JP2000500883A - 感光性組成物 - Google Patents

感光性組成物

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Abstract

(57)【要約】 本発明はポジティブに現像可能な感光性組成物に関する。従来の組成物は不十分な感光性しか有しておらず、当該組成物の露光層部分が現像の際に完全に除去することができないために、例えば回路基板の銅表面に使用するのに適当でない。本発明に係る感光性組成物では、これら欠点は認められない。フォト酸生成元と側基を備えたポリマー樹脂とを含有し酸を分離可能な種々の組成物が記載される。上記ポリマー樹脂は少なくとも3種の異なるアクリル酸モノマー又はメタクリル酸モノマーを重合化することによって形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 感光性組成物 本発明は、感光性の組成物と電気回路担体上の金属層の構造付与のためのエッ チングレジスト又はガルヴァーニ作用のレジストとしてのその使用に関する。 導体プレート(プリント配線回路基板等)のラミネート乃至積層上で金属層、 特に銅層に構造付与するために、好ましくはエッチングの際に銅層を覆って当該 層をエッチング溶液から保護する感光性のラッカー又は箔(薄片)が使用される (パネルメッキ法、プリント・エッチ法)。この場合、このレジストはエッチン グ保護に用いられる。このために導体プレート表面又は導体プレート内部層とし て用いられる積層はレジストフィルムで被覆され、次いで導体パターン(Leiterb ild)を露光され、現像され、露出した銅層をエッチングによって取り除かれる。 次いでエッチングマスクとして用いられたレジストが再び取り除かれる。 別のやり方(パターンメッキ法)では、レジストが他の金属構成の前に被覆す べきサブストレート(基層)上に塗布され(ガルヴァーニ作用レジスト)、次い で導体パターンを露光され、現像される。その後に露出した銅面に別の金属が析 出する。 過去において、導体列構造(Leiterzugstrukturen)の構造付与のために主とし て、生ずべき金属構造の露光後に有機溶剤を用いて現 像されるレジストタイプが用いられた。この際、水の他に追加的にエステル、有 機炭酸塩、エーテル又は酢酸塩を含有した溶剤が優先的に用いられた。最近、ア ルカリ性水溶液を用いて現像可能なレジストタイプが、この現像溶液が汚水処理 の際に簡単に取り扱うことができるので、その価値を認められた。更に当該レジ ストタイプ乃至溶液は、溶液中に健康に害のある揮発性有機化合物を含有しない ので、サービスパーソンの保護のために講じられるべき措置に関する利点も示す 。 普通一般に、露光により硬化し続いての現像の際に露光されなかったレジスト 範囲が除去されうる所謂ネガティブレジストが用いられる。ネガティブレジスト の欠点は、先ず光硬化の後にレジストの保護作用が生じることにある。例えば埃 の粒子が露光の際に一定の個所で光硬化を妨げ、その結果、それらの個所で現像 の際に孔がレジスト面に生じる。この欠陥の起こりやすさはレジスト層の厚みを 大きくすることによって回避することが可能である。むろん例えばレジストの光 学的分解乃至解像はレジスト層での散光効果によって低下する。問題点排除のた めの他の可能性は、部屋の空気の純度を高めることにある。しかしながら、これ は非常に費用がかかり、高くつく。それ故、ネガティブレジストで製造される導 体プレートは、場合によってはレジストの露光及び現像後の製造プロセスの範囲 においてもそのような欠陥位置を発見するために、欠陥の個別的程度について検 査されなければならない。 更にパネルメッキ法に使用するためのネガティブレジストは箔 としてのみしよう可能であり、したがって導体プレートに含まれる孔は、レジス ト箔が孔入口を覆うことによって銅エッチング溶液から保護される(Tenting法 )。ネガティブレジストが孔壁に直接的に施与されてそこで後続の銅エッチング プロセスの間も銅層の保護のためにそのままとされる代替的な方法は、このため に孔内のレジストが露光されなければならないので、実用的でない。しかしなが ら、これは特に粗い孔壁を有した小さめの孔でない場合に確実に可能なものでは ない。Tenting法の場合、孔を覆うレジスト箔範囲が孔入口周りに十分に大きな 支持面を有し、これら個所で後続するエッチングの際にも銅リングを孔入口周り に生じることが必須であるが、しかしながら上記銅リングは導体プレート上に不 必要な面(スペース)を必要とする。 構造付与されるべき面にもたらされるフィルムが現像溶液にさしあたり不溶性 で露光によって始めて溶解状態に変換されるポジティブレジストを使用する場合 、既述した問題は極めてごく僅かな程度でのみ生じる。 とりわけ、残りリングを孔入口周りにとどめることなくパネルメッキ法で導体 プレートにおける孔を金属化することがポジティブレジストで可能である。これ によって著しく細かな回路パターンが可能となる。 更にポジティブレジストで一層良好な光学的解像が構造エッジのより正確な結 像によって達成可能であることが判明した。 ネガティブレジスト及びポジティブレジストの作用は、W.M. Moreau著「Semiconductor Lithography」(Plenum Press、1988年)に 詳細に述べられている。 典型的なポジティブレジストは通常はポリマーとしてノボラック(Novolake) を含有する。例えばこのようなレジストは米国特許第5266440号明細書に 記載されている。 しかし、このフォトレジストは相対的に低い程度の感光性でしかなく、その結 果、長い露光時間又は高い光の程度が受け入れられなければならない。例えばこ れまでのポジティブレジストで被覆された導体プレートの露光のために約350 mJ/cm2の光の程度が必要で、一方でネガティブレジストを使用する場合に は通常は約100mJ/cm2の値で十分である(H.Nakahara著、Electronic Packaging & Production、1992年、66頁以下参照)。 最近、その感光性が或る有機酸における光励起のプロトン分裂(Protonenabsp altung)とアルカリ性水溶液に溶性の化合物を形成しながらレジストを生じるポ リマーの側基(Seitengruppen)の引き続 記述されている。このレジストタイプの感光性は上記したタイプのものよりも著 しく高い。 amplified photoresists」)」として示されたレジストの原理は、G.M.Wallra ff等の著作「Designing tomorrow's photoresists」、Chemtech、1993年 、22〜30頁に記載されている。これによれば、U ニウム塩、例えば、ヘキサフルオロアンチモン酸ジフェニルヨードニウムが用い られる。酸分解可能なポリマーとして好ましくは、として第3級ブチル基を含有するポリアクリル酸塩が用いられる。この際、水溶 液におけるポリマーの高い溶解性を引き起こす極性カルボン酸-側基が生じる。 米国特許第4491628号明細書に、酸生成元の他に酸分解可能なポリマー を含有し上述の原理にしたがって働くレジスト組成物が開示されている。ポリマ ーとして、第3級ブチルエステル基を備えたフェノール類又はスチレン類、例え ばポリ(tert.-ブトキシカルボニルオキシスチレン)が提案される。酸生成元と して、ジアリルイオドニウム-及びトリアリルスルフォニウム-金属ハロゲン化物 が用いられる。 ヨーロッパ特許出願第0445058号公開公報に、酸分解によって触媒作用 され酸生成元の他に酸分解可能なポリマー、例えばtert.-ブトキシカルボニルオ キシ基を有したポリスチレンを含有するフォトレジストが記載されている。酸生 成元として、有機オニウム塩、例えば、アリルジアゾニウム-金属ハロゲン化物 、ジアリルイオドニウム-金属ハロゲン化物、トリアリルスルフォニウム-金属ハ ロゲン化物が提案される。 ヨーロッパ特許第0568827号公報に、同様に電気的に析出可能で酸生成 元の他に追加的に酸分解可能なポリマーとしてポリステレン、即ち、フェノール 樹脂、例えば、tert.-ブトキシカル ボニルオキシ基を有したノボラックを含有したパターン形成組成物が記載されて いる。 米国特許第5272042号明細書に、同じくtert.-ブトキシカルボニル基を 有したポリスチレンを含有し並びに側基としてtert.-ブトキシカルボニル基を有 したポリアクリル酸塩を酸分解可能なポリマーとして含有したポジティブレジス トが記載されている。酸生成元として、N-ヒドロキシアミド及びN-ヒドロキシ イミド、例えばN-トリフルオロメチルスルフォニルオキシナフタルイミドが用 いられる。フォトレジストをまた可視光に対し感応とするために、追加的に感光 性剤(PhotosensibiIisator、光増感剤)としてアントラセン誘導体、例えば9, 10-ビス-(トリメチルシリルエチニール)-アントラセンが用いられる。 米国特許第5071730号明細書に、同じく酸生成元(アリルジアゾニウム -、ジアリルイオドニウム-、トリアリルスルフォニウム-金属ハロゲン化物)及 び感光性剤(ピレン、ペリレン)の他に酸分解可能なポリマーを含有したポジテ ィブレジストが記載されている。ポリマーとして、3つの異なるアルリル酸塩、 即ち、アクリル酸tert.-ブチル乃至メタクリル酸tert.-ブチル、アクリル酸メチ ル乃至メタクリル酸メチル及びアクリル酸乃至メタクリル酸から形成されるポリ アクリル酸塩が提案される。 米国特許第5045431号明細書に、上記レジストに非常に似た組成物が開 示されている。そのポリマーは同じくアクリル酸塩の化合物から形成され、考え られうる補助的なアクリレート単 位としてポリマー鎖にアクリル酸エチル又はアクリル酸ブチルを含有する。 米国特許第5230984号明細書に、電気泳動で析出可能なフォトレジスト を形成するのに用いられる樹脂組成物が開示されている。これはアクリル酸、メ タクリル酸、更にはtert.-アルキルアクリル酸塩乃至メタクリル酸塩、更には重 合可能なモノマーからなる。当該重合可能なモノマーはホモポリマーとして0℃ 以下のガラス転移温度を有する。このようなモノマーとしてその他にアクリル酸 エチル、アクリル酸プロピル、イソ-アクリル酸ブチル generatoren)としてその他にホスホニウム塩、スルホニウム塩、ジアゾニウム 塩、イオドニウム塩及びオキサゾール誘導体が提案される。 導体プレートの銅面に施される公知のポジティブレジストは露光領域の現像の 際に銅面から残らず除去することができないことが判明した。露光の際に露光時 間を延ばしたり光の強さを高めたりしても、銅表面上の残留物は完全には取り除 くことができず、少なくともレジスト層が露光の際に満足すべき露光結果を達成 するのに必要なパラメータ(露光時間、光の強さ)の範囲内で処理される場合に は取り除けない。特に銅表面に直接付着するレジスト層は現像の際に完全確実に 除去することができず、その結果、パネルメッキ法での後続するエッチングの際 に、又はパターンメッキ法での後続する電解金属化の際に問題が生じる。除去可 能で ない残留物によって、銅表面へ引き続いて析出する金属層の付着が不備となり、 あるいは不満足なエッチング結果となる。なぜなら、残留物がエッチングプロセ スを妨げるからである。最も都合の悪い場合、それらの個所に新たな金属層がま ったく析出しないか、銅層がエッチングプロセスの際にまったく攻撃されない。 このような問題は半導体基層(サブストレート)の構造付与の際に現れない。 更に、これまでのフォトレジストにおける露光された個所と露光されなかった 個所との間のコントラストは部分的に不満足な程度にだけ小さく、その結果、縁 のシャープさが十分でない。加えて、公知のレジスト層は、アルカリ溶液中での 十分に容易な現像性と化学製品に対する耐性との間の妥協がしばしば与えられな ければならないので、化学製品に対する十分な耐性を、とりわけ酸性のエッチン グ溶液に対する耐性を有していない。更に公知のレジストは、埃や露光の際にレ ジスト層に堆積して露光を妨げる他の不純物に対する影響の受けやすさが増大し てしまっている。ポジティブレジストの場合、そのような汚染によって普通一般 に露光範囲において現像されない個所が生じ、その結果、導体プレート製造の際 、この範囲において金属析出が進行しない。半導体回路の製造の場合には、この ような欠陥の起こる頻度が増加することは、いずれにせよ製造が非常に高くきれ いにされた室内空気でなされるので、たいして問題にならない。しかしながら、 プリント配線回路基板のような導体プレートの製造の場合には室内空気 の純度についての最も高い要求を満たすことができない。 本発明の基礎になっている課題乃至問題はそれ故、公知の方法の欠点を回避し 、特に現像の際に例えば導体プレートの銅表面から残留物なしに除去可能で引き 続いての処理ステップをフォトレジストの残留物による被害なしに行うことがで きるレジスト組成物を調製することにある。更に、フォトレジスト層が銅表面に 十分良好にくっつくことも保証されなければならない。特に、露光されず後続の 現像プロセスの際に除去されないレジスト層が引き続いての化学的処理ステップ をダメージなしにもちこたえなければならず、露光された範囲と露光されない範 囲の間で良好なコントラストを有しなければならず、現像の際に汚染に対してで きるかぎり影響を受けやすくないようでなければならない。 上記課題は、請求の範囲の請求項1,4,5,6,7,12にしたがう感光性 の組成物によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に与えられ ている。 本発明に係るレジストのバリエーションは、少なくとも1種のフォト酸生成元 の他に、酸分解可能な側基を備え露光の際に遊離するフォト酸生成元の酸によっ て可溶性状態に変換されるポリマーを含有する。 上記ポリマー、好ましくは共重合体(コポリマー)は本発明に係る課題を解決 するために様々なモノマーから形成される。当該ポリマーは当該ポリマーに関す るモノマーの次に述べる割合乃至割当分から形成される: 第1異形(バリエーション): A- 8モル%〜20モル%の割合での、アクリル酸とメタクリル酸の化合物の群 から選択されたモノマー、 B- 19モル%〜70モル%の割合での、アクリル酸tert.-ブチルとメタクリル 酸tert.-ブチルの化合物の群から選択されたモノマー、 C- 1モル%〜30モル%の割合での、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタク リル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシフェニル、アクリル酸ヒド ロキシメチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル及びアクルル酸ヒドロキシフェニ ルの化合物の群から選択されたモノマー。 酸分解可能なポリマーが上記のモノマーに追加的に含有可能である。 D- 10モル%〜60モル%の割合での、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチ ルの化合物の群から選択されたモノマー、 更になお酸分解可能なポリマーが上記のモノマーA,B,C及びDに追加的に 含有可能である。 E-3モル%〜35モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基 R2は少なくとも3個の炭素原子を有する線形又は分岐アルキル基 を有する化合物の群から選択されたモノマー。 第2異形: A- 10モル%〜25モル%の割合での、アクリル酸とメタクリル酸の化合物の 群から選択されたモノマー、 B- 17モル%〜40モル%の割合での、アクリル酸tert.-ブチルとメタクリル 酸tert.-ブチルの化合物の群から選択されたモノマー、 D- 20モル%〜60モル%の割合での、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチ ルの化合物の群から選択されたモノマー、 E- 1モル%〜35モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基 R2は少なくとも5個の炭素原子を有する線形又は分岐アルキル基 を有する化合物の群から選択されたモノマー。 第3異形: A- 14モル%〜20モル%の割合での、アクリル酸とメタクリル酸の化合物の 群から選択されたモノマー、 B- 20モル%〜32モル%の割合での、アクリル酸tert.-ブチルとメタクリル 酸tert.-ブチルの化合物の群から選択されたモノマー、 D- 30モル%〜50モル%の割合での、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチ ルの化合物の群から選択されたモノマー、 E- 10モル%〜40モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基 R2は2個から4個の炭素原子を有する線形又は分岐 アルキル基 を有する化合物の群から選択されたモノマー。 第4異形: A- 14モル%〜19モル%の割合での、アクリル酸とメタクリル酸の化合物の 群から選択されたモノマー、 B- 26モル%〜40モル%の割合での、アクリル酸tert.-ブチルとメタクリル 酸tert.-ブチルの化合物の群から選択されたモノマー、 D- 40モル%〜55モル%、好ましくは50モル%〜55モル%の割合での、 アクリル酸メチルとメタクリル酸メチルの化合物の群から選択されたモノマー。 第5異形: A- 13モル%〜15モル%の割合での、アクリル酸とメタクリル酸の化合物の 群から選択されたモノマー、 B- 22.5モル%〜30モル%の割合での、アクリル酸tert.-ブチルとメタク リル酸tert.-ブチルの化合物の群から選択されたモノマー、 D- 50モル%〜65モル%の割合での、アクリル酸メチルとメタクリル酸メチ ルの化合物の群から選択されたモノマー。 フォト酸生成元の他に少なくとも既述のポリマーの1つを含有する上記組成物 で次の特性を備えたフォトレジストが得られる: a.露光された状態でレジスト層は問題なく現像溶液によって下にある銅層から 除去可能である。銅表面に残留物は残らない。ポリマーがアクルル酸tert.-ブチ ル及び/又はメタクリル酸tert.-ブチ ルを含有することによって、レジスト層の溶解性は露光された状態において現像 水溶液で増加する。 b.露光されない状態でレジストは電気メッキプロセスで普通一般に用いられて いる処理溶液に耐性を有する。特にレジスト層は導体プレートの銅層に対する高 い付着性を有する。ポリマーにおけるカルボン酸分、即ち、アクリル酸及びメタ クリル酸の割合によって、銅表面へのレジストの付着性が増し、それによって化 学製品による銅層の侵食(アンダーカッティング)の危険が減少する。他方、ポ リマーにおけるカルボン酸分が減少する場合、現像水溶液におけるレジストの溶 解性が減少する。 上記第1のポリマー異形にしたがうアクリル酸塩の側鎖に少なくとも3個の炭 素原子を含むポリマー中の疎水性モノマー成分によって、露光されない組成物の 化学処理剤(0〜13のpH値を有した処理水溶液)に対する抵抗力が強められ る。本発明に係るフォトレジストにおける露光範囲と非露光範囲の同じ適合は、 更に別のモノマーを有したポリマーにおける親水性成分と疎水性成分(同様に少 なくとも2個の炭素原子を備えた側鎖)の量の間のバランスを調整することによ って達成可能である。本発明に係るポリマーによって、露光の際のレジストのコ ントラストの増加が達成され、現像された層の化学製品に対する極めて高い耐性 が達成される。例えば銅薄層で覆われた導体プレート上の本発明に係るレジスト の現像層は、銅エッチングのために通常用いられる塩化銅(II)の塩酸溶液に数時 間おいておかれてももちこたえる。むろ んこの場合において、十分に現像された構造の側面に、銅薄層へのエッチング剤 の側方腐食によって生じるくり抜き(アンダーカット)が形成される。しかしな がら、レジスト層はそれ以外では銅薄層に欠陥なく付着する。 c.その上、これまでのレジストでのものよりも著しく小さな欠陥率が達成され る。当該欠陥率は埃汚染によって及び現像の際のレジスト表面の他の不純物によ って引き起こされるものである。 d.更に、露光されないレジスト層は適切な溶液(剥離剤)によってサブストレ ート表面から再び除去可能である。 e.レジストは高い感光性を有する。本発明に係るポリマーは更に、レジストに おいて光がごく僅か散乱するにすぎない高い透明度の利点を有する。これによっ て、露光と引き続いての現像との際に高い縁のシャープさが可能であり、優れた 写像(画像)のシャープさと卓越した光学的解像力がもたらされる。レジストの 現像の際のコントラストは、アクリル酸tert.-ブチル乃至メタクリル酸tert.-ブ チルの割合で増加する。 f.或るモノマーからなるポリマーの適切な組成によって、40℃から150℃ の間の適切なガラス転移温度を有したポリマーが可能である。本発明に係る感光 性の組成物が構造付与されるべき表面上への適用プロセスの際に加熱されるので 、結果として生じる層は部分的な軟化によって、気泡、包有物あるいは他の妨げ となる不純物のない均一な厚みのフィルムとして形成可能である。更に所定範囲 のガラス温度によって、冷えた状態で機械的な抵抗 能があり暖められた状態でフレキシブルなレジスト層が可能である。 所定の範囲内にあるレジスト層のガラス移行温度は更に、乾燥レジストとして 使用するために、ポリマー担体フィルムにもたらされるレジスト層のサブストレ ート表面への問題のない転移を可能とする。低すぎるガラス移行温度によって更 に、組成物が使用不能な像をもたらし、高すぎる温度によってレジスト層の強す ぎる強さ並びに非常に高い転移温度(担体からサブストレートへのレジスト層の 転移)と光沢温度となる。 g.本発明に係る組成物から構成されたレジスト層はアルカリ性水溶液によって 現像され、あるいは完全に除去される。有機溶剤は必要なく、特に塩素化された 炭化水素は必要ない。 感光性ポリマーは30000〜90000の、好ましくは35000〜820 00の平均分子量Mwを有する。 ポリマーの分子量分布は、分子量Mnの数平均に対するポリマーの平均分子量 Mwの比率を与えるポリ分子性インデックス(Poly- クスPIは分子量分布の範囲を記載している(このためにM. Verlag、ドイツ、1977年も参照のこと)。本発明に係るポリマーのポリ分 子性インデックスPIは1.6〜3.1の、好ましくは2.1〜3.0の値を有 する。 これらの特性は多数の反応パラメータによって影響を受け、例 えば溶剤の選択、反応温度の選択及び本発明に係るモノマー混合物の重合の際の 反応開始剤(例えば過酸化化合物)のタイプによって影響を受ける。ポリ分子性 インデックスPIの制御のための ドイツ、1990年に与えられている。ポリ分子性インデックスのための小さな 値は狭い分子量分布を反映している。 フォト酸生成元として通常の化合物、例えばN-トリフルオロメチルスルフォ ニルオキシナフタルイミド(NIT): 及び、他の のようなトリフルオルメチルスルフォニルオキシイミド誘導体、更にトリフルオ ロメチルスルフォニルオキシ-ビシクロ[2.2.1]-ヘプト-5-エン-2,3-ジ カルボキシイミド(MDT)、ナフトキノン-1,2-ジアジッド-4-スルフォン 酸エステル、例えばフェニル-(2,3,4-トリヒドロキシフェニル)-メタノン を備えた1-ナフタリンスルフォン酸-3-ジアゾ-3,4-ジヒドロ-4-オキソエ ステルが用いられうる。別のN-トリフルオルメチルスルフォ 64、1239〜1248頁並びに米国第5272042号明細書に与えられて おり、例えば 更に1,2,3-ベンゼン-トリス-(スルフォン酸トリフルオロメチルエステ ル)、1,2,3-ベンゼン-トリス-(スルフォン酸メチルエステル)、6,7- ビス-(トリフルオロメチルスルフォニルオキシ)-クマリン、2,3,4-トリ ス-(フルオロメチルスルフォニルオキシ)-ベンゾフェノンがフォト酸生成元と して、並びにヨーロッパ特許出願第0489560号公開公報に記載されたフォ ト酸生成元が適切である。 フォト酸生成元の合成は例えばヨーロッパ特許出願第0058 64、1239〜1248頁に記載されている。 感光性組成物中のフォト酸生成元の含有量は、組成物中のポリマー重量に関連 して、1重量%〜25重量%、好ましくは2重量%〜20重量%である。 感光性組成物中に、フォト酸生成元とポリマーの他に別の成分が含有される: 上記組成物を所定のスペクトル強さ分布、好ましくは可視領域(330nm〜 440nm)での光に対しても感度良くするために、当該組成物に1種又は複数 種の光増感剤が加えられる。ここで主たるものは大抵の場合、ポリ環式芳香族化 合物、例えばアントラセン、9-アントラセンメタノール、1,4-ジメトキシア ントラセン、9,10-ジエチルアントラセン、9-フェノキシメチルアントラセ ン、及び感光性組成物の感光性、好ましくは赤い光に対する感光性を非常に増加 する例えば9,10-bis-(トリメチル シリルエチニル)-アントラセンのような9,10-bis-(エチニル)-アントラセン である。 これら光増感剤は、組成物中のポリマー重量に関連して、好ましくは1重量% 〜6重量%、好ましくは2重量%〜4重量%の濃度で使用される。 その上、本発明に係る組成物は、構造付与されるべきサブストレート上で薄め の層であってもレジストの認識性を改善するための染料も含有可能であり、並び にフォトレジスト材料にとって普通の更なる成分も含有可能である。 レジストとして使用可能な組成物は例えば液状製剤として使用される。このた めに、適切な溶剤と、例えばエーテル、エーテルアルコール又はエーテルエステ ルと混合される。溶剤として、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル アセテート、1-メトキシ-2-プロパノール、乳酸エチル、3-エトキシプロピオ ネート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、メトキシブタノー ル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル及びプロピレングリコールノモ ブチルエーテルが使用される。 液状の組成物は例えば引き延ばし(Aufschleudern、スピン乃至跳ね上げ)に よって被覆されるべき表面にもたらされる(スピンコーティング)。別の施与乃 至析出技術は、絞りローラを用いて液体が定められた厚みで薄い層を有した第1 ローラ上にもたらされることで組成物が先ずこのローラを湿らすローラ被覆法で ある。このローラから上記層は続いてサブストレートとのローラの直接 接触を介して当該サブストレートに移される。このようにして、大きな面で平坦 なサブストレート表面にも一様な厚みのフィルムが形成されうる。普通一般に3 μmから20μmの組成物層厚が用いられる。 ローラ被覆法は、プレート状のサブストレート上、例えばプリント配線回路基 板のような導体プレート上で問題なく定められた層厚のレジストが用いられうる 利点を有する。更にサブストレートは水平姿勢で水平方向に被覆設備を通って案 内されうる。そのような被覆設備は金属構造発生のために別の処理ステップのた めの他の水平設備と結び付けることが簡単に可能であり、その結果、自動化の可 能性を伴ってサブストレートの単純化した処理が達成されうる。 更に液状の組成物は浸漬によってもサブストレート上にもたらされることが可 能である。しかしながら、この際、エッジに色々なコントロール不能な層厚が生 じる問題がある。 しかしながら、本発明に係る組成物は乾燥フィルム技術での使用のためにポリ マー担体にも、例えばポリエステル箔にも塗布可能である。上記箔から上記組成 物は、箔に塗布された感光性の層の構造付与されるべきサブストレートとの直接 接触によって、例えば押圧によって移送される。 上記組成物でのサブストレートの被覆の後、形成されたレジスト層は例えば循 環空気炉での熱作用のもとで、又は赤外線輻射によって乾燥される。その後、当 該層は像を(テンプレートで)露 光され、その後に潜像の形成を促進するために改めて加熱され(後燃焼、再加熱 )、続いてレジスト層の露光範囲は現像の際に溶出される。このために好ましく はスプレー設備が用いられ、当該設備によって現像溶液が噴射ノズルを介してサ ブストレート表面に噴射される。現像溶液として好ましくはアルカリ水溶液、例 えば炭酸ナトリウム溶液が用いられる。 感光性組成物は、例えば電気回路担体の製造のための、金属層の構造付与のた めのエッチング乃至ガルヴァーノレジスト(ガルヴァーニ作用としてのレジスト )として使用可能である。それ故、既述の方法ステップに所望の金属構造製造の ための別のプロセス、例えばエッチングプロセス又は別の電解金属析出法が接続 する。その際、形成されたレジスト経路において露出した金属面はエッチングプ ロセスで除去され、又は電解析出法を用いて更に組織乃至構成される。 感光性組成物の別の使用は、好ましくはエポキシ樹脂、アクリルニトリル-ブ タジエン-スチレン-共重合体(ABS)及びポリイミドからスブストレートの光 構造付与のための、加算技術乃至加色法でのガルヴァーノレジストとしての使用 にある。ここで、金属構造は無電解の金属化乃至金属メッキ浴を用いて、露光と 現像によって形成されるレジスト経路において作り出される。 構造付与法の終了後、レジスト層はサブストレート表面から再び、好ましくは アルカリ性水溶液、例えば苛性ソーダ溶液を用いて除去される。 本発明に係る組成物は例えばエポキシ樹脂薄層、ポリイミド薄層又はその複合 物薄層の電気回路担体上での金属層の構造付与のために並びに金属乃至プラスチ ックサブストレート上での装飾目的のために用いられる。好ましい適用において 、当該組成物は銅表面を備えた導体プレート及び導体プレートのために備えられ た内側層ラミネートの製造のために用いられる。 以下の例は本発明の説明に供される: 例1(乾燥サブストレートの製造のためのポリマー合成): 本発明に係るアクリル酸塩ポリマーの製造のために、先ずテトラヒドロフラン (THF)とアゾ-ビス-イソブチロニトリル(AIBN)が二重首フラスコ(Do ppelhalskolben)に加えられた。次いでモノマーが添加された。反応混合物は反 応の全期間中に空気排除下(気密)に維持された。本発明に係るポリマーの製造 のために用いられた量比は次の表に与えられる: 成分 重量割合での量 THF 1467 AIBN 1.956 メタクリル酸 64.2 メタクリル酸tert.-ブチル 128.4 メタクリル酸メチル 128.4 アクリル酸ブチル 134.7 メタクリル酸ヒドロキシプロピル 33.3 重合反応の開始のために、混合物が加熱された。当該混合物は 24時間還流されて、反応の終了後に転換は100%であった。 反応の終了後、ポリマーは石油ベンゼンで沈殿させられた。分離後、60℃か ら70℃で48時間真空下に乾燥されて、無色の粉末が得られた。 上に記載された方法で更に表1に与えられたポリマーが同様に製造された。 例2(フォトレジストベースとしての反応溶液の直接使用のためのポリマー合成 ): 例1のようにやり方がとられた。むろんプロピレングリコールモノメチルエー テルアセテート(PGMEA)がTHFの代わりに溶剤として用いられた。ポリ マーの製造のために以下の量比の個々の成分が用いられた: 成分 重量割合での量 PGMEA 485 AIBN 0.652 メタクリル酸 21.4 メタクリル酸tert.-ブチル 42.8 メタクリル酸メチル 42.8 アクリル酸ブチル 44.9 メタクリル酸ヒドロキシプロピル 11.1 重合反応の開始のために、混合物が100℃に加熱された。当該混合物は26 時間熱せられて、転換は100%であった。例1に係る方法にしたがって製造さ れたポリマーと同じ組成を有する ポリマーが得られた。 上に記載された方法で更に表1に与えられたポリマーが同様に製造された。 重合化の際に例1及び2で用いられた溶剤の代わりに、ジオキサン、シクロヘ キサノン又はヘプタンも溶剤として使用された。アゾ-ビス-イソブチロニトリル (AIBN)の代わりに、過酸化ベンゾイル又は他のラジカルな開始剤が用いら れうる。転化乃至転換の完全さはそれ故に用いられる溶剤に、反応温度に、開始 剤のタイプに及び反応持続時間に依存する。 例3(液状のフォトレジスト組成物、フォトラッカーの製造): 黄色光領域において、酸生成元として30重量部のN-トリフルオロメチルス ルフォニルオキシナフタルイミド(NIT)及び増感剤として20重量部の9- アントラセンメタノール(AM)が、約25重量%(20〜30重量%)の固体 含有量を有した溶液、例1で得られたポリマーのプロピレングリコールモノメチ ルエーテルアセテートでの溶液1000重量部と混合された。 他の実施形態では、25重量%のポリマー溶液の代わりに20重量%のポリマ ー溶液及び30重量%のポリマー溶液が使用された。 別の試験では、NITとAMの代わりに200重量%の4-ジアゾナフトキノ ンスルフォン酸エステルが使用された。 更に、例1にしたがって得られた同じ含有量を有した1-メトキシ-2-プロパ ノールでのポリマー乾燥物質の分解乃至溶解によっ て得られた対応するポリマー溶液も液状のフォトポリマー組成物の製造のために 用いられた。 例4(導体プレートの構造付けのための例3に対応するフォトレジスト組成物の 使用): 米国Allied Signal Norplex Oak社製のタイプ名称ED 130なる導体プレ ート基礎材料が使用された。これは両側に18μm厚の銅張りを有している(U S Military 仕様書 MIL S 13949に対応する)。 当該基礎材料は次の方法経過にしたがって処理された: 1.前処理:a-Scheretch M(ドイツ国ベルリン Atotech Deutschland GmbH社)でのエッチング浄化 20〜25℃ b-水での洗浄(すすぎ) 25℃ c-H2SO4での酸洗い 25℃ d-水での洗浄 25℃ e-圧縮空気での乾燥 f-送風炉での乾燥(5分) 80℃ 2.被覆:スピンコーティング 引き延ばされた層厚:2.5μm〜4.5μm 3.乾燥:ヒートプレート上で(2分) 100℃ 又は送風炉内で(5分) 80℃又は100℃ 4.露光:英国FSL社製の露光器タイプT 5000、 波長365nm(i-線) 光の強度20mJ/cm2〜60mJ/cm2 レイアウト:ドイツ国Haidenhain社の分解線 テストマスク 5.再加熱:ヒートプレート上で又は送風炉内で 3分〜20分 80〜120℃ 6.現像:1重量%Na2CO3溶液を有したスプレー設備内で (1分〜3分) 30℃ 7.銅エッチング:酸性の塩化鉄(III)エッチング溶液 (105秒〜3分) 40℃ 8.層除去:1.8重量%NaOH溶液を有したスプレー 設備内で 55℃ 表1に挙げられたポリマー組成物を有し例3にしたがって製造されたレジスト を用いて表2に対応する光学的解像が達成された。現像後に生じたフォトレジス ト構造での経路において、残留物は認められなかった。露出した銅表面のエッチ ング(方法ステップ7)と引き続いてのレジストの層除去(方法ステップ8)後 に、大いに分解された構造を備える銅型乃至テンプレートが得られた。 例5: 同一の結果が、例2に類似して反応溶液から製造された表1に係る組成物を備 えたレジストで達成された。このために、ポリマー溶液がそれぞれ例2にしたが って製造され、例3にしたがってNITとAMとに混合され、フォトレジスト組 成物に形成された。 例4にしたがう方法経過の条件下で、しかもその際、露光レジ スト層が20分間、80℃で再加熱されて、形成された構造の非常に良好な光学 的分解乃至解像が同様に得られた。現像後、経路においてレジスト残留物はもは や存在していなかった。 比較試験V1: 17.6モル%のメタクリル酸 21.4モル%のメタクリル酸tert.-ブチル 61モル%のメタクリル酸メチル の組成のポリマーで、それぞれ1000重量部のポリマー溶液当たり30重量部 のNITと20重量部のAMがプロピレングリコールモノメチルエーテルでの2 5重量%のポリマー溶液において溶解されて、液状のフォトレジスト-組成物が 製造された。 フォトレジストが例4にしたがう方法経過を用いて導体プレート基礎材料上に もたらされ、構造付けされた。現像後、レジスト経路において間隔の詰まった薄 いレジスト層が認められた。このために下層をなす銅はエッチング溶液によって 除去されないか、非常に不満足な程度でのみ除去されるだけであった。 前もって現像時間を長くし、より高い濃度の現像溶液を使用し、現像温度を高 めあるいはこれらのやり方の組み合わせによって、このしっかりと付着するレジ ストフィルムは少なくとも部分的に孔を開けられることが可能であった。しかし ながら、エッチング結果は、エッチング溶液が部分的になお存在するレジスト層 のために妨げられずに銅を腐食することができないので、この場合にも不十分で あった。更にレジスト経路における銅表面は現像溶液 のより激しい腐食によって部分的に不動態化され、そのために、銅表面はまた容 易にエッチングできなくなった。 次の組成を有するポリマーで試験が繰り返された: 1. 2.1モル%のアクリル酸 30.7モル%のメタクリル酸tert.-ブチル 33.6モル%のメタクリル酸メチル 33.6モル%のアクリル酸エチル 2. 20.5モル%のメタクリル酸 31.0モル%のメタクリル酸tert.-ブチル 48.5モル%のメタクリル酸メチル これら場合もレジスト層の現像の際に十分良好な結果が得られなかった:レジ スト経路になおレジストの残留物が残り、これが現像の際に完全には除去できな いことが判明した。 例6(フォトレジストのためのローラ施与法): ローラ施与装置を用いて、例3にしたがいC,J,P(表1も参照)から製造 された液状の組成物が導体プレート基礎材料断片(25cm×37.5cm)の 銅表面にもたらされた。 このために米国Circuit-Foil社製の1.5mm厚のFR 4-プレートと日本 国Fukuda社製の1.0mm厚のプレートが用いられた。両タイプは両面に17 .5μm厚の銅ラミネートを有していた。 導体プレートの処理のための方法経過は次に示される方法経過にしたがって処 理された: 1.前処理:a-Na228とH2SO4からなる溶液での エッチング浄化(0.5分) 25℃ b-水での洗浄(0.5分) 25℃ c-空気中での乾燥(約1分) 2.被覆:ローラ被覆又はスピンコーティング 層厚:4μm〜6μm 3.乾燥:送風炉内で(5分) 100℃ 4.露光: Tamarack社製の露光器 波長365nm(i-線) 光の強度10mJ/cm2〜150mJ/cm2 5.再加熱:送風炉内で5分〜20分 80〜120℃ 6.現像:1重量%Na2CO3溶液を有したスプレー設備内で (2分) 30℃ 7.銅エッチング:a.酸性の塩化銅(II)エッチング溶液 (70秒) 50℃ b.酸性の洗浄 c.水での洗浄(0.5分) 8.層除去:1.8重量%NaOH溶液を有したスプレー 設備内で(1.5分) 55℃ 表3に挙げられた結果が得られた。高度に分解乃至解像された構造がレジスト の現像後に達成された。レジスト経路にはレジストの残留物がもはや認められな かった。 比較試験V2: 例6の試験が繰り返された。しかしながら、そこで用いられたレジストの代わ りに、 17.6モル%のメタクリル酸 21.4モル%のメタクリル酸tert.-ブチル 61.0モル%のメタクリル酸メチル から形成されたポリマーを有する比較試験V1のレジストが使用された。表4に 試験条件を掲げる。 使用可能な結果を得ることができなかった。現像の際に生じたレジスト経路に おいて、なおレジスト残留物が存在し、これはより強い現像プロセスによっても 除去することができなかった。 例7(アディティブ技術): 20重量%のポリマーJ、酸生成元としての0.6重量%のN-トリフルオロ メチルスルフォニルオキシナフタルイミド(NIT)及びプロピレングリコール モノメチルエーテルアセテート中の感光剤としての0.4重量%の9-アントラ センメタノール(AM)から形成された本発明に係るフォトレジスト組成物が、 前もってクロム/硫酸着色溶液(ピックリング溶液)で前処理されたアクリルニ トリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)からなるプラスチック部分に引 き延ばされ、アクチベータ フォト組成物は二者択一的にローラ施与技術によってもABS-部分にもたらさ れる。レジスト層の厚みは3μm〜20μmであっ た。 次いでレジスト層は71mJ/cm2〜94mJ/cm2の光強さでフォトマス クを通して露光され、その後に送風炉において10分間、100℃の温度で再燃 焼した。テンプレート部分(サンプル部分)は1重量%Na2CO3溶液で30℃ にて現像された。 ベータで形成されたパラジウム萌芽(根源)にニッケル層が45℃〜50℃で3 〜4分内に無電解ニッケル浴(Atotech Deutsch- 更に錫/鉛合金層が35℃で5〜6分内に電解的に析出された 次いでレジスト層は5重量%水酸化カリウム溶液を用いて再び完全にABS- 部分から除去された。層除去の促進のために水酸化カリウム溶液はまたブチルジ グリコールを添加された。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年11月26日(1997.11.26) 【補正内容】 の純度についての最も高い要求を満たすことができない。 本発明の基礎になっている課題乃至問題はそれ故、公知の方法の欠点を回避し 、特に現像の際に例えば導体プレートの銅表面から残留物なしに除去可能で引き 続いての処理ステップをフォトレジストの残留物による被害なしに行うことがで きるレジスト組成物を調製することにある。更に、フォトレジスト層が銅表面に 十分良好にくっつくことも保証されなければならない。特に、露光されず後続の 現像プロセスの際に除去されないレジスト層が引き続いての化学的処理ステップ をダメージなしにもちこたえなければならず、露光された範囲と露光されない範 囲の間で良好なコントラストを有しなければならず、現像の際に汚染に対してで きるかぎり影響を受けやすくないようでなければならない。 上記課題は、請求の範囲の請求項1,4,5,6,7,12にしたがう感光性 の組成物によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に与えられ ている。 本発明に係るレジストのバリエーションは、少なくとも1種のフォト酸生成元 の他に、酸分解可能な側基を備え露光の際に遊離するフォト酸生成元の酸によっ て可溶性状態に変換される少なくとも1種のポリマーを含有する。 上記ポリマー、好ましくは共重合体(コポリマー)は本発明に係る課題を解決 するために様々なモノマーから形成される。当該ポリマーは当該ポリマーに関す るモノマーの次に述べる割合乃至割当分から形成される: 6.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能でありフェノールポ リマーとノボラックを含有しない感光性組成物にして、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 14モル%〜19モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸 の群から選択されたモノマー、 B- 26モル%〜40モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチルと メタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 D- 40モル%〜55モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択されたモノマー から形成されたポリマー を含有する組成物。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メンイェ ジルス フランス エフ・64230 マゼロレス ブ ール デ マゼロレス(番地なし) (72)発明者 ピリ ロサンジェラ フランス エフ・64121 セレス カステ ット モンタルドン シェメ メスプレデ (番地なし) (72)発明者 ヴェルザロ フランシス フランス エフ・64121 セレス カステ ット 2 ロチスマー マルクロン(番地 なし)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感光性組成物にし て、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 8モル%〜20モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸の 群から選択されたモノマー、 B- 19モル%〜70モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチルと メタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 C- 1モル%〜30モル%の割合での、化合物メタクリル酸ヒドロキシエチ ル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシフェノール、ア クリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル及びアクリル酸ヒド ロキシフェノールの群から選択されたモノマー から形成されたポリマー を含有する組成物。 2.D- 10モル%〜60モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択された追加モノマーを特徴とする請求項1にしたがう 組成物。 3.E- 3モル%〜35モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基であり、 R2は少なくとも3個の炭素原子を備えた線状又は分岐アルキル基であ る化合物の群から選択された追加モノマーを特徴とする請求項2にしたがう組成 物。 4.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感光性組成物にし て、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 10モル%〜25モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸 の群から選択されたモノマー、 B- 17モル%〜40モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチルと メタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 D- 20モル%〜60モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択されたモノマー、 E- 1モル%〜35モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基であり、 R2は少なくとも5個の炭素原子を備えた線状又は分岐アルキル基であ る化合物の群から選択されたモノマー から形成されたポリマー を含有する組成物。 5.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感 光性組成物にして、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 14モル%〜20モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸 の群から選択されたモノマー、 B- 20モル%〜32モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチルと メタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 D- 30モル%〜50モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択されたモノマー、 E- 10モル%〜40モル%の割合での、一般式 CH2=CR1-COOR2 ここで、R1は水素原子又はメチル基であり、 R2少なくとも5個の炭素原子を備えた線状又は分岐アルキル基である 化合物の群から選択されたモノマー から形成されたポリマー を含有する組成物。 6.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感光性組成物にし て、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 14モル%〜19モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸 の群から選択されたモノマー、 B- 26モル%〜40モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチルと メタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 D- 40モル%〜55モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択されたモノマー から形成されたポリマー を含有する組成物。 7.露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感光性組成物にし て、 I-少なくとも1種のフォト酸生成元、及び II-以下のモノマーの各割合がポリマーに対するものであって、 A- 13モル%〜15モル%の割合での、化合物アクリル酸とメタクリル酸 の群から選択されたモノマー、 B- 22.5モル%〜30モル%の割合での、化合物アクリル酸tert.-ブチ ルとメタクリル酸tert.-ブチルの群から選択されたモノマー、 D- 50モル%〜65モル%の割合での、化合物アクリル酸メチルとメタク リル酸メチルの群から選択されたモノマーから形成されたポリマー を含有する組成物。 8.30000〜90000の、好ましくは35000〜82000のポリマー 平均分子量MWと1.6〜3.1の、好ましくは2.1〜3.0のポリ分子性イ ンデックスPIを特徴とする前記 請求項のいずれか一項にしたがう組成物。 9.組成物中のポリマー重量に対して1重量%〜25重量%の、好ましくは2重 量%〜20重量%のフォト酸生成元の含有量を特徴とする前記請求項のいずれか 一項にしたがう組成物。 10.1種又は多数の追加的に含有された光増感剤を特徴とする前記請求項のい ずれか一項にしたがう組成物。 11.組成物中のポリマー重量に対して1重量%〜6重量%の、好ましくは2重 量%〜4重量%の光増感剤の含有量を特徴とする前記請求項のいずれか一項にし たがう組成物。 12.金属層の構造付与のためにエッチングレジスト又はガルヴァーノレジスト としての請求項1〜11のいずれか一項にしたがう組成物の使用法。 13.銅面を備える導体プレート又は導体プレーのために備えられる内側層ラミ ネート並びに電気回路担体としてのポリイミド/銅ラミネートを特徴とする請求 項12にしたがう使用法。 14.個々の又は全ての新しい特徴又は開示された特徴の組み合わせを特徴とす る、露光によって現像溶液で不溶性から溶解状態に転換可能な感光性組成物。 15.個々の又は全ての新しい特徴又は開示された特徴の組み合わせを特徴とす る、感光性組成物の使用法。
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