方相对移动。此后,如图14中双点划线所示,在光点P(256,1024)的光穿过左侧的狭缝28b而由光检测器检测出后,停止载台14。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标(X0,Y1)作为光点P(256,1024)的位置记录。
然后,将载台14向相反方向移动,将狭缝28沿着Y轴向图14的左方相对移动。此后,如图14中双点划线所示,在光点P(256,1024)的光穿过右侧的狭缝28a而由光检测器检测出后,停止载台14。将此时的狭缝28a与狭缝28b的交点的坐标(X0,Y2)作为光点P(256,1024)的位置记录。
根据以上的测定结果,利用X=X0+(Y1-Y2)/2、Y=(Y1+Y2)/2的计算来决定表示光点P(256,1024)在被曝光面上的位置的坐标(X,Y)。
-不使用描素部的特定-
图12的例子中,首先,作为上述的光点位置检测机构利用狭缝28和光检测器的组检测出曝光区3212的光点P(256,1)的位置。接下来,作为P(256,1024)、P(256,1023)…依次检测出曝光区3221的第256行的光点行r(256)上的各光点的位置,在检测出了表示比曝光区3212的光点P(256,1)更大的X坐标的曝光区3221的光点P(256,n)后,结束检测动作。此后,将与曝光区3221的构成光点列c(n+1)到c(1024)的光点对应的微镜作为正式曝光时不使用的微镜(不使用描素部)来特定。
例如,在图12中,曝光区3221的光点P(256,1020)表示比曝光区3212的光点P(256,1)更大的X坐标,当在检测出该曝光区3221的光点P(256,1020)后,结束检测动作时,则将与相当于图15中用斜线覆盖了的部分70的曝光区3221的构成第1021行到1024行的光点对应的微镜作为正式曝光时不使用的微镜特定。
然后,针对N重曝光的数N,检测出曝光区3212的光点P(256,N)的位置。本实施方式(2)中,由于N=2,因此检测出光点P(256,2)的位置。
接下来,在曝光区3212的光点列中,除去在上述说明中被作为与正式曝光时不使用的微镜对应的光点列特定的光点列,从P(1,1020)开始作为P(1,1020)、(2,1020)依次检测出构成最右侧的第1020列的光点的位置,在检测出表示比曝光区3212的光点P(256,2)更大的X坐标的光点P(m,1020)时,结束检测动作。
其后,在与前述光检测器连接的运算装置中,比较曝光区3212的光点P(256,2)的X坐标、曝光区3221的光点P(m,1020)及P(m-1,1020)的X坐标,在曝光区3221的光点P(m,1020)的X坐标一方更接近曝光区3212的光点P(256,2)的X坐标的情况下,将与曝光区3221的光点P(1,1020)到P(m-1,1020)对应的微镜作为在正式曝光时不使用的微镜特定。
另外,在曝光区3221的光点P(m-1,1020)的X坐标一方更接近曝光区3212的光点P(256,2)的X坐标的情况下,将与曝光区3221的光点P(1,1020)到P(m-2,1020)对应的微镜作为在正式曝光时不使用的微镜特定。
另外,对于曝光区3212的光点P(256,N-1)也就是光点P(256,1)的位置、构成作为曝光区3221的下一列的第1019列的各光点的位置,进行相同的检测处理及不使用的微镜的特定。
其结果是,例如将图15中与构成被网纹覆盖了的区域72的光点对应的微镜作为在实际的曝光时不使用的微镜追加。向这些微镜发送总是将该微镜的角度设定为关状态的角度的信号,实际上在曝光中不使用这些微镜。
像这样,通过特定在实际的曝光时不使用的微镜,将除去该不使用的微镜以外的微镜作为在实际的曝光时使用的微镜来选择,就可以在曝光区3212与曝光区3221的前述头间相连区域中,将相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域及曝光不足的区域的合计面积设为最小,从而可以如图15的下段所示,实现极为接近理想的2重曝光的均匀的曝光。
而且,上述的例子中,在图15中构成被网纹覆盖了的区域72的光点的特定之时,也可以不进行曝光区3212的光点P(256,2)的X坐标、曝光区3221的光点P(m,1020)及P(m-1,1020)的X坐标的比较,而是直接将与曝光区3221的光点P(1,1020)到P(m-2,1020)对应的微镜作为在正式曝光时不使用的微镜特定。该情况下,可以将如下的微镜作为实际使用的微镜选择,即,在前述头间相连区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域的面积达到最小,并且不产生曝光不足的区域。
另外,也可以将与曝光区3221的光点P(1,1020)到P(m-1,1020)对应的微镜作为在正式曝光中不使用的微镜特定。该情况下,可以将如下的微镜作为实际使用的微镜选择,即,在前述头间相连区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光不足的区域的面积达到最小,并且不产生曝光过多的区域。
另外,也可以按照如下的方式来选择实际使用的微镜,即,在前述头间相连区域中,相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域的描素单位数(光点数)与曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等。
如上所述,根据使用了图案形成装置10的本实施方式(2)的使用描素部的指定方法,可以减轻由多个曝光头的X轴方向上的相对位置的偏离引起的析像度的波动和浓度不均,实现理想的N重曝光。
(3)多个曝光头之间的使用描素部的指定方法<2>
本实施方式(3)中,是利用图案形成装置10对感光材料12进行2重曝光的情况,对用于在由多个曝光头30形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域中,减轻2个曝光头(作为一个例子是曝光头3012和3021)的X轴方向上的相对位置与理想的状态的偏离,以及由各曝光头的安装角度误差以及2个曝光头之间的相对安装角度误差而引起的析像度的波动和浓度不均,实现理想的2重曝光的使用描素部的指定方法进行说明。
作为各曝光头30也就是各DMD36的设定倾斜角度,采用比角度θideal略大的角度,所述角度θideal是如下的角度,即,如果是没有曝光头30的安装角度误差等的理想的状态,则使用可以使用的1024列×256行的描素部(微镜58)正好形成2重曝光的角度。
该角度θideal是使用前述式1~3与上述(1)的实施方式(1)相同地求得的值。本实施方式中,由于如上所述,s=256,N=2,因此角度θideal约为0.45度。所以,设定倾斜角度θ例如采用0.50度左右的角度即可。将图案形成装置10如下进行初期调整,即,在可以调整的范围内,使得各曝光头30也就是各DMD36的安装角度变为与该设定倾斜角度θ接近的角度。
图16是表示在如上所述地对各曝光头30也就是各DMD36的安装角度进行了初期调整的图案形成装置10中,因2个曝光头(作为一个例子为曝光头3012和3021)的安装角度误差以及各曝光头3012和3021之间的相对安装角度误差及相对位置的偏离的影响而在被曝光面上的图案中产生的不均的例子的说明图。
图16的例子中,作为与图12的例子相同的X轴方向上的曝光头3012和3021的相对位置的偏离的结果,在每隔一列的光点组(像素列组A及B)所产生的曝光图案的双方中,在曝光区3212和3221的被曝光面上的与前述曝光头的扫描方向正交的坐标轴上重复的曝光区域中,产生与理想的2重曝光的状态相比曝光量过多的区域74,由此引起浓度不均。
另外,图16的例子中,使得各曝光头的设定倾斜角度θ比满足前述式(1)的角度θideal略大,另外,由于难以进行各曝光头的安装角度的微细调整,因而实际的安装角度就会偏离上述的设定倾斜角度θ,其结果是,在被曝光面上的与前述曝光头的扫描方向正交的坐标轴上重复的曝光区域以外的区域中,在每隔一列的光点组(像素列组A及B)所产生的曝光图案的双方中,也会在由多个描素部列形成的、作为被曝光面上的重复曝光区域的描素部列间相连区域中,产生与理想的2重曝光的状态相比曝光过多的区域76,由此引起进一步的浓度不均。
本实施方式(3)中,首先,进行用于减轻由各曝光头3012和3021的安装角度误差及相对安装角度的偏离的影响所造成的浓度不均的使用像素选择处理。具体来说,作为前述光点位置检测机构使用狭缝28及光检测器的组,对曝光头3012和3021分别特定实际倾斜角度θ’,基于该实际倾斜角度θ’,作为前述描素部选择机构使用与光检测器连接的运算装置,进行选择用于实际的曝光中的微镜的处理。
-实际倾斜角度θ’的特定-
实际倾斜角度θ’的特定是通过利用上述的实施方式(2)中使用的狭缝28和光检测器的组,分别对曝光头3012检测出曝光区3212内的光点P(1,1)与P(256,1)的位置,对曝光头3021检测出曝光区3221内的光点P(1,1024)和P(256,1024)的位置,测定连结它们的直线的倾斜角度和与曝光头的扫描方向所成的角度来进行。
-不使用描素部的特定-
使用如此特定的实际倾斜角度θ’,与光检测器连接的运算装置与上述的实施方式(1)的运算装置相同,对曝光头3012和3021分别导出最接近满足下述式4
ttanθ’=N  (式4)
的关系的值t的自然数T,进行将DMD36上的从第(T+1)行到第256行的微镜作为在正式曝光中不使用的微镜特定的处理。
例如当对曝光头3012导出T=254,对曝光头3021导出T=255时,则将图17中与构成用斜线覆盖了的部分78及80的光点对应的微镜作为正式曝光中不使用的微镜特定。这样,就可以在曝光区3212和3221中的头间相连区域以外的各区域中,将相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域及曝光不足的区域的合计面积设为最小。
这里,也可以不是导出与上述的值t最接近的自然数,而是导出值t以上的最小的自然数。该情况下,就可以在曝光区3212和3221中的由多个曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域中,使相对于理想的2重曝光来说曝光量过多的面积达到最小,并且不产生曝光量不足的面积。
或者也可以导出值t以下的最大的自然数。该情况下,就可以在曝光区3212和3221中的由多个曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域中,使相对于理想的2重曝光来说曝光量不足的区域的面积达到最小,并且不产生曝光量过多的区域。
也可以如下所述地特定在正式曝光中不使用的微镜,即,在由多个曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的各区域中,使得相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域的描素单位数(光点数)、曝光不足的区域的描素单位数(光点数)相等。
其后,对图17中与构成被斜线覆盖了的区域78及80的光点以外的光点对应的微镜,进行与使用图12到图15说明的本实施方式(3)相同的处理,特定图17中与构成被斜线覆盖了的区域82及被网纹覆盖了的区域84的光点对应的微镜,作为在正式曝光时不使用的微镜追加。
对这些作为在曝光时不使用的微镜特定了的微镜,利用前述描素部控制机构,发送总是设定为关状态的角度的信号,这些微镜实质上不参与曝光。
如上所述,根据使用了图案形成装置10的本实施方式(3)的使用描素部的指定方法,可以减轻由多个曝光头的X轴方向上的相对位置的偏离、以及各曝光头的安装角度误差、及曝光头之间的相对安装角度误差引起的析像度的波动和浓度不均,实现理想的N重曝光。
以上,虽然对利用图案形成装置10的使用描素部指定方法进行了详细说明,然而上述实施方式(1)~(3)只不过是一个例子,可以不脱离本发明的范围地进行各种变更。
另外,上述的实施方式(1)~(3)中,作为用于检测被曝光面上的光点的位置的机构,使用了狭缝28和单一池型的光检测器的组,然而并不限定于此,也可以使用任何形态的机构,例如也可以使用二维检测器等。
另外,上述的实施方式(1)~(3)中,根据利用狭缝28和光检测器的组得到的被曝光面上的光点的位置检测结果求出实际倾斜角度θ’,基于该实际倾斜角度θ’选择所使用的微镜,然而也可以采用不经过实际倾斜角度θ’的导出而选择可以使用的微镜的方式。另外,例如如下的方式也包含于本发明的范围中,即,进行使用了全部的可以使用的微镜的参照曝光,利用对参照曝光结果的目视的析像度或浓度的不均的确认等,由操作者手动地指定所使用的微镜。
而且,在被曝光面上能够产生的图案变形中,除了上述的例子中所说明的角度变形以外,还存在各种形态。
作为一个例子,有如下的倍率变形的形态,即,如图18A所示,来自DMD36上的各微镜58的光线以不同的倍率到达曝光面上的曝光区32。
另外,作为其他的例子,还有如下的束径变形的形态,即,如图18B所示,来自DMD36上的各微镜58的光线以不同的束径到达被曝光面上的曝光区32。这些倍率变形及束径变形主要是起因于DMD36与被曝光面之间的光学系统的各种像差或对准偏移而产生的。
作为其他的例子,还有如下的光量变形的形态,即,来自DMD36上的各微镜58的光线以不同的光量到达被曝光面上的曝光区32。该光量变形除了起因于各种像差或对准偏移而产生以外,还起因于DMD36与被曝光面之间的光学要素(例如作为1片透镜的图5A及图5B的透镜52及54)的透过率的位置依赖性、由DMD36本身造成的光量不均而产生。这些形态的图案变形也会在形成于被曝光面上的图案中产生析像度或浓度的不均。
根据上述的实施方式(1)~(3),对于选择了在正式曝光中实际使用的微镜后的这些形态的图案变形的残留要素,也可以与上述的角度变形的残留要素一样,用多重曝光所致的补偿的效果来均匀化,可以遍布各曝光头的曝光区域整体地减轻析像度或浓度的不均。
《参照曝光》
作为上述的实施方式(1)~(3)的变更例,也可以在可以使用的微镜当中,仅使用每隔(N-1)列的微镜列,或仅使用全部光点行中构成相当于1/N行的相邻的行的微镜组来进行参照曝光,按照可以实现均匀的曝光的方式,在前述参照曝光中所用的微镜中,特定在实际的曝光时不使用的微镜。
将利用前述参照曝光机构的参照曝光的结果进行样本输出,对该所输出的参照曝光结果,进行确认析像度的波动或浓度的不均、推定实际倾斜角度等分析。前述参照曝光的结果的分析也可以是利用操作者的目视进行的分析。
图19A及图19B是表示如下方式的一个例子的说明图,即,使用单一曝光头,仅使用每隔(N-1)列的微镜进行参照曝光。
该例子中,正式曝光时采用2重曝光,所以N=2。首先,仅使用图19A中与用实线表示的奇数列的光点列对应的微镜进行参照曝光,将参照曝光结果进行样本输出。通过基于前述被样本输出的参照曝光结果,确认析像度的波动或浓度的不均、推定实际倾斜角度,就可以指定在正式曝光时所使用的微镜。
例如,将图19B中与被斜线覆盖了的光点列对应的微镜以外的微镜作为在构成奇数列的光点列的微镜当中实际用于正式曝光的微镜指定。对于偶数列的光点列,既可以另行同样地进行参照曝光,指定正式曝光时所用的微镜,也可以应用与针对奇数列的光点列的图案相同的图案。
通过像这样指定正式曝光时所用的微镜,就可以在使用了奇数列及偶数列双方的微镜的正式曝光中,实现接近理想的2重曝光的状态。
图20是表示如下方式的一个例子的说明图,即,使用多个曝光头,仅使用每隔(N-1)列的微镜来进行参照曝光。
该例子中,正式曝光时采用2重曝光,所以N=2。首先,仅使用图20中与用实线表示的在X轴方向相邻的2个曝光头(作为一个例子是曝光头3012和3021)的奇数列的光点列对应的微镜,进行参照曝光,将参照曝光结果进行样本输出。通过基于前述所输出的参照曝光结果,确认利用2个曝光头形成于被曝光面上的头间相连区域以外的区域的析像度的波动或浓度的不均、推定实际倾斜角度,就可以指定在正式曝光时所使用的微镜。
例如,将图20中与用斜线覆盖地表示的区域86及用网纹表示的区域88内的光点列对应的微镜以外的微镜作为在构成奇数列的光点的微镜当中实际用于正式曝光的微镜指定。对于偶数列的光点列,既可以另行同样地进行参照曝光,指定正式曝光时所用的微镜,也可以应用与针对奇数列的像素列的图案相同的图案。
通过像这样指定正式曝光时所用的微镜,就可以在使用了奇数列及偶数列双方的微镜的正式曝光中,在利用2个曝光头形成于被曝光面上的前述头间相连区域以外的区域中,实现接近理想的2重曝光的状态。
图21A及图21B是表示如下方式的一个例子的说明图,即,使用单一的曝光头,仅使用与构成全部光点行数的1/N行相当的相邻的行的微镜组来进行参照曝光。
该例子中,正式曝光时采用2重曝光,所以N=2。首先,仅使用图21A中与用实线表示的第1行到第128(=256/2)行的光点对应的微镜,进行参照曝光,将参照曝光结果进行样本输出。基于前述被样本输出的参照曝光结果,可以指定在正式曝光时所使用的微镜。
例如,可以将图21B中与用斜线覆盖地表示的光点组对应的微镜以外的微镜作为从第1行到第128行的微镜当中实际用于正式曝光时的微镜指定。对于第129行到第256行的微镜,既可以另行同样地进行参照曝光,指定正式曝光时所用的微镜,也可以应用与针对从第1行到第128行的微镜的图案相同的图案。
通过像这样指定正式曝光时所用的微镜,就可以在使用了全部的微镜的正式曝光中,实现接近理想的2重曝光的状态。
图22是表示如下方式的一个例子的说明图,即,使用多个曝光头,对在X轴方向上相邻的2个曝光头(作为一个例子为曝光头3012和3021),分别仅使用与构成全部光点行数的1/N行相当的相邻的行的微镜组来进行参照曝光。
该例子中,正式曝光时采用2重曝光,所以N=2。首先,仅使用图22中与用实线表示的第1行到第128(=256/2)行的光点对应的微镜,进行参照曝光,将参照曝光结果进行样本输出。可以基于前述被样本输出的参照曝光结果,按照能够实现将利用2个曝光头形成于被曝光面上的头间相连区域以外的区域的析像度的波动或浓度的不均抑制为最小限度的正式曝光的方式,来指定在正式曝光时所使用的微镜。
例如,可以将图22中与用斜线覆盖地表示的区域90及用网纹表示的区域92内的光点列对应的微镜以外的微镜作为从第1行到第128行的微镜当中实际用于正式曝光时的微镜指定。对于第129行到第256行的微镜,既可以另行同样地进行参照曝光,指定正式曝光时所用的微镜,也可以应用与针对从第1行到第128行的微镜的图案相同的图案。
通过像这样指定正式曝光时所用的微镜,就可以在利用2个曝光头形成于被曝光面上的前述头间相连区域以外的区域中,实现接近理想的2重曝光的状态。
在以上的实施方式(1)~(3)及变更例中,虽然都是对将正式曝光设为2重曝光的情况进行了说明,然而并不限定于此,也可以设为2重曝光以上的任何的多重曝光。特别是通过设为3重曝光到7重曝光的程度,就可以确保高析像度,实现减轻了析像度的波动及浓度不均的曝光。
另外,在上述的实施方式及变更例的曝光装置中,最好还按照使图像数据所表示的二维图案的规定部分的尺寸与可以利用所选择的使用像素实现的对应部分的尺寸一致的方式,来设置变换图像数据的机构。通过像这样变换图像数据,就可以在被曝光面上形成像所需的二维图案那样的高精细的图案。
[显影工序]
作为前述显影,是通过将前述构成的未曝光部分除去而进行的。
作为前述未固化区域的除去方法,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出使用显影液来除去的方法等。
作为前述显影液,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,例如可以举出碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等,它们当中,优选弱碱性的水溶液。作为该弱碱水溶液的碱成分,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、硼砂等。
前述弱碱性的水溶液的pH例如优选为约8~12,更优选为约9~11。作为前述弱碱性的水溶液,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。
前述显影液的温度可以与前述感光层的显影性匹配地适当地选择,例如优选为约25~40℃。
前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、氢氧化四甲基铵、二亚乙基三胺、三亚乙基五胺、吗啉、三乙醇胺等)、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)等并用。另外,前述显影液既可以是将水或碱水溶液与有机溶剂混合了的水系显影液,也可以是单独的有机溶剂。
[固化处理工序]
前述固化处理工序是在进行了前述显影工序后,对所形成的图案的感光层进行固化处理的工序。
作为前述固化处理工序,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而例如可以优选地举出全面曝光处理、全面加热处理等。
作为前述全面曝光处理的方法,例如可以举出在前述显影后将形成了前述永久图案的前述层叠体上的全面曝光的方法。利用该全面曝光,可以促进形成前述感光层的感光性组合物中的树脂的固化,将前述永久图案的表面固化。
作为进行前述全面曝光的装置,没有特别限制,可以根据目的适当地选择,然而例如可以优选地举出超高压水银灯等UV曝光机、使用氙灯的曝光机、激光曝光机等。曝光量通常为10~2,000mJ/cm2
作为前述全面加热处理的方法,可以举出在前述显影之后将形成了前述永久图案的前述层叠体上的全面加热的方法。利用该全面加热,可以提高前述永久图案的表面的膜强度。
前述全面加热的加热温度优选为120~250℃,更优选为120~200℃。如果该加热温度小于120℃,则会有无法提高利用加热处理得到的膜强度的提高的情况,如果超过250℃,则会产生前述感光性组合物中的树脂的分解,从而会有膜质变弱变脆的情况。
前述全面加热的加热时间优选为10~120分钟,更优选为15~60分钟。
作为进行前述全面加热的装置,没有特别限制,可以从公知的装置中根据目的适当地选择,例如可以举出干式烤炉、加热平板、IR加热器等。
-保护膜、层间绝缘膜、阻焊剂图案形成方法-
在前述图案的形成方法为形成保护膜、层间绝缘膜以及阻焊剂图案的至少某一个的永久图案形成方法的情况下,可以在印制电路布线基板上利用前述永久图案形成方法形成永久图案,继而如下所示地进行焊接。
即,利用前述显影,形成作为前述永久图案的固化层,在前述印制电路布线基板的表面露出金属层。在对在该印制电路板的表面露出的金属层的部位进行了镀金后,进行焊接。此后,在进行了焊接的部位安装半导体或部件等。此时,前述固化层的永久图案发挥作为保护膜或绝缘膜(层间绝缘膜)、阻焊剂的功能,防止来自外部的冲击或相邻的电极之间的导通。
在前述图案形成装置及永久图案形成方法中,如果利用前述永久图案形成方法形成的永久图案是前述保护膜或前述层间绝缘膜,则可以保护布线免受来自外部的冲击或弯曲,特别是在为前述层间绝缘膜的情况下,例如对于半导体或部件向多层布线板或组合布线基板等上的高密度安装来说十分有用。
本发明的永久图案形成方法由于使用本发明的感光性层叠体,因此可以适用于保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等永久图案等各种图案形成用途;滤色片、柱材、棱材、间隔件、隔壁等液晶构造构件的制造;全息图像、微型机器、防护膜(proof)等的制造,特别可以适用于印制电路板的永久图案形成。
实施例
下面,对本发明的实施例进行说明,然而本发明并不受下述实施例的任何限定。
(合成例1)
-化合物例1的合成-
向100ml三口烧瓶中加入氢化钠2.2质量份(已经除去矿物油),变更为氮气气氛后,加入四氢呋喃(THF)30质量份。然后,从滴液漏斗中用1小时加入苯丙酮12质量份及THF30质量份的溶液。其后,搅拌1小时。通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=9/1)中生成而得到中间体产物3.2质量份。
然后,从滴液漏斗中用1小时加入烯丙基溴12质量份及THF15质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水150质量份,加入乙酸乙酯50质量份而萃取。将有机层的溶剂减压蒸馏,通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=9/1)中生成而得到下述中间产物A5.2质量份。
将该中间产物5.2质量份、羟基胺盐酸盐4质量份、乙酸钾6质量份和乙醇30质量份加入100ml梨形烧瓶,回流2小时。反应结束后,加入水150质量份,用乙酸乙酯50质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶6质量份及乙腈30质量份,将外界温度设定为0℃,用滴液漏斗花30分钟添加乙酰氯4质量份及乙腈20质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水150质量份,用乙酸乙酯50质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,通过减压蒸馏而得到2.8质量份(收率14%)的油状化合物(化合物例1)。
利用1H-NMR(300MHz:CDCl3)鉴定了产物。7.49-7.37(m,4H),7.20-7.16(m,1H),5.88-5.68(m,1H),5.09-5.02(m,2H),3.51-3.42,3.00-2.92(m,1H),2.52-2.38(m,1H),2.33-2.08(m,2H),2.26(s,3H),1.23(dd,1H)
[化40]
Figure A20068005405600951
A
[化41]
Figure A20068005405600961
化合物例1
(合成例2)
-化合物例3的合成-
向100ml三口烧瓶中加入氢化钠2.6质量份(已经除去矿物油),变更为氮气气氛后,加入四氢呋喃50质量份及二甲基乙酰胺20质量份。然后,加入碳酸二乙酯8.3质量份。
将外界温度设定为50℃,从滴液漏斗中用1小时加入1-茚满酮7质量份及THF8质量份的溶液。其后,搅拌1小时。
然后,从滴液漏斗中用1小时加入烯丙基溴13质量份及THF15质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水150质量份,加入乙酸乙酯50质量份而萃取。将有机层的溶剂减压蒸馏,向所得的油状物质中加入48%氢氧化钠水溶液4.6质量份、乙醇20质量份和水20质量份,将外界温度设定为75℃而搅拌2小时。其后,在加入12当量盐酸7质量份后加入水200质量份。用乙酸乙酯50质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=9/1)中生成而得到下述中间产物B3.2质量份。
将该中间产物3.2质量份、羟基胺盐酸盐2质量份、乙酸钾3质量份和乙醇50质量份加入100ml梨形烧瓶,回流2小时。反应结束后,加入水150质量份,用乙酸乙酯50质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶2质量份及乙腈30质量份,将外界温度设定为0℃,用滴液漏斗花30分钟添加乙酰氯1.5质量份及乙腈20质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入冰水100质量份,通过将所得的晶体用乙腈重结晶提纯,得到2.8质量份(收率23%)的白色晶体(化合物例3)。
利用1H-NMR(300MHz:CDCl3)鉴定了产物。8.25,7.87(dd,1H),7.50-7.30(m,3H),5.89-5.68(m,1H),5.14-5.03(m,2H),3.62-3.54,3.27-3.15(m,1H),2.90-2.81(m,1H),2.75-2.61(m,1H),2.31,2.26(s,3H)
[化42]
Figure A20068005405600971
B
[化43]
Figure A20068005405600972
化合物例3
(合成例3)
-化合物例4的合成例-
向300ml三口烧瓶中加入1-萘甲醛30质量份、丙二酸30质量份、哌啶5质量份和吡啶100质量份,回流3小时。将反应溶液加入到冰水1000质量份中,通过过滤得到白色固体。然后,将该白色固体溶解于甲醇50质量份及乙酸乙酯50质量份中,加入钯炭(Pd含量为10%)5质量份,在氢气气氛下反应5小时。反应结束后,将反应液进行沸镁石过滤,减压蒸馏溶剂。然后,加入氯苯150质量份及氯化铝40质量份,将外界温度设定为0℃,从滴液漏斗中用30分钟滴加上述操作中得到的白色固体和氯苯50质量份。其后,反应2小时,加入冰水1000质量份。将所得的白色晶体用甲醇重结晶,得到25质量份(收率68%)下述中间产物C。
向100ml三口烧瓶中加入氢化钠0.87质量份(已经除去矿物油),变更为氮气气氛后,加入THF10质量份及二甲基乙酰胺5质量份。然后,加入碳酸二乙酯2.4质量份。
将外界温度设定为50℃,从滴液漏斗中用1小时加入α-四氢萘酮3质量份及THF10质量份的溶液。其后,搅拌1小时。
然后,从滴液漏斗中用1小时加入烯丙基溴3质量份及THF10质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水100质量份,加入乙酸乙酯30质量份而萃取。将有机层的溶剂减压蒸馏,向所得的油状物质中加入48%氢氧化钠水溶液2.5质量份、乙醇15质量份和水15质量份,将外界温度设定为75℃而搅拌2小时。其后,在加入12当量盐酸4质量份后加入水100质量份。用乙酸乙酯30质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=7/3)中生成而得到下述中间产物D2.2质量份。
将该中间产物2.2质量份、羟基胺盐酸盐0.7质量份、乙酸钾1.2质量份和乙醇20质量份加入到100ml梨形烧瓶中,回流2小时。反应结束后,加入水100质量份,用乙酸乙酯80质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶0.5质量份及乙腈20质量份,将外界温度设定为0℃,用滴液漏斗花10分钟添加乙酰氯0.5质量份及乙腈5质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水100质量份,用乙酸乙酯30质量份萃取,通过将溶剂减压蒸馏,得到0.84质量份(收率18%)的油状化合物(化合物例4)。
利用1H-NMR(300MHz:CDCl3)鉴定了产物。9.05(t,1H),7.92(q,2H),7.71-7.62(m,1H),7.58-7.50(m,1H),7.45(dd,1H),5.84-5.70(m,1H),5.17-5.01(m,1H),3.78-3.71,3.58-3.49(m,1H),3.32(dd,1H),2.92(dd,1H),2.77-2.66(m,1H),2.36(s,3H),2.34-2.27(m,1H)
[化44]
C
Figure A20068005405600992
D
[化45]
Figure A20068005405600993
化合物例4
(合成例4)
-化合物7的合成-
向300ml三口烧瓶中加入氢化钠11质量份(已经除去矿物油),变更为氮气气氛后,加入THF70质量份及二甲基乙酰胺40质量份。然后,加入碳酸二乙酯48.5质量份。
将外界温度设定为50℃,从滴液漏斗中用1小时加入α-四氢萘酮30质量份及THF45质量份的溶液。其后,搅拌1小时。
然后,从滴液漏斗中用1小时加入烯丙基溴30.2质量份及THF30质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水300质量份,加入乙酸乙酯100质量份而萃取。将有机层的溶剂减压蒸馏,向所得的油状物质中加入48%氢氧化钠水溶液33质量份、乙醇80质量份和水80量份,将外界温度设定为75℃而搅拌2小时。其后,在加入12当量盐酸90质量份后加入水1000质量份。用乙酸乙酯100质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=9/1)中生成而得到下述中间产物E17.5质量份。
将该中间产物17.5质量份、羟基胺盐酸盐18质量份、乙酸钾27质量份和乙醇80质量份加入到200ml梨形烧瓶中,回流2小时。反应结束后,加入水300质量份,用乙酸乙酯80质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶8质量份及乙腈50质量份,将外界温度设定为0℃,用滴液漏斗花30分钟添加乙酰氯7质量份及乙腈30质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水500质量份,用乙酸乙酯50质量份萃取,通过将溶剂减压蒸馏,得到16质量份(收率48%)的油状化合物(化合物例7)。
利用1H-NMR(300MHz:CDCl3)鉴定了产物。8.14(d,1H),7.34(t,1H),7.25(d,1H),7.18(t,1H),5.88-5.75(m,1H),5.07(d,2H),3.63-3.55(m,1H),3.01-2.90(m,1H),2.74-2.69(m,1H),2.41-2.20(m,2H),2.27(s,3H),1.98-1.92(m,2H)
[化46]
E
[化47]
Figure A20068005405601002
化合物例7
(合成例5)
-化合物9的合成-
向300ml三口烧瓶中加入氢化钠7.2质量份(已经除去矿物油),变更为氮气气氛后,加入THF40质量份及二甲基乙酰胺30质量份。然后,加入碳酸二乙酯26质量份。
将外界温度设定为50℃,从滴液漏斗中用1小时加入α-四氢萘酮20质量份及THF30质量份的溶液。其后,搅拌1小时。
然后,从滴液漏斗中用1小时加入烯丙基溴21质量份及THF20质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入水300质量份,加入乙酸乙酯100质量份而萃取。将有机层的溶剂减压蒸馏,向所得的油状物质中加入48%氢氧化钠水溶液24.1质量份、乙醇45质量份和水50质量份,将外界温度设定为75℃而搅拌2小时。其后,在加入12当量盐酸30质量份后加入水1000质量份。用乙酸乙酯100质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,通过在硅胶柱色谱(己烷/乙酸乙酯=9/1)中生成而得到下述中间产物F11质量份。
将该中间产物11质量份、羟基胺盐酸盐7质量份、乙酸钾12质量份和乙醇80质量份加入到200ml梨形烧瓶中,回流2小时。反应结束后,加入水300质量份,用乙酸乙酯50质量份萃取,将有机层用硫酸镁干燥,减压蒸馏。然后,加入吡啶5.4质量份及乙腈50质量份,将外界温度设定为0℃,用滴液漏斗花30分钟添加乙酰氯4.7质量份及乙腈20质量份的溶液。其后搅拌1小时,加入冰水500质量份,通过将所得的晶体用乙腈重结晶提纯,得到9质量份(收率27%)的白色晶体(化合物例9)。
利用1H-NMR(300MHz:CDCl3)鉴定了产物。8.15(d,1H),7.36(t,1H),7.24-7.17(m,2H),3.75-3.68(m,1H),3.04-2.92(m,1H),2.81-2.71(m,1H),2.60-2.51(m,1H),2.60-2.51(m,1H),2.44-2.22(m,2H),2.30(s,3H),2.07-1.95(m,2H)
[化48]
[化49]
Figure A20068005405601021
化合物例9
(合成例6)
-丙烯酸树脂(B)的合成-
用3小时将由甲基丙烯酸甲酯45.1质量份、甲基丙烯酸47.3质量份、偶氮异戊腈1质量份及丙二醇单甲醚215质量份构成的混合溶液在氮气气氛下向90℃的反应容器中滴加。滴加后反应4小时,得到了丙烯酸树脂(b)。
然后,向所得的丙烯酸树脂(b)溶液中,加入缩水甘油基甲基丙烯酸酯35.9质量份、氢醌单甲醚0.2质量份及三苯基膦1质量份,在吹入空气的同时在80℃反应8小时,得到作为粘合剂的具有不饱和基的丙烯酸树脂(B)溶液(固体成分酸价:104、质均分子量(Mw):20,000、双键当量2.0mmol/g、丙二醇单甲醚37质量%溶液)。
(实施例1)
-感光性组合物的配制-
基于下述组成,配制了感光性组合物。而且,作为溶剂使用甲乙酮,将固体成分浓度设为55质量%而用三辊磨混匀配制。
[感光性组合物溶液的组成]
硫酸钡(堺化学工业公司制、B30)…33.4质量份
以下述式(A)表示的粘合剂…40.0质量份
2,2-双(4-缩水甘油基苯基)丙烷(热交联剂)…15.7质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯…16.0质量份
化合物例1(光聚合引发剂)…2.0质量份
氢醌单甲醚…0.056质量份
双氰胺(胺系热固化剂)…0.77质量份
2MAOK(2,4-二氨基-6-[2’-甲基咪唑基-(1’)]-乙基-s-三嗪的异氰脲酸加成物、四国化成工业(株)制)…0.47质量份
[化50]
Figure A20068005405601031
(A)
其中,前述式(A)中,n约为6~7。
-感光性膜的制造-
将所得的感光性组合物涂布于作为前述支承体的厚20μm的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜上,将其干燥,形成了膜厚30μm的感光层。然后,在该感光层上,作为前述保护膜利用层压机层叠12μm厚的聚丙烯膜,制造了感光性膜。
-永久图案的形成-
--感光性层叠体的制作--
然后,作为前述基材,在作为印制电路板的已经形成布线的覆铜层叠板(无通孔、铜厚12μm)的表面实施化学研磨处理而制作。在该覆铜层叠板上,使前述感光性膜的感光层接触前述覆铜层叠板,在将前述感光性膜的保护膜剥离的同时,使用真空层压机(Nichigoumonto(株)公司制、VP130)层叠,制成依次层叠了前述覆铜层叠板、前述感光层、前述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)的感光性层叠体。
压接条件设为:抽真空的时间为40秒,压接温度为70℃,压接压力为0.2MPa,加压时间为10秒。
--曝光工序--
对前述所制作的感光性层叠体的感光层,从聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)一侧,使用激光曝光装置,按照可以获得形成直径不同的孔部的图案的方式照射405nm的激光而曝光,将前述感光层的一部分的区域固化。
--显影工序--
在室温下静置10分钟后,从前述感光性层叠体上将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)剥除,在覆铜层叠板上的感光层的全面,作为碱性显影液使用1质量%的碳酸钠水溶液,在30℃下喷淋显影60秒,将未固化的区域溶解除去。其后,进行水洗、干燥,形成了永久图案。
--固化处理工序--
对形成了前述永久图案的感光性层叠体的全面,在160℃下实施60分钟加热处理,将永久图案的表面固化,提高了膜强度。利用目视观察了该永久图案,其结果是,在永久图案的表面未看到气泡。
对前述所制造的感光性膜,进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表1中。
<最短显影时间的测定>
在前述所制造的感光性膜中,从前述层叠体上将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)剥除,向覆铜层叠板上的前述感光层的全面以0.15MPa的压力喷淋30℃的1质量%碳酸钠水溶液,测定从碳酸氢钠水溶液的喷淋开始到覆铜层叠板上的感光层被溶解除去所需要的时间,将其作为最短显影时间。
<曝光灵敏度>
在前述所制造的感光性膜中,从前述聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)一侧,使用曝光装置以21/2倍间隔照射从0.1mJ/cm2到100mJ/cm2的光能量的不同的光而曝光,将前述感光层的一部分的区域固化。在室温下静置10分钟后,从前述感光性膜上将聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(支承体)剥除,对覆铜层叠板上的感光层全面,以利用上述的方法求得的最短时间显影时间的2倍的时间喷淋碳酸氢钠水溶液(30℃、1质量%),将未固化的区域溶解除去,测定残留的固化区域的厚度。然后,绘制光的照射量与固化层的厚度的关系而得到灵敏度曲线。根据如此得到的灵敏度曲线,将固化区域的厚度达到与曝光前相同的厚度时的光能量作为为了使感光层固化而必需的光能量。
<析像度>
用光学显微镜观察所得的前述已经形成永久图案的印制配线基板的表面,测定在固化层图案的孔部中没有残留膜的最小的孔径,将其作为析像度。该析像度的数值越小则越为良好。其结果是,析像度为70μm。
<保存稳定性>
在将前述所制造的感光性膜在40℃下进行3天的强制老化后,测定未曝光膜的前述最短显影时间,基于下述基准,进行了保存稳定性的评价。
[评价基准]
◎:显影时间在30秒以内,保存稳定性极为优良。
○:显影时间超过30秒而在45秒以内,保存稳定性优良。
△:显影时间超过45秒而在60秒以内,保存稳定性差。
×:显影时间超过60秒,保存稳定性极差。
<铅笔硬度>
对前述已经形成永久图案的印制布线基板,依照常法进行了镀金后,进行水溶性助熔剂处理。然后,在设定为260℃的焊锡槽中经5秒浸渍3次,利用水洗除去助熔剂。此后,对该除去助熔剂后的永久图案,基于JISK-5400,测定了铅笔硬度。
其结果是,铅笔硬度为5H以上。另外,进行了目视观察,其结果是,并未看到前述永久图案的固化膜的剥离、鼓胀、变色。
<介电特性的测定>
对于膜厚500μm的固化膜的介电特性,使用AGILENTTECHNOLOGY公司制LCR测定仪和4291A型固体电极,在25℃下测定了1GHz的介电常数及介电损耗角正切。
(实施例2)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例3以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表1中。
(实施例3)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例4以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表1中。
(实施例4)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例7以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表1中。
而且,对于光聚合引发剂,向所得的感光层照射波长405nm的光,确认在其分解物中有5元环。
(实施例5)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例9以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表2中。
(实施例6)
除了在实施例1中,将感光性组合物中的以前述结构式(A)表示的粘合剂40.0质量份变为以前述结构式(A)表示的粘合剂20.0质量份、前述合成例6中得到的具有不饱和基的丙烯酸树脂(B)20质量份以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表2中。
(实施例7)
除了在实施例6中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例3以外,与实施例6相同地配制感光性组合物,与实施例6相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例6相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表2中。
(实施例8)
除了在实施例6中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例4以外,与实施例6相同地配制感光性组合物,与实施例6相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例6相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表2中。
(实施例9)
除了在实施例6中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例7以外,与实施例6相同地配制感光性组合物,与实施例6相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例6相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表3中。
(实施例10)
除了在实施例6中,将光聚合引发剂从化合物例1变为化合物例9以外,与实施例6相同地配制感光性组合物,与实施例6相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例6相同地对前述所制造的感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表3中。
(实施例11)
除了在实施例6中,将曝光装置变为下述所说明的图案形成装置以外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性组合物及感光性膜进行曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表3中。
《图案形成装置》
作为前述光照射机构使用了具备曝光头30的图案形成装置10,所述曝光头30具有:日本特开2005-258431号公报中所述的合波激光源;作为前述光调制机构的在图6中给出了概略图的DMD36,其将沿主扫描方向排列了1024个微镜58的微镜列沿副扫描方向排列了768组,以仅驱动其中的1024个×256列的方式控制;图5A及图5B中所示的将光在前述感光性膜上成像的光学系统。
作为各曝光头30也就是各DMD36的设定倾斜角度,采用比角度θideal略大的角度,所述角度θideal是使用可以使用的1024列×256行的微镜58正好形成2重曝光的角度。该角度θideal是针对N重曝光的数N、可以使用的微镜58的列方向的个数s、可以使用的微镜58的列方向的间隔p及在将曝光头30倾斜的状态下由微镜形成的扫描线的间距δ,利用下述式1
spsinθideal≥Nδ  (式1)
提供的。本实施方式的DMD36由于如上所述,是将纵横的配置间隔相等的多个微镜58以矩形格子状配置的构件,因此有
pcosθideal=δ  (式2)
由于上述式1为
stanθideal=N  (式3)
s=256、N=2,因此角度θideal约为0.45度。所以,作为设定倾斜角度θ,例如采用0.50度。
首先,为了修正2重曝光的析像度的波动和曝光不均,研究了被曝光面的曝光图案的状态。将结果表示于图16中。图16中,表示了在使载台14静止的状态下投影于感光性膜12的被曝光面上的来自曝光头3012和3021所具有的DMD36的可以使用的微镜58的光点组的图案。另外,在下段部分,针对曝光区3212和3221表示了在显现出如上段部分所示的光点组的图案的状态下移动载台14而进行连续曝光之时形成于被曝光面上的曝光图案的状态。而且,图16中,虽然为了说明的方便,将可以使用的微镜58的每隔1列的曝光图案分为像素列组1A所产生的曝光图案和像素列组B所产生的曝光图案而表示,然而实际的被曝光面上的曝光图案是将这2个曝光图案重合了的图案。
如图16所示,作为曝光头3012和3021之间的相对位置的与理想的状态的偏离的结果,判明在像素列组A所产生的曝光图案与像素列组B所产生的曝光图案双方中,在曝光区3212和3221的与前述曝光头的扫描方向正交的坐标轴上重复的曝光区域中,产生与理想的2重曝光的状态相比曝光过多的区域。
作为前述光点位置检测机构使用狭缝28及光检测器的组,对曝光头3012检测出曝光区3212内的光点P(1,1)与P(256,1)的位置,对曝光头3021检测出曝光区3221内的光点P(1,1024)和P(256,1024)的位置,测定连结它们的直线的倾斜角度和与曝光头的扫描方向所成的角度。
使用实际倾斜角度θ’,对曝光头3012和3021分别导出最接近满足下述式4
ttanθ’=N  (式4)
的关系的值t的自然数T。分别对曝光头3012导出T=254,对曝光头3021导出T=255。其结果是,将图17中构成用斜线覆盖了的部分78及80的微镜作为正式曝光中不使用的微镜特定。
其后,对图17中与构成被斜线覆盖了的区域78及80的光点以外的光点对应的微镜,同样地特定图17中与构成被斜线覆盖了的区域82及被网纹覆盖了的区域84的光点对应的微镜,作为在正式曝光时不使用的微镜追加。
对这些作为在曝光时不使用的微镜特定了的微镜,利用前述描素部控制机构,发送总是设定为关状态的角度的信号,将这些微镜控制为实质上不参与曝光。
这样,就可以在曝光区3212和3221当中的由多个前述曝光头形成的被曝光面上的作为重复曝光区域的头间相连区域以外的区域中,将相对于理想的2重曝光来说曝光过多的区域及曝光不足的区域的合计面积设为最小。
(实施例12)
除了在实施例3中,将光聚合引发剂的添加量变为0.08质量份以外,与实施例3相同地配制感光性组合物,与实施例3相同地制作感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例3相同地对前述所制造的感光性膜进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表3中。
(实施例13)
作为前述基体,在作为印制电路板的已经形成布线的覆铜层叠板(无通孔、铜厚12μm)的表面实施化学研磨处理而制作。在该覆铜层叠板上,利用网板印刷法,使用120目的Tetoron screen,以使得干燥后厚度达到30μm的方式涂布前述实施例1的感光性组合物,在80℃下用热风循环式干燥机干燥15分钟而形成感光层,制成依次层叠了前述覆铜层叠板、前述感光层的感光性层叠体。
对前述感光性层叠体,与前述实施例1相同地进行激光曝光,进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表4中。
(实施例14)
在实施例1中,取代前述图案形成装置,另行制作具有与其相同的图案的玻璃制负掩模,使该负掩模接触在感光性层叠体上,用超高压水银灯以26mJ/cm2的曝光量曝光。其后,用与实施例1相同的方法显影,测定了析像度,除此以外,与实施例1相同地进行了析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表4中。
(比较例1)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为Irgacure 819(Ciba Specialty Chemicals公司制)以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制成感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表5中。
(比较例2)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为GGI 325(CibaSpecialty Chemicals公司制)以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制成感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表5中。
(比较例3)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为以下述结构式表示的参考化合物例1以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制成感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表5中。
[化51]
Figure A20068005405601111
参考化合物例1
(比较例4)
除了在实施例1中,将光聚合引发剂从化合物例1变为Irgacure OXE-01(Ciba Specialty Chemicals公司制)以外,与实施例1相同地配制感光性组合物,与实施例1相同地制成感光性膜及感光性层叠体,形成了永久图案。
另外,与实施例1相同地对前述所制造的感光性膜进行了曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的评价,对前述所形成的永久图案进行了铅笔硬度及介电特性的评价。将结果表示于表5中。
[表1]
Figure A20068005405601121
[表2]
[表3]
Figure A20068005405601132
[表4]
Figure A20068005405601141
[表5]
根据表1~表5的结果可以判明,利用使用了本发明的光聚合引发剂的实施例1~14的感光性组合物形成的感光层在析像度及保存稳定性方面优良,永久图案的固化层的表面硬度及介电特性也良好。特别是判明,在制作了感光性膜并且进行了激光曝光的实施例1~12中,曝光灵敏度也很优良。
与之不同,未使用本发明的光聚合引发剂的比较例1~4的感光性组合物及使用该感光性组合物制造的感光性膜的感光层的曝光灵敏度、析像度及保存稳定性的至少某一种较差。
工业上的利用可能性
本发明的光聚合引发剂由于可以为了能够与激光曝光对应而实现灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好,因此可以适用于印制电路板(多层配线基板、组合配线基板等)的保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案以及滤色片或柱材、棱材、间隔件、隔壁等显示器用构件、全息图像、微型机器、防护膜、粘接剂、热固化性组合物、永久图案形成用的感光性组合物等中。
本发明的感光性组合物、使用了该感光性组合物的感光性膜及感光性层叠体由于使用本发明的光聚合引发剂,因此可以实现灵敏度的进一步的提高,并且可以将析像度、保存稳定性、表面硬度及介电特性保持良好。为此,可以作为印制电路板(多层配线基板、组合配线基板等)的保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案以及滤色片或柱材、棱材、间隔件、隔壁等显示器用构件、全息图像、微型机器、防护膜等永久图案形成用途广泛地使用,特别是可以适用于印制电路板的永久图案形成用途中。
本发明的永久图方法由于使用本发明的感光性层叠体,因此可以适用于保护膜、层间绝缘膜及阻焊剂图案等永久图案等各种图案形成用途、滤色片、柱材、棱材、间隔件、隔壁等液晶构造构件的制造、全息图像、微型机器、防护膜等的制造中,特别是可以适用于印制电路板的永久图案形成中。

Claims (10)

1.一种光聚合引发剂,其特征在于,其是以下述通式(1)~(5)的某一个表示的化合物,
[化52]
Figure A2006800540560002C1
通式(1)
Figure A2006800540560002C2
通式(2)
Figure A2006800540560002C3
通式(3)
Figure A2006800540560002C4
通式(4)
Figure A2006800540560002C5
通式(5)
其中,前述通式(1)~(5)中,虚线双重线表示单键及双键的某一种,R1表示氢原子、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种;R2表示氢原子、=O、=NOCOY、也可以具有取代基的脂肪族基以及也可以具有取代基的芳基的某一种;R3、R4、R6、R7、R9、R10、R11、R12、R14、R15、R16、R18、R19及R20表示与R1相同的意思;R5、R8、R13及R17表示与R2相同的意思;R1与R2与R3、R4与R5与R6以及R7与R8与R9也可以分别至少某个基团结合而形成环,还可以是R12与R13及R16与R17分别结合而形成环;A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7及A8独立地表示单键、氧原子、硫原子、NHCO及CONH的某一个;X1、X2、X3、X4及X5独立地表示氢原子及下述所示的基的某一个,但排除X1与X2与X3及X4与X5都为氢原子的情况;Y1、Y2及Y3独立地表示下述所示的基的某一个;G表示也可以具有取代基的脂肪族基及也可以具有取代基的芳基的某一种;J表示与R1相同的意思,
[化53]
Figure A2006800540560003C1
2.根据权利要求1中所述的光聚合引发剂,其中,以通式(1)表示的化合物还以下述通式(6)表示,
[化54]
Figure A2006800540560003C2
通式(6)
其中,前述通式(6)中,R21、R22、R23、R24、R25及R26表示与通式(1)~(5)的R1相同的意思,A9表示与通式(1)~(5)的A1相同的意思,Y4表示与通式(1)~(5)的Y1相同的意思,R21与R22、R23与R24及R25与R26也可以分别结合而形成环。
3.一种感光性组合物,其特征在于,含有(A)粘合剂、(B)聚合性化合物、(C)权利要求1到2中任意一项所述的光聚合引发剂及(D)热交联剂。
4.根据权利要求3中所述的感光性组合物,其中,(C)光聚合引发剂的含量为0.1~15质量%。
5.一种感光性膜,其特征在于,具有支承体、设置在该支承体上的由权利要求3~4中任意一项所述的感光性组合物构成的感光层。
6.一种感光性层叠体,其特征在于,在基体上具有由权利要求3到4中任意一项所述的感光性组合物构成的感光层。
7.根据权利要求6中所述的感光性层叠体,其中,感光层由权利要求5所述的感光性膜形成。
8.一种永久图案形成方法,其特征在于,包括对权利要求6到7中任意一项所述的感光性层叠体的感光层进行曝光的步骤。
9.根据权利要求8中所述的永久图案形成方法,其中,使用350~415nm的波长的激光来进行曝光。
10.一种印制电路板,其特征在于,利用权利要求8到9中任意一项所述的永久图案形成方法来形成永久图案。
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