JP2021092621A - 感光性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物を用いた回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】レベリング効果のある変性シリコーン化合物を添加することで塗膜表面のRa値を100nm以下に抑制し、高露光感度マージンで解像性L/S=2μm/2μm未満で、アスペクト比2以上のパターンが得られる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。【解決手段】(A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、(D)光感応性酸発生剤、(E)シリコーン化合物、(F)成分:エチレン又はプロピレングリコールのモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒、を含有する感光性樹脂組成物。【選択図】図1
Description
本開示は、感光性樹脂組成物及びこれを用いた回路基板の製造方法に関する。
半導体素子又はプリント配線板の製造においては、微細なパターンを形成するために、例えば、ネガ型感光性樹脂組成物が使用されている。この方法では、感光性樹脂組成物の塗布等によって、基材(半導体素子の場合はチップ、プリント配線板の場合は基板)上に感光層(塗膜)を形成し、所定のパターンを通して活性光線を照射することで露光部を硬化させる。更に、現像液を用いて未露光部を選択的に除去することで、基材上に感光性樹脂組成物の硬化膜である樹脂パターンを形成する。そのため、感光性樹脂組成物には、活性光線に対する感度、微細なパターンを形成できること(解像性)等に優れることが求められる。例えば、特許文献1には、解像性に優れる感光性樹脂組成物が開示されている。
また、特許文献2では、解像性に優れる感光性樹脂組成物を用いて、更に微細化された導体パターンを有する回路基板の製造方法が開示されている。
ところで感光性樹脂組成物をスピンコーター、スリットコーター等で各種基材上へ塗布する際、塗膜表面にRa値100nmを超えるうねりが生じる。そのため、i線を用いたパターン露光処理時に塗膜表面で光源が乱反射する影響で、塗面内の露光バラツキが大きくなり、解像性ライン&スペース(以下L/S)=2μm/2μm未満のパターンを形成することが難しく、また露光感度マージンが狭くなるという課題がある。
そこで、本発明は、シリコーン化合物を添加し、レベリング性を向上させることで塗膜表面のRa値を100nm以下に抑制し、高露光感度マージンで解像性がL/S=2μm/2μm未満で、アスペクト比が2以上のパターン形状を有する回路基板が得られる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。
上記事情に鑑み、本開示は、以下に示す発明を提供する。
[1](A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、
(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、
(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ
基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、
(D)成分:光感応性酸発生剤、
(E)成分:シリコーン化合物、
(F)成分:エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒、を含有する感光性樹脂組成物。
[2](E)成分が、ポリエーテル基、アラルキル基、フェニル基、アクリレート基及びメタクリレート基の群からなる少なくともいずれかの有機基を含む変性シリコーン化合物である、前記[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3](E)成分が、前記感光性樹脂組成物において前記(E)成分を除く成分の全量100質量部に対して、0.01〜0.5質量部を有する、前記[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4](G)成分が、Si−O結合を有する化合物として、更にシリカフィラー及びシランカップリング剤の少なくともいずれかを含有する、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
[5](G)成分がシランカップリング剤である、前記[4]に記載の感光性樹脂組成物。
[6](a)前記[1]〜[5]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、前記感光性樹脂組成物を乾燥して感光層を形成する工程と、
(b)前記感光層を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理して樹脂パターンを形成する工程と、
(c)前記基板の露出部及び前記樹脂パターンの露出部をめっき処理して導体層を形成する工程と、
(d)前記導体層の一部を除去して導体パターンを形成する工程と、
を備える回路基板の製造方法。
[1](A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、
(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、
(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ
基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、
(D)成分:光感応性酸発生剤、
(E)成分:シリコーン化合物、
(F)成分:エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒、を含有する感光性樹脂組成物。
[2](E)成分が、ポリエーテル基、アラルキル基、フェニル基、アクリレート基及びメタクリレート基の群からなる少なくともいずれかの有機基を含む変性シリコーン化合物である、前記[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3](E)成分が、前記感光性樹脂組成物において前記(E)成分を除く成分の全量100質量部に対して、0.01〜0.5質量部を有する、前記[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4](G)成分が、Si−O結合を有する化合物として、更にシリカフィラー及びシランカップリング剤の少なくともいずれかを含有する、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
[5](G)成分がシランカップリング剤である、前記[4]に記載の感光性樹脂組成物。
[6](a)前記[1]〜[5]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、前記感光性樹脂組成物を乾燥して感光層を形成する工程と、
(b)前記感光層を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理して樹脂パターンを形成する工程と、
(c)前記基板の露出部及び前記樹脂パターンの露出部をめっき処理して導体層を形成する工程と、
(d)前記導体層の一部を除去して導体パターンを形成する工程と、
を備える回路基板の製造方法。
本発明の実施形態によれば、表面粗さRa値が100nm以下の表面平滑性に優れる塗膜が形成されることで、高露光感度マージンで解像性がL/S=2μm/2μm未満で、且つ、アスペクト比が2以上のパターン形状を得ることができる感光性樹脂組成物及びこれを用いた回路基板の製造方法を提供することができる。
以下、本開示の一実施形態について具体的に説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。このことは、数値及び範囲についても同様であり、本開示を不当に制限するものではないと解釈すべきである。
なお、本明細書において、「層」及び「膜」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構造に加え、一部に形成されている形状の構造も包含される。「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても、その工程の所期の目的が達成されれば本用語に含まれる。「EO変性」とは、(ポリ)オキシエチレン基を有する化合物であることを意味し、「PO変性」とは、(ポリ)オキシプロピレン基を有する化合物であることを意味する。ここで、「(ポリ)オキシエチレン基」とは、オキシエチレン基、及び、2以上のエチレン基がエーテル結合で連結したポリオキシエチレン基の少なくとも1種を意味する。「(ポリ)オキシプロピレン基」とは、オキシプロピレン基、及び、2以上のプロピレン基がエーテル結合で連結したポリオキシプロピレン基の少なくとも1種を意味する。「Si−O結合」との語は、ケイ素原子と酸素原子との結合を示し、シロキサン結合(Si−O−Si結合)の一部であってもよい。「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値又は下限値は、他の段階の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。「A又はB」とは、A及びBのどちらか一方を含んでいればよく、両方とも含んでいてもよい。以下で例示する材料は、特に断らない限り、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
(感光性樹脂組成物)
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、(D)成分:光感応性酸発生剤、(E)シリコーン化合物並びに、(F)成分:エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する。本実施形態の感光性樹脂組成物は、(G)成分:Si−O結合を有する化合物等を更に含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、(D)成分:光感応性酸発生剤、(E)シリコーン化合物並びに、(F)成分:エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する。本実施形態の感光性樹脂組成物は、(G)成分:Si−O結合を有する化合物等を更に含有していてもよい。以下、各成分について説明する。
<(A)成分>
(A)成分であるフェノール性水酸基を有する樹脂としては、特に限定されないが、アルカリ水溶液に可溶な樹脂であることが好ましく、ノボラック樹脂が特に好ましい。このようなノボラック樹脂はフェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在下で、縮合させることにより得られる。
(A)成分であるフェノール性水酸基を有する樹脂としては、特に限定されないが、アルカリ水溶液に可溶な樹脂であることが好ましく、ノボラック樹脂が特に好ましい。このようなノボラック樹脂はフェノール類とアルデヒド類とを触媒の存在下で、縮合させることにより得られる。
上記フェノール類としては、例えば、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、o−ブチルフェノール、m−ブチルフェノール、p−ブチルフェノール、2,3−キシレノール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、2,6−キシレノール、3,4−キシレノール、3,5−キシレノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、α−ナフトール、β−ナフトール等が挙げられる。
また、上記アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。
このようなノボラック樹脂の具体例としては、フェノール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、クレゾール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂、フェノール−ナフトール/ホルムアルデヒド縮合ノボラック樹脂等が挙げられる。
また、ノボラック樹脂以外の(A)成分としては、例えば、ポリヒドロキシスチレン及びその共重合体、フェノール−キシリレングリコール縮合樹脂、クレゾール−キシリレングリコール縮合樹脂、フェノール−ジシクロペンタジエン縮合樹脂等が挙げられる。(A)成分は1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
(A)成分は、得られる硬化膜の解像性、現像性、耐熱衝撃性、耐熱性等に更に優れる観点から、重量平均分子量が100,000以下であることが好ましく、1,000〜80,000であることがより好ましく、2,000〜50,000であることが更に好ましく、2,000〜20,000であることが特に好ましく、5,000〜15,000であることが極めて好ましい。ここで、重量平均分子量は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定し、標準ポリスチレン検量線より換算して得られる値である。
本実施形態の感光性樹脂組成物において、(A)成分の含有量は、感光性樹脂組成物の全量(ただし、溶媒を除く成分の全量)100質量部に対して、30〜90質量部であることが好ましく、40〜80質量部であることがより好ましい。(A)成分の含有量がこの範囲であると、得られる感光性樹脂組成物を用いて形成された膜はアルカリ水溶液による現像性が更に優れる傾向がある。
<(B)成分>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(B)成分として、メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物を含有する。(B)成分は、芳香環、複素環及び脂環からなる群から選ばれる少なくとも1種を更に有する化合物であることが好ましい。ここで、芳香環とは、芳香族性を有する炭化水素基(例えば、炭素原子数が6〜10の炭化水素基)を意味し、例えば、ベンゼン環及びナフタレン環が挙げられる。複素環とは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を少なくとも1つ有する環状基(例えば、炭素原子数が3〜10の環状基)を意味し、例えば、ピリジン環、イミダゾール環、ピロリジノン環、オキサゾリジノン環、イミダゾリジノン環及びピリミジノン環が挙げられる。また、脂環とは、芳香族性を有しない環状炭化水素基(例えば、炭素原子数が3〜10の環状炭化水素基)を意味し、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環及びシクロヘキサン環が挙げられる。アルコキシアルキル基とは、アルキル基が酸素原子を介してアルキル基に結合した基を意味する。また、2つのアルキル基は互いに異なってもよく、例えば、炭素原子数が1〜10であるアルキル基である。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(B)成分として、メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物を含有する。(B)成分は、芳香環、複素環及び脂環からなる群から選ばれる少なくとも1種を更に有する化合物であることが好ましい。ここで、芳香環とは、芳香族性を有する炭化水素基(例えば、炭素原子数が6〜10の炭化水素基)を意味し、例えば、ベンゼン環及びナフタレン環が挙げられる。複素環とは、窒素原子、酸素原子、硫黄原子等のヘテロ原子を少なくとも1つ有する環状基(例えば、炭素原子数が3〜10の環状基)を意味し、例えば、ピリジン環、イミダゾール環、ピロリジノン環、オキサゾリジノン環、イミダゾリジノン環及びピリミジノン環が挙げられる。また、脂環とは、芳香族性を有しない環状炭化水素基(例えば、炭素原子数が3〜10の環状炭化水素基)を意味し、例えば、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環及びシクロヘキサン環が挙げられる。アルコキシアルキル基とは、アルキル基が酸素原子を介してアルキル基に結合した基を意味する。また、2つのアルキル基は互いに異なってもよく、例えば、炭素原子数が1〜10であるアルキル基である。
(B)成分を含有することにより、樹脂パターン形成後の感光層を加熱して硬化する際に、(B)成分が(A)成分と反応して橋架け構造を形成し、樹脂パターンの脆弱化及び樹脂パターンの変形を防ぐことができ、耐熱性を向上することができる。また、具体的には、フェノール性水酸基を更に有する化合物又はヒドロキシメチルアミノ基を更に有する化合物が好ましいものとして用いることができるが、(A)成分及び後述の(C)成分として規定する化合物は包含されない。(B)成分は1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
後述するように、感光性樹脂組成物中に(D)成分を含むことで、活性光線等の照射によって酸が発生する。発生した酸の触媒作用によって、(B)成分中のアルコキシアルキル基同士又は(B)成分中のアルコキシアルキル基と(A)成分とが脱アルコールを伴って反応することによってネガ型のパターンを形成することができる。また、上記発生した酸の触媒作用によって、(B)成分中のメチロール基同士又は(B)成分中のメチロール基と(A)成分とが脱アルコールを伴って反応することによってネガ型のパターンを形成することができる。
上記フェノール性水酸基を更に有する化合物は、メチロール基又はアルコキシアルキル基に加えてフェノール性水酸基を更に有することで、(C)成分又は(A)成分との反応だけでなく、アルカリ水溶液で現像する際の未露光部の溶解速度を増加させ、感度を向上させることができる。該フェノール性水酸基を有する化合物の分子量は、アルカリ水溶液に対する溶解性、感光性、機械特性等をバランスよく向上させることを考慮して、重量平均分子量で94〜2,000であることが好ましく、108〜2,000であることがより好ましく、108〜1,500であることが更に好ましい。
上記フェノール性水酸基を更に有する化合物としては、従来公知のものを用いることができるが、下記一般式(1)で表される化合物が、未露光部の溶解促進効果と感光性樹脂膜の硬化時の溶融を防止する効果のバランスに優れることから好ましい。
一般式(1)で表される化合物は、一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。
また、上記フェノール性水酸基を有する化合物として、一般式(3)で表される化合物を使用してもよい。
また、一般式(1)において、Zが単結合である化合物は、ビフェノール(ジヒドロキシビフェニル)誘導体である。また、Zで示される2価の有機基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素原子数が1〜10であるアルキレン基;エチリデン基等の炭素原子数が2〜10であるアルキリデン基;フェニレン基等の炭素原子数が6〜30であるアリーレン基;これら炭化水素基の水素原子の一部又は全部をフッ素原子等のハロゲン原子で置換した基;スルホニル基;カルボニル基;エーテル結合;スルフィド結合;アミド結合などが挙げられる。これらの中で、Zは下記一般式(4)で表される2価の有機基であることが好ましい。
上記ヒドロキシメチルアミノ基を更に有する化合物としては、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)メラミン、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)グリコールウリル、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)ベンゾグアナミン、(ポリ)(N−ヒドロキシメチル)尿素等が挙げられる。また、これら化合物のヒドロキシメチルアミノ基の全部又は一部をアルキルエーテル化した含窒素化合物等を用いてもよい。ここで、アルキルエーテルのアルキル基としてはメチル基、エチル基、ブチル基又はこれらを混合したものが挙げられ、一部自己縮合してなるオリゴマー成分を含有していてもよい。具体的には、ヘキサキス(メトキシメチル)メラミン、ヘキサキス(ブトキシメチル)メラミン、テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル、テトラキス(ブトキシメチル)グリコールウリル、テトラキス(メトキシメチル)尿素等が挙げられる。
上記ヒドロキシメチルアミノ基を有する化合物としては、具体的には、一般式(5)で表される化合物又は一般式(6)で表される化合物であることが好ましい。
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、5〜60質量部であることが好ましく、10〜45質量部であることがより好ましく、10〜35質量部であることが特に好ましい。(B)成分の含有量が5質量部以上であると、露光部の反応が充分となるため解像性が低下しにくく、耐薬品性と耐熱性が良好になる傾向があり、60質量部以下であると感光性樹脂組成物を所望の支持体上に成膜しやすくなり、解像性が良好になる傾向がある。
<(C)成分>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(C)成分としてアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物を含有する。(C)成分は、感光性樹脂組成物と支持体との粘着性、すなわちタック性を良好にする。更に、アルカリ水溶液で現像する際の未露光部の溶解速度を増加させ、解像性を向上させることができる。タック性、アルカリ水溶液に対する溶解性の観点から、(C)成分の分子量はバランスを考慮して、重量平均分子量で92〜2,000であることが好ましく、106〜1,500であることがより好ましく、134〜1,300であることが特に好ましい。なお、「脂肪族化合物」とは、主骨格が脂肪族骨格であり、芳香環又は複素環を含まないものをいう。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(C)成分としてアクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物を含有する。(C)成分は、感光性樹脂組成物と支持体との粘着性、すなわちタック性を良好にする。更に、アルカリ水溶液で現像する際の未露光部の溶解速度を増加させ、解像性を向上させることができる。タック性、アルカリ水溶液に対する溶解性の観点から、(C)成分の分子量はバランスを考慮して、重量平均分子量で92〜2,000であることが好ましく、106〜1,500であることがより好ましく、134〜1,300であることが特に好ましい。なお、「脂肪族化合物」とは、主骨格が脂肪族骨格であり、芳香環又は複素環を含まないものをいう。
(C)成分の官能基としては、グリシジルオキシ基、アクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基であることが好ましく、グリシジルオキシ基又はアクリロイルオキシ基であることがより好ましく、アクリロイルオキシ基が更に好ましい。また、(C)成分は、感度及び解像性の点から、特に、上記官能基を3つ以上有することが好ましい。上記官能基数の上限は、特に制限はないが、例えば、12個である。(C)成分の具体例としては、一般式(7)〜(10)で表される化合物が挙げられる。
グリシジルオキシ基を有する化合物としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールヘキサグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、グリセロールプロポキシレートトリグリシジルエーテル、1,4−シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、ジグリシジル1,2−シクロヘキサンジカルボキシレートなどが挙げられる。これらのグリシジルオキシ基を有する化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
グリシジルオキシ基を有する化合物の中でも、感度及び解像性に優れる点で、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル又はトリメチロールプロパントリグリシジルエーテルが好ましい。
グリシジルオキシ基を有する化合物は、例えば、エポライト40E、エポライト100E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト1500NP、エポライト1600、エポライト80MF、エポライト100MF(以上、共栄社化学株式会社製、商品名)、アルキル型エポキシ樹脂ZX−1542(日鉄ケミカル&マテリアル株式会社製、商品名)、デナコールEX−212L、デナコールEX−214L、デナコールEX−216L、デナコールEX−321L及びデナコールEX−850L(以上、ナガセケムテックス株式会社製、商品名)として商業的に入手可能である。
アクリロイルオキシ基を有する化合物としては、EO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、PO変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、EO変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、PO変性ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、EO変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、PO変性ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、EO変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、PO変性ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、EO変性トリメチロールプロパンアクリレート、PO変性トリメチロールプロパンアクリレート、トリメチロールプロパンアクリレート、EO変性グリセリントリアクリレート、PO変性グリセリントリアクリレート、グリセリントリアクリレート等が挙げられる。これらのアクリロイルオキシ基を有する化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。EOはエチレンオキシ基、POはプロピレンオキシ基を表す。
メタクリロイルオキシ基を有する化合物としては、EO変性ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、PO変性ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、EO変性ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、PO変性ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、EO変性ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、PO変性ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、EO変性ペンタエリスリトールトリメタクリレート、PO変性ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、EO変性トリメチロールプロパンメタクリレート、PO変性トリメチロールプロパンメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリレート、EO変性グリセリントリメタクリレート、PO変性グリセリントリメタクリレート、グリセリントリメタクリレート等が挙げられる。これらのメタクリロイルオキシ基を有する化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。EOはエチレンオキシ基、POはプロピレンオキシ基を表す。
水酸基を有する化合物としてはジペンタエリスリトール、ペンタエリスリトール、グリセリン等の多価アルコールが挙げられる。これらの水酸基を有する化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、20〜70質量部であることが好ましく、25〜65質量部であることがより好ましく、35〜55質量部であることが特に好ましい。(C)成分の含有量が20質量部以上であれば、露光部における架橋が充分となり、タック性が充分となる傾向があり、70質量部以下であると感光性樹脂組成物を所望の支持体上に成膜しやすくなり、解像性が低下しにくい。
<(D)成分>
(D)成分である光感応性酸発生剤は、h線(405nm)又はi線(365nm)領域の活性光線等の照射によって酸を発生する化合物である。(D)成分から発生する酸は、(B)成分同士が反応するだけではなく、(B)成分が(A)成分又は(C)成分とも反応し、現像液に対する感光性樹脂組成物の溶解性を低下させることで、ネガ型のパターンを形成することができる。なお、(C)成分がアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する化合物の場合は、活性光線等の照射によってアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基のラジカル重合も進行する。ここで、(D)成分のh線又はi線におけるモル吸光係数(特定試料の吸光度を、分析種の濃度1mol/L、光路長1cmのセルを用いた場合に換算した係数)は、h線又はi線の活性光線照射直描露光装置を用いた処理での感度、解像性、パターン形成等を良好とする観点から100以上であることが好ましい。
(D)成分である光感応性酸発生剤は、h線(405nm)又はi線(365nm)領域の活性光線等の照射によって酸を発生する化合物である。(D)成分から発生する酸は、(B)成分同士が反応するだけではなく、(B)成分が(A)成分又は(C)成分とも反応し、現像液に対する感光性樹脂組成物の溶解性を低下させることで、ネガ型のパターンを形成することができる。なお、(C)成分がアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基を有する化合物の場合は、活性光線等の照射によってアクリロイルオキシ基又はメタクリロイルオキシ基のラジカル重合も進行する。ここで、(D)成分のh線又はi線におけるモル吸光係数(特定試料の吸光度を、分析種の濃度1mol/L、光路長1cmのセルを用いた場合に換算した係数)は、h線又はi線の活性光線照射直描露光装置を用いた処理での感度、解像性、パターン形成等を良好とする観点から100以上であることが好ましい。
(D)成分としては、h線もしくはi線領域活性光線等の照射によって酸を発生する化合物であれば特に限定されない。例えば、オニウム塩化合物、ハロゲン含有化合物、ジアゾケトン化合物、スルホン化合物、スルホン酸化合物、スルホンイミド化合物、ジアゾメタン化合物等が挙げられる。中でも、入手の容易さという観点から、(D)成分は、オニウム塩化合物及びスルホンイミド化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。特に、溶剤を用いる場合、溶剤に対する溶解性に優れる観点から、(D)成分は、オニウム塩化合物であることが好ましい。以下、その具体例を示す。
オニウム塩化合物としては、例えば、ヨードニウム塩、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ピリジニウム塩等が挙げられる。好ましいオニウム塩化合物の具体例としては、ジフェニルヨードニウムトリフルオロメタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムノナフルオロブタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘプタデカフルオロオクタンスルホネート、ジフェニルヨードニウムp−トルエンスルホネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニルヨードニウムトリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタニド等のジアリールヨードニウム塩;トリアリールスルホニウム塩などが挙げられる。中でも、感度及び熱的安定性を更に向上させる観点から、スルホニウム塩が好ましく、h線領域の感度に優れ、且つ、熱的安定性を更に向上させる観点から、トリアリールスルホニウム塩がより好ましい。オニウム塩化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
(D)成分のトリアリールスルホニウム塩としては、例えば、下記一般式(d1)で表される化合物、下記一般式(d2)で表される化合物、下記一般式(d3)で表される化合物、及び、下記一般式(d4)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種のカチオンと、テトラフェニルボレート骨格、炭素数1〜20のアルキルスルホネート骨格、フェニルスルホネート骨格、10−カンファースルホネート骨格、炭素数1〜20のトリスアルキルスルホニルメタニド骨格、テトラフルオロボレート骨格、ヘキサフルオロアンチモネート骨格及びヘキサフルオロホスフェート骨格からなる群より選ばれる少なくとも1種の骨格を有するアニオンと、を有するスルホニウム塩が挙げられる。
一般式(d1)、(d2)、(d3)及び(d4)のフェニル基の水素原子は、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12のアルキルカルボニル基、及び、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
また、上記テトラフェニルボレート骨格のフェニル基の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12のアルキルカルボニル基、及び、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
上記アルキルスルホネート骨格の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、及び、アルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
上記フェニルスルホネート骨格のフェニル基の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のアルコキシ基、炭素数2〜12のアルキルカルボニル基、及び、炭素数2〜12のアルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
上記トリスアルキルスルホニルメタニド骨格の水素原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、シアノ基、ニトロ基、水酸基、アルコキシ基、アルキルカルボニル基、及び、アルコキシカルボニル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
上記ヘキサフルオロホスフェート骨格のフッ素原子は、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、及び、炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基からなる群より選ばれる少なくとも1種で置換されていてもよく、置換基が複数の場合は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
(D)成分として用いられるスルホニウム塩は、感度、解像性及び絶縁性に更に優れる観点から、カチオンとして、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウム、(2−メチル)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]4−ビフェニリルスルホニウム、[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−メチルフェニル]4−ビフェニリルフェニルスルホニウム、(2−エトキシ)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−エトキシフェニル]4−ビフェニリルスルホニウム、及び、トリス[4−(4−アセチルフェニルスルファニル)フェニル]スルホニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を有する化合物であることが好ましい。
(D)成分として用いられるスルホニウム塩のアニオンとしては、トリフルオロメタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート、ヘキサフルオロアンチモネート、トリス[(トリフルオロメチル)スルホニル]メタニド、10−カンファースルホネート、トリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロホスフェート及びテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートからなる群より選ばれる少なくとも1種を有する化合物であることが好ましい。
スルホニウム塩の具体例としては、(2−エトキシ)フェニル[4−(4−ビフェニリルチオ)−3−エトキシフェニル]4−ビフェニリルスルホニウムノナフルオロブタンスルホネート、[4−(4−ビフェニリルチオ)フェニル]−4−ビフェニリルフェニルスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリス[4−(4−アセチルフェニルスルファニル)フェニル]スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。スルホニウム塩は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
上記トリアリールスルホニウム塩化合物と同じように、h線領域の感度に優れる光感応性酸発生剤として使用されるスルホンイミド化合物としては、例えば、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルイミド、N−(p−トルエンスルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミド、N−(10−カンファースルホニルオキシ)−1,8−ナフタルイミド等が挙げられる。スルホンイミド化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
(D)成分として上記に例示する各化合物は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
(D)成分の含有量は、本実施形態の感光性樹脂組成物の感度、解像性、パターン形状等を更に向上させる観点から、(A)成分100質量部に対して、0.1〜15質量部であることが好ましく、更に0.3〜10質量部、1〜10質量部、3〜10質量部、5〜10質量部、又は、6〜10質量部であってもよい。
<(E)成分>
(E)成分であるシリコーン化合物は塗膜の表面平滑性付与可能なレベリング剤である。本シリコーン化合物は塗布後の塗膜表面に配向することで、表面平滑性の確保あるいは基材面への濡れ性を改善する。これらは感光性樹脂組成物に配向し表面張力を低下させることにより機能を発現する。
(E)成分であるシリコーン化合物は塗膜の表面平滑性付与可能なレベリング剤である。本シリコーン化合物は塗布後の塗膜表面に配向することで、表面平滑性の確保あるいは基材面への濡れ性を改善する。これらは感光性樹脂組成物に配向し表面張力を低下させることにより機能を発現する。
(E)成分はシリコーン化合物であれば特に限定されないが、中でもレベリング効果の面から、特にポリシロキサン構造を有する化合物を用いることが好ましい。また、シリコーン化合物としては、塗膜を構成する他の有機成分との相溶性の観点から、前記他の有機成分と親和しやすい有機基を有する変性シリコーン化合物がより好ましい。以下その具体例を示す。
(E)成分はポリエーテル変性ポリメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性ポリメチルジアルキルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルジシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルジシロキサン、フェニル変性ポリメチルシロキサン、フェニル変性ポリメチルジシロキサン、フェニル変性ポリメチルアルキルシロキサン、フェニル変性ポリメチルアルキルジシロキサン、アクリレート若しくはメタクリレート変性ポリメチルシロキサン、アクリレート若しくはメタクリレート変性ポリジメチルシロキサン、アクリレート若しくはメタクリレート変性ポリメチルアルキルシロキサン、アクリレート若しくはメタクリレート変性ポリメチルアルキルジシロキサン等が挙げられる。
(E)成分の含有量は、本実施形態の感光性樹脂組成物の塗膜表面平滑性、感度、解像性、パターン形状等をより良好なものとする観点から、感光性樹脂組成物において前記(E)成分を除く成分全量の100質量部に対して、0.01〜1.0質量部であることが好ましく、0.03〜0.5質量部であることがより好ましい。
<(F)成分>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(F)成分として、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する。これらの溶媒を用いることにより、解像性が良好であり、且つ塗膜の膜厚を薄くした場合であっても、高湿度の環境下で信頼性の高いデバイスを製造できる。その理由は必ずしも明らかでないが、これらの溶媒による(A)〜(F)成分に与える影響が極めて小さい点、及び一定の沸点を有しており、塗膜を形成する際の溶媒の揮発による塗膜強度の低下を防止できる点等が、その理由の一部であると考えられる。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(F)成分として、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒を含有する。これらの溶媒を用いることにより、解像性が良好であり、且つ塗膜の膜厚を薄くした場合であっても、高湿度の環境下で信頼性の高いデバイスを製造できる。その理由は必ずしも明らかでないが、これらの溶媒による(A)〜(F)成分に与える影響が極めて小さい点、及び一定の沸点を有しており、塗膜を形成する際の溶媒の揮発による塗膜強度の低下を防止できる点等が、その理由の一部であると考えられる。
エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート及びプロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテートにおけるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル等が挙げられるが、メチル基、エチル基又はn−プロピル基が好ましく、メチル基又はエチル基がより好ましい。
乳酸エステルとしては、例えば、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−プロピル、乳酸イソプロピル等が挙げられるが、乳酸メチル又は乳酸エチルが好ましく、乳酸エチルがより好ましい。
(F)成分は、形成される樹脂パターンの絶縁信頼性向上の観点から、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート又は乳酸エステルであることが好ましく、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート又は乳酸エステルであることがより好ましく、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート又は乳酸エチルであることが更に好ましい。
(F)成分の含有量は、(F)成分を除く感光性樹脂組成物の全量100質量部に対して、30〜200質量部であることが好ましく、60〜120質量部であることがより好ましい。
なお、本実施形態の感光性樹脂組成物は、(F)成分以外の溶媒、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル等のプロピレングリコールジアルキルエーテル類;エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸n−アミル、酢酸イソアミル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソブチル等の脂肪族カルボン酸エステル;3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、3−エトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル等の他のエステル;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;2−ブタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、4−ヘプタノン、シクロヘキサノン等のケトンなどを更に含有していてもよい。その場合の(F)成分以外の溶媒の含有量は、溶媒全体の50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、実質的に含有していない(例えば2質量%以下)ことが更に好ましい。
<(G)成分>
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(G)成分として、Si−O結合を有する化合物を含有してもよい。Si−O結合を有する化合物は、シロキサン結合を有する化合物であってもよい。(G)成分としては、Si−O結合を有する化合物であれば特に限定されないが、上記(E)成分として規定するシリコーン化合物は含まれない。(G)成分としては、例えば、シリカ(シリカフィラー)及びシラン化合物(シランカップリング剤等)の少なくともいずれかが挙げられる。(G)成分は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(G)成分として、Si−O結合を有する化合物を含有してもよい。Si−O結合を有する化合物は、シロキサン結合を有する化合物であってもよい。(G)成分としては、Si−O結合を有する化合物であれば特に限定されないが、上記(E)成分として規定するシリコーン化合物は含まれない。(G)成分としては、例えば、シリカ(シリカフィラー)及びシラン化合物(シランカップリング剤等)の少なくともいずれかが挙げられる。(G)成分は、1種単独又は2種以上を混合して使用することができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物が無機フィラーを含有することにより、樹脂パターンの熱膨張係数を低減できる。(G)成分として無機フィラーを用いる場合、無機フィラーは、溶融球状シリカ、溶融粉砕シリカ、煙霧状シリカ、ゾルゲルシリカ等のシリカであることが好ましい。また、無機フィラーをシラン化合物で処理することで無機フィラーがSi−O結合を有していてもよい。シラン化合物で処理する無機フィラーの中で、シリカ以外の無機フィラーとしては、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、又は、タルク、マイカ等の鉱産物由来の無機フィラーなどが挙げられる。
無機フィラーの平均一次粒子径は、100nm以下であることが好ましく、80nm以下であることがより好ましく、感光層の感光性に更に優れる観点から、50nm以下であることが更に好ましい。平均一次粒子径が100nm以下であると、感光性樹脂組成物が白濁しにくくなり、露光のための光が感光層を透過しやすくなる。その結果、未露光部が除去しやすくなるため、樹脂パターンの解像性が低下しにくくなる傾向がある。
なお、平均一次粒子径は、一次粒子が球形であると仮定してBET比表面積(BET法(ブルナウアー、エメット及びテラーの方法)に基づいて測定した比表面積)と密度から換算して得られる値である。
シリカの熱膨張係数は、5.0×10−6/℃以下であることが好ましい。シリカとしては、適した粒子径が得られやすい観点から、溶融球状シリカ、煙霧状シリカ、ゾルゲルシリカ等のシリカが好ましく、煙霧状シリカ又はゾルゲルシリカがより好ましい。また、シリカは、平均一次粒子径5〜100nmのシリカ(ナノシリカ)であることが好ましい。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、シランカップリング剤を含有することにより、パターン形成後の感光層と基材との密着強度を向上させることができる。(G)成分としてシランカップリング剤を用いる場合、シラン化合物がSi−O結合を有していれば特に制限はない。シランカップリング剤としては、アルキルシラン、アルコキシシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、アミノシラン、アクリルシラン、メタクリルシラン、メルカプトシラン、スルフィドシラン、イソシアネートシラン、サルファーシラン、スチリルシラン、アルキルクロロシラン等が挙げられる。
(G)成分であるシランカップリング剤としては、下記一般式(14)で表される化合物が好ましい。
(R101O)4−f−Si−(R102)f …(14)
(R101O)4−f−Si−(R102)f …(14)
一般式(14)中、R101は、メチル基、エチル基、プロピル基等の、炭素数が1〜10であるアルキル基を示し、R102は、1価の有機基を示し、fは、0〜3の整数を示す。fが0、1又は2の場合、複数のR101は、互いに同一であっても異なっていてもよい。fが2又は3の場合、複数のR102は、互いに同一であっても異なっていてもよい。R101は、解像性に更に優れる観点から、炭素数が1〜5のアルキル基が好ましく、炭素数が1〜2のアルキル基がより好ましい。無機フィラーの分散性を向上させるためにシラン化合物(一般式(14)で表される化合物等)で処理する場合、無機フィラーの分散性を更に向上させる観点から、fは、0〜2が好ましく、0〜1がより好ましい。
(G)成分であるシラン化合物の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、n−オクチルトリエトキシシラン、n−ドデシルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、トリフェニルシラノール、テトラエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、N−(1,3−ジメチルブチリデン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。(G)成分は、シランカップリング剤であることが好ましく、グリシジルオキシ基を一つ以上有するエポキシシランであることがより好ましく、トリメトキシシリル基又はトリエトキシシリル基を有するエポキシシランであることが更に好ましい。
(G)成分として使用するシリカフィラーの含有量は、(A)成分100質量部に対して、1.8〜420質量部が好ましく、1.8〜270質量部がより好ましい。また、シランカップリング剤の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1〜20質量部であってもよく、3〜10質量部であってもよい。
なお、本実施形態の感光性樹脂組成物は、上述の成分以外のその他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、着色剤、密着助剤、レベリング剤、Si−O結合を有していない無機フィラー、活性光線の照射に伴う反応の抑制剤、密着助剤等が挙げられる。
(回路基板の製造方法)
図1は、本開示の一実施形態に係る回路基板の製造方法を示す図である。本実施形態に係る回路基板の製造方法は、(a)上述の感光性樹脂組成物を基板1上に塗布し、当該感光性樹脂組成物を乾燥して感光層2を形成する工程と、(b)感光層2を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理して樹脂パターン4を形成する工程と、(c)基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部をめっき処理して導体層7を形成する工程と、(d)導体層7の一部を除去して導体パターン8(回路)を形成する工程と、を備える。すなわち、本実施形態に係る回路基板の製造方法は、所定のパターンを用いて形成された樹脂パターン4及び微細化された導体パターン8を基板1上に備える回路基板を製造するための方法である。ここで、樹脂パターンとは、所定のパターンが形成された感光層を硬化させて得られる樹脂のパターンであり、樹脂パターンにおける樹脂はその一部又は全部が硬化している。
図1は、本開示の一実施形態に係る回路基板の製造方法を示す図である。本実施形態に係る回路基板の製造方法は、(a)上述の感光性樹脂組成物を基板1上に塗布し、当該感光性樹脂組成物を乾燥して感光層2を形成する工程と、(b)感光層2を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理して樹脂パターン4を形成する工程と、(c)基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部をめっき処理して導体層7を形成する工程と、(d)導体層7の一部を除去して導体パターン8(回路)を形成する工程と、を備える。すなわち、本実施形態に係る回路基板の製造方法は、所定のパターンを用いて形成された樹脂パターン4及び微細化された導体パターン8を基板1上に備える回路基板を製造するための方法である。ここで、樹脂パターンとは、所定のパターンが形成された感光層を硬化させて得られる樹脂のパターンであり、樹脂パターンにおける樹脂はその一部又は全部が硬化している。
以下、各工程を詳細に説明する。
<(a)工程>
(a)工程は、上述の感光性樹脂組成物を基板1上に塗布し、当該感光性樹脂組成物を乾燥して感光層2を形成する工程である(図1(a)参照)。すなわち、(a)工程は、感光性樹脂組成物を含む感光層2を備える基板を得る工程ともいえる。
(a)工程は、上述の感光性樹脂組成物を基板1上に塗布し、当該感光性樹脂組成物を乾燥して感光層2を形成する工程である(図1(a)参照)。すなわち、(a)工程は、感光性樹脂組成物を含む感光層2を備える基板を得る工程ともいえる。
感光性樹脂組成物を基板に塗布する方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、ロールコート法及びスピンコート法が挙げられる。塗膜の厚さは、塗布手段、感光性樹脂組成物の固形分濃度及び粘度を調節することにより、適宜制御することができる。感光層2の厚さは用途により異なるが、乾燥後の感光層2の厚さが1〜100μmであることが好ましく、2〜60μmであることがより好ましく、3〜25μmであることが更に好ましく、4〜8μmであることが特に好ましい。
基板1としては、例えば、樹脂付き銅箔、銅張積層板、金属スパッタ膜を付けたシリコンウエハー、アルミナ基板を用いることができる。また、基板1における感光層2が形成される面が、感光性樹脂組成物を用いて形成される硬化樹脂層であってもよい。その場合、基材との密着性が向上する傾向がある。
<(b)工程>
(b)工程は、感光層2を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理することで、樹脂パターン4を得る工程である(図1(b)及び(c)参照)。
(b)工程は、感光層2を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理することで、樹脂パターン4を得る工程である(図1(b)及び(c)参照)。
まず、所定のマスクパターンを介して、感光層2を所定のパターンで露光する。露光に用いられる活性光線としては、例えば、g線ステッパーを光源とする光線;低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、i線ステッパー等を光源とする紫外線;電子線;レーザー光線などが挙げられる。露光量は、使用する光源、塗膜の厚さ等によって適宜選定されるが、例えば、厚さ10〜50μmの塗膜に高圧水銀灯を用いて紫外線を照射する場合、露光量は100〜5000mJ/cm2程度であってよい。
次いで、露光後の感光層2をアルカリ性現像液により現像して、露光により硬化した部分以外の領域(未露光部)を溶解及び除去することにより、所定のパターンが形成された感光層2を得る(図1(b)参照)。ここで除去された領域が、導体パターン8が形成されるべき領域(回路溝3)となる。この場合の現像方法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、浸漬現像法、パドル現像法等が挙げられる。現像条件としては通常、20〜40℃で1〜10分間である。
アルカリ性現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリン等のアルカリ性化合物を濃度が1〜10質量%程度になるように水に溶解したアルカリ性水溶液、アンモニア水等のアルカリ性水溶液などを用いることができる。その中でも、樹脂パターン4の解像性に優れる点で、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を用いることが好ましい。アルカリ性水溶液には、例えば、メタノール、エタノール等の水溶性の有機溶剤又は界面活性剤などを適量添加することもできる。なお、アルカリ性現像液で現像した後は、水で洗浄し、乾燥する。
次に、所定のパターンが形成された感光層2を加熱処理することで樹脂パターン4を得る(図1(c)参照)。加熱処理を行うことにより、絶縁膜特性が発現する。加熱処理の条件は、特に制限されず、硬化物の用途に応じて調整することができる。例えば、加熱温度を50〜250℃、加熱時間を30分〜10時間とする条件であってよい。
また、加熱処理は、硬化を充分に進行させること、得られた樹脂パターン4の形状の変形を防止すること等を目的として、二段階で行ってもよい。二段階で加熱処理を行う場合、例えば、一段階目の加熱温度及び加熱時間をそれぞれ50〜120℃及び5分〜2時間とし、二段階目の加熱温度及び加熱時間をそれぞれ80〜200℃及び10分〜10時間とすることができる。
上述の条件で加熱処理を行う場合、加熱設備は特に制限されず、例えば、一般的なオーブン、赤外線炉を使用することができる。
本実施形態に係る回路基板の製造方法においては、露光後現像前に加熱処理(露光後ベーク)を行ってもよい。露光後ベークの条件は感光性樹脂組成物の含有量、塗膜の厚さ等によって異なるが、通常、70〜150℃で1〜60分間加熱することが好ましく、80〜120℃で1〜60分間加熱することがより好ましい。
<(c)工程>
(c)工程は、基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部をめっき処理することで、導体層7を形成する工程である(図1(d)及び(e)参照)。なお、基板1の露出部とは、基板1の樹脂パターンが形成されている面における、樹脂パターンが形成されていない領域のことである。
(c)工程は、基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部をめっき処理することで、導体層7を形成する工程である(図1(d)及び(e)参照)。なお、基板1の露出部とは、基板1の樹脂パターンが形成されている面における、樹脂パターンが形成されていない領域のことである。
めっき処理の方法は、特に制限されないが、例えば、電解めっき、無電解めっき又はスパッタリングを用いる方法であってよい。
導体層7の厚さは、形成する配線溝の高さによって適切に調整できるが、1〜35μmであることが好ましく、3〜25μmであることがより好ましい。
導体層7は、シード金属層5と、その上に成長させためっき層6とから構成されていてよい。すなわち、(c)工程は、基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部にシード金属層5を形成する工程を備えてもよい(図1(d)参照)。シード金属層5を形成する場合、形成されたシード金属層5上にめっき処理することで、めっき層6を形成することができる(図1(e)参照)。
シード金属層5の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、無電解めっき及びスパッタリングが挙げられる。
無電解めっきによりシード金属層5を形成する場合、シード金属層5を構成する金属は、例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ、インジウム等の金属単体であってよく、ニッケル・クロムアロイ等の2種類以上の金属の固溶体(アロイ)であってよい。シード金属層5を構成する金属は、これらの中でも、金属膜形成の汎用性、コスト、エッチングによる除去の容易性等の観点から、クロム、ニッケル、チタン、ニッケル・クロムアロイ、アルミニウム、亜鉛、銅・ニッケルアロイ、銅・チタンアロイ、金、銀又は銅であることが好ましく、クロム、ニッケル、チタン、ニッケル・クロムアロイ、アルミニウム、亜鉛、金、銀又は銅であることがより好ましく、チタン又は銅であることが特に好ましい。また、シード金属層5は単層であってもよいし、異なる金属が2層以上積層した複層構造であってもよい。
無電解めっきによりシード金属層5を形成する場合、無電解めっき液を用いる。無電解めっき液としては、公知の自己触媒型の無電解めっき液を用いることができ、無電解めっき液中に含まれる金属種、還元剤種、錯化剤種、水素イオン濃度、溶存酸素濃度等は特に限定されない。無電解めっきとして、例えば、次亜リン酸アンモニウム、次亜リン酸、水素化ホウ素アンモニウム、ヒドラジン、ホルマリン等を還元剤とする無電解銅めっき液;次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする無電解ニッケル−リンめっき液;ジメチルアミノボランを還元剤とする無電解ニッケル−ホウ素めっき液;無電解パラジウムめっき液;次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする無電解パラジウム−リンめっき液;無電解金めっき液;無電解銀めっき液;次亜リン酸ナトリウムを還元剤とする無電解ニッケル−コバルト−リンめっき液などを用いることができる。
また、無電解めっきによりシード金属層5を形成する方法は、例えば、シード金属層5を形成する部分に、銀、パラジウム、亜鉛、コバルト等の触媒核を付着させた後、上述の無電解めっき液を用いて触媒核上に金属薄膜を形成する方法であってよい。
基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部に触媒核を付着させる方法は、特に制限されない。例えば、触媒核となる金属の金属化合物、塩又は錯体を、濃度が0.001〜10質量%となるように、水又は有機溶剤(例えば、アルコール及びクロロホルム)に溶解させた溶液を用意し、この溶液に樹脂パターン4が形成された基板1を浸漬した後、溶液中の金属を還元して金属を析出させる方法が挙げられる。なお、上記方法における溶液には、必要に応じて、酸、アルカリ、錯化剤、還元剤等を含有させることができる。
スパッタリングによりシード金属層5を形成する場合、シード金属層5を構成する金属としては、例えば、無電解めっきによりシード金属層5を形成する場合と同様の金属を用いることができる。
めっき層6を構成する金属は、特に限定されないが、銅であることが好ましい。シード金属層5上にめっき層6を形成する方法としては、例えば、電解めっき等の湿式めっきによりめっきを成長させる方法が挙げられる。
シード金属層5には、めっき層6を形成する前に、防錆剤を用いて防錆処理を施すことができる。
シード金属層5を形成する場合、シード金属層5の厚さは、特に制限はないが、10nm〜5000nmであることが好ましく、20nm〜2000nmであることがより好ましく、30nm〜1000nmであることが更に好ましく、50nm〜500nmであることが特に好ましく、50nm〜300nmであることが極めて好ましい。厚さが10nm以上である場合、電解めっきによりめっき層6が均一に形成されやすい傾向があり、厚さが5000nm以下である場合、エッチング又は研磨によるシード金属層の除去時間を適度に短くすることができるため、シード金属層5の除去にかかるコストを抑制できる。
導体層7の形成後、密着性の向上等を目的として、導体層7を加熱してもよい。加熱温度は、通常、50〜350℃であり、好ましくは80〜250℃である。なお、加熱を加圧条件下で実施してもよい。加圧方法としては、例えば、熱プレス機、加圧加熱ロール機等の物理的加圧手段を用いる方法が挙げられる。加える圧力は、通常、0.1〜20MPaであり、好ましくは0.5〜10MPaである。この範囲であれば、シード金属層5と、樹脂パターン4又は基板1との密着性に優れる傾向がある。
<(d)工程>
(d)工程は、導体層7の一部を除去して導体パターン8を形成する工程である(図1(f)参照)。図1(e)に示すように、導体層7は、基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部の全面に形成されている。すなわち、導体パターン8が形成されるべき領域(回路溝3)以外の領域にも、めっき(金属膜)が形成されている。そのため、(d)工程は、導体層7のうち、回路溝3以外の領域に形成されている金属膜を除去する工程といえる。
(d)工程は、導体層7の一部を除去して導体パターン8を形成する工程である(図1(f)参照)。図1(e)に示すように、導体層7は、基板1の露出部及び樹脂パターン4の露出部の全面に形成されている。すなわち、導体パターン8が形成されるべき領域(回路溝3)以外の領域にも、めっき(金属膜)が形成されている。そのため、(d)工程は、導体層7のうち、回路溝3以外の領域に形成されている金属膜を除去する工程といえる。
導体層7の一部を除去する方法は、金属を除去するための公知の方法であってよい。例えば、機械研磨による方法及び/又はエッチングによる方法であってよい。
機械研磨により導体層7の一部を除去する場合、機械研磨の方法は、ケミカル・メカニカル・ポリッシング(Chemical Mechanical Polishing)(以下、「CMP」ともいう)法であることが好ましい。CMP法により導体層7の一部を除去する方法は、例えば、研磨定盤(プラテン)上に研磨布(研磨パッド)を貼り付け、研磨布表面を金属用研磨剤で浸し、導体層7の表面を研磨布表面に押し付けて、その裏面から所定の圧力(以下、「研磨圧力」という。)を導体層7の表面に加えた状態で研磨定盤を回し、研磨剤と導体層7の表面との機械的摩擦によって、導体層7の一部を除去する方法であってよい。
CMPに用いられる金属用研磨剤は、例えば、酸化剤及び固体砥粒(以下、単に「砥粒」という。)を含有するものであってよく、必要に応じて、酸化金属溶解剤、保護膜形成剤等を更に含有するものであってよい。酸化剤及び砥粒を含有する研磨剤を用いたCMPの基本的なメカニズムは、次のように考えられている。まず、酸化剤によって研磨対象である金属膜の表面が酸化されて酸化層が形成され、その酸化層が砥粒によって削り取られることにより、金属膜が研磨されると考えられている。このようなメカニズムにより研磨される場合、回路溝3に形成された金属膜表面の酸化層は研磨布にあまり触れないため、回路溝3に形成された金属膜には砥粒による削り取りの効果が及びにくい。そのため、CMPによる研磨が進行するとともに回路溝3以外の領域の金属膜が除去されて研磨面が平坦化される傾向がある。
研磨剤は、研磨速度が5000〜3000Å/minの範囲で用いることができる研磨剤であることが好ましい。
エッチングにより導体層7の一部を除去する場合、エッチングの方法としては、サンドブラスト法、ウェットエッチングプロセスが挙げられる。サンドブラスト法の場合、例えば、シリカ、アルミナ等の切削粒子を導体層7の除去すべき部分に噴きつけることによりエッチングが行われる。ウェットエッチングプロセスの場合、エッチング液を用いてエッチングが行われる。エッチング液としては、例えば、塩化第二銅溶液、塩化第二鉄溶液、アルカリエッチング溶液、過硫酸アンモニウム水溶液及び過酸化水素エッチング液を用いることができる。
導体層7のうち、(d)工程において除去される部分、すなわち回路溝3以外の領域の金属膜の厚さは0.1〜35μm程度であってよい。
上記の方法により作製された回路基板は、対応する箇所に半導体素子が実装され、電気的な接続を確保することが可能である。また、上記の方法により、微細化された導体パターン8を有する回路基板を得ることができる。
以下、実施例により本開示の目的及び利点を詳細に説明するが、本開示はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
[実施例1〜4及び比較例1]
<感光性樹脂組成物の調製>
フェノール性水酸基を有する樹脂成分(A−1)100質量部に対し、アルコキシアルキル基を有する化合物(B−1)と、グリシジルオキシ基を有する化合物(C−1)と、光感応性酸発生剤(D−1)と、シリコーン化合物(E−1、E−2)と、溶剤(F−1)と、Si−O結合を有する化合物としてシランカップリング剤(G−1)と、を、表1に示した配合量(単位:質量部)にて配合し、感光性樹脂組成物を得た。
<感光性樹脂組成物の調製>
フェノール性水酸基を有する樹脂成分(A−1)100質量部に対し、アルコキシアルキル基を有する化合物(B−1)と、グリシジルオキシ基を有する化合物(C−1)と、光感応性酸発生剤(D−1)と、シリコーン化合物(E−1、E−2)と、溶剤(F−1)と、Si−O結合を有する化合物としてシランカップリング剤(G−1)と、を、表1に示した配合量(単位:質量部)にて配合し、感光性樹脂組成物を得た。
なお、表1中の略称は下記のとおりである。
A−1:クレゾールノボラック樹脂(旭有機材株式会社製、商品名:TR4020G、重量平均分子量:13000)
B−1:1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル(株式会社三和ケミカル製、商品名:ニカラックMX−270)
C−1:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社、商品名:EX−321L)
D−1:トリアリールスルホニウム塩(サンアプロ株式会社製、商品名:CPI−310B、アニオン:テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート)
E−1:ポリエーテル変性ポリシロキサン(東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名:SH−29PA)
E−2:アクリレート変性ポリシロキサン(エボニック・ジャパン株式会社製、商品名:RC−711)
F−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル)
G−1:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商
品名:KBM−403)
A−1:クレゾールノボラック樹脂(旭有機材株式会社製、商品名:TR4020G、重量平均分子量:13000)
B−1:1,3,4,6−テトラキス(メトキシメチル)グリコールウリル(株式会社三和ケミカル製、商品名:ニカラックMX−270)
C−1:トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社、商品名:EX−321L)
D−1:トリアリールスルホニウム塩(サンアプロ株式会社製、商品名:CPI−310B、アニオン:テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート)
E−1:ポリエーテル変性ポリシロキサン(東レ・ダウコーニング株式会社製、商品名:SH−29PA)
E−2:アクリレート変性ポリシロキサン(エボニック・ジャパン株式会社製、商品名:RC−711)
F−1:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:酢酸2−メトキシ−1−メチルエチル)
G−1:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会社製、商
品名:KBM−403)
<解像度の評価>
上記感光性樹脂組成物を6インチのシリコンウエハーにスピンコートし、ホットプレート上にて120℃で3分間加熱し、厚さが4μmの塗膜を作製した。作製した塗膜に、i線ステッパー(キヤノン株式会社製、商品名:FPA−3000iW)を用いてi線(365nm)で、マスクを介して、縮小投影露光を行った。マスクとしては、露光部及び未露光部の幅が1:1となるようなパターンを、1.5μm:1.5μm〜30μm:30μmで形成した。ここで、1.5μm:1.5μm〜2μm:2μmの範囲は0.5μm刻みでパターンを形成し、2μm:2μm〜30μm:30μmの範囲は1μm刻みで形成したパターンをそれぞれ用いた。また、各パターンのアスペクト比は、どれも2以上に設定した。露光量は、50〜1400mJ/cm2の範囲で、50mJ/cm2ずつ変化させながら縮小投影露光を行った。
上記感光性樹脂組成物を6インチのシリコンウエハーにスピンコートし、ホットプレート上にて120℃で3分間加熱し、厚さが4μmの塗膜を作製した。作製した塗膜に、i線ステッパー(キヤノン株式会社製、商品名:FPA−3000iW)を用いてi線(365nm)で、マスクを介して、縮小投影露光を行った。マスクとしては、露光部及び未露光部の幅が1:1となるようなパターンを、1.5μm:1.5μm〜30μm:30μmで形成した。ここで、1.5μm:1.5μm〜2μm:2μmの範囲は0.5μm刻みでパターンを形成し、2μm:2μm〜30μm:30μmの範囲は1μm刻みで形成したパターンをそれぞれ用いた。また、各パターンのアスペクト比は、どれも2以上に設定した。露光量は、50〜1400mJ/cm2の範囲で、50mJ/cm2ずつ変化させながら縮小投影露光を行った。
次いで、露光された塗膜を85℃で4分間加熱した(露光後ベーク)。現像液として2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(多摩化学工業株式会社製、商品名:TMAH2.38%)を用いるとともに、現像機(滝沢産業株式会社製、商品名:AD−1200)を用いて、最短現像時間(未露光部が除去される最短時間)の4倍に相当する時間で感光層(塗膜)に23℃の現像液をスプレー(ポンプ吐出圧[現像液]:0.16MPa)して未露光部を除去した。次いで、リンス液として23℃の精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:精製水)を60秒間スプレー(ポンプ吐出圧[リンス液]:0.12〜0.14MPa)して現像液を洗い流した。そして、乾燥させることで、樹脂パターンを形成した。次いで、溶剤乾燥用安全仕様恒温器(楠本化成株式会社製、商品名:HG220)にて180℃で60分間加熱処理をして、樹脂パターンを硬化した。
このようにして形成された樹脂パターンを、金属顕微鏡を用いて倍率1000倍に拡大して観察した。スペース部分(未露光部)がきれいに除去され、且つライン部分(露光部)が蛇行又は欠けを生じることなく形成されたパターンのうち、最も小さいスペース幅の値を最小解像度とした。また、露光量(mJ/cm2)マージンとして、L/S=2μm/2μmパターン形成可能な露光量の範囲を測定した。その範囲を、露光感度マージンの評価結果として表1に示す。
このようにして形成された樹脂パターンを、金属顕微鏡を用いて倍率1000倍に拡大して観察した。スペース部分(未露光部)がきれいに除去され、且つライン部分(露光部)が蛇行又は欠けを生じることなく形成されたパターンのうち、最も小さいスペース幅の値を最小解像度とした。また、露光量(mJ/cm2)マージンとして、L/S=2μm/2μmパターン形成可能な露光量の範囲を測定した。その範囲を、露光感度マージンの評価結果として表1に示す。
<表面平滑性の評価>
上記感光性樹脂組成物を6インチのシリコンウエハーにスピンコートし、ホットプレート上にて120℃で3分間加熱し、厚さが4μmの塗膜を作製した。作製した塗膜に、アライナー露光装置(ミカサ株式会社製、商品名:マスクアライナーML−210FM)を用いてi線(365nm)で、露光量1000mJ/cm2で全面露光を行った。
上記感光性樹脂組成物を6インチのシリコンウエハーにスピンコートし、ホットプレート上にて120℃で3分間加熱し、厚さが4μmの塗膜を作製した。作製した塗膜に、アライナー露光装置(ミカサ株式会社製、商品名:マスクアライナーML−210FM)を用いてi線(365nm)で、露光量1000mJ/cm2で全面露光を行った。
次いで、露光された塗膜を85℃で4分間加熱した(露光後ベーク)。現像液として2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(多摩化学工業株式会社製、商品名:TMAH2.38%)を用いるとともに、現像機(滝沢産業株式会社製、商品名:AD−1200)を用いて、最短現像時間(未露光部が除去される最短時間)の4倍に相当する時間で感光層(塗膜)に23℃の現像液をスプレー(ポンプ吐出圧[現像液]:0.16MPa)した。次いで、リンス液として23℃の精製水(富士フイルム和光純薬株式会社製、商品名:精製水)を60秒間スプレー(ポンプ吐出圧[リンス液]:0.12〜0.14MPa)して現像液を洗い流した。そして、乾燥させることで、全面樹脂膜を形成した。次いで、溶剤乾燥用安全仕様恒温器(楠本化成株式会社製、商品名:HG220)にて180℃で60分間加熱処理をして、全面樹脂塗膜を硬化した。
樹脂膜表面の平滑性は、Dick Tack表面粗さ測定装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用いて塗膜表面粗さRaを測定することによって評価した。評価結果を表1に示す。
樹脂膜表面の平滑性は、Dick Tack表面粗さ測定装置(ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用いて塗膜表面粗さRaを測定することによって評価した。評価結果を表1に示す。
表1に示すように、実施例1〜4の感光性樹脂組成物は、(E)成分を含有することにより、塗膜形成後の塗膜表面粗さRaが100nm以下と小さくなるため、最小解像度としてL/S=2μm/2μm未満のパターンを形成することができた。それに対して、(E)成分を含有しない比較例1の感光性樹脂組成物は、塗膜形成後の塗膜表面粗さRaが100nmを超えるため、最小解像度のパターンとしてはL/S=2μm/2μmまでが限度であり、実施例1〜4に比べて、微細パターンの形成能が劣ることが分かる。また、L/S=2μm/2μmパターン形成可能な露光感度マージンを対比すると、実施例1〜4は、比較例1に比べて、露光感度マージンの範囲が広くなるだけでなく、L/S=2μm/2μmのパターン形成可能な最小露光量も低減できることが確認された。そのため、実施例1〜4の感光性樹脂組成物は、回路基板を製造するときの露光プロセスの裕度が高くなり、微細パターンを有する回路基板を高品質で、且つ、安定して製造することができる。
以上のように、本発明の実施形態によれば、塗膜表面粗さRa値が100nm以下の表面平滑性に優れる塗膜が形成されるため、i線を用いたパターン露光処理時に塗膜表面で光源による乱反射を抑制できる。それにより、塗膜面内の露光バラツキを小さくでき、高露光感度マージンにおいて、解像性がL/S=2μm/2μm未満で、且つ、アスペクト比2以上のパターン形状を得ることができる。したがって、本発明の実施形態による感光性樹脂を使用することにより、従来に比べてより微細なパターンを有する回路基板を製造することが可能になる。
1…基板、2…感光層、3…回路溝、4…樹脂パターン、5…シード金属層、6…めっき層、7…導体層、8…導体パターン。
Claims (6)
- (A)成分:フェノール性水酸基を有する樹脂、
(B)成分:メチロール基又はアルコキシアルキル基を有する化合物、
(C)成分:アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、グリシジルオキシ基及び水酸基から選択される1種以上の官能基を、2つ以上有する脂肪族化合物、
(D)成分:感応性酸発生剤、
(E)成分:シリコーン化合物、及び
(F)成分:エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノアルキルエーテルアセテート、乳酸エステル及びγ−ブチロラクトンからなる群より選ばれる少なくとも1種の溶媒、を含有する感光性樹脂組成物。 - (E)成分が、ポリエーテル基、アラルキル基、フェニル基、アクリレート基及びメタクリレート基の群からなる少なくともいずれかの有機基を含む変性シリコーン化合物である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- (E)成分が、前記感光性樹脂組成物において前記(E)成分を除く成分の全量100質量部に対して、0.01〜1.0質量部を有する、請求項2に記載の感光性樹脂組成物。
- (G)成分が、Si−O結合を有する化合物として、更にシリカフィラー及びシランカップリング剤の少なくともいずれかを含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(G)成分がシランカップリング剤である、請求項4に記載の感光性樹脂組成物。
- (a)請求項1〜5のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物を基板上に塗布し、前記感光性樹脂組成物を乾燥して感光層を形成する工程と、
(b)前記感光層を所定のパターンで露光し、現像し、更に加熱処理して樹脂パターンを得る工程と、
(c)前記基板の露出部及び前記樹脂パターンの露出部をめっき処理して導体層を形成する工程と、
(d)当該導体層の一部を除去して導体パターンを形成する工程と、
を備える回路基板の製造方法。
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---|---|---|---|
JP2019222171A JP2021092621A (ja) | 2019-12-09 | 2019-12-09 | 感光性樹脂組成物及び感光性樹脂組成物を用いた回路基板の製造方法 |
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