JP2021131556A - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明が解決しようとする課題は、密着性、解像性及び保存安定性の少なくとも1つに優れる感光性樹脂組成物を提供することである。【解決手段】露光後に支持体から剥離可能な感光性樹脂層を形成するための感光性樹脂組成物が、アルカリ可溶性高分子、エチレン性不飽和結合を有する化合物、及び光重合開始剤を含み、アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、110℃以下であり、そしてエチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を3個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む。【選択図】なし

Description

本発明は、感光性樹脂組成物、等に関する。
従来、プリント配線板は一般に、フォトリソグラフィー法によって製造されていた。フォトリソグラフィー法においては、まず、基板上に積層された感光性樹脂組成物層に対し、パターン露光する。感光性樹脂組成物の露光部は、重合硬化(ネガ型の場合)又は現像液に対して可溶化(ポジ型の場合)する。次に、未露光部(ネガ型の場合)又は露光部(ポジ型の場合)を現像液で除去して基板上にレジストパターンを形成する。更に、エッチング又はめっき処理を施して導体パターンを形成した後、レジストパターンを基板から剥離除去する。これらの工程を経ることによって、基板上に導体パターンが形成される。
フォトリソグラフィー法では、通常、感光性樹脂組成物を基板上に塗布するときに、感光性樹脂組成物の溶液を基板に塗布して乾燥させる方法、又は支持体、感光性樹脂組成物から成る層(以下、「感光性樹脂層」ともいう)、及び所望により保護層、を順次積層することにより得られる感光性樹脂積層体(以下、「ドライフィルムレジスト」ともいう)を基板に積層する方法のいずれかが使用される。プリント配線板の製造においては後者が多用される。
近年のプリント配線板における配線間隔の微細化に伴い、ドライフィルムレジストには種々の特性が要求されつつある。例えば、レジストパターンの密着性及び解像性を向上させ、かつ現像工程前までの段階において、スルーホールを覆っているレジストパターンを破断させ難くするために、エチレン性不飽和結合を有する化合物として、ジペンタエリスリトール由来の骨格を有する(メタ)アクリレート化合物を、光増感剤としてピラゾリン化合物を、それぞれ含む感光性樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。
レジストパターンの密着性及び解像性を向上させ、かつ現像工程においてレジストパターン底部の残渣の発生を抑制するために、ジペンタエリスリトール由来の骨格を有する(メタ)アクリレート化合物と、ビスフェノールA型骨格及びアルキレンオキサイド鎖を有するジ(メタ)アクリレート化合物とを含む感光性樹脂組成物も提案されている(特許文献2)。
レジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程中に、又はその工程前に、レジストパターン及び基板が脱脂液等の薬液で洗浄されることがある。薬液との接触前後の比較において、レジストパターン形状の変化が抑制されることが要求される。
しかしながら、特許文献1及び2に記述されている感光性樹脂組成物は、レジストパターンの耐薬品性等の観点で、なお改良の余地を有するものであった。
さらに、レジストの特性を向上させるために、様々な感光性樹脂組成物が提案されている(特許文献3〜6)。
特許文献3では、レジストパターンのスソ形状、解像性及び残膜率の観点から、エチレン性不飽和結合を有する化合物として、ペンタエリスリトールポリアルコキシテトラメタクリレートを含む感光性樹脂組成物が検討されている。
特許文献4では、レジストパターンのスソ形状、解像性、密着性、最小現像時間及びブリードアウト性の観点から、感光性樹脂組成物中のモノマーとして、エチレンオキシド変性したペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートと、ビスフェノールAをアルキレンオキシド変性したジ(メタ)アクリレートと、ジペンタエリスリトール(メタ)アクリレートの組み合わせが検討されている。
特許文献5及び6では、106℃を超えるガラス転移温度を有するアルカリ可溶性高分子を含む感光性樹脂組成物が記述されている。
しかしながら、プリント配線板等の製造において、硬化レジストの硬度が高すぎる場合、現像処理中又は搬送中の物理的衝撃によってレジストパターンが折れ、結果として配線パターンの収率が悪化することが懸念される。このため、硬化レジストには基材への密着を維持すべく、柔軟性が良好であることが望まれる。また、ドライフィルムレジストはロール状に巻き取られて保管される場合があるが、ドライフィルムレジストの構成成分がブリードアウトにより支持フィルム表面に付着すると、安定した配線パターン生産が困難となる場合がある。
しかしながら、特許文献3〜6に記述されている感光性樹脂組成物は、レジストパターンの柔軟性を改善して密着性を向上させ、かつドライフィルムレジストの構成成分のブリードアウトを抑制するという観点から、なお改良の余地を有するものであった。
特開2012−048202号公報 国際公開第2015/012272号 特開2013−156369号公報 特開2014−081440号公報 特開2013−117716号公報 特開2014−191318号公報
本発明は、上記で説明された背景技術に対して為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、密着性、解像性及び保存安定性の少なくとも1つに優れる感光性樹脂組成物を提供することである。
本発明者は、以下の技術的手段によって上記課題を解決することができることを見出した。
[1]
(A)アルカリ可溶性高分子;
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物;及び
(C)光重合開始剤;
を含む感光性樹脂組成物であって、
該感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を基板表面上に形成し、露光及び現像を行って得られたレジストパターンを耐薬液性評価の薬液で処理した後に、硬化レジストラインの最小ライン幅が17μm以下である、感光性樹脂組成物。
[2]
前記感光性樹脂層を前記基板表面上に形成し、ストーファー41段ステップタブレットをマスクとして露光し、次いで、現像したときの最高残膜段数が15段となる露光量で、該感光性樹脂層に露光を行った時、
FT−IR測定において、露光前の波数810cm−1におけるピーク高さをP、前記露光を行った後の前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中のエチレン性二重結合の反応率をQ、前記感光性樹脂層の膜厚をRとした場合のP×Q/Rの値が0.21以上である、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、110℃以下である、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量が760以上である、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるメタクリロイル基の濃度が0.20mol/100g以上である、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[6]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるエチレンオキサイドユニットの濃度が0.80mol/100g以上である、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[7]
前記(C)光重合開始剤として、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物を含む、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
(A)アルカリ可溶性高分子;
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物;及び
(C)光重合開始剤;
を含む感光性樹脂組成物であって、
前記(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、110℃以下であり、かつ
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を3個以上有する(メタ)アクリレート化合物を含む、前記感光性樹脂組成物。
[9]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、[8]に記載の感光性樹脂組成物。
[10]
前記(A)アルカリ可溶性高分子が、100〜600の酸当量及び5,000〜500,000の重量平均分子量を有し、かつその側鎖に芳香族基を有する、[8]又は[9]に記載の感光性樹脂組成物。
[11]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつエチレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、[8]〜[10]のいずれか1項に記載の前記感光性樹脂組成物。
[12]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレンオキサイド鎖とジペンタエリスリトール骨格とを有する(メタ)アクリレート化合物を含む、[8]〜[11]のいずれか1項に記載の前記感光性樹脂組成物。
[13]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、下記一般式(II):
Figure 2021131556
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、AはCであり、BはCであり、n及びnは各々独立に1〜39の整数であり、かつn+nは2〜40の整数であり、n及びnは各々独立に0〜29の整数であり、かつn+nは0〜30の整数であり、−(A−O)−及び−(B−O)−の繰り返し単位の配列は、ランダムであってもブロックであってもよく、ブロックの場合、−(A−O)−と−(B−O)−とのいずれがビスフェニル基側でもよい。}
で表される化合物をさらに含む、[8]〜[12]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[14]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、下記一般式(I):
Figure 2021131556
{式中、R〜Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは、炭素数2〜6のアルキレン基を表し、m、m、m及びmは、それぞれ独立に、0〜40の整数であり、m+m+m+mは、1〜40であり、そしてm+m+m+mが2以上である場合には、複数のXは、互いに同一であるか、又は異なっていてよい}
で表される化合物をさらに含む、[8]〜[13]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[15]
前記(C)光重合開始剤として、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物を含む、[8]〜14のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[16]
前記(C)光重合開始剤として、ピラゾリン化合物を含む、[8]〜[15]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[17]
ダイレクトイメージング露光用である、[8]〜[16]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[18]
前記(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、105℃以下であり、
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物を、前記感光性樹脂組成物の固形分総量に対して0質量%を超え16質量%以下の範囲で含み、かつ
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物のうちの70質量%以上が、500以上の重量平均分子量を有する化合物である、
[8]に記載の感光性樹脂組成物。
[19]
前記(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物は、500以上の重量平均分子量を有する、[18]に記載の感光性樹脂組成物。
[20]
前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物を含む、[18]又は[19]に記載の感光性樹脂組成物。
[21]
前記(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物は、500以上の重量平均分子量を有する、[20]に記載の感光性樹脂組成物。
本発明によれば、密着性、解像性及び保存安定性の少なくとも1つに優れる感光性樹脂組成物を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と略記する)について具体的に説明する。
<感光性樹脂組成物>
本実施形態では、感光性樹脂組成物が、(A)アルカリ可溶性高分子、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物、及び(C)光重合開始剤を含む。所望により、感光性樹脂組成物は、(D)添加剤、といったその他の成分をさらに含んでよい。
本発明の第一の態様は、感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を基板表面上に形成し、露光及び現像を行って得られたレジストパターンを耐薬液性評価の薬液で処理した後に、硬化レジストラインの最小ライン幅が17μm以下であるように設計されている感光性樹脂組成物である。このような感光性樹脂組成物を用いることにより、めっきにより配線パターンを形成する際、ショートを抑制することができる。また、めっき潜りも抑制することで直線性に優れた配線パターンを得ることができる。即ち、本発明の感光性樹脂組成物は、密着性及び/又は解像性に優れるものである。硬化レジストラインの最小ライン幅は、好ましくは16μm以下、より好ましくは15μm以下、更に好ましくは12μm以下、特に好ましくは10μm以下、最も好ましくは8μm以下である。硬化レジストラインの最小ライン幅の測定方法及び条件は、実施例の耐薬液性評価において説明される。
本発明の第二の態様は、(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが110℃以下であり、かつ(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を3個以上有する(メタ)アクリレート化合物を含む感光性樹脂組成物である。Tgtotalが110℃以下である(A)アルカリ可溶性高分子及びエチレン性不飽和結合を3個以上有する(メタ)アクリレート化合物を含むことによって、反応率を向上させることができ、また、架橋密度が上げる傾向となり、しかも未反応の(B)成分が残存し難くなるため、その結果、感光性樹脂組成物は、密着性、解像性及び保存安定性の少なくとも1つに優れるレジストパターンを提供する傾向となる。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を基板表面上に形成し、ストーファー41段ステップタブレットをマスクとして露光し、次いで、現像したときの最高残膜段数が15段となる露光量で、感光性樹脂層に露光を行った時に、感光性樹脂層は、下記式:
P×Q/R≧0.21
{式中、感光性樹脂層について、Pは、FT−IR測定において、露光前の波数810cm−1におけるピーク高さを表し、Qは、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中のエチレン性二重結合の露光後の反応率を表し、かつRは、膜厚を表す。}
により表される関係を満たすことが好ましい。上記で説明された式P×Q/Rで表される値は、より好ましくは、0.22以上、0.23以上、0.24以上、0.25以上、又は0.27以上である。式P×Q/Rで表される値の測定方法及び条件は、実施例において説明される。
(A)アルカリ可溶性高分子
(A)アルカリ可溶性高分子は、アルカリ物質に溶解可能な高分子である。本実施形態では、感光性樹脂組成物は、アルカリ現像性の観点から、カルボキシル基を有することが好ましく、カルボキシル基含有単量体を共重合成分として含む共重合体であることがより好ましい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物は、レジストパターンの高解像性及びスソ形状の観点から、更にはレジストパターンの耐薬品性の観点から、(A)アルカリ可溶性高分子として、芳香族基を有するコポリマーを含むことが好ましく、側鎖に芳香族基を有するコポリマーを含むことが特に好ましい。なお、このような芳香族基としては、例えば、置換又は非置換のフェニル基や、置換又は非置換のアラルキル基が挙げられる。
芳香族基を有するコポリマーが、(A)成分中に占める割合としては、好ましくは50質量%以上、好ましくは60質量%以上、好ましくは70質量%以上、好ましくは80質量%以上、好ましくは90質量%以上であり、100質量%であっても良い。
また、レジストパターンの高解像性及びスソ形状の観点から、更にはレジストパターンの耐薬品性の観点から、芳香族基を有するコポリマーにおける、芳香族基を有するコモノマーの共重合割合としては、好ましくは20質量%以上、好ましくは30質量%以上、好ましくは40質量%以上、好ましくは50質量%以上、好ましくは60質量%以上、好ましくは70質量%以上、好ましくは80質量%以上である。共重合割合の上限としては、特に制限はないが、アルカリ可溶性を維持する観点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。
前記芳香族基を有するコモノマーとしては、例えば、アラルキル基を有するモノマー、スチレン、及び重合可能なスチレン誘導体(例えば、メチルスチレン、ビニルトルエン、tert−ブトキシスチレン、アセトキシスチレン、4−ビニル安息香酸、スチレンダイマー、スチレントリマー等)が挙げられる。中でも、アラルキル基を有するモノマー、又はスチレンが好ましく、アラルキル基を有するモノマーがより好ましい。
アラルキル基としては、置換又は非置換のフェニルアルキル基(ベンジル基を除く)や、置換又は非置換のベンジル基等が挙げられ、置換又は非置換のベンジル基が好ましい。
フェニルアルキル基を有するコモノマーとしては、フェニルエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
ベンジル基を有するコモノマーとしては、ベンジル基を有する(メタ)アクリレート、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、クロロベンジル(メタ)アクリレート等;ベンジル基を有するビニルモノマー、例えば、ビニルベンジルクロライド、ビニルベンジルアルコール等が挙げられる。中でもベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
側鎖に芳香族基(好ましくは特にベンジル基)を有するコポリマーは、芳香族基を有するモノマーと、後述する第一のモノマーの少なくとも1種及び/又は後述する第二のモノマーの少なくとも1種とを重合することにより得られることが好ましい。
側鎖に芳香族基を有するコポリマー以外の(A)アルカリ可溶性高分子は、後述する第一のモノマーの少なくとも1種を重合することにより得られることが好ましく、第一のモノマーの少なくとも1種と後述する第二のモノマーの少なくとも1種とを共重合することにより得られることがより好ましい。
第一のモノマーは、分子中にカルボキシル基を有するモノマーである。第一のモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、フマル酸、ケイ皮酸、クロトン酸、イタコン酸、4−ビニル安息香酸、マレイン酸無水物、マレイン酸半エステル等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。
なお、本明細書において「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味し、「(メタ)アクリロイル基」とは、アクリロイル基又はメタクリロイル基を意味し、かつ「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」又は「メタクリレート」を意味する。
第一のモノマーの共重合割合は、全単量体成分の合計質量を基準として、10〜50質量%であることが好ましい。該共重合割合を10質量%以上にすることは、良好な現像性を発現させる観点、エッジフューズ性を制御するなどの観点から好ましい。該共重合割合を50質量%以下にすることは、レジストパターンの高解像性及びスソ形状の観点から、更にはレジストパターンの耐薬品性の観点から好ましく、これらの観点においては、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下が更に好ましく、22質量%以下が特に好ましく、20質量%以下が最も好ましい。
第二のモノマーは、非酸性であり、かつ分子中に重合性不飽和基を少なくとも1個有するモノマーである。第二のモノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート類;酢酸ビニル等のビニルアルコールのエステル類;並びに(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。中でも、メチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、及びn−ブチル(メタ)アクリレートが好ましい。
本実施形態では、(A)アルカリ可溶性高分子は、上記で説明された単数又は複数の単量体を既知の重合法、好ましくは付加重合、より好ましくはラジカル重合により重合させることにより調製されることができる。
アラルキル基を有するモノマー、及び又はスチレンをモノマーとして含有することがレジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性、又はスソ形状の観点から好ましく、例えば、メタクリル酸とベンジルメタクリレートとスチレンからなる共重合体、メタクリル酸とメチルメタクリレートとベンジルメタクリレートとスチレンからなる共重合体等が好ましい。
レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性、又はスソ形状の観点から、Fox式によって求めた(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度((A)成分が複数種のコポリマーを含む場合には、その混合物全体についてのガラス転移温度Tg、すなわち、ガラス転移温度の重量平均値Tgtotal)は、110℃以下であることが好ましく、107℃以下、105℃以下、100℃以下、95℃以下、90℃以下又は80℃以下であることがより好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度(Tg)の下限値は、限定されるものではないが、エッジフューズ性を制御する観点から好ましくは30℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上である。
(A)アルカリ可溶性高分子の酸当量((A)成分が複数種のコポリマーを含む場合には、その混合物全体についての酸当量)は、感光性樹脂層の耐現像性、並びにレジストパターンの解像性及び密着性の観点から100以上であることが好ましく、感光性樹脂層の現像性及び剥離性の観点から600以下であることが好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子の酸当量は、200〜500であることがより好ましく、250〜450であることがさらに好ましい。
(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量((A)成分が複数種のコポリマーを含む場合には、その混合物全体についての重量平均分子量)は、5,000〜500,000であることが好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量は、ドライフィルムレジストの厚みを均一に維持し、現像液に対する耐性を得るという観点から5,000以上であることが好ましく、ドライフィルムレジストの現像性を維持するという観点、レジストパターンの高解像性及びスソ形状の観点、更にはレジストパターンの耐薬品性の観点から、から500,000以下であることが好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量は、より好ましくは10,000〜200,000、さらに好ましくは20,000〜130,000、特に好ましくは30,000〜100,000、最も好ましくは40,000〜70,000である。(A)アルカリ可溶性高分子の分散度は、1.0〜6.0であることが好ましい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物中の(A)アルカリ可溶性高分子の含有量は、感光性樹脂組成物の固形分総量を基準として(以下、特に明示しない限り、各含有成分において同様である)、好ましくは10質量%〜90質量%、より好ましくは20質量%〜80質量%、さらに好ましくは40質量%〜60質量%の範囲内である。(A)アルカリ可溶性高分子の含有量は、感光性樹脂層のアルカリ現像性を維持するという観点から10質量%以上であることが好ましく、露光によって形成されるレジストパターンがレジスト材料としての性能を十分に発揮するという観点、レジストパターンの高解像性及びスソ形状の観点、更にはレジストパターンの耐薬品性の観点から90質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることが更に好ましい。
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物は、その構造中にエチレン性不飽和基を有することによって重合性を有する化合物である。
レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を3個以上有する(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。この場合、エチレン性不飽和結合は、より好ましくはメタクリロイル基に由来する。
エチレン性不飽和結合を3個以上有する(メタ)アクリレート化合物は、例えば、エチレンオキサイド鎖とジペンタエリスリトール骨格とを有する(メタ)アクリレート化合物、又は(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物として後述される。
レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、本実施形態に係る感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。この場合、エチレン性不飽和結合は、より好ましくはメタクリロイル基に由来し、そしてアルキレンオキサイド鎖は、より好ましくはエチレンオキサイド鎖である。
エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物は、例えば、エチレンオキサイド鎖とジペンタエリスリトール骨格とを有する(メタ)アクリレート化合物として後述される。
レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるメタクリロイル基の濃度が、好ましくは0.20mol/100g以上、より好ましくは0.30mol/100g以上、さらに好ましくは0.35mol/100g以上、特に好ましくは0.40mol/100g以上である。メタクリロイル基の濃度の上限値は、重合性及びアルカリ現像性が確保されるのであれば限定されないが、例えば、0.90mol/100g以下又は0.80mol/100g以下でよい。
同様の観点から、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中における、メタクリロイル基の濃度/(メタクリロイル基の濃度+アクリロイル基の濃度)の値が、好ましくは0.50以上、より好ましくは0.60以上、更に好ましくは0.80以上、特に好ましくは0.90以上、最も好ましくは0.95以上である。
レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるエチレンオキサイドユニットの濃度が、好ましくは0.80mol/100g以上、より好ましくは0.90mol/100g以上、さらに好ましくは1.00mol/100g以上、特に好ましくは1.10mol/100g以上である。エチレンオキサイドユニットの濃度の上限値は、レジストパターンの耐薬品性、密着性及び解像性が確保されるのであれば限定されないが、例えば、1.60mol/100g以下、1.50mol/100g以下、1.45mol/100g以下又は1.40mol/100g以下でよい。
本実施形態では、レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、アルキレンオキサイド鎖とジペンタエリスリトール骨格とを有する(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。アルキレンオキサイド鎖としては、例えば、エチレンオキサイド鎖、プロピレンオキサイド鎖、ブチレンオキサイド鎖、ペンチレンオキサイド鎖、へキシレンオキサイド鎖などが挙げられる。感光性樹脂組成物がアルキレンオキサイド鎖を複数含む場合、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。上記の観点から、アルキレンオキサイド鎖としては、エチレンオキサイド鎖、プロピレンオキサイド鎖、又はブチレンオキサイド鎖がより好ましく、エチレンオキサイド鎖、又はプロピレンオキサイド鎖が更に好ましく、エチレンオキサイド鎖が特に好ましい。
感光性樹脂組成物において、(A)アルカリ可溶性高分子と、アルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物とを併用することによって、レジストパターンの耐薬品性、密着性及び解像性のバランスが保たれる傾向にある。
アルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物とは、複数の水酸基の少なくとも1つがアルキレンオキシ基で変性されたジペンタエリスリトール化合物と、(メタ)アクリル酸とのエステルをいう。ジペンタエリスリトール骨格の6つの水酸基が、アルキレンオキシ基で変性されていてもよい。エステル一分子中におけるエステル結合の数は、1〜6でよく、6であることが好ましい。
アルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、ジペンタエリスリトールにアルキレンオキサイドが平均4〜30モル、平均6〜24モル、又は平均10〜14モル付加しているヘキサ(メタ)アクリレートが挙げられる。
具体的には、アルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物として、レジストパターンの耐薬品性、密着性、高解像性又はスソ形状の観点から、下記一般式(III):
Figure 2021131556
{式中、Rは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、かつnは、0〜30の整数であり、かつ全てのnの合計値が1以上である}
で表される化合物が好ましい。一般式(III)において、全てのnの平均値が4以上であるか、又はnがそれぞれ1以上であることが好ましい。Rとしてはメチル基が好ましい。
レジストパターンの耐薬品性の観点から、感光性樹脂組成物中のアルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物の含有量は、好ましくは1質量%〜50質量%、より好ましくは5質量%〜40質量%、さらに好ましくは7質量%〜30質量%の範囲内である。
本実施形態では、ドライフィルムレジストの構成成分のブリードアウトを抑制して保存安定性を向上させるために、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の固形分総量を基準として、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物うちの70質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは100質量%が、500以上の重量平均分子量を有する化合物である。ブリードアウトの抑制及びレジストパターンの耐薬品性の観点から、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量は、好ましくは760以上、より好ましくは800以上、さらに好ましくは830以上、特に好ましくは900以上である。(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定される。
感光性樹脂組成物は、レジストパターンの柔軟性を改善して密着性を向上させ、かつドライフィルムレジストの構成成分のブリードアウトを抑制するために、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物を含むことが好ましい。
(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物は、ブリードアウトの抑制の観点から、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、さらに好ましくは900以上の重量平均分子量を有する。
(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物について、メタクリロイル基の数は、好ましくは4以上、5以上又は6以上である。少なくとも3個のメタクリロイル基を有する化合物は、アルキレンオキサイド鎖、例えば、エチレンオキサイド鎖、プロピレンオキサイド鎖、又はこれらの組み合わせを有してもよい。
(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物としては、トリメタクリレート、例えば、エトキシ化グリセリントリメタクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸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、トリメチロールプロパントリメタクリレート(例えば、トリメチロールプロパンに平均21モルのエチレンオキサイドを付加したトリメタクリレート、又はトリメチロールプロパンに平均30モルのエチレンオキサイドを付加したトリメタクリレートが、柔軟性、密着性、及びブリードアウト抑制の観点で好ましい)等;テトラメタクリレート、例えば、ジトリメチロールプロパン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、ジペンタエリスリトールテトラメタクリレート等;ペンタメタクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート等;ヘキサメタクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート等が挙げられる。これらの中でも、テトラ、ペンタ又はヘキサメタクリレートが好ましい。
テトラメタクリレートとしては、ペンタエリスリトールテトラメタクリレートが好ましい。ペンタエリスリトールテトラメタクリレートは、ペンタエリスリトールの4つの末端に合計1〜40モルのアルキレンオキサイドが付加されているテトラメタクリレート等でよい。
テトラメタクリレートは、下記一般式(I):
Figure 2021131556
{式中、R〜Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは、炭素数2〜6のアルキレン基を表し、m、m、m及びmは、それぞれ独立に、0〜40の整数であり、m+m+m+mは、1〜40であり、そしてm+m+m+mが2以上である場合には、複数のXは、互いに同一であるか、又は異なっていてよい}
で表されるテトラメタクリレート化合物であることがより好ましい。
理論に拘束されることを望むものではないが、一般式(I)で表されるテトラメタクリレート化合物は、基R〜Rを有することにより、HC=CH−CO−O−部分を有するテトラアクリレートに比べて、アルカリ溶液中での加水分解性が抑制されているものと考えられる。一般式(I)で表されるテトラメタクリレート化合物を含む感光性樹脂組成物を使用することは、レジストパターンの解像性、詳細にはライン形状、より詳細にはラインのスソ形状、並びにレジストの密着性を向上させる観点から好ましい。
一般式(I)において、基R〜Rの少なくとも1つは、メチル基であることが好ましく、そして基R〜Rの全てが、メチル基であることがより好ましい。
レジストパターンについて所望の解像性、スソ形状及び残膜率を得るという観点から、一般式(I)において、Xは、−CH−CH−であることが好ましい。
レジストパターンについて所望の解像性、スソ形状及び残膜率を得るという観点から、一般式(I)において、m、m、m及びmは、それぞれ独立に、1〜20の整数であることが好ましく、2〜10の整数であることがより好ましい。さらに、一般式(I)において、m+m+m+mは、1〜36又は4〜36であることが好ましい。
一般式(I)で表される化合物としては、例えば、ペンタエリスリトール(ポリ)アルコキシテトラメタクリレート等が挙げられる。また、本明細書では、「ペンタエリスリトール(ポリ)アルコキシテトラメタクリレート」には、上記一般式(I)において、m+m+m+m=1である「ペンタエリスリトールアルコキシテトラメタクリレート」及びm+m+m+m=2〜40である「ペンタエリスリトールポリアルコキシテトラメタクリレート」の両方が含まれる。一般式(I)で表される化合物としては、特開2013−156369号公報に列挙されている化合物、例えば、ペンタエリスリトール(ポリ)アルコキシテトラメタクリレート等が挙げられる。
ヘキサメタクリレート化合物としては、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1〜24モルのエチレンオキサイドが付加されているヘキサメタクリレート、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1〜10モルのε-カプロラクトンが付加されているヘキサメタクリレートが好ましい。
感光性樹脂組成物の固形分総量に対して、(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物の含有量が、0質量%を超え、かつ16質量%以下であることが好ましい。この含有量が、0質量%を超えると、解像度が向上する傾向にあり、16質量%以下であると、硬化レジストの柔軟性が改善し、かつ剥離時間が短縮する傾向にある。この含有量は、2質量%以上15質量%以下であることがより好ましく、4質量%以上12質量%以下であることがさらに好ましい。
感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物を含むことが好ましい。
(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物は、ブリードアウトの抑制の観点から、好ましくは500以上、より好ましくは700以上、さらに好ましくは1000以上の分子量を有する。
(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物としては、ポリテトラメチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
具体的には、(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物は、好ましくは1〜20個、より好ましくは4〜15個、さらに好ましくは6〜12個のCOを有する(メタ)アクリレート又はジ(メタ)アクリレートである。
感光性樹脂組成物の固形分総量に対して、(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物の含有量が、0質量%を超え、かつ20質量%以下であることが好ましい。
感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b3)芳香環及びエチレン性不飽和結合を有する化合物を含んでよい。
(b3)芳香環及びエチレン性不飽和結合を有する化合物は、アルキレンオキサイド鎖をさらに有してもよい。芳香環は、ビスフェノールAに由来する2価の骨格、ナフタレンに由来する2価の骨格、フェニレン、メチルフェニレン等の2価の芳香族基として化合物に組み込まれていることが好ましい。アルキレンオキサイド鎖は、エチレンオキサイド鎖、プロピレンオキサイド鎖、又はこれらの組み合わせでよい。エチレン性不飽和結合は、(メタ)アクリロイル基として化合物に組み込まれていることが好ましい。
具体的には、(b3)芳香環及びエチレン性不飽和結合を有する化合物として、下記一般式(II):
Figure 2021131556
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、AはCであり、BはCであり、n及びnは各々独立に1〜39の整数であり、かつn+nは2〜40の整数であり、n及びnは各々独立に0〜29の整数であり、かつn+nは0〜30の整数であり、−(A−O)−及び−(B−O)−の繰り返し単位の配列は、ランダムであってもブロックであってもよく、ブロックの場合、−(A−O)−と−(B−O)−とのいずれがビスフェニル基側でもよい。}
で表される化合物を使用することができる。
例えば、ビスフェノ−ルAの両端にそれぞれ平均5モルずつのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコ−ルのジメタクリレ−ト、ビスフェノ−ルAの両端にそれぞれ平均2モルずつのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコ−ルのジメタクリレ−ト、ビスフェノ−ルAの両端にそれぞれ平均1モルずつのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコ−ルのジメタクリレ−ト等が、解像性、及び密着性の点で好ましい。
また、前記芳香環、アルキレンオキサイド鎖及びエチレン性不飽和結合を有する化合物として、上記一般式(II)中の芳香環が、ヘテロ原子及び/又は置換基を有する化合物を用いてもよい。
ヘテロ原子としては、例えば、ハロゲン原子等が挙げられ、そして置換基としては、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数6〜18のアリール基、フェナシル基、アミノ基、炭素数1〜10のアルキルアミノ基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、メルカプト基、炭素数1〜10のアルキルメルカプト基、アリール基、水酸基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基、カルボキシル基、アルキル基の炭素数が1〜10のカルボキシアルキル基、アルキル基の炭素数が1〜10のアシル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数1〜20のアルコキシカルボニル基、炭素数2〜10のアルキルカルボニル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のN−アルキルカルバモイル基若しくは複素環を含む基、又はこれらの置換基で置換されたアリール基等が挙げられる。これらの置換基は縮合環を形成しているか、又はこれらの置換基中の水素原子がハロゲン原子等のヘテロ原子に置換されていてもよい。一般式(II)中の芳香環が複数の置換基を有する場合には、複数の置換基は同一であるか、又は異なっていてよい。
感光性樹脂組成物の固形分総量に対して、(b3)芳香環及びエチレン性不飽和結合を有する化合物の含有量が、0質量%を超え、かつ50質量%以下であることが好ましい。この含有量が、0質量%を超えると、解像度および密着性が改善する傾向にあり、現像時間およびエッジフュージョンの観点から50質量%以下が好ましい。
上記で説明されたアルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物、並びに(b1)〜(b3)化合物は、それぞれ独立に、又は組み合わせて使用されることができる。感光性樹脂組成物は、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、アルキレンオキサイド鎖及びジペンタエリスリトール骨格を有する(メタ)アクリレート化合物並びに(b1)〜(b3)化合物だけでなく、その他の化合物も含んでよい。
その他の化合物としては、少なくとも1個の(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート化合物、ウレタン結合を有する(メタ)アクリレート、多価アルコールにα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、グリシジル基含有化合物にα,β−不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物、フタル酸系化合物等が挙げられる。中でも、解像度、密着性および剥離時間の観点から、少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート化合物が好ましい。少なくとも2個の(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート化合物は、ジ、トリ、テトラ、ペンタ、ヘキサ(メタ)アクリレート等でよい。例えば、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドを両方有するジ(メタ)アクリレート(例えば「FA−023M、FA−024M、FA−027M、製品名、日立化成工業製」)が、柔軟性、解像性、密着性等の観点で好ましい。
また、4−ノルマルノニルフェノキシオクタエチレングリコールアクリレート、4−ノルマルノニルフェノキシテトラエチレングリコールアクリレート、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β'−メタクリロイルオキシエチル−о−フタレートのようなエチレン性不飽和結合を1個有する化合物を含むと、剥離性や硬化膜柔軟性の観点で好ましく、γ−クロロ−β−ヒドロキシプロピル−β'−メタクリロイルオキシエチル−о−フタレートを含むと感度、解像性、又は密着性の観点でも好ましい。
本実施形態では、レジストパターンの密着性を向上させ、かつレジストパターンの硬化不良、現像時間の遅延、コールドフロー若しくはブリードアウト又は硬化レジストの剥離遅延を抑制するというという観点から、感光性樹脂組成物中の全ての(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の総含有量は、好ましくは1質量%〜70質量%、より好ましくは2質量%〜60質量%、さらに好ましくは4質量%〜50質量%の範囲内である。
(C)光重合開始剤
(C)光重合開始剤は、光によりモノマーを重合させる化合物である。感光性樹脂組成物は、(C)光重合開始剤として本技術分野において一般に知られている化合物を含む。
感光性樹脂組成物中の(C)光重合開始剤の総含有量は、好ましくは0.01〜20質量%、より好ましくは0.05質量%〜10質量%、さらに好ましくは0.1質量%〜7質量%、特に好ましくは0.1質量%〜6質量%の範囲内である。(C)光重合開始剤の総含有量は、十分な感度を得るという観点から0.01質量%以上であることが好ましく、レジスト底面まで光を充分に透過させて、良好な高解像性を得るという観点から20質量%以下であることが好ましい。
(C)光重合開始剤としては、キノン類、芳香族ケトン類、アセトフェノン類、アシルフォスフィンオキサイド類、ベンゾイン又はベンゾインエーテル類、ジアルキルケタール類、チオキサントン類、ジアルキルアミノ安息香酸エステル類、オキシムエステル類、アクリジン類(例えば9−フェニルアクリジン、ビスアクリジニルヘプタン、9−(p−メチルフェニル)アクリジン、9−(m−メチルフェニル)アクリジンが感度、解像性、及び密着性の点で好ましい)が挙げられ、更にヘキサアリールビイミダゾール、ピラゾリン化合物、アントラセン化合物(例えば9,10−ジブトキシアントラセン、9,10−ジエトキシアントラセン、9,10−ジフェニルアントラセンが感度、解像性、及び密着性の点で好ましい)、クマリン化合物(例えば7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリンが感度、解像性、及び密着性の点で好ましい)、N−アリールアミノ酸又はそのエステル化合物(例えばN−フェニルグリシンが感度、解像性、及び密着性の点で好ましい)、及びハロゲン化合物(例えばトリブロモメチルフェニルスルホン)などが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。その他、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、2−メチル−1−(4−メチルチオフェニル)−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−ホスフィンオキサイド、トリフェニルホスフィンオキシド等を用いてもよい。
芳香族ケトン類としては、例えば、ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン[4,4’−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン]、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メトキシ−4’−ジメチルアミノベンゾフェノンを挙げることができる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。これらの中でも、密着性の観点から、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。さらに、透過率の観点から、感光性樹脂組成物中の芳香族ケトン類の含有量は、好ましくは0.01質量%〜0.5質量%、さらに好ましくは0.02質量%〜0.3質量%の範囲内である。
ヘキサアリールビイミダゾールの例としては、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルビイミダゾール、2,2’,5−トリス−(o−クロロフェニル)−4−(3,4−ジメトキシフェニル)−4’,5’−ジフェニルビイミダゾール、2,4−ビス−(o−クロロフェニル)−5−(3,4−ジメトキシフェニル)−ジフェニルビイミダゾール、2,4,5−トリス−(o−クロロフェニル)−ジフェニルビイミダゾール、2−(o−クロロフェニル)−ビス−4,5−(3,4−ジメトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2−フルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3−ジフルオロメチルフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,4−ジフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,5−ジフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,6−ジフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3,4−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3,5−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3,6−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,4,5−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,4,6−トリフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3,4,5−テトラフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、2,2’−ビス−(2,3,4,6−テトラフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール、及び2,2’−ビス−(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラキス−(3−メトキシフェニル)−ビイミダゾール等が挙げられ、これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。高感度、解像性及び密着性の観点から、2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール二量体が好ましい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物中のヘキサアリールビスイミダゾール化合物の含有量は、感光性樹脂層の剥離特性及び/又は感度を向上させるという観点から、好ましくは0.05質量%〜7質量%、より好ましくは0.1質量%〜6質量%、さらに好ましくは1質量%〜4質量%の範囲内である。
感光性樹脂層の剥離特性、感度、解像性、又は密着性の観点から、感光性樹脂組成物は、光増感剤としてピラゾリン化合物も含むことが好ましい。
ピラゾリン化合物としては、例えば、1−フェニル−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−(4−(ベンゾオキサゾール−2−イル)フェニル)−3−(4−tert−ブチル−スチリル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−オクチル−フェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−イソプロピルスチリル)−5−(4−イソプロピルフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(4−メトキシスチリル)−5−(4−メトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(3,5−ジメトキシスチリル)−5−(3,5−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(3,4−ジメトキシスチリル)−5−(3,4−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,6−ジメトキシスチリル)−5−(2,6−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,5−ジメトキシスチリル)−5−(2,5−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,3−ジメトキシスチリル)−5−(2,3−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン、1−フェニル−3−(2,4−ジメトキシスチリル)−5−(2,4−ジメトキシフェニル)−ピラゾリン等が上記の観点から好ましく、1−フェニル−3−(4−ビフェニル)−5−(4−tert−ブチル−フェニル)−ピラゾリンがより好ましい。
感光性樹脂組成物は、光増感剤として、1種又は2種以上のピラゾリン化合物を含んでよい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物中の光増感剤の含有量は、感光性樹脂層の剥離特性及び/又は感度を向上させるという観点から、好ましくは0.05質量%〜5質量%、より好ましくは0.1質量%〜3質量%の範囲内である。
(D)添加剤
感光性樹脂組成物は、所望により、染料、可塑剤、酸化防止剤、安定化剤等の添加剤を含んでよい。例えば、特開2013−156369号公報に列挙されている添加剤を使用してよい。
着色性、色相安定性及び露光コントラストの観点から、感光性樹脂組成物は、染料として、トリス(4−ジメチルアミノフェニル)メタン[ロイコクリスタルバイオレット]及び/又はダイアモンドグリーン(保土ヶ谷化学株式会社製 アイゼン(登録商標) DIAMOND GREEN GH)を含むことが好ましい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物中の染料の含有量は、好ましくは0.001質量%〜3質量%、より好ましくは0.01質量%〜2質量%、さらに好ましくは0.02質量%〜1質量%の範囲内である。染料の含有量は、良好な着色性を得るという観点から0.001質量%以上であることが好ましく、感光性樹脂層の感度を維持するという観点から3質量%以下であることが好ましい。
感光性樹脂組成物の熱安定性又は保存安定性の観点から、感光性樹脂組成物は、安定化剤として、ラジカル重合禁止剤、例えば、ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、p−メトキシフェノール、4−tert−ブチルカテコール、4−エチル−6−tert−ブチルフェノール等;ベンゾトリアゾール類、例えば、1−(2−ジ−n−ブチルアミノメチル)−5−カルボキシルベンゾトリアゾールと1−(2−ジ−n−ブチルアミノメチル)−6−カルボキシルベンゾトリアゾールの1:1混合物等;カルボキシベンゾトリアゾール類、例えば、4−カルボキシ−1,2,3−ベンゾトリアゾール、5−カルボキシ−1,2,3−ベンゾトリアゾール、6−カルボキシ−1,2,3−ベンゾトリアゾール等;及びグリシジル基を有するアルキレンオキサイド化合物、例えば、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル等;から成る群から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。その他、2−メルカプトベンゾイミダゾール、1H−テトラゾール、1−メチル−5−メルカプト−1H−テトラゾール、2−アミノ−5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、3−メルカプトトリアゾール、4,5−ジフェニル−1,3−ジアゾール−2−イル、5−アミノ−1H−テトラゾール等を含んでいてもよい。
本実施形態では、感光性樹脂組成物中の全ての安定化剤の総含有量は、好ましくは0.001質量%〜3質量%、より好ましくは0.01質量%〜1質量%、さらに好ましくは0.05質量%〜0.7質量%の範囲内である。安定化剤の総含有量は、感光性樹脂組成物に良好な保存安定性を付与するという観点から0.001質量%以上であることが好ましく、感光性樹脂層の感度を維持するという観点から3質量%以下であることが好ましい。
上記で説明された添加剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
<感光性樹脂組成物調合液>
本実施形態では、感光性樹脂組成物に溶媒を添加することにより感光性樹脂組成物調合液を形成することができる。好適な溶媒としては、ケトン類、例えば、メチルエチルケトン(MEK)等;及びアルコール類、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。感光性樹脂組成物調合液の粘度が25℃で500mPa・秒〜4000mPa・秒となるように、溶媒を感光性樹脂組成物に添加することが好ましい。
<感光性樹脂積層体>
本実施形態では、支持体と、支持体上に積層された、上記感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層とを有する感光性樹脂積層体が提供されることができる。感光性樹脂積層体は、所望により、感光性樹脂層の支持体側と反対側に保護層を有していてもよい。
支持体としては、特に限定されるものではないが、露光光源から放射される光を透過する透明なものが好ましい。このような支持体としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデン共重合フィルム、ポリメタクリル酸メチル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、スチレン共重合体フィルム、ポリアミドフィルム、及びセルロース誘導体フィルムが挙げられる。これらのフィルムは、必要に応じて延伸されていてもよい。ヘーズは、好ましくは0.01%〜5.0%、より好ましくは0.01%〜2.5%、さらに好ましくは0.01%〜1.0%である。フィルムの厚みは、フィルムが薄いほど画像形成性及び経済性の面で有利であるが、強度を維持する必要から、10μm〜30μmであることが好ましい。
また、感光性樹脂積層体に用いられる保護層の重要な特性は、感光性樹脂層との密着力について、支持体よりも保護層の方が小さく、容易に剥離できることである。保護層としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等が好ましい。例えば、特開昭59−202457号公報に記載された剥離性の優れたフィルムを用いることができる。保護層の膜厚は、10μm〜100μmが好ましく、10μm〜50μmがより好ましい。
本実施形態では、感光性樹脂積層体における感光性樹脂層の厚みは、好ましくは5μm〜100μm、より好ましくは7μm〜60μmである。感光性樹脂層の厚みは、小さいほどレジストパターンの解像性が向上し、一方で、大きいほど硬化膜の強度が向上するので、用途に応じて選択されることができる。
支持体、感光性樹脂層、及び所望により、保護層を順次積層して、感光性樹脂積層体を作製する方法としては、既知の方法を使用してよい。
例えば、上記感光性樹脂組成物調合液を調製し、次に支持体上にバーコーター又はロールコーターを用いて塗布して乾燥させ、支持体上に感光性樹脂組成物調合液から成る感光性樹脂層を積層する。さらに、所望により、感光性樹脂層上に保護層を積層することにより感光性樹脂積層体を作製することができる。
<レジストパターン形成方法>
レジストパターンの形成方法は、支持体に上述の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を積層するラミネート工程、感光性樹脂層を露光する露光工程、及び露光された感光性樹脂層を現像する現像工程を、好ましくはこの順に、含む。本実施形態においてレジストパターンを形成する具体的な方法の一例を以下に示す。
先ず、ラミネート工程において、ラミネーターを用いて基板上に感光性樹脂層を形成する。具体的には、感光性樹脂積層体が保護層を有する場合には保護層を剥離した後、ラミネーターで感光性樹脂層を基板表面に加熱圧着しラミネートする。基板の材料としては、例えば、銅、ステンレス鋼(SUS)、ガラス、酸化インジウムスズ(ITO)等が挙げられる。
本実施形態では、感光性樹脂層は基板表面の片面だけにラミネートするか、又は必要に応じて両面にラミネートしてもよい。ラミネート時の加熱温度は一般的に40℃〜160℃である。また、ラミネート時の加熱圧着を2回以上行うことにより、得られるレジストパターンの基板に対する密着性を向上させることができる。加熱圧着時には、二連のロールを備えた二段式ラミネーターを使用するか、又は基板と感光性樹脂層との積層物を数回繰り返してロールに通すことにより圧着してもよい。
次に、露光工程において、露光機を用いて感光性樹脂組層を活性光に露光する。露光は、所望により、支持体を剥離した後に行うことができる。フォトマスクを通して露光する場合には、露光量は、光源照度及び露光時間により決定され、光量計を用いて測定してもよい。露光工程では、ダイレクトイメージング露光を行なってもよい。ダイレクトイメージング露光においてはフォトマスクを使用せず基板上に直接描画装置によって露光する。光源としては波長350nm〜410nmの半導体レーザー又は超高圧水銀灯が用いられる。描画パターンがコンピューターによって制御される場合、露光量は、露光光源の照度及び基板の移動速度によって決定される。フォトマスクの像をレンズを通して投影させることによる露光を行ってもよい。
次に、現像工程において、露光後の感光性樹脂層における未露光部又は露光部を、現像装置を用いて現像液により除去する。露光後、感光性樹脂層上に支持体がある場合には、これを除く。続いてアルカリ水溶液から成る現像液を用いて、未露光部又は露光部を現像除去し、レジスト画像を得る。
アルカリ水溶液としては、NaCO、KCO等の水溶液が好ましい。アルカリ水溶液は、感光性樹脂層の特性に合わせて選択されるが、0.2質量%〜2質量%の濃度のNaCO水溶液が一般的に使用される。アルカリ水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混ぜてもよい。現像工程における現像液の温度は、20℃〜40℃の範囲内で一定に保たれることが好ましい。
上記の工程によってレジストパターンが得られるが、所望により、さらに100℃〜300℃で加熱工程を行うこともできる。この加熱工程を実施することにより、レジストパターンの耐薬品性を向上させることができる。加熱工程には、熱風、赤外線、又は遠赤外線を用いる方式の加熱炉を用いることができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、プリント基板の回路を形成するために好適に使用されることができる。一般に、プリント基板の回路形成方法としては、サブトラクティブプロセス及びセミアディティブプロセス(SAP)が使用される。
サブトラクティブプロセスは、基板全面に配置された導体からエッチングで非回路部分のみを除去して、回路を形成する方法である。
SAPは、基板全面に配置された導体シード層上の非回路部分にレジストを形成してから、回路部分のみをめっきで形成する方法である。
本実施形態では、感光性樹脂組成物はSAPのために使用されることがより好ましい。
<感光性樹脂組成物の硬化物>
本実施形態では、感光性樹脂組成物の硬化物の伸度が、レジストパターンの柔軟性を改善するために、1mm以上であることが好ましく、2mm以上であることがより好ましく、3mm以上であることがさらに好ましい。
硬化物の伸度は、感光性樹脂組成物を用いて作製した感光性樹脂積層体を5mm×40mmの長方形のマスクを通して露光し、さらに最小現像時間の2倍の時間で現像し、得られた硬化レジストを引っ張り試験機(オリエンテック(株)社製、RTM−500)にて100mm/minの速度にて引っ張ることにより測定される。
本実施形態では、感光性樹脂組成物の硬化物のヤングモジュラスが、レジストパターンの解像性と柔軟性の観点から、1.5Gpa以上かつ8GPa未満の範囲内であることが好ましい。本明細書中、「ヤングモジュラス」は、株式会社東洋テクニカ製ナノインデンターDCMを用いてナノインデンテーション法で測定できる。具体的には、「ヤングモジュラス」は、測定対象樹脂組成物を基板にラミネートし、露光し、現像した基板上の感光性樹脂組成物表面を、株式会社東洋テクニカ製ナノインデンターDCMを用いて測定する。測定のメソッドとしては、DCM Basic Hardness, Modulus,Tip Cal,Load Control.msm(マルチロード・アンロード・メソッド,MultiLoad Method)を用い、押し込み試験のパラメータは、Percent To Unload=90%、Maximum Load=1gf、Load Rate Multiple For Unload Rate=1、Number Of Times to Load=5、Peak Hold time=10s、Time To Load=15s、Poisson's ratio=0.25とした。ヤングモジュラスは、「Modulas At Max Load」の値とした。
<導体パターンの製造方法>
導体パターンの製造方法は、金属板、金属皮膜絶縁板等の基板に上述の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を積層するラミネート工程、感光性樹脂層を露光する露光工程、露光された感光性樹脂層の未露光部又は露光部を現像液で除去することによって、レジストパターンが形成された基板を得る現像工程、及びレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程を、好ましくはこの順に、含む。
本実施形態では、導体パターンの製造方法は、基板として金属板又は金属皮膜絶縁板を用い、上述のレジストパターン形成方法によってレジストパターンを形成した後に、導体パターン形成工程を経ることにより行われる。導体パターン形成工程においては、現像により露出した基板表面(例えば、銅面)に既知のエッチング法又はめっき法を用いて導体パターンを形成する。
さらに、本発明は、例えば、以下の用途において好適に適用される。
<配線板の製造方法>
導体パターンの製造方法により導体パターンを製造した後に、レジストパターンを、現像液よりも強いアルカリ性を有する水溶液により基板から剥離する剥離工程を更に行うことにより、所望の配線パターンを有する配線板(例えば、プリント配線板)を得ることができる。
配線板の製造においては、基板として、絶縁樹脂層と銅層の積層体、又はフレキシブル基板を用いる。SAPを行うためには、絶縁樹脂層と銅層の積層体を用いることが好ましい。SAPについては、銅層は、触媒としてパラジウムを含む無電解銅めっき層であることが好ましい。SAPについては、導体パターン形成工程が、既知のめっき法により行われることも好ましい。モディファイドセミアディティブプロセス(MSAP)を行うためには、基板は、絶縁樹脂層と銅箔の積層体であることが好ましく、銅張積層板であることがより好ましい。
剥離用のアルカリ水溶液(以下、「剥離液」ともいう)については、特に制限されるものではないが、2質量%〜5質量%の濃度のNaOH又はKOHの水溶液、もしくは有機アミン系剥離液が一般に用いられる。剥離液には少量の水溶性溶媒を加えてよい。水溶性溶媒としては、例えば、アルコール等が挙げられる。剥離工程における剥離液の温度は、40℃〜70℃の範囲内であることが好ましい。
SAPを行うためには、配線板の製造方法は、得られた配線板からパラジウムを除去する工程をさらに含むことが好ましい。
<リードフレームの製造>
基板として銅、銅合金、又は鉄系合金等の金属板を用いて、レジストパターン形成方法によってレジストパターンを形成した後に、以下の工程を経ることにより、リードフレームを製造できる。先ず、現像により露出した基板をエッチングして導体パターンを形成する工程を行う。その後、配線板の製造方法と同様の方法でレジストパターンを剥離する剥離工程を行って、所望のリードフレームを得ることができる。
<凹凸パターンを有する基材の製造>
レジストパターン形成方法により形成されるレジストパターンは、サンドブラスト工法により基板に加工を施す時の保護マスク部材として使用することができる。この場合、基板としては、例えば、ガラス、シリコンウエハー、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、セラミック、サファイア、金属材料等が挙げられる。これらの基板上に、レジストパターン形成方法と同様の方法によって、レジストパターンを形成する。その後、形成されたレジストパターン上からブラスト材を吹き付けて、目的の深さに切削するサンドブラスト処理工程、及び基板上に残存したレジストパターン部分をアルカリ剥離液等で基板から除去する剥離工程を行って、基板上に微細な凹凸パターンを有する基材を製造できる。
サンドブラスト処理工程では、公知のブラスト材を使用してよいが、例えば、SiC、SiO、Al、CaCO、ZrO、ガラス、ステンレス等を含む粒径2μm〜100μmの微粒子が一般に使用される。
<半導体パッケージの製造>
基板として大規模集積化回路(LSI)の形成が終了したウエハを用いて、レジストパターン形成方法によりウエハにレジストパターンを形成した後に、以下の工程を経ることによって、半導体パッケージを製造することができる。先ず、現像により露出した開口部に銅、はんだ等の柱状めっきを施して、導体パターンを形成する工程を行う。その後、配線板の製造方法と同様の方法でレジストパターンを剥離する剥離工程を行って、更に、柱状めっき以外の部分の薄い金属層をエッチングにより除去する工程を行うことにより、所望の半導体パッケージを得ることができる。
本実施形態では、感光性樹脂組成物は、プリント配線板の製造;ICチップ搭載用リードフレーム製造;メタルマスク製造等の金属箔精密加工;ボール・グリッド・アレイ(BGA)、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)等のパッケージの製造;チップ・オン・フィルム(COF)、テープオートメイテッドボンディング(TAB)等のテープ基板の製造;半導体バンプの製造;及びITO電極、アドレス電極、電磁波シールド等のフラットパネルディスプレイの隔壁の製造に利用されることができる。
なお、上述した各パラメータの値については特に断りのない限り、後述する実施例での測定方法に準じて測定される。
高分子の物性値の測定、高分子のガラス転移温度の計算、並びに実施例及び比較例の評価用サンプルの作製方法を説明し、次いで、得られたサンプルについての評価方法及びその評価結果を示す。
(1)物性値の測定又は計算
<高分子の重量平均分子量又は数平均分子量の測定>
高分子の重量平均分子量又は数平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU−1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF−807、KF−806M、KF−806M、KF−802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM−105)による検量線使用)によりポリスチレン換算として求めた。
さらに、高分子の分散度は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)として算出された。
<酸当量>
本明細書において、酸当量とは、分子中に1当量のカルボキシル基を有する重合体の質量(グラム)を意味する。平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM−555)を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて電位差滴定法により酸当量を測定した。
<ガラス転移温度>
アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度は、下記式(Fox式):
Figure 2021131556
{式中、Wは、アルカリ可溶性高分子を構成するコモノマーそれぞれの質量であり、
Tgは、アルカリ可溶性高分子を構成するコモノマーのそれぞれがホモポリマーであった場合のガラス転移温度であり、
totalは、アルカリ可溶性高分子の合計質量であり、そして
nは、アルカリ可溶性高分子を構成するコモノマーの種類の数である。}
に従って求められる値である。
ここで、ガラス転移温度Tgを求める際には、対応するアルカリ可溶性高分子を形成するコモノマーから成るホモポリマーのガラス転移温度として、Brandrup,J. Immergut, E. H.編集「Polymer handbook, Third edition, John wiley & sons, 1989, p.209 Chapter VI 『Glass transition temperatures of polymers』」に示される値を使用するものとする。なお、実施例において計算に用いた各コモノマーから成るホモポリマーのTgを表1に示す。
<(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量>
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の分子構造から計算することで分子量を求めた。複数種類の(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物が存在する場合は、各化合物の分子量を含有量で加重平均することにより求めた。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU−1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(K−801、K−801、K−802、KF−802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(東ソー株式会社製TSK standard POLYSTYRENE)による検量線使用)によりポリスチレン換算として求めた。
<(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるメタクリロイル基の濃度>
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物100gに対するメタクリロイル基のモル数を計算により求めた。
<B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるエチレンオキサイド(EO)ユニットの濃度>
(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物100gに対するエチレンオキサイド(EO)ユニットのモル数を計算により求めた。
(2)評価用サンプルの作製方法
評価用サンプルは以下のように作製した。
<感光性樹脂積層体の作製>
下記表2〜5に示す成分(但し、各成分の数字は固形分としての配合量(質量部)を示す。)及び溶媒を十分に攪拌、混合して、感光性樹脂組成物調合液を得た。表2及び4中に略号で表した成分の名称を、それぞれ下記表3及び5に示す。支持フィルムとして16μm厚のポリエチレンテレフタラートフィルム(東レ(株)製、FB−40)を用い、その表面にバーコーターを用いて、この調合液を均一に塗布し、95℃の乾燥機中で2.5分間乾燥して、感光性樹脂組成物層を形成した。感光性樹脂組成物層の乾燥厚みは25μmであった。
次いで、感光性樹脂組成物層のポリエチレンテレフタラートフィルムを積層していない側の表面上に、保護層として19μm厚のポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、GF−818)を貼り合わせて感光性樹脂積層体を得た。
<基板整面>
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、感度、画像性、密着性及び耐薬液性の評価基板として、35μm圧延銅箔を積層した0.4mm厚の銅張積層板をソフトエッチング剤(菱江化学(株)製、CPE−900)で処理して、10質量%HSOで基板表面を洗浄した。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、研削材(日本カーリット(株)製、サクランダムR(登録商標#220))を用いて、35μm圧延銅箔を積層した0.4mm厚の銅張積層板をスプレー圧0.2MPaでジェットスクラブ研磨することにより、評価用基板を作製した。
<ラミネート>
感光性樹脂積層体のポリエチレンフィルムを剥がしながら、整面して60℃に予熱した銅張積層板に、ホットロールラミネーター(旭化成(株)社製、AL−700)により、感光性樹脂積層体をロール温度105℃でラミネートして試験片を得た。エアー圧は0.35MPaとし、ラミネート速度は1.5m/分とした。
<露光>
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、直接描画露光機(日立ビアメカニクス(株)製、DE−1DH、光源:GaN青紫ダイオード、主波長405±5nm)により、ストーファー41段ステップタブレット又は所定のダイレクトイメージング(DI)露光用のマスクパターンを用いて、照度85mW/cmの条件下で露光した。露光は、前記ストーファー41段ステップタブレットをマスクとして露光、現像したときの最高残膜段数が15段となる露光量で行った。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、クロムガラスマスクを用いて、平行光露光機((株)オーク製作所社製、HMW―801)により、表4に示す露光量で露光を行った。
<現像>
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、露光した評価基板のポリエチレンテレフタラートフィルムを剥離した後、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて30℃の1質量%NaCO水溶液を所定時間スプレーし、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去した。この際、最小現像時間の2倍の時間に亘って現像し、硬化レジストパターンを作製した。なお、最小現像時間とは、未露光部分の感光性樹脂層が完全に溶解するのに要する最も少ない時間をいう。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、感光性樹脂積層体からポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した後、(株)フジ機工製現像装置を用い、フルコーンタイプのノズルにて、現像スプレー圧0.15MPaで、30℃の1質量%NaCO水溶液を所定時間スプレーして現像し、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去した。このとき、未露光部分の感光性樹脂層が完全に溶解するのに要する最も少ない時間を最小現像時間として測定し、最小現像時間の2倍の時間で現像してレジストパターンを作製した。その際、水洗工程は、フラットタイプのノズルにて水洗スプレー圧0.15MPaで、現像工程と同時間処理した。
(3)サンプルの評価方法
<感度評価>
ラミネート後15分経過した感度評価用基板をストーファー41段ステップタブレットのマスクを通して露光した。最小現像時間の2倍の時間で現像し、最高残膜段数が15段となる露光量によって以下の基準によりランク分けした。
○(良好):最高残膜段数が15段となる露光量が70mJ/cm未満。
×(不良):最高残膜段数が15段となる露光量が70mJ/cm以上。
<解像性>
ラミネート後15分経過した解像性評価用基板を、露光部と未露光部の幅が1:1の比率のラインパターンを有する描画データを使用して露光した。最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、硬化レジストラインを形成した。
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を解像度の値として以下の基準によりランク分けした。
○(良好):解像度の値が12μm以下。
△(許容):解像度の値が12μmを超え、17μm以下。
×(不良):解像度の値が17μmを超える。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を解像度の値として以下の基準によりランク分けした。
◎(極めて良好):解像度の値が7.5μm以下。
○(良好):解像度の値が7.5μmを超え、9μm以下。
△(許容):解像度の値が9μmを超える。
<FT−IR測定>
感光性樹脂積層体のポリエチレンフィルムを剥がした後に、FT−IR(Thermo SCIENTIFIC製、NICOLET 380)測定を行った。
波数810cm−1におけるピーク高さPは、露光前にFT−IRで吸光度を測定することで求めた。当該ピークが他のピークと重なっている場合は、当該ピークの両側の立ち上がり点同士を線で結び、その線からの最高高さを計測した。
エチレン性二重結合の反応率Qは以下の方法で求めた。感光性樹脂積層体のポリエチレンテレフタレートフィルム(支持層)側から直接描画露光機(日立ビアメカニクス(株)製、DE−1DH、光源:GaN青紫ダイオード(主波長405±5nm))を用いて、露光を行った。露光時の照度は85mW/cmとした。このときの露光量は、前記の方法でストーファー41段ステップタブレットをマスクとして露光し、次いで現像したときの最高残膜段数が15段となる露光量で行った。以上の操作により得られた硬化レジストのエチレン性二重結合の反応率Qを、波数810cm−1の露光前後でのピーク高さよりエチレン性二重結合基の消失率(%)を算出し、反応率Q(%)を求めた。
Rは感光性樹脂層の膜厚(μm)であり、P×Q/Rを計算により求めた。
<密着性>
実施例I−1〜I−16及び比較例I−1〜I−3では、ラミネート後15分経過した解像性評価用基板を、露光部と未露光部の幅が1:400の比率のラインパターンを有する描画データを使用して露光した。最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を密着性の値として以下の基準によりランク分けした。
○(極めて良好):密着性の値が12μm以下。
○△(良好):密着性の値が12μmを超え、13μm以下。
△(許容):密着性の値が13μmを超え、15μm以下。
×(不良):密着性の値が15μmを超える。
また、実施例II−1〜II−6及び比較例II−1〜II−5では、ラミネート後15分経過した評価用基板を、露光部と未露光部との幅が1:100の比率のラインパターンを有するクロムガラスマスクを通して露光した。最小現像時間の2倍の時間で現像し、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を密着性の値とし、下記のようにランク分けした。
◎(極めて良好):密着性の値が7.5μm以下。
○(良好):密着性の値が7.5μmを超え、9μm以下。
△(許容):密着性の値が9μmを超え、10μm未満。
×(不良):密着性の値が10μm以上。
<耐薬液性評価>
アトテックジャパン(株)製キュプラプロS2 100mLと98%硫酸60mLと純水840mLを混合して、薬液を作製した。ラミネート後15分経過した解像性評価用基板を、露光部と未露光部の幅が1:400の比率のラインパターンを有する描画データを使用して露光した。最小現像時間の2倍の現像時間で現像し、ビーカーで40℃に加温した薬液に5分間浸漬した。浸漬後、純水にて洗浄し、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を耐薬液性の値として得た。なお、表2では、耐薬液性の値が17μmを超える場合のみを「×(不良)」として示した。
<ブリードアウト性>
ロール状に巻き取った感光性樹脂積層体を23℃、遮光条件で保管し、ブリードアウトにより支持フィルム表面(但しロールの最外層は除く)にべたつきが生じるまでの時間を以下のようにランク分けし、ブリードアウト性を評価した。
○(良好):支持フィルム表面にべたつきが生じるまでの時間が1か月以上
×(不良):支持フィルム表面にべたつきが生じるまでの時間が1か月未満
(4)評価結果
評価結果を下記表2〜5に示す。耐薬液性評価が17μm以下であるように設計されている感光性樹脂組成物は、レジストパターンの密着性、解像性、又はスソ形状のバランスにも優れる。また、このような感光性樹脂組成物を用いることにより、めっきにより配線パターンを形成する際、ショートを抑制することができる。耐薬液性評価の後に銅めっきを行ったところ、比較例I−1の組成では硬化レジストのライン幅15μmの部分にショートが観察されたが、実施例I−1の組成ではショートが観察されず、不良低減可能であると推察された。
Figure 2021131556
Figure 2021131556
Figure 2021131556
Figure 2021131556
Figure 2021131556

Claims (20)

  1. (A)アルカリ可溶性高分子;
    (B)エチレン性不飽和結合を有する化合物;及び
    (C)光重合開始剤;
    を含み、露光後に支持体から剥離可能な感光性樹脂層を形成するための感光性樹脂組成物であって、
    前記(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、110℃以下であり、かつ
    前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を3個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、前記感光性樹脂組成物。
  2. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物の重量平均分子量が760以上である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  3. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるメタクリロイル基の濃度が0.20mol/100g以上である、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
  4. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物中におけるエチレンオキサイドユニットの濃度が0.80mol/100g以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  5. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつアルキレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  6. 前記(A)アルカリ可溶性高分子が、100〜600の酸当量及び5,000〜500,000の重量平均分子量を有し、かつその側鎖に芳香族基を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  7. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレン性不飽和結合を5個以上有し、かつエチレンオキサイド鎖を有する(メタ)アクリレート化合物を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  8. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、エチレンオキサイド鎖とジペンタエリスリトール骨格とを有する(メタ)アクリレート化合物を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  9. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、下記一般式(II):
    Figure 2021131556
    {式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、AはCであり、BはCであり、n及びnは各々独立に1〜39の整数であり、かつn+nは2〜40の整数であり、n及びnは各々独立に0〜29の整数であり、かつn+nは0〜30の整数であり、−(A−O)−及び−(B−O)−の繰り返し単位の配列は、ランダムであってもブロックであってもよく、ブロックの場合、−(A−O)−と−(B−O)−とのいずれがビスフェニル基側でもよい。}
    で表される化合物をさらに含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  10. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、下記一般式(I):
    Figure 2021131556
    {式中、R〜Rは、それぞれ独立に、炭素数1〜4のアルキル基を表し、Xは、炭素数2〜6のアルキレン基を表し、m、m、m及びmは、それぞれ独立に、0〜40の整数であり、m+m+m+mは、1〜40であり、そしてm+m+m+mが2以上である場合には、複数のXは、互いに同一であるか、又は異なっていてよい}
    で表される化合物をさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  11. 前記(C)光重合開始剤として、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  12. 前記(C)光重合開始剤として、ピラゾリン化合物を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  13. ダイレクトイメージング露光用である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  14. 前記(A)アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度Tgの重量平均値Tgtotalが、105℃以下であり、
    前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物を、前記感光性樹脂組成物の固形分総量に対して0質量%を超え16質量%以下の範囲で含み、かつ
    前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物のうちの70質量%以上が、500以上の重量平均分子量を有する化合物である、
    請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
  15. 前記(b1)メタクリロイル基を少なくとも3個有する化合物は、500以上の重量平均分子量を有する、請求項14に記載の感光性樹脂組成物。
  16. 前記(B)エチレン性不飽和結合を有する化合物として、(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物を含む、請求項14又は15に記載の感光性樹脂組成物。
  17. 前記(b2)ブチレンオキサイド鎖と1個又は2個の(メタ)アクリロイル基とを有する化合物は、500以上の重量平均分子量を有する、請求項16に記載の感光性樹脂組成物。
  18. セミアディティブプロセス(SAP)用である、請求項14〜17のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
  19. 請求項1〜18のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を支持体に積層するラミネート工程;
    該感光性樹脂層を露光する露光工程;及び
    該露光された感光性樹脂層を現像する現像工程;
    を含むレジストパターンの形成方法。
  20. 請求項1〜18のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を基板に積層するラミネート工程;
    該感光性樹脂層を露光する露光工程;
    該露光された感光性樹脂層を現像して、レジストパターンが形成された基板を得る現像工程;
    該レジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程;及び
    該レジストパターンを剥離する剥離工程;
    を含む配線板の製造方法。
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