CN104871088A - 感光性树脂组合物以及使用其的感光性膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种正型感光性树脂组合物,其含有:(A)具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂、(B)由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(C)由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(D)通过光生成酸的化合物、以及(E)多元酸或多元酸酐,(E)成分的含量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份小于40质量份。
Description
技术领域
本发明涉及感光性树脂组合物以及使用其的感光性膜。
背景技术
作为在半导体集成电路、液晶显示元件、印刷配线板等电子部件的图形化等中利用的图像形成方法,已知利用正型光致抗蚀剂的方法,该正型光致抗蚀剂以含有酚醛清漆型酚醛树脂和1,2-醌二叠氮化合物的正型感光性树脂组合物为原料(例如,专利文献1~6)。
在将正型感光性树脂组合物涂布于基板等而形成感光层的情况下,其膜厚通常为0.5~数μm。如果使用这样的正型感光性树脂组合物,则能够形成宽尺寸范围的图像图形。其尺寸范围是例如从0.3μm程度的亚半微米区域至数百μm程度的相当大尺寸宽度的宽范围。由此,能够进行多种多样的基板表面的微细加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平6-27657号公报
专利文献2:日本特开2000-105466号公报
专利文献3:日本特开2007-316577号公报
专利文献4:国际公开第07/026475号
专利文献5:日本特开2008-112134号公报
专利文献6:日本特开2010-39214号公报
发明内容
发明要解决的课题
正型感光性树脂组合物具有照射了光的部分(曝光部)能够用碱水溶液去除、未照射光的部分(未曝光部)作为膜残留这样的特性,因此通过对残留的膜再次进行光照射,能够形成图形。于是,研究了如下内容:使用正型感光性树脂组合物,对具备2层以上金属层的基板反复进行将感光层曝光显影后对金属层进行蚀刻的工序,从而在基板上形成金属层的图形。
然而,对于以往的正型感光性树脂组合物而言,难以形成能够兼顾反复显影时未曝光部的耐显影液性和曝光部的显影性的感光层。
此外,特别是在触摸面板传感器的图形化等中利用的图像形成用途中,伴随着配线的微细化、小型化、低成本化、通过脱离稀有金属避免风险、以及节能化,所使用的金属层正多样化。
因此,本发明的目的在于,提供正型感光性树脂组合物以及使用其的感光性膜,所述正型感光性树脂组合物形成感光层,所述感光层与各种金属的密合力优异,并且曝光部的显影性和未曝光部的耐显影液性充分优异,能够用弱碱性显影液进行反复显影。
用于解决课题的方法
本发明提供一种正型感光性树脂组合物,其含有:(A)具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂、(B)由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(C)由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(D)通过光生成酸的化合物和(E)多元酸或多元酸酐,(E)成分的含量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份小于40质量份。
上述(A)成分的重均分子量以1000~15000为佳。此外,上述(B)成分的重均分子量以800~50000为佳。进而,上述(C)成分的重均分子量以800~5000为佳。
上述(C)成分的含量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份以20~60质量份为佳。
上述(A)成分所具有的不饱和烃基的碳原子数以4~100为佳。
此外,上述感光性树脂组合物能够进一步含有(F)氟系表面活性剂。此外,上述感光性树脂组合物能够进一步含有(G)密合性赋予剂。
本发明还提供一种感光性膜,其具备至少一个面经脱模处理的支撑体膜和设置于该支撑体膜的脱模处理面上的感光层,该感光层是由上述本发明的正型感光性树脂组合物形成的层。
发明效果
根据本发明,能够提供正型感光性树脂组合物以及使用其的感光性膜,所述正型感光性树脂组合物形成感光层,所述感光层与各种金属的密合力优异,并且曝光部的显影性和未曝光部的耐显影液性充分优异,能够用弱碱性显影液进行反复显影。
附图说明
图1是表示本发明感光性膜的一个实施方式的示意截面图。
图2是表示使用负型感光性树脂组合物的触摸面板的制造方法的示意截面图。
图3是表示使用正型感光性树脂组合物的触摸面板的制造方法的一个方式的示意截面图。
图4是表示利用本发明得到的触摸面板的一个方式的俯视图。
具体实施方式
以下,根据需要一边参照附图,一边对本发明的优选实施方式进行详细说明。予以说明的是,附图中,对同一要素附上同一附图标记,并省略重复说明。此外,关于上下左右等位置关系,只要没有特别指出,就设为基于附图所示位置关系的位置关系。而且,附图的尺寸比率并不限于图示比率。
在本说明书中,关于“层”这一用语,在以平面图进行观察时,除了整面形成的形状的结构之外,还包含部分形成的形状的结构。在本说明书中,“工序”这一用语不仅包括独立的工序,即使在与其它工序不能明确区别的情况下,如果能实现该工序的预期目的,则也包含在本用语中。在本说明书中,使用“~”表示的数值范围表示包含“~”前后所记载的数值分别作为最小值和最大值的范围。
本实施方式的正型感光性树脂组合物的特征在于,含有(A)成分即具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂、(B)成分即由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(C)成分即由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、(D)成分即通过光生成酸的化合物和(E)成分即多元酸或多元酸酐作为必要成分,(E)成分的含量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份小于40质量份。
以下,对构成正型感光性树脂组合物的各成分进行详细说明。
<(A)成分>
(A)成分为具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂。酚醛清漆型酚醛树脂为包含邻甲酚、或间甲酚和对甲酚作为主成分的酚衍生物与醛类的缩聚产物。缩聚在酸等催化剂存在下进行。具有不饱和烃基的改性酚醛树脂可以是酚衍生物与具有不饱和烃基的化合物(以下根据情况简称为“含有不饱和烃基的化合物”。)的反应产物(以下称为“不饱和烃基改性酚衍生物”。)、与醛类的缩聚产物,也可以是酚醛树脂与含有不饱和烃基的化合物的反应产物。
具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂通常为上述甲酚等酚衍生物与具有不饱和烃基的化合物的反应产物、与醛类的缩聚产物、或者酚醛清漆型酚醛树脂与含有不饱和烃基的化合物的反应产物。
作为具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂,能够使用由利用具有不饱和烃基的化合物进行了改性的邻甲酚、或者利用具有不饱和烃基的化合物进行了改性的间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂。此外,作为具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂,也能够使用利用含有不饱和烃基的化合物对酚醛清漆型酚醛树脂进行改性而成的树脂。
在使用包含间甲酚和对甲酚作为主成分的酚衍生物的情况下,关于间甲酚与对甲酚的质量比,从显影性和耐显影液性的观点考虑,优选间甲酚/对甲酚为30/70~70/30,更优选为35/65~65/45,进一步优选为40/60~60/40。
作为用于得到(A)成分的酚衍生物,能够将甲酚以外的酚衍生物进行共聚。作为甲酚以外的酚衍生物,例如可以举出苯酚;2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、2-丁基苯酚、3-丁基苯酚、4-丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚等烷基苯酚;甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚等烷氧基苯酚;乙烯基苯酚、烯丙基苯酚等烯基苯酚;苄基苯酚等芳烷基苯酚;甲氧基羰基苯酚等烷氧基羰基苯酚;苯甲酰氧基苯酚等芳基羰基苯酚;氯苯酚等卤代苯酚;邻苯二酚、间苯二酚、邻苯三酚等多羟基苯。它们可以单独使用1种或者将2种以上组合使用。这些酚衍生物能够在不损害本发明所起效果的范围内进行添加,其添加量优选以为了得到(A)成分而使用的酚衍生物的总量为基准小于或等于30质量%。
作为醛类,例如可以举出甲醛、乙醛、丙酮、甘油醛和乙醛酸甲酯。此外,也可以在与酚衍生物的反应中使用仲甲醛、三烷等甲醛的前体。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
关于含有不饱和烃基的化合物的不饱和烃基,从抗蚀图形的密合性和感光层的可挠性的观点考虑,优选包含2个以上不饱和基团。此外,从制成树脂组合物时的相溶性以及形成感光层时的可挠性的观点考虑,不饱和烃基的碳原子数优选为4~100,更优选为8~80,进一步优选碳原子数为10~60。
作为含有不饱和烃基的化合物,例如可以举出碳原子数4~100的不饱和烃、具有羧基的聚丁二烯、环氧化聚丁二烯、亚油醇(linolyl alcohol)、油醇、不饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸酯。作为优选的不饱和脂肪酸,可以举出巴豆酸、肉豆蔻脑酸、棕榈油酸、油酸、反油酸、异油酸、鳕油酸、芥酸、神经酸、亚油酸、α-亚麻酸、桐油酸、亚麻油酸(stearidonic acid)、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸。其中尤其是,更优选碳原子数8~30的不饱和脂肪酸与碳原子数1~10的一元至三元醇的酯,特别优选碳原子数8~30的不饱和脂肪酸与作为三元醇的甘油的酯。
碳原子数8~30的不饱和脂肪酸与甘油的酯能够以植物油形式商业获得。植物油的主成分是组成各不相同的各种不饱和脂肪酸与甘油的酯的混合物,作为不饱和脂肪酸,可以举出上述不饱和脂肪酸。作为植物油,例如可以举出碘值小于或等于100的不干性油、碘值大于100且小于130的半干性油和碘值大于或等于130的干性油。作为不干性油,例如可以举出橄榄油、牵牛花籽油、何首乌果油、茶梅油、山茶油、蓖麻油和花生油。作为半干性油,例如可以举出玉米油、棉籽油和芝麻油。作为干性油,例如可以举出桐油、亚麻籽油、大豆油、胡桃油、红花油、向日葵油、苏子油和芥子油。此外,作为碳原子数8~30的不饱和脂肪酸与甘油的酯,还可以使用对这些植物油进行加工而得到的加工植物油。
在酚衍生物或酚醛清漆型酚醛树脂与植物油的反应中,从防止过度进行反应所伴随的凝胶化、提高成品率的观点考虑,上述植物油中优选使用不干性油。另一方面,从提高抗蚀图形的密合性和机械特性的观点考虑,优选使用干性油。干性油中,从能够更加有效且可靠地发挥本发明的效果的方面考虑,优选桐油、亚麻籽油、大豆油、胡桃油和红花油,更优选桐油和亚麻籽油。
这些含有不饱和烃基的化合物单独使用1种或者将2种以上组合使用。
在调制具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂时,首先使上述酚衍生物与上述含有不饱和烃基的化合物反应,从而能够制作不饱和烃基改性酚衍生物。上述反应优选以50~130℃进行。关于酚衍生物与含有不饱和烃基的化合物的反应比例,从提高由正型感光性树脂组合物形成的感光层的可挠性的观点考虑,优选相对于酚衍生物100质量份,含有不饱和烃基的化合物为1~100质量份,更优选为5~50质量份。在上述反应中,还可以根据需要使用对甲苯磺酸、三氟甲烷磺酸等作为催化剂。
通过使由上述反应生成的不饱和烃基改性酚衍生物与醛类进行缩聚,生成由含有不饱和烃基的化合物改性了的酚醛清漆型酚醛树脂。
醛类与不饱和烃基改性酚衍生物的反应为缩聚反应,能够使用以往公知的酚醛树脂的合成条件。反应优选在酸或碱等催化剂的存在下进行,更优选使用酸催化剂。作为酸催化剂,例如可以举出盐酸、硫酸、甲酸、乙酸、对甲苯磺酸和草酸。这些酸催化剂能够单独使用1种或者将2种以上组合使用。
上述缩聚反应通常优选以反应温度100~120℃进行。此外,反应时间根据所使用的催化剂的种类或者量而不同,通常为1~50小时。反应结束后,以小于或等于200℃的温度对反应产物进行减压脱水,从而得到具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂。另外,在反应中能够使用甲苯、二甲苯、甲醇等溶剂。
具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂还能够通过使上述不饱和烃基改性酚衍生物和间二甲苯这样的酚以外的化合物一起与醛类进行缩聚而得到。该情况下,酚以外的化合物相对于使酚衍生物与含有不饱和烃基的化合物反应而得到的化合物的摩尔比优选小于0.5。
具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂还能够通过使酚醛清漆型酚醛树脂与含有不饱和烃基的化合物反应而得到。
酚醛清漆型酚醛树脂与含有不饱和烃基的化合物的反应通常优选以50~130℃进行。此外,关于酚醛清漆型酚醛树脂与含有不饱和烃基的化合物的反应比例,从提高感光层的可挠性的观点考虑,优选相对于酚醛清漆型酚醛树脂100质量份,含有不饱和烃基的化合物为1~100质量份,更优选为2~70质量份,进一步优选为10~30质量份。此时,也能够根据需要使用对甲苯磺酸、三氟甲烷磺酸等作为催化剂。另外,在反应中能够使用甲苯、二甲苯、甲醇、四氢呋喃等溶剂。
此外,也能够使用通过进一步使多元酸酐与上述具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂中所残留的酚羟基发生反应而进行了酸改性的酚醛树脂作为(A)成分。通过用多元酸酐进行酸改性,从而导入羧基,即使使用弱碱水溶液(显影液)也能够容易地进行显影。
对于多元酸酐,只要具有含多个羧基的多元酸的羧基进行脱水缩合而形成的酸酐基,就没有特别限定。作为多元酸酐,例如可以举出邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十五烯基琥珀酸酐、马来酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、3,6-桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐和偏苯三酸酐等二元酸酐、联苯四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、二苯基醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、环戊烷四羧酸二酐、均苯四酸酐和二苯甲酮四羧酸二酐等芳香族四元酸二酐。它们可以单独使用1种或将2种以上组合使用。其中,多元酸酐优选为二元酸酐,更优选为选自由四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐和六氢邻苯二甲酸酐组成的组中的1种以上。该情况下,存在能够形成具有更良好形状的抗蚀图形这样的优点。
关于(A)成分的分子量,如果考虑相对于碱水溶液的溶解性、感光特性(灵敏度、分辨率)与机械特性的平衡,则优选以重均分子量(Mw)计为1000~30000,更优选为1000~15000,进一步优选为1200~14000,特别优选为1500~12000。
在此,本说明书中的重均分子量是通过凝胶渗透色谱(GPC)测定,并由标准聚苯乙烯标准曲线进行换算所得的值。GPC中的测定条件如下。
泵:L-6200型(株式会社日立制作所制、商品名)
柱:TSKgel-G5000HXL(东曹株式会社制、商品名)
检测器:L-3300RI型(株式会社日立制作所制、商品名)
洗脱液:四氢呋喃
温度:30℃
流量:1.0mL/分钟
此外,从兼顾由正型感光性树脂组合物形成的感光层的机械强度和显影性的观点考虑,感光性树脂组合物中的上述(A)成分的含有比例优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为10~35质量份,更优选为15~30质量份,进一步优选为15~25质量份。
<(B)成分>
(B)成分是包含间甲酚和对甲酚为主成分的酚衍生物与醛类的缩聚产物。缩聚在酸等催化剂存在下进行。(B)成分是不具有不饱和烃基的未改性酚醛清漆型酚醛树脂。作为用于得到(B)成分的酚衍生物,能够在不损害本发明所起效果的范围内将间甲酚和对甲酚以外的酚衍生物进行共聚。以用于得到(B)成分的酚衍生物的总量为基准,间甲酚和对甲酚的总量优选大于或等于85质量%。
作为醛类,能够例示与(A)成分中所例示的醛类同样的物质。
关于间甲酚的含有比例,优选相对于间甲酚与对甲酚的混合物总量为30~70质量%,更优选为35~65质量%,进一步优选为40~60质量%。
关于(B)成分的分子量,如果考虑相对于碱水溶液的溶解性、感光特性(灵敏度、分辨率)与机械特性的平衡,则优选以重均分子量(Mw)计为800~50000,更优选为1000~25000,进一步优选为1000~12000。
从兼顾感光层的机械强度和显影性的观点考虑,感光性树脂组合物中的上述(B)成分的含有比例优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为5~30质量份,更优选为10~25质量份,进一步优选为15~20质量份。
<(C)成分>
(C)成分是包含邻甲酚作为主成分的酚衍生物与醛类的缩聚产物。缩聚在酸等催化剂存在下进行。(C)成分是不具有不饱和烃基的未改性酚醛清漆型酚醛树脂。
作为用于得到(C)成分的酚衍生物,能够将邻甲酚以外的酚衍生物进行共聚。作为邻甲酚以外的酚衍生物,例如可以举出苯酚;间甲酚、对甲酚、2-乙基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚、2-丁基苯酚、3-丁基苯酚、4-丁基苯酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚等烷基苯酚;甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚等烷氧基苯酚;乙烯基苯酚、烯丙基苯酚等烯基苯酚;苄基苯酚等芳烷基苯酚;甲氧基羰基苯酚等烷氧基羰基苯酚;苯甲酰氧基苯酚等芳基羰基苯酚;氯苯酚等卤代苯酚;邻苯二酚、间苯二酚、邻苯三酚等多羟基苯。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。这些酚衍生物能够在不损害本发明所起效果的范围内进行添加,其添加量优选以为了得到(C)成分而使用的酚衍生物的总量为基准小于或等于15质量%。
作为醛类,能够例示与(A)成分中所例示的化合物同样的物质。
关于(C)成分的分子量,从能够平衡良好地提高感光层中的未曝光部的耐显影液性和曝光部的显影性的观点考虑,优选以重均分子量计为500~5000,更优选为800~4000,进一步优选为1000~3000。
从兼顾感光层的显影性和与各种金属的密合性的观点考虑,(C)成分的含有比例优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为20~60质量份,更优选为30~60质量份,进一步优选为35~50质量份。
<(D)成分>
作为(D)成分的通过光生成酸的化合物被用作感光剂。这样的(D)成分具有通过光照射生成酸而增大光照射的部分相对于碱水溶液的可溶性的功能。作为(D)成分,能够使用通常被称为光酸产生剂的化合物。作为(D)成分的具体例,可以举出邻醌二叠氮化合物、芳基重氮盐、二芳基碘盐、三芳基锍盐等。其中,从灵敏度高的方面出发,优选1,2-醌二叠氮化合物。
1,2-醌二叠氮化合物是1,2-醌二叠氮和/或其衍生物。该1,2-醌二叠氮化合物是通过使具有磺基和/或磺酰氯基的1,2-醌二叠氮化合物与具有羟基或氨基的有机化合物(以下简称为“有机化合物”。)反应而得到的化合物。此时,有机化合物的羟基或氨基与1,2-醌二叠氮化合物的磺基或磺酰氯基成键。予以说明的是,该键只要在所得到的1,2-醌二叠氮化合物的分子内存在至少一个以上即可。
作为上述具有磺基和/或磺酰氯基的1,2-醌二叠氮化合物,例如可以举出1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酸、邻蒽醌二叠氮磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酰氯、1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酰氯和邻蒽醌二叠氮磺酰氯。其中,优选选自由1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酰氯和1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酰氯组成的组中的1种以上化合物。这些具有磺基和/或磺酰氯基的1,2-醌二叠氮化合物良好地溶解于溶剂中,因此能够提高与有机化合物的反应效率。
作为上述有机化合物,例如可以举出多羟基二苯甲酮类、双[(聚)羟基苯基]烷烃类、三(羟基苯基)甲烷类或者其甲基取代物、双(环己基羟基苯基)(羟基苯基)甲烷类或者其甲基取代物、苯酚、对甲氧基苯酚、二甲基苯酚、氢醌、萘酚、邻苯二酚、邻苯三酚、邻苯三酚单甲醚、邻苯三酚-1,3-二甲醚、没食子酸、苯胺、对氨基二苯胺、4,4′-二氨基二苯甲酮、酚醛清漆、邻苯三酚-丙酮树脂、对羟基苯乙烯的均聚物或者与能够和对羟基苯乙烯共聚的单体的共聚物。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为多羟基二苯甲酮类,例如可以举出2,3,4-三羟基二苯甲酮、2,4,4′-三羟基二苯甲酮、2,4,6-三羟基二苯甲酮、2,3,6-三羟基二苯甲酮、2,3,4-三羟基-2′-甲基二苯甲酮、2,3,4,4′-四羟基二苯甲酮、2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮、2,3′,4,4′,6-五羟基二苯甲酮、2,2′,3,4,4′-五羟基二苯甲酮、2,2′,3,4,5-五羟基二苯甲酮、2,3′,4,4′,5′,6-六羟基二苯甲酮和2,3,3′,4,4′,5′-六羟基二苯甲酮。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为双[(聚)羟基苯基]烷烃类,例如可以举出双(2,4-二羟基苯基)甲烷、双(2,3,4-三羟基苯基)甲烷、2-(4-羟基苯基)-2-(4′-羟基苯基)丙烷、2-(2,4-二羟基苯基)-2-(2′,4′-二羟基苯基)丙烷、2-(2,3,4-三羟基苯基)-2-(2′,3′,4′-三羟基苯基)丙烷、4,4′-{1-[4-〔2-(4-羟基苯基)-2-丙基〕苯基]亚乙基}双酚和3,3′-二甲基-{1-[4-〔2-(3-甲基-4-羟基苯基)-2-丙基〕苯基]亚乙基}双酚。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为三(羟基苯基)甲烷类或者其甲基取代物,例如可以举出三(4-羟基苯基)甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(4-羟基-2,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷和双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)-3,4-二羟基苯基甲烷。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
作为双(环己基羟基苯基)(羟基苯基)甲烷类或者其甲基取代物,例如可以举出双(3-环己基-4-羟基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-4-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-4-羟基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-2-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-3-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-4-羟基-3-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-4-羟基苯基甲烷、双(3-环己基-2-羟基苯基)-2-羟基苯基甲烷、双(5-环己基-2-羟基-4-甲基苯基)-2-羟基苯基甲烷和双(5-环己基-2-羟基-4-甲基苯基)-4-羟基苯基甲烷。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
其中,有机化合物优选为多羟基二苯甲酮类、双[(聚)羟基苯基]烷烃类、三(羟基苯基)甲烷类、和/或双(环己基羟基苯基)(羟基苯基)甲烷类。
此外,上述有机化合物更优选为下述通式(1)~(3)中任一个所表示的化合物。该情况下,对感光性树脂组合物照射光之前与照射光之后相对于显影液的溶解度差异大,因此存在图像对比度更优异这样的优点。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
[化1]
在此,式(1)~(3)中,R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12各自独立地表示氢原子、取代或未取代的碳原子数1~5的烷基、或者取代或未取代的碳原子数1~5的烷氧基,X表示单键、氧原子或亚苯基。
在有机化合物为上述通式(1)~(3)中任一个所表示的化合物的情况下,具有磺基和/或磺酰氯基的1,2-醌二叠氮化合物优选为1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酸、1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酰氯、或者1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酰氯。这些具有磺基和/或磺酰氯基的1,2-醌二叠氮化合物与上述通式(1)~(3)所表示的化合物的相溶性良好,因此能够减少在将选自由(A)成分、(B)成分和(C)成分组成的组中的至少1种与(D)成分混合时产生的凝聚物的产生量。此外,如果使用包含这些化合物的感光性树脂组合物作为正型光致抗蚀剂的感光性成分,则灵敏度、图像对比度和耐热性变得更加优异。
此外,上述通式(1)~(3)所表示的化合物更优选为下述化学式(4)~(6)中任一个所表示的化合物。该情况下,具有灵敏度更优异这样的优点。
[化2]
作为使用上述通式(4)~(6)所表示的化合物的1,2-醌二叠氮化合物的合成方法,可以举出下述方法。即可以举出例如将上述通式(4)~(6)中任一个所表示的化合物和1,2-萘醌-2-二叠氮基-磺酰氯添加到二烷、THF(四氢呋喃)这样的溶剂中,在三乙胺、三乙醇胺、碳酸碱或碳酸氢碱等碱催化剂存在下进行反应的方法。此时,能够合成上述通式(4)~(6)所表示的化合物的羟基与1,2-萘醌-2-二叠氮基-磺酰氯的磺酰基缩合而成的1,2-醌二叠氮化合物。予以说明的是,在所得到的1,2-醌二叠氮化合物的分子内,通式(4)~(6)所表示的化合物的羟基与1,2-萘醌-2-二叠氮基-磺酰氯的磺酰基的键只要存在至少一个即可。
作为1,2-萘醌-2-二叠氮基-磺酰氯,优选为1,2-萘醌-2-二叠氮基-4-磺酰氯或1,2-萘醌-2-二叠氮基-5-磺酰氯。它们可以单独使用1种或者将2种以上组合使用。
关于感光性树脂组合物中的(D)成分的含量,从感光特性和机械特性的观点考虑,优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为3~30质量份,更优选为5~25质量份,特别优选为10~20质量份。
<(E)成分>
(E)成分是多元酸或多元酸酐。在本实施方式的正型感光性树脂组合物中,(E)成分的含量相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份小于40质量份。
通过添加多元酸或多元酸酐,从而导入羧基,容易发生与金属基板表面的络合反应而使密合性提高,进而即使使用弱碱水溶液(显影液)也能够容易地进行显影。
从在调制感光性树脂组合物时所使用的溶剂中的溶解性的观点考虑,作为(E)成分,优选使用多元酸酐。对于多元酸酐,只要具有含多个羧基的多元酸的羧基进行脱水缩合而形成的酸酐基,就没有特别限定。作为多元酸酐,例如可以举出邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐、辛烯基琥珀酸酐、十五烯基琥珀酸酐、马来酸酐、衣康酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、纳迪克酸酐、3,6-桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基桥亚甲基四氢邻苯二甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐和均苯四酸酐等二元酸酐,联苯四羧酸二酐、萘四羧酸二酐、二苯基醚四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、环戊烷四羧酸二酐、均苯四酸酐和二苯甲酮四羧酸二酐等芳香族四元酸二酐。它们可以单独使用1种或将2种以上组合使用。其中,多元酸酐优选为二元酸酐,更优选为选自由四氢邻苯二甲酸酐、琥珀酸酐和邻苯二甲酸酐组成的组中的1种以上。该情况下,具有能够形成具有更良好形状的抗蚀图形这样的优点。
对于多元酸,只要具有将上述多元酸酐水解而成的具备多个羧基的多元酸,就没有特别限定。此外,作为(E)成分,也可以使用如偏苯三酸酐或者均苯四甲酸一酐那样在一个分子中包含多元酸和多元酸酐双方的物质。
关于感光性树脂组合物中的(E)成分的含量上限值,从感光特性和机械特性的观点考虑,相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份小于40质量份,优选小于或等于35质量份,更优选小于或等于30质量份。另一方面,(E)成分的含量下限值大于0质量份,优选大于或等于0.1质量份,更优选大于或等于1质量份,进一步优选大于或等于3质量份,特别优选大于或等于5质量份。
<(F)成分>
为了提高正型感光性树脂组合物的涂布性、消泡性、流平性等,并且提高制作感光性膜时感光层从支撑体膜的剥离性,本实施方式的感光性树脂组合物可以含有氟系表面活性剂作为(F)成分。
作为氟系表面活性剂,例如可以使用BM-1000、BM-1100(以上为BMCHEMIE公司制、商品名);MEGAFAC F142D、MEGAFAC F172、MEGAFACF173、MEGAFAC F183、MEGAFAC R-08、MEGAFAC R-30、MEGAFACR-90PM-20、MEGAFAC BL-20(以上为DIC株式会社制、商品名、“MEGAFAC”为注册商标。);Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、FluoradFC-431、Novec FC-4430、Novec FC-4432(以上为住友3M株式会社制、商品名);Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(以上为旭硝子株式会社制、商品名、“Surflon”为注册商标。)等市售品。其中,特别是从能够进一步提高曝光后的裂缝产生性的观点考虑,优选作为具有全氟丁烷磺酸骨架的氟系表面活性剂的Novec FC-4430、Novec FC-4432。它们单独使用1种或者将2种以上组合使用。
关于在感光性树脂组合物中配合(F)成分时的含有比例,优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为0.1~5质量份,优选为0.2~2质量份,进一步优选为0.3~1质量份。如果(F)成分的含有比例大于5质量份,则有图像对比度降低的倾向。
<(G)成分>
从进一步提高在支撑体膜上的涂布性、所形成的感光层与基材的密合性和曝光后的显影性的观点考虑,本实施方式的感光性树脂组合物可以含有密合性赋予剂作为(G)成分。
作为(G)成分,能够使用含氮化合物、硅烷偶联剂、铝螯合剂等粘接助剂、以及高沸点溶剂等溶解性调整剂。
作为含氮化合物,优选具有唑基、氨基、酰胺基、亚氨基、酰亚胺基等,例如可以举出咪唑、吡唑、苯并咪唑、苯并三唑、巯基三唑等三唑系化合物,烷基胺、哌啶、哌嗪、吗啉、苯胺、乙二胺、邻苯二酚胺、乙二胺四乙酸、二联吡啶、三联吡啶和菲绕啉。
作为硅烷偶联剂,优选具有羧基、甲基丙烯酰基、异氰酸酯基、环氧基等反应性取代基,例如可以举出三甲氧基甲硅烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷以及β-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷。
作为铝螯合剂,例如可以举出乙酰乙酸乙酯-二异丙醇铝(aluminumethylacetoacetate diisopropylate)、三乙酰乙酸乙酯铝、二乙酰乙酸乙酯-单乙酰丙酮铝以及三乙酰丙酮铝。
这些粘接助剂中,特别是从显影性的观点考虑,优选含氮化合物,更优选三唑系化合物,进一步优选巯基三唑。
关于在感光性树脂组合物中配合粘接助剂时的含量,优选相对于(A)成分、(B)成分、(C)成分和(D)成分的总量100质量份为0.1~5质量份,优选为0.15~3质量份,进一步优选为0.2~2质量份。
高沸点溶剂表示在常压下的沸点大于或等于150℃的溶剂,例如可以举出N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亚砜、二己基醚、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苄醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、γ-丁内酯以及苯基乙酸溶纤剂(phenyl cellosolve acetate)。
关于上述溶解性调整剂的配合量,可以根据用途或者涂布方法适当地调整,只要是能够将上述感光性树脂组合物均匀混合的配合量就没有特别限定,优选相对于感光性树脂组合物总量小于或等于60质量%,更优选小于或等于40质量%。
<其它成分>
在本实施方式的感光性树脂组合物中可以根据需要含有用于调整粘度的后述溶剂,也可以含有敏化剂、吸光剂(染料)、交联剂、增塑剂、颜料、填充材、阻燃剂、稳定剂、剥离促进剂、抗氧化剂、香料、成像剂、热交联剂等添加剂。它们能够单独使用1种或者将2种以上组合使用。这些添加剂的配合量只要为不损害上述感光性树脂组合物特性的范围就没有特别限制,但优选相对于感光性树脂组合物总量小于或等于50质量%。
关于感光性树脂组合物的调制,只要用通常的方法进行混合、搅拌即可,在添加填充材、颜料等的情况下,只要使用高速分散机、均化器、三辊磨等分散机进行分散、混合即可。此外,也可以根据需要进一步使用网、膜滤器等进行过滤。
[感光性膜]
本实施方式的感光性膜具备至少一个面经脱模处理的支撑体膜和设置于该支撑体膜的脱模处理面上的由上述正型感光性树脂组合物形成的感光层。在感光层的与支撑体膜相反一侧的面上,能够根据需要层叠保护膜。
图1是表示感光性膜的一个实施方式的示意截面图。图1中所示的感光性膜10具有如下结构:在支撑体膜2上层叠有感光层4,进一步在感光层4的与支撑体膜2相反一侧的面上层叠有保护膜6。感光层4是使用本实施方式的感光性树脂组合物而形成的层。
<支撑体膜>
本实施方式的支撑体膜2的至少一个面经脱模处理。在此,所谓脱模处理是指,利用有机硅系表面活性剂、硅树脂等有机硅系化合物、氟系表面活性剂、氟树脂等含氟化合物、醇酸树脂等脱模剂,薄薄地涂布(涂覆)支撑体膜表面的化学处理;对支撑体膜进行电晕处理等的物理处理。
在支撑体膜上涂布脱模剂的情况下,优选在能够得到脱模效果的范围内薄薄地涂布。可以在涂布脱模剂之后,通过热或者UV处理使脱模剂固定于支撑体膜。更优选在涂布脱模剂之前,对支撑体膜施加底涂层。
从感光性树脂组合物的涂布性和感光层的剥离性的观点考虑,优选支撑体膜的脱模处理面在23℃时的表面张力(润湿张力)为20~45mN/m,更优选为30~45mN/m,进一步优选为35~45mN/m。
此外,从感光层的剥离性的观点考虑,优选支撑体膜的脱模处理面在23℃时的180°剥离强度为5~300gf/英寸(1.97~118gf/cm或19.3~1156.4×10-3N/cm),更优选为5~200gf/英寸(1.97~78.7gf/cm或19.3~771.3×10-3N/cm),进一步优选为100~200gf/英寸(39.4~78.7gf/cm或386.1~771.3×10-3N/cm)。上述180°剥离强度能够使用粘胶带(例如,日东电工株式会社制、商品名:“NITTO31B”),利用常规方法(例如,按照JIS K6854-2的方法等)进行测定。
作为实施脱模处理之前的支撑体膜,只要表面平滑就没有特别限定,例如能够使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃形成的聚合物膜,其中,优选聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(以下,称为“PET膜”)
作为至少一个面用有机硅化合物进行了脱模处理的PET膜,例如能够以市售品形式获得帝人杜邦膜株式会社制的商品名“Purex A53”、“A31-25”、“A51-25”以及“A53-38”(“Purex”为注册商标。)。
支撑体膜2的厚度优选为15~50μm,更优选为25~40μm。如果支撑体膜2的厚度小于15μm,则有可能脱模处理时的应变残留、或者在卷绕膜时产生卷褶,如果大于50μm,则有如下倾向:在基材上层压感光层4时的加热压接时,气泡容易卷入基材与感光层4之间。
<保护膜>
作为保护膜6,例如能够使用由PET等聚酯、聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃形成的聚合物膜。此外,与支撑体膜同样地,也可以使用实施了脱模处理的聚合物膜。从将感光性膜卷绕成卷状时的柔性的观点考虑,作为保护膜6,特别优选聚乙烯膜。此外,保护膜6优选为低鱼眼的膜,以能够减少感光层表面的凹陷。
保护膜6的厚度优选为10~100μm,特别优选为15~80μm。
接下来,对本实施方式的感光性膜10的制作方法进行说明。
感光层4能够通过将上述感光性树脂组合物制成液状抗蚀剂并涂布在支撑体膜2上而形成。当将感光性树脂组合物涂布在支撑体膜2上时,可以根据需要将上述感光性树脂组合物溶解于规定溶剂中,制成固体成分20~90质量%的溶液,将该溶液用作涂布液。
作为所述溶剂,例如可以举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、乙二醇、丙二醇、辛烷、癸烷、石油醚、石脑油、氢化石脑油、溶剂石脑油、丙酮、甲基异丁基酮、二乙基酮、二异丁基酮、甲基戊基酮、甲基乙基酮、环己酮、甲苯、二甲苯、四甲基苯、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、四亚甲基砜、γ-丁内酯、乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇二甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、三乙二醇单乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、乙酸苄酯、乙酸正丁酯、乙氧基乙基丙酸酯、3-甲基甲氧基丙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、乙二醇单丁醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯、二丙二醇单甲醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇单甲醚乙酸酯等有机溶剂或者它们的混合溶剂。
作为涂布方法,例如可以举出辊涂、缺角轮涂布、凹版涂布、气刀涂布、模涂、棒涂、旋涂等方法。此外,上述溶剂的去除例如能够通过加热来进行,此时加热温度优选为约70~150℃,加热时间优选为约5~约30分钟。
关于这样形成的感光层4中的残存有机溶剂量,从防止后续工序中的有机溶剂扩散的观点考虑,优选小于或等于2质量%。
此外,感光层4的厚度根据用途而不同,优选将溶剂去除后的厚度为1~30μm程度。此外,在将感光性膜以卷状使用的情况下,从能够减少感光层4的裂缝的观点考虑,感光层4的厚度优选为1~5μm。另外,在使感光层4的厚度为5μm~30μm而制作厚膜的感光性膜的情况下,通过使用具有不饱和烃基的改性酚醛树脂作为(A)成分,能够抑制感光层4的裂缝。
感光性膜10可以在支撑体膜2与感光层4之间、和/或感光层4与保护膜6之间进一步具有缓冲层、粘接层、光吸收层、阻气层等中间层或者保护层。
感光性膜10例如能够卷绕在圆筒状等的卷芯上而以卷状形态保存。作为卷芯,只要是以往使用的材料就没有特别限定,例如可以举出聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、ABS树脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)等塑料等。保存时,优选卷绕成支撑体膜在最外侧。此外,在卷绕成卷状的感光性膜(感光性膜卷)的端面,从保护端面的观点考虑优选设置端面隔板,另外从耐熔边的观点考虑优选设置防湿端面隔板。此外,在捆包感光性膜10时,优选包入到透湿性小的黑薄片中进行包装。
[抗蚀图形的形成方法]
接下来,对抗蚀图形的形成方法进行说明。
抗蚀图形的形成方法具备如下工序:使用上述正型感光性树脂组合物在基材上形成感光层的工序、对形成在基材上的感光层进行曝光的工序、以及利用碱水溶液对曝光后的感光层进行显影而形成抗蚀图形的工序。由本实施方式的正型感光性树脂组合物形成的感光层能够反复进行曝光工序和显影工序。
作为形成抗蚀图形的基材,例如能够使用在由不溶解于金属用途的蚀刻液的材料构成的基板上具备2层以上金属层的基材等。作为上述基板,例如能够使用由玻璃、氧化钛、氧化铝等金属氧化物,硅等半导体,聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚碳酸酯等有机化合物等构成的材料。作为金属层,例如可以举出由金、银、铜、铝、铁、钨、钼、钛、镍等金属,氧化铟锡(ITO)、氧化锌等金属氧化物构成的层。金属层能够通过真空蒸镀、溅射、电镀、化学镀、使用等离子体的化学气相生长将这些金属或者金属氧化物层叠在上述基板上而形成。
作为形成感光层的方法,可以举出如下方法:将上述正型感光性树脂组合物涂布在基材上,干燥,使溶剂等挥发而形成涂膜(感光层)的方法;将上述感光性膜中的感光层转印到基材上的方法等。
作为将感光性树脂组合物涂布在基材上的方法,能够使用与上述在支撑体膜上涂布的方法同样的方法。
对使用感光性膜10在基材上形成感光层的方法进行说明。
就抗蚀图形的形成方法而言,在基材上以感光层4密合的方式层叠(层压)感光性膜10之后,以图像状照射活性光线,通过显影去除曝光部。在未照射活性光线的部分,作为感光剂的(D)成分与作为(A)、(B)和(C)成分的酚醛树脂发生相互作用而作为阻溶剂起作用,因此难以溶解于碱。然而,在照射了活性光线的部分,(D)成分进行光分解,丧失阻溶效果。由此,照射了活性光线的曝光部分可溶于碱。
作为在基材上层叠感光层4的方法,可以举出如下方法:去除保护膜6之后,将感光层4一边加热至70~130℃程度一边使用层压机等以0.1~1MPa程度(1~10kgf/cm2程度)的压力压接到基材上。所述层叠工序也可以在减压下进行。
对于这样层叠在基材上的感光层4,透过负或正掩模图形以图像状照射活性光线而形成曝光部。此时,在存在于感光层4上的支撑体膜2相对于活性光线为透明的情况下,能够透过支撑体膜2照射活性光线,在支撑体膜2相对于活性光线显示遮光性的情况下,将支撑体膜2去除后对感光层4照射活性光线。
作为活性光线的光源,可以使用以往公知的光源,例如可以使用碳弧灯、汞蒸气弧灯、高压汞灯、氙灯等有效放射紫外线、可见光等的光源。此外,也可以使用激光直接描绘曝光法等。
形成曝光部后,通过显影将曝光部的感光层去除,从而形成抗蚀图形。作为所述曝光部的去除方法,可以举出如下方法:在感光层4上存在支撑体膜2的情况下,用自动削皮机(auto peeler)等将支撑体膜2去除,通过利用碱性水溶液、水系显影液、有机溶剂等显影液进行的湿式显影或者干式显影等去除曝光部而进行显影的方法等。
作为湿式显影中所使用的碱,例如可以举出碳酸钠、碳酸钾、氨等弱碱无机化合物;氢氧化钠、氢氧化钾等碱金属化合物;氢氧化钙等碱土金属化合物;单甲胺、二甲胺、三甲胺、单乙胺、二乙胺、三乙胺、单丙胺、二甲基丙胺、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二亚乙基三胺、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、聚乙烯亚胺等弱碱有机化合物;四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵等。它们可以将单独1种或者组合2种以上以水溶液形式使用。
碱性水溶液的pH优选为9~13的范围,从减少环境负荷的观点考虑,pH优选为9~12的范围。该温度根据感光层的显影性来调整。此外,也可以在碱性水溶液中混入表面活性剂、消泡剂、有机溶剂等。
作为上述显影方式,例如可以举出浸渍方式、喷雾方式、刷涂、拍击等。此外,作为显影后的处理,可以根据需要进行60~250℃程度的加热等从而使抗蚀图形固化来使用。
由此得到抗蚀图形。通过使用本发明的感光性膜10,感光层4向基材的转印性优异,因此支撑体膜2容易剥离或者去除,感光层4能够没有缺陷地转印到基材上,其结果是,能够形成缺陷足够少的抗蚀图形。
此外,感光层4的曝光部分用弱碱水溶液容易溶解而从基材剥离,弱碱显影性极为良好,因此能够形成对比度优异的微细抗蚀图形。
另外,在本实施方式中,能够将正型感光性树脂组合物直接涂布在上述基材上并干燥而形成感光层。该情况下,使用旋涂机等将正型感光性树脂组合物旋转涂布在上述基材上,从而形成涂膜。使用热板、烘箱等对形成有该涂膜的基材进行干燥。由此,在基材上形成感光层。之后的曝光工序和显影工序能够与使用感光性膜10的情况同样地进行。
在本实施方式中,能够在基材上形成了感光层的状态下,根据需要将上述曝光和显影反复进行2次以上。即,通过使用本实施方式的正型感光性树脂组合物,能够省略如下工序:将在反复进行曝光、显影工序并对2层以上金属层进行蚀刻时暂时形成的抗蚀图形从基材剥离,再在基材上形成新的感光层。由此,能够缩短在使用抗蚀图形对基材的金属层进行蚀刻时的工序,因此还在成本、环境方面实用。
<触摸面板的制造方法>
本实施方式的正型感光性树脂组合物能够适合用于触摸面板的制造方法。本实施方式的触摸面板的制造方法具有对通过上述抗蚀图形的形成方法形成了抗蚀图形的基材进行蚀刻处理的工序。蚀刻处理是将所形成的抗蚀图形作为掩模对基材的导体层等进行的。通过蚀刻处理,形成引出配线和透明电极的图形,从而制造触摸面板。以下,一边与使用负型感光性树脂组合物的情况进行对比,一边对使用本实施方式的正型感光性树脂组合物的触摸面板的制造方法进行说明。
图2是表示使用负型感光性树脂组合物的触摸面板的制造方法的示意截面图。该方法具有如下工序:第1工序,在具备支撑基材22、设置于支撑基材22的一面上的透明导电层24和设置于透明导电层24上的金属层26的层叠基材的金属层26上,形成由感光性树脂组合物的固化物构成的抗蚀图形29;第2工序,对金属层26和透明导电层24进行蚀刻,形成由透明导电层24的剩余部和金属层26的剩余部构成的层叠图形(图2(d)中的24+26);以及第3工序,从层叠图形的一部分去除金属层,形成由透明导电层24的剩余部构成的透明电极和由金属层的剩余部构成的金属配线。
在第1工序中,首先,如图2(a)所示,在具备支撑基材22、设置于支撑基材22的一面上的透明导电层24和设置于透明导电层24上的金属层26的层叠基材的金属层26上,使用负型感光性树脂组合物层叠负型感光层28。感光层28可以在与金属层26相反一侧的面上具备支撑膜。
作为金属层26,可以举出包含铜、铜与镍的合金、钼-铝-钼层叠体、银与钯与铜的合金等的金属层。透明导电层24含有氧化铟锡(ITO)。
接着,通过照射活性光线,使感光层28的一部分区域固化,形成固化物区域,并从层叠基材上去除感光层的固化物区域以外的区域。由此,如图2(b)所示,在层叠基材上形成抗蚀图形29。
在第2工序中,通过蚀刻处理,从支撑基材22上去除未被抗蚀图形29掩蔽的区域的金属层26和透明导电层24。
蚀刻处理的方法根据应去除的层适当地选择。例如,作为用于去除金属层的蚀刻液,可以举出氯化铜溶液、氯化铁溶液、磷酸溶液等。此外,作为用于去除透明导电层的蚀刻液,使用草酸、盐酸、王水等。
图2(c)是表示蚀刻处理后的图,在支撑基材22上形成有由金属层26的剩余部、透明导电层24的剩余部和感光层28的剩余部构成的层叠体。在本实施方式的制造方法中,从该层叠体去除抗蚀图形29。
抗蚀图形29的去除,例如能够使用与上述显影工序中所使用的碱性水溶液相比碱性更强的水溶液。作为该强碱性水溶液,使用1~10质量%氢氧化钠水溶液、1~10质量%氢氧化钾水溶液等。其中,优选使用1~10质量%氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液,更优选使用1~5质量%氢氧化钠水溶液或者氢氧化钾水溶液。作为抗蚀图形的剥离方式,可以举出浸渍方式、喷雾方式等,它们可以单独使用,也可以并用。
图2(d)是表示剥离抗蚀图形29后的图,在支撑基材22上形成有由金属层26的剩余部和透明导电层24的剩余部构成的层叠图形。
在第3工序中,从该层叠图形去除金属层26中用于形成金属配线的部分以外的部分,形成由金属层26的剩余部构成的金属配线和由透明导电层24的剩余部构成的透明电极。
在使用负型感光性树脂组合物的方法中,在欲通过多阶段蚀刻使透明导电层24的一部分露出的情况下,会产生再次形成感光层的必要性。
即,在第3工序中,首先,在经过第2工序的层叠基材上,使用负型感光性树脂组合物形成感光层30(图2(e))。接着,经过感光层30的曝光和显影,形成由感光层30的固化物构成的抗蚀图形31(图2(f))。
接下来,通过蚀刻处理,从层叠图形中未形成抗蚀图形31的部分去除金属层26。此时,作为蚀刻处理液,能够使用与上述用于去除金属层的蚀刻液同样的物质。
图2(g)是表示蚀刻处理后的图,在支撑基材22上形成有由透明导电层24的剩余部构成的透明电极,此外,在一部分透明电极上形成有由金属层26和抗蚀图形31构成的层叠体。通过从该层叠体去除抗蚀图形31,从而如图2(h)所示,在支撑基材22上形成由透明导电层24的剩余部构成的透明电极和由金属层26的剩余部构成的金属配线。
相对于此,在使用本实施方式的正型感光性树脂组合物的方法中,在欲通过多阶段蚀刻使透明导电层24的一部分露出的情况下,不需要再次形成感光层的工序。在由正型感光性树脂组合物形成的感光层的情况下,具有照射了光的部分(曝光部)能够用碱水溶液去除、未照射光的部分(未曝光部)作为膜残留这样的特性,因此通过对残留的膜再次进行光照射,能够形成图形。
图3是表示使用正型感光性树脂组合物的触摸面板的制造方法的一个方式的示意截面图。
在第1工序中,首先,如图3(a)所示,在具备支撑基材22、设置于支撑基材22的一面上的透明导电层24和设置于透明导电层24上的金属层26的层叠基材的金属层26上,使用正型感光性树脂组合物层叠正型感光层40。感光层40可以在与金属层26相反一侧的面上具备支撑膜。
接着,对感光层40的一部分区域照射活性光线而形成曝光部后,通过显影从层叠基材上去除曝光部的感光层。由此,如图3(b)所示,在层叠基材上形成由未曝光部的感光层40构成的抗蚀图形40a。
在第2工序中,通过蚀刻处理,从支撑基材22上去除未被抗蚀图形40a掩蔽的区域的金属层26和透明导电层24。
蚀刻处理的方法根据应去除的层适当地选择。例如,作为用于去除金属层的蚀刻液,可以举出过硫酸铵溶液、过硫酸钠溶液、氯化铜溶液、氯化铁溶液、磷酸溶液等。此外,作为用于去除透明导电层的蚀刻液,可以使用草酸、盐酸、王水等。
图3(c)是表示蚀刻处理后的图,在支撑基材22上形成有由金属层26的剩余部、透明导电层24的剩余部和抗蚀图形40a构成的层叠体。
接着,在第3工序中,对抗蚀图形40a的一部分区域照射活性光线而形成曝光部后,通过显影从层叠基材上去除曝光部的感光层。由此,如图3(d)所示,在层叠基材上形成由未曝光部的抗蚀图形40b构成的抗蚀图形。
接下来,通过蚀刻处理,从层叠图形中未形成抗蚀图形40b的部分去除金属层26。此时,作为蚀刻处理液,能够使用与上述用于去除金属层的蚀刻液同样的物质。
图3(e)是表示蚀刻处理后的图,在支撑基材22上形成有由透明导电层24的剩余部构成的透明电极,此外,在一部分透明电极上形成有由金属层26和抗蚀图形40b构成的层叠体。通过从该层叠体去除抗蚀图形40b,从而如图3(f)所示,在支撑基材22上形成由透明导电层24的剩余部构成的透明电极和由金属层26的剩余部构成的金属配线。
这样,在本实施方式的触摸面板的制造方法中,不需要相当于图2的(d)和(e)的工序。
予以说明的是,透明导电层24含有氧化铟锡(ITO),但本实施方式的正型感光性树脂组合物也能够适合用于将透明导电层24由ITO变更为金属网的触摸面板的制造方法。
图4是表示利用本发明得到的触摸面板100的一个方式的俯视图。在触摸面板100中,作为透明电极的X电极52和Y电极54交替并列设置,在长度方向的相同列上设置的X电极52之间通过一根引出配线56彼此连结,此外,在宽度方向的相同列上设置的Y电极54之间通过一根引出配线57彼此连结。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明,但本发明并不限于上述实施方式。本发明能够在不脱离其要旨的范围内进行各种变形。
实施例
以下,列举实施例进一步详细说明本发明,但本发明并不限于这些实施例。
[(A)成分]
作为(A)成分,合成由进行了干性油改性的甲酚得到的具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂。
(合成例A1)
在将间甲酚和对甲酚以质量比40:60混合而成的甲酚450质量份中加入桐油50质量份并搅拌后,加入50质量%对甲苯磺酸甲醇溶液1.12质量份,在120℃反应2小时。反应后,冷却至室温(25℃,以下同样),加入92%仲甲醛75质量份、甲醇18质量份和草酸2质量份,在90℃搅拌3小时后,进行减压蒸馏,从而去除未反应的甲酚,得到10%桐油改性酚醛清漆型酚醛树脂(A1)。(A1)的Mw为12000。
(合成例A2)
将所使用的甲酚变更为邻甲酚,将甲醇的添加量变更为128质量份,除此以外,与合成例A1同样地操作,得到10%桐油改性酚醛清漆型酚醛树脂(A2)。(A2)的Mw为2000。
[(B)成分]
作为(B)成分,合成由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂。
(合成例B1)
在将间甲酚和对甲酚以质量比40:60混合而成的甲酚500质量份中,加入92%仲甲醛83质量份、甲醇18质量份和草酸1质量份,在90℃搅拌3小时后,进行减压蒸馏,从而去除未反应的甲酚,获得由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂(B1)。(B1)的Mw为12000。
(合成例B2)
将甲醇添加量变更为130质量份,除此以外,与B1同样地操作,获得由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂(B2)。(B2)的Mw为1000。
[(C)成分]
作为(C)成分,合成由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂。
(合成例C1)
在邻甲酚336质量份中加入92%仲甲醛60质量份和草酸1.2质量份,在120℃搅拌4小时后,进行减压蒸馏,从而去除未反应的甲酚,获得由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂(C1)。(C1)的Mw为1000。
[(D)成分]
作为(D)成分,准备了作为下述式(7)所表示的化合物的DaitoChemix株式会社制的商品名“PA-28”。
[化3]
[(E)成分]
作为(E)成分,准备了琥珀酸、马来酸酐、邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐和均苯四酸酐。
[(F)成分]
作为(F)成分,准备了作为氟系表面活性剂的住友3M株式会社制的商品名“FC-4430”。
[(G)成分]
作为(G)成分,准备了3-巯基-1,2,4-三唑(以下,简称为“3MT”)
[溶剂]
作为溶剂,准备了甲基乙基酮(以下,简称为“MEK”)和丙二醇单甲醚乙酸酯(以下,简称为PGMEA)。
<感光性树脂组合物的调制>
(实施例1)
将作为(A)成分的(A1)20质量份、作为(B)成分的(B1)20质量份、作为(C)成分的(C1)45质量份、作为(D)成分的“PA-28”15质量份、作为(E)成分的琥珀酸30质量份、作为(F)成分的“FC-4430”0.5质量份、作为(G)成分的“3MT”0.3质量份、作为溶剂的“MEK”140质量份和“PGMEA”90质量份混合,调制感光性树脂组合物。
(实施例2~12)
将(A)、(B)或(E)成分变更为表1中所示的组成(单位:质量份),除此以外,与实施例1同样地操作,调制感光性树脂组合物。
[表1]
[(A)~(C)成分以外的树脂]
准备了作为聚羟基苯乙烯的丸善石油化学株式会社制的商品名“MarukaLyncur M”(Mw18000)。
(比较例1~4)
变更为表2中所示的组成(单位:质量份),除此以外,与实施例1同样地操作,制作感光性树脂组合物。
[表2]
<感光性膜的制作以及感光层的评价>
(实施例1~12以及比较例1~4)
使用上述感光性树脂组合物,按照以下步骤制作感光性膜。首先,使用旋涂机(Daitron Technology株式会社制),在以300rpm涂布10秒,接着以500rpm涂布30秒的条件下,在一面用有机硅系化合物进行了脱模处理的PET膜“Purex A53”(帝人杜邦膜公司制商品名、膜厚25μm、使用日东电工株式会社制的粘胶带“NITTO31B”在23℃时的180°剥离强度为100g/英寸、脱模处理面的表面张力为44mN/m)的脱模处理面上,涂布感光性树脂组合物。接着,利用传送带式干燥机(RCP ovenline、大日本SCREEN株式会社制),在95℃进行5分钟干燥,制作形成了厚度4.0μm的感光层的感光性膜。
使用辊式层压机(日立化成Technoplant株式会社制),在压力0.5MPa、上下辊温度120℃、速度0.5m/分钟的条件下,将上述感光性膜的感光层层压在基板上,得到正型光致抗蚀层叠体。使用所得到的正型光致抗蚀层叠体,按照下述工序1~3的顺序对感光层进行曝光、显影。
(工序1)
从正型光致抗蚀层叠体剥离PET膜,使用UV曝光机(大日本SCREEN株式会社制、商品名“大型手动曝光机MAP-1200”),以100mJ/cm2的条件对感光层进行曝光。在形成图形时,使用了玻璃掩模(凸版印刷株式会社制、商品名“TOPPAN-TEST-CHART-NO1-N L78I1”)。接着,使用0.7质量%的KOH(氢氧化钾)水溶液作为显影液,用喷雾式显影装置(大日本SCREEN株式会社制、商品名“DVW-911”),在25℃进行规定时间显影,用蒸馏水清洗后,通过氮气流进行干燥,形成抗蚀膜1。
(工序2)
用黑薄片覆盖工序1中残存的抗蚀膜1的一半,与工序1同样地以100mJ/cm2的条件进行曝光。使用0.7质量%的KOH显影液,与工序1同样地利用喷雾显影机在25℃进行规定时间显影,用蒸馏水清洗后,通过氮气流进行干燥,形成抗蚀膜2。
(工序3)
对工序2中残存的抗蚀膜2的整个面,与工序1同样地以100mJ/cm2的条件进行曝光。使用0.7质量%的KOH水溶液,与工序1同样地利用喷雾显影机在25℃进行规定时间显影,用蒸馏水清洗。然后,通过氮气流进行干燥。
(实施例13)
使用旋涂机(Daitron Technology株式会社制),在以300rpm涂布10秒,接着以500rpm涂布30秒的条件下,将实施例1中调制的感光性树脂组合物直接涂布于铜基板,利用传送带式干燥机(RCP ovenline、大日本SCREEN株式会社制),在95℃进行5分钟干燥,得到正型光致抗蚀层叠体。使用所得到的正型光致抗蚀层叠体,进行上述工序1~3的操作,从而对感光层进行曝光、显影。
<感光层的评价>
对于在支撑体膜上形成的感光层的可挠性、密合性、以及工序1~3中的感光层的反复显影性,按照以下基准进行评价。将结果示于表3和表4中。
(可挠性)
关于在支撑体膜上形成的感光层的可挠性,将感光性膜卷绕在具有各种直径的芯材上,按以下五个等级评价裂缝、剥离、转印的有无。
A:能够卷绕在直径1cm的芯材上。
B:能够卷绕在直径3cm的芯材上。
C:能够卷绕在直径5cm的芯材上。
D:能够卷绕在直径10cm的芯材上。
E:能够卷绕在直径20cm的芯材上。
(密合性)
通过上述方法,在铜基板上层压形成于支撑体膜上的感光层,按以下五个等级评价与基板的密合性。予以说明的是,对于金、钯、银、ITO和二氧化硅而言,感光层的密合性的倾向也是相同的。
A:曝光后不产生圆形抗蚀缺口。
B:曝光后产生圆形抗蚀缺口的面积小于曝光部整体的10%。
C:曝光后产生圆形抗蚀缺口的面积大于或等于曝光部整体的10%且小于25%。
D:曝光后产生圆形抗蚀缺口的面积大于或等于曝光部整体的25%且小于50%。
E:曝光后,在曝光部的整个面产生圆形抗蚀缺口。
(显影性)
对工序1~3中的感光层曝光部的显影性进行评价。具体地说,对于图形边缘部分的切削性、实体(solid)部分的显影残留、剥离片或者丝状残渣在基板上的附着,按以下五个等级进行评价。予以说明的是,“边缘部分”这一用语表示未曝光部的抗蚀图形与基板的粘接面的端部,“切削性良好”这一用语表示抗蚀图形的截面形状是矩形,是追随光掩模的形状,“切削性不良”这一用语表示抗蚀图形的截面形状不是矩形。
A:图形边缘部的切削性良好、实体部无显影残留、无剥离片、无丝状残渣。
B:图形边缘部的切削性不良、实体部无显影残留、无剥离片、无丝状残渣。
C:图形边缘部的切削性不良、实体部无显影残留、无剥离片、有丝状残渣。
D:图形边缘部的切削性不良、实体部有显影残留、无剥离片、有丝状残渣。
E:图形边缘部的切削性不良、实体部有显影残留、有剥离片、有丝状残渣。
(耐显影液性)
在工序1和2中,对感光层的未曝光部的耐显影液性,按照以下基准进行评价。具体地说,按五个等级评价裂缝、膜减少、表层的剥离。
A:无裂缝、无膜减少、无表层的剥离。
B:无裂缝、无膜减少、有表层的剥离。
C:有裂缝、无膜减少、无表层的剥离。
D:有裂缝、有膜减少、无表层的剥离。
E:有裂缝、有膜减少、有表层的剥离。
(抗蚀外观)
在工序1和2中,对感光层的未曝光部的抗蚀外观,按照以下基准进行评价。具体地说,按五个等级评价表面的麻点或凹凸的程度。
A:良好。
B:有麻点。
C:有凹凸。
D:有层分离或白浊。
E:有基板表面的露出。
[表3]
[表4]
根据实施例1~13的正型感光性树脂组合物确认到,能够形成曝光部的显影性和未曝光部的耐显影液性充分优异、能够用弱碱性显影液进行反复显影的感光层。
附图标记说明
2:支撑膜,4:感光层,6:保护膜,10:感光性膜,22:支撑基材,24:透明导电层,26:金属层,28:感光层,29:抗蚀图形,30:感光层,31:抗蚀图形,40:感光层,40a,40b:抗蚀图形,52:透明电极(X电极),54:透明电极(Y电极),56,57:引出配线,100:触摸面板。
Claims (9)
1.一种正型感光性树脂组合物,其含有:
(A)具有不饱和烃基的改性酚醛清漆型酚醛树脂、
(B)由间甲酚和对甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、
(C)由邻甲酚得到的酚醛清漆型酚醛树脂、
(D)通过光生成酸的化合物、以及
(E)多元酸或多元酸酐,
所述(E)成分的含量相对于所述(A)成分、所述(B)成分、所述(C)成分和所述(D)成分的总量100质量份小于40质量份。
2.根据权利要求1所述的正型感光性树脂组合物,所述(A)成分的重均分子量为1000~15000。
3.根据权利要求1或2所述的正型感光性树脂组合物,所述(B)成分的重均分子量为800~50000。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的正型感光性树脂组合物,所述(C)成分的重均分子量为800~5000。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的正型感光性树脂组合物,所述(C)成分的含量相对于所述(A)成分、所述(B)成分、所述(C)成分和所述(D)成分的总量100质量份为20~60质量份。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的正型感光性树脂组合物,所述不饱和烃基的碳原子数为4~100。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的正型感光性树脂组合物,其进一步含有(F)氟系表面活性剂。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的正型感光性树脂组合物,其进一步含有(G)密合性赋予剂。
9.一种感光性膜,其具备至少一个面经脱模处理的支撑体膜和设置于所述支撑体膜的脱模处理面上的感光层,所述感光层是由权利要求1~8中任一项所述的正型感光性树脂组合物形成的层。
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