JP2022144653A - Etchant and etching method for thermoplastic resin - Google Patents

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昌大 田邉
Masahiro Tanabe
隆 宮崎
Takashi Miyazaki
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Abstract

To form a pattern which is difficult to manufacture a mold and has a narrow pitch into a thermoplastic resin.SOLUTION: An etchant for a thermoplastic resin contains 5-40 mass% of alkanolamine and 15-45 mass% of an alkali metal hydroxide, wherein the alkanolamine compound is at least one compound selected from the group consisting of ethanolamine, N-(β-aminoethyl)ethanolamine, N-methyl ethanolamine, N-ethyl ethanolamine, triethanolamine, N-methyl diethanolamine and N- ethyl diethanolamine, and the alkali metal hydroxide is at least one compound selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱可塑性樹脂用エッチング液及びエッチング方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an etchant for thermoplastic resin and an etching method.

マイクロ化学デバイスを使って細胞を観察する場合、従来の技術では観察する細胞に適切なウェル形状として最小で直径10μmサイズのマイクロウェルを数十万個集積したデバイスが提供できているものの、射出成形でのマイクロ化学デバイスを作製するには、ウェルとウェルとの距離が最小でもウェル径の2倍(2ウェル)以上は必要であった。このような状況では、1デバイス内のウェル集積数は数十万個になるものの、蛍光顕微鏡観察、レーザ顕微鏡観察などの観察では1視野内にあるウェル数に限界があり、かつ観察試料の作製条件によっては貴重な細胞がウェル内に入らないで、ウェル間に存在してしまうことがあった。 When observing cells using microchemical devices, conventional technology can provide devices with hundreds of thousands of microwells with a minimum diameter of 10 μm, which are suitable for the cells to be observed. In order to fabricate a microchemical device in , the minimum distance between wells was required to be at least twice the well diameter (2 wells). Under such circumstances, although the number of wells accumulated in one device is several hundred thousand, there is a limit to the number of wells in one field of view in observations such as fluorescence microscopy and laser microscopy. Depending on the conditions, valuable cells sometimes did not enter the wells and existed between the wells.

合成樹脂による射出成形でマイクロ化学デバイスを作製するには、デバイスのパターン形状(ウェルデバイスの場合はウェル形状)を反転させた金型入子を作製する必要がある。射出成型で使用される合成樹脂は、一般的に、熱可塑性樹脂である。現状の金型作製技術では、加工ツールからくる制限、加工機からくる制限、デバイス形状からくる制限などから、ウェル形状作製で望まないコーナー部に生じるアールをゼロにして、ウェル径が10μmから数百μmのウェル形状のデバイスを1ウェル以内の距離でウェルを配列させることができなかった。 In order to fabricate a microchemical device by injection molding using synthetic resin, it is necessary to fabricate a mold insert that is the reverse of the pattern shape of the device (the well shape in the case of a well device). Synthetic resins used in injection molding are generally thermoplastic resins. With current mold manufacturing technology, due to limitations imposed by processing tools, processing machines, and device shapes, it is possible to reduce the radius of the wells from 10 μm to several tens of micrometers by eliminating the radius that occurs at the corners that are not desired during well shape fabrication. It was not possible to arrange wells within a distance of one well in a well-shaped device of 100 μm.

インプリント、特にマイクロレンズ、拡散シートなどの光学分野では、ナノパターンの凹形状を1パターン以下の距離で配列させる実例があるが、凹形状がナノレベルであるため、ニッケル系の鋼材を使用することで、金型入子の作製が可能となる場合があるものの、細胞・タンパク質などを扱うバイオ関連分野において、パターンサイズが10μm以上、数百μm以下程度のサイズでは、同様な金型入子の作製が困難である。さらに、パターン配置も重要で、ウェル形状、ウェル間距離が同じでも、千鳥形状のパターン配置になると、現状の金型加工技術では加工できない。また、化学、医療、環境、食品などの分野においてもデバイスの微細化や複雑化が進んでおり、金型の作製が困難な場合がある。 In the optical field of imprinting, especially microlenses and diffusion sheets, there are examples of arranging nano-pattern concave shapes at a distance of one pattern or less. In some cases, it is possible to manufacture mold inserts, but in bio-related fields that handle cells and proteins, pattern sizes of 10 μm or more and several hundred μm or less cannot be manufactured using similar mold inserts. is difficult to fabricate. Furthermore, pattern arrangement is also important. Even if the well shape and the distance between wells are the same, if the pattern arrangement is staggered, it cannot be processed with the current mold processing technology. In addition, in the fields of chemistry, medicine, the environment, food, and the like, devices are becoming more miniaturized and complicated, and it is sometimes difficult to manufacture molds.

特許文献1では、微生物、細胞、タンパク質などのスクリーニングとして最近は大量のライブラリーからのスクリーニングが必要と記載しているが、ウェルサイズは直径50μmで、隣接ウェル間距離は80μmである。さらに、ウェルの断面形状は半球型となっており、従来の技術レベルでは、ウェル間距離を1ウェル分以内に縮めることができない。 In Patent Document 1, it is described that screening from a large amount of library is recently required for screening microorganisms, cells, proteins, etc. The well size is 50 μm in diameter and the distance between adjacent wells is 80 μm. Furthermore, the cross-sectional shape of the wells is hemispherical, and the distance between the wells cannot be reduced to within one well at the conventional technical level.

特開2006-061023号公報JP 2006-061023 A

熱可塑性樹脂である合成樹脂による射出成形でのマイクロ化学デバイスの製造方法においては、金型加工技術の制約を受け、微細なパターンや複雑なパターンは金型の作製が困難であることがあった。また、金型の作製に時間がかかることやコストの面から小ロットのデバイス作製には向かないことがあった。 In the method of manufacturing microchemical devices by injection molding using synthetic resin, which is a thermoplastic resin, it was sometimes difficult to create molds for fine patterns and complicated patterns due to the limitations of mold processing technology. . In addition, it is not suitable for manufacturing small lots of devices due to the time required to manufacture the mold and the cost.

本発明の課題は、金型加工技術の制約を受けずに熱可塑性樹脂に微細なパターンを形成することができる熱可塑性樹脂用エッチング液及びエッチング方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a thermoplastic resin etchant and an etching method capable of forming a fine pattern on a thermoplastic resin without being restricted by mold processing technology.

(1)5~40質量%のアルカノールアミン及び15~45質量%のアルカリ金属水酸化物を含み、アルカノールアミン化合物が、エタノールアミン、N-(β-アミノエチル)エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン及びN-エチルジエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であり、アルカリ金属水酸化物が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする熱可塑性樹脂用エッチング液。
(2)熱可塑性樹脂がポリカーボネイト、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂から選ばれることを特徴とする上記(1)に記載の熱可塑性樹脂用エッチング液。
(3)上記(1)又は(2)に記載の熱可塑性樹脂用エッチング液を使用して、熱可塑性樹脂をエッチングする工程を含むエッチング方法。
(1) 5 to 40% by mass of alkanolamine and 15 to 45% by mass of alkali metal hydroxide, wherein the alkanolamine compound is ethanolamine, N-(β-aminoethyl)ethanolamine, N-methylethanolamine; , N-ethylethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine and N-ethyldiethanolamine, and the alkali metal hydroxide is potassium hydroxide, sodium hydroxide and water. An etching solution for a thermoplastic resin, which is at least one compound selected from the group consisting of lithium oxide.
(2) The thermoplastic resin is polycarbonate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, acrylic resin, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate The etching liquid for thermoplastic resin according to the above (1), which is selected from at least one resin selected from the group consisting of:
(3) An etching method comprising a step of etching a thermoplastic resin using the thermoplastic resin etching liquid according to (1) or (2) above.

本発明の熱可塑性樹脂用エッチング液により、金型加工技術の制約を受けずに熱可塑性樹脂に微細なパターンを形成することができる。 The etching liquid for thermoplastic resin of the present invention enables the formation of a fine pattern on the thermoplastic resin without being restricted by the mold processing technology.

以下に、本発明を実施するための形態について説明する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the form for implementing this invention is demonstrated.

本明細書において、「熱可塑性樹脂用エッチング液」を「エッチング液」と略記する場合がある。本発明のエッチング液は、5~40質量%のアルカノールアミン及び15~45質量%のアルカリ金属水酸化物を含む水溶液である。熱可塑性樹脂は、高濃度のアルカリ水溶液に膨潤する性質をもつ場合もあるが、分散性が低いため、本来アルカリ水溶液によって微細なパターンを作製することはできない。しかし、本発明のエッチング液を使用することによって、熱可塑性樹脂に微細なパターンを作製することができる。これは、アルカリ金属水酸化物により熱可塑性樹脂が膨潤し、アルカノールアミンにより熱可塑性樹脂の分散が促進されることによる。 In this specification, "etching liquid for thermoplastic resin" may be abbreviated as "etching liquid". The etching solution of the present invention is an aqueous solution containing 5 to 40% by mass of alkanolamine and 15 to 45% by mass of alkali metal hydroxide. Thermoplastic resins sometimes have the property of swelling in a high-concentration alkaline aqueous solution, but due to their low dispersibility, it is inherently impossible to form a fine pattern with an alkaline aqueous solution. However, by using the etching solution of the present invention, a fine pattern can be produced on the thermoplastic resin. This is because the alkali metal hydroxide causes the thermoplastic resin to swell, and the alkanolamine promotes the dispersion of the thermoplastic resin.

アルカリ金属水酸化物の含有量が15質量%未満の場合、熱可塑性樹脂の膨潤性が乏しく、アルカリ金属水酸化物の含有量が45質量%を超えると、アルカリ金属水酸化物の析出が起こりやすいことから、液の経時安定性に劣る。アルカリ金属水酸化物の含有量は、20~45質量%がより好ましく、25~40質量%がさらに好ましい。アルカノールアミン化合物の含有量が5質量%未満の場合、熱可塑性樹脂の分散性が乏しい。アルカノールアミン化合物の含有量が40質量%を超えると、水に対する相溶性が低下し、相分離が起こりやすいことから、エッチング液の経時安定性に劣る。アルカノールアミン化合物の含有量は、20~40質量%がより好ましく、25~35質量%がさらに好ましい。 When the alkali metal hydroxide content is less than 15% by mass, the thermoplastic resin has poor swelling properties, and when the alkali metal hydroxide content exceeds 45% by mass, precipitation of the alkali metal hydroxide occurs. The liquid is less stable over time. The content of alkali metal hydroxide is more preferably 20 to 45% by mass, more preferably 25 to 40% by mass. If the content of the alkanolamine compound is less than 5% by mass, the dispersibility of the thermoplastic resin is poor. When the content of the alkanolamine compound exceeds 40% by mass, the compatibility with water is lowered, and phase separation is likely to occur, resulting in poor stability over time of the etching solution. The alkanolamine compound content is more preferably 20 to 40% by mass, and even more preferably 25 to 35% by mass.

アルカリ金属水酸化物は、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムの群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。アルカリ金属水酸化物は、これらの中の1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Alkali metal hydroxide is at least one compound selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide. Alkali metal hydroxides may be used alone or in combination of two or more.

上記アルカノールアミン化合物としては、第一級アミンであるエタノールアミン;第一級アミンと第二級アミンの混合体(すなわち、一分子内に第一級アミノ基と第二級アミノ基とを有する化合物)であるN-(β-アミノエチル)エタノールアミン、第二級アミンであるN-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、第三級アミンであるトリエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン及びN-メチルジエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物である。エタノールアミン化合物は、これらの中の1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of the alkanolamine compounds include ethanolamine, which is a primary amine; a mixture of a primary amine and a secondary amine (that is, a compound having a primary amino group and a secondary amino group in one molecule); ), the secondary amines N-methylethanolamine, N-ethylethanolamine, the tertiary amines triethanolamine, N-ethyldiethanolamine and N-methyl It is at least one compound selected from the group consisting of diethanolamine. The ethanolamine compound may be used alone or in combination of two or more.

本発明のエッチング液はアルカリ水溶液である。本発明のエッチング液に使用される水としては、水道水、工業用水、純水等を用いることができる。このうち純水を使用することが好ましい。本発明では、一般的に工業用に用いられる純水を使用することができる。 The etching solution of the present invention is an alkaline aqueous solution. Tap water, industrial water, pure water and the like can be used as the water used in the etching solution of the present invention. Of these, it is preferable to use pure water. In the present invention, pure water that is generally used for industrial purposes can be used.

本発明のエッチング液に、必要に応じて、カップリング剤、レベリング剤、着色剤、界面活性剤、消泡剤、有機溶媒等を適宜添加することもできる。有機溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル類;セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチルピロリドン等のアミド系溶媒等が挙げられる。 A coupling agent, a leveling agent, a coloring agent, a surfactant, an antifoaming agent, an organic solvent, and the like may be appropriately added to the etching solution of the present invention, if necessary. Examples of organic solvents include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and cyclohexanone; acetic acid esters such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and carbitol acetate; Tolls; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; amide solvents such as dimethylformamide, dimethylacetamide (DMAc) and N-methylpyrrolidone;

本発明のエッチング液は、アルコール化合物及びカルボン酸化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を1~60質量%含有してもよい。アルコール化合物及びカルボン酸化合物としては、ポリオール化合物、多価カルボン酸化合物及びヒドロキシ酸化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物が好適に用いられる。 The etching solution of the present invention may contain 1 to 60% by mass of at least one compound selected from alcohol compounds and carboxylic acid compounds. As the alcohol compound and the carboxylic acid compound, at least one compound selected from the group consisting of polyol compounds, polyvalent carboxylic acid compounds and hydroxy acid compounds is preferably used.

連続的にエッチング処理した際、空気中の炭酸ガスを吸収し、エッチング液に不溶な沈殿が発生する場合がある。その沈殿が熱可塑性樹脂に付着し、均一なエッチング処理を妨げる不具合が発生する場合がある。しかし、エッチング性に悪影響を及ぼさずにこの不溶な沈殿を溶解させる効果が、アルコール化合物及びカルボン酸化合物にあり、均一なエッチング処理ができ、ランニング性が良くなると考えられる。アルコール化合物及びカルボン酸化合物の含有量が1質量%未満であると、均一性改善効果がアルコール化合物及びカルボン酸化合物を含まないエッチング液に対して変わらないものとなる場合があり、60質量%を超えると、エッチング性が不十分となる場合がある。アルコール化合物及びカルボン酸化合物の含有量は、より好ましくは10~40質量%である。 During continuous etching, carbon dioxide gas in the air may be absorbed to form precipitates insoluble in the etching solution. The precipitate may adhere to the thermoplastic resin and cause a problem that prevents a uniform etching process. However, it is believed that the alcohol compound and the carboxylic acid compound have the effect of dissolving the insoluble precipitates without adversely affecting the etchability, enabling uniform etching treatment and improving the running performance. If the content of the alcohol compound and the carboxylic acid compound is less than 1% by mass, the uniformity improving effect may be the same as that of the etching solution that does not contain the alcohol compound and the carboxylic acid compound. If it exceeds, the etchability may become insufficient. The content of alcohol compound and carboxylic acid compound is more preferably 10 to 40% by mass.

本発明のエッチング液は、50~90℃の範囲で使用することが好ましい。熱可塑性樹脂の種類、熱可塑性樹脂の厚み、エッチング処理を施す孔やパターンの形状等により、最適温度が異なるが、エッチング液の温度は60~85℃がより好ましく、70~85℃がさらに好ましい。 The etching solution of the present invention is preferably used within a temperature range of 50-90°C. The optimum temperature varies depending on the type of thermoplastic resin, the thickness of the thermoplastic resin, the shape of the hole or pattern to be etched, etc., but the temperature of the etchant is more preferably 60 to 85°C, more preferably 70 to 85°C. .

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリカーボネイト、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートからなる群より選択される1種以上であることが好ましい。熱可塑性樹脂は市販のものを使用することができる。 Examples of thermoplastic resins include polycarbonate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, acrylic resin, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, polyethylenena It is preferably one or more selected from the group consisting of phthalates. Commercially available thermoplastic resins can be used.

本発明において、熱可塑性樹脂は、さらに、充填材を含むことができる。充填材としては、無機充填材と有機充填材が挙げられるが、無機充填材が含まれることが好ましい。 In the present invention, the thermoplastic resin can further contain a filler. Examples of fillers include inorganic fillers and organic fillers, and inorganic fillers are preferably included.

無機充填材としては、例えば、シリカ、ガラス、クレー、雲母等のケイ酸塩;アルミナ、酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカ等の酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の炭酸塩;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の水酸化物;硫酸バリウム、硫酸カルシウム等の硫酸塩;酸化モリブデン、モリブデン酸亜鉛等のモリブデン化合物等が挙げられる。また、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、ホウ酸亜鉛、錫酸亜鉛、タルク、マイカ、ガラス短繊維、中空ガラス、ウィスカ等が挙げられる。また、スチレン型、ブタジエン型、アクリル型などのゴムパウダー、コアシェル型のゴムパウダー、シリコーンレジンパウダー、シリコーンゴムパウダー、シリコーン複合パウダー、フッ素樹脂パウダーなどの有機充填材を用いることもできる。充填材として、これらの中の1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of inorganic fillers include silicates such as silica, glass, clay and mica; oxides such as alumina, magnesium oxide, titanium oxide and silica; carbonates such as magnesium carbonate and calcium carbonate; Hydroxides such as magnesium oxide and calcium hydroxide; sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate; molybdenum compounds such as molybdenum oxide and zinc molybdate; Further, aluminum borate, aluminum nitride, boron nitride, strontium titanate, barium titanate, zinc borate, zinc stannate, talc, mica, short glass fibers, hollow glass, whiskers, and the like can be used. Organic fillers such as styrene-, butadiene-, and acrylic-type rubber powders, core-shell-type rubber powders, silicone resin powders, silicone rubber powders, silicone composite powders, and fluororesin powders can also be used. As a filler, one of these may be used alone, or two or more of them may be used in combination.

本発明のエッチング方法を説明する。本発明のエッチング方法は、(工程1)熱可塑性樹脂を含む基材の少なくとも片面にアルカリ現像型の感光性樹脂組成物層を形成する工程、(工程2)感光性樹脂組成物層を露光・現像してレジストパターンを形成する工程、(工程3)本発明のエッチング液によって基材をエッチング処理する工程を含む。 The etching method of the present invention will be explained. The etching method of the present invention includes (step 1) a step of forming an alkali-developable photosensitive resin composition layer on at least one side of a substrate containing a thermoplastic resin, (step 2) exposing and It includes a step of developing to form a resist pattern, and (Step 3) a step of etching the substrate with the etching solution of the present invention.

(工程1)
基材の少なくとも片面にアルカリ現像型の感光性樹脂組成物層を形成する工程を説明する。基材としては、本発明のエッチング液によってエッチングできる熱可塑性樹脂を含む基材であれば何れであってもよい。
(Step 1)
The step of forming an alkali-developable photosensitive resin composition layer on at least one side of a substrate will be described. Any substrate may be used as long as it contains a thermoplastic resin that can be etched by the etching solution of the present invention.

本発明のエッチング方法において、感光性樹脂組成物層を形成する方法としては、基材に感光性樹脂組成物を含む塗工液を塗工し、乾燥して、感光性樹脂組成物層を形成する方法が挙げられる。また、また、本発明の感光性樹脂組成物を含む塗工液を、キャリアーフィルムに塗工して、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層を形成して、ドライフィルムレジスト(DFR)を作製し、基材に感光性樹脂組成物層を転写する方法が挙げられる。 In the etching method of the present invention, as a method of forming a photosensitive resin composition layer, a coating liquid containing a photosensitive resin composition is applied to a substrate and dried to form a photosensitive resin composition layer. method. Alternatively, a coating liquid containing the photosensitive resin composition of the present invention is applied to a carrier film to form a photosensitive resin composition layer containing the photosensitive resin composition, and a dry film resist (DFR) is formed. ) and transfer the photosensitive resin composition layer to the substrate.

(工程2)
感光性樹脂組成物層を露光・現像してレジストパターンを形成する工程を説明する。(工程2)では、まず、感光性樹脂組成物層に対してパターン状の露光を実施し、露光部を硬化させる。露光としては、具体的には、フォトマスクを用いた密着露光が挙げられる。また、キセノンランプ、高圧水銀灯、低圧水銀灯、超高圧水銀灯、UV蛍光灯を光源とした反射画像露光、プロキシミティ方式、プロジェクション方式や走査露光が挙げられる。走査露光としては、UVレーザ、He-Neレーザ、He-Cdレーザ、アルゴンレーザ、クリプトンイオンレーザ、ルビーレーザ、YAGレーザ、窒素レーザ、色素レーザ、エキシマレーザ等のレーザ光源を発光波長に応じてSHG波長変換した走査露光、あるいは、液晶シャッター、マイクロミラーアレイシャッターを利用した走査露光等が挙げられる。
(Step 2)
A process of exposing and developing a photosensitive resin composition layer to form a resist pattern will be described. In (Step 2), first, the photosensitive resin composition layer is exposed in a pattern to cure the exposed portion. Specific examples of exposure include contact exposure using a photomask. Reflective image exposure using a xenon lamp, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, or a UV fluorescent lamp as a light source, a proximity method, a projection method, and scanning exposure can also be used. For scanning exposure, laser light sources such as UV laser, He--Ne laser, He--Cd laser, argon laser, krypton ion laser, ruby laser, YAG laser, nitrogen laser, dye laser, excimer laser, etc. are used according to the emission wavelength. Wavelength-converted scanning exposure, scanning exposure using a liquid crystal shutter, micromirror array shutter, or the like can be mentioned.

パターン状の露光後に、現像を実施し、レジストパターンとして不要な部分である非露光部の感光性樹脂組成物層を除去し、硬化した感光性樹脂組成物層を含むレジストパターンを形成する。現像に使用するアルカリ現像液としては、例えば、無機アルカリ性化合物の水溶液を用いることができる。無機アルカリ性化合物としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等の炭酸塩や水酸化物が挙げられる。アルカリ現像液としては、0.1~3質量%の炭酸ナトリウム水溶液が好ましく使用できる。現像液には、界面活性剤、消泡剤、溶剤等を適宜少量混入することもできる。現像処理方法としては、ディップ方式、パドル方式、スプレー方式、ブラッシング、スクレーピング等があり、スプレー方式が除去速度のためには最も適している。処理温度は15~35℃が好ましく、また、スプレー圧は0.02~0.3MPaが好ましい。 After patternwise exposure, development is carried out to remove the photosensitive resin composition layer in the non-exposed portions, which are unnecessary portions as the resist pattern, to form a resist pattern including the cured photosensitive resin composition layer. As an alkaline developer used for development, for example, an aqueous solution of an inorganic alkaline compound can be used. Examples of inorganic alkaline compounds include carbonates and hydroxides of lithium, sodium, potassium, and the like. As an alkaline developer, a 0.1 to 3% by mass sodium carbonate aqueous solution can be preferably used. A small amount of a surfactant, an antifoaming agent, a solvent, or the like can be appropriately mixed in the developer. As a development processing method, there are a dip method, a paddle method, a spray method, a brushing method, a scraping method, and the like, and the spray method is most suitable for removal speed. The treatment temperature is preferably 15-35° C., and the spray pressure is preferably 0.02-0.3 MPa.

(工程3)
本発明のエッチング液によって基材をエッチング処理する工程を説明する。
(Step 3)
A process of etching a substrate with the etching solution of the present invention will be described.

エッチング方法としては、浸漬処理、パドル処理、スプレー処理、ブラッシング、スクレーピング等の方法を用いることができる。この中でも、浸漬処理が好ましい。浸漬処理以外の方法では、エッチング液中に気泡が発生しやすく、その気泡が基材の表面に付着してエッチング不良が発生する場合がある。また、浸漬処理以外の方法では、エッチング液の温度変化が大きくなりやすく、基材のエッチング速度にばらつきが発生する場合がある。 As an etching method, methods such as immersion treatment, puddle treatment, spray treatment, brushing, and scraping can be used. Among these, immersion treatment is preferable. A method other than the immersion treatment tends to generate bubbles in the etchant, and the bubbles may adhere to the surface of the base material, resulting in poor etching. Also, in methods other than the immersion treatment, the temperature of the etchant tends to change greatly, and the etching rate of the substrate may vary.

エッチング液の処理温度は60~90℃であることが好ましく、基材の種類、厚み、また、感光性樹脂組成物の種類、厚み、パターン形状によって最適な処理温度は異なる。処理温度は、60~85℃がより好ましく、70~85℃がさらに好ましい。 The treatment temperature of the etchant is preferably 60 to 90° C., and the optimum treatment temperature varies depending on the type and thickness of the substrate, the type and thickness of the photosensitive resin composition, and the pattern shape. The treatment temperature is more preferably 60 to 85°C, more preferably 70 to 85°C.

エッチング処理後、さらに、除去しきれなかった熱可塑性樹脂や熱可塑性樹脂の表面に残存付着したエッチング液を水洗処理によって洗浄する。水洗処理の方法としては、拡散速度と液供給の均一性の点からスプレー方式が好ましい。水洗水としては、水道水、工業用水、純水等を用いることができる。このうち純水を使用することが好ましい。純水は、一般的に工業用に用いられるものを使用することができる。 After the etching treatment, the thermoplastic resin that has not been completely removed and the etchant remaining on the surface of the thermoplastic resin are washed with water. As a method of washing with water, a spray method is preferable from the viewpoint of diffusion rate and uniformity of liquid supply. Tap water, industrial water, pure water, or the like can be used as washing water. Of these, it is preferable to use pure water. Pure water that is generally used for industrial purposes can be used.

以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

表1に示す各成分を混合し、感光性樹脂組成物の塗工液を得た。なお、表1における各成分の含有量の単位は[質量部]である。アプリケーターを用いて、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(キャリアーフィルム、商品名:R310、16μm厚、三菱ケミカル社製)上に得られた塗工液を塗工し、80℃で5分間乾燥し、溶剤成分を除去し、PETフィルムの片面上に、感光性樹脂組成物を含む感光性樹脂組成物層(15μm厚)を得た。ポリエチレンフィルム(保護フィルム、商品名:GF1、30μm厚、タマポリ社製)を感光性樹脂組成物層面に貼り付け、DFRを作製した。 Each component shown in Table 1 was mixed to obtain a coating liquid of a photosensitive resin composition. In addition, the unit of content of each component in Table 1 is [parts by mass]. Using an applicator, the obtained coating solution is applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film (carrier film, trade name: R310, 16 μm thick, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), dried at 80° C. for 5 minutes, and solvent The components were removed to obtain a photosensitive resin composition layer (15 μm thick) containing the photosensitive resin composition on one side of the PET film. A polyethylene film (protective film, trade name: GF1, 30 µm thick, manufactured by Tamapoly Co., Ltd.) was attached to the surface of the photosensitive resin composition layer to prepare a DFR.

Figure 2022144653000001
Figure 2022144653000001

表1において、各成分は以下の通りである。 In Table 1, each component is as follows.

(A)アルカリ可溶性樹脂
(A-1):メチルメタクリレート/n-ブチルアクリレート/メタクリル酸を質量比64/15/21で共重合させた共重合樹脂(酸価137、質量平均分子量20000)
(A) Alkali-soluble resin (A-1): copolymer resin obtained by copolymerizing methyl methacrylate/n-butyl acrylate/methacrylic acid at a mass ratio of 64/15/21 (acid value: 137, mass average molecular weight: 20,000)

(B)光重合開始剤
(B-1):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
(B-2):4,4′-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
(B) Photopolymerization initiator (B-1): 2-(o-chlorophenyl)-4,5-diphenylimidazole dimer (B-2): 4,4′-bis(diethylamino)benzophenone

(C)重合性モノマー
(C-1):NKエステルBPE-200(商品名、新中村化学工業社製)
(C-2):NKエステルBPE-500(商品名、新中村化学工業社製)
(C) Polymerizable monomer (C-1): NK Ester BPE-200 (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)
(C-2): NK Ester BPE-500 (trade name, manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.)

次に、300μm厚のポリカーボネイトの両面に上記のDFRを、ポリエチレンフィルムを剥がした後貼り付けて、感光性樹脂組成物層を形成した(工程1)。続いて、5kWの超高圧水銀灯光源を搭載した両面露光機を用い、直径100μmの円が100μmから5μmまで5μm毎の間隔で並んだテスト用パターンを有するフォトマスクを通して上記のポリカーボネイトに形成されたDFRに対して密着露光を行って、露光量30mJ/cmにて紫外線を露光し、コンベアー式現像機を用いて、液温30℃の1質量%炭酸ナトリウム水溶液で、スプレー圧力0.2MPaの条件で、90秒間現像処理し、テスト用パターン部に、ボトム部で直径100μmの円形のレジストパターンを得た(工程2)。 Next, the above DFR was attached to both sides of a 300 μm-thick polycarbonate after peeling off the polyethylene film to form a photosensitive resin composition layer (step 1). Subsequently, using a double-sided exposure machine equipped with a 5 kW ultra-high pressure mercury lamp light source, the DFR formed on the polycarbonate was passed through a photomask having a test pattern in which circles with a diameter of 100 μm were arranged at intervals of 5 μm from 100 μm to 5 μm. , exposure to UV rays at an exposure amount of 30 mJ/cm 2 , using a conveyor type developing machine, a 1% by weight sodium carbonate aqueous solution at a liquid temperature of 30 ° C., and a spray pressure of 0.2 MPa. for 90 seconds to obtain a circular resist pattern with a diameter of 100 μm at the bottom of the test pattern portion (step 2).

表2の構成のエッチング液を調製した。 An etchant having the composition shown in Table 2 was prepared.

Figure 2022144653000002
Figure 2022144653000002

上記のレジストパターンを形成したポリカーボネイトを、80℃で保温したエッチング液にそれぞれに攪拌しながら浸漬してポリカーボネイトをエッチングした(工程3)。 The polycarbonate on which the above resist pattern was formed was immersed in an etchant kept at 80° C. with stirring to etch the polycarbonate (step 3).

開口部の深さが100μmになるまでエッチング処理を行い、エッチング処理後の開口部の直径、隣接パターンの間隔を測定し、「狭ピッチ性」を評価した。測定には、(株)キーエンス製の形状解析レーザ顕微鏡VK-X1000の画像観察モードを用いた。隣接パターンの間隔は開口部の直径よりも小さいことが好ましい。 Etching was performed until the depth of the opening became 100 μm, and the diameter of the opening after etching and the interval between adjacent patterns were measured to evaluate the “narrow pitch property”. For the measurement, an image observation mode of a shape analysis laser microscope VK-X1000 manufactured by Keyence Corporation was used. The spacing between adjacent patterns is preferably smaller than the diameter of the openings.

狭ピッチ性の評価基準を以下に示す。
○:隣接パターンの間隔が開口部の直径より小さい。
×:隣接パターンの間隔が開口部の直径より大きい。
The evaluation criteria for narrow pitch property are shown below.
○: The interval between adjacent patterns is smaller than the diameter of the opening.
x: The interval between adjacent patterns is larger than the diameter of the opening.

次にエッチングに要した時間を測定し、「加工性」を評価した。本例においては、生産性を考慮すると、エッチング時間は20分未満であることが好ましく、15分未満であることがより好ましく、10分未満であることがさらに好ましい。 Next, the time required for etching was measured to evaluate "workability". In this example, in consideration of productivity, the etching time is preferably less than 20 minutes, more preferably less than 15 minutes, and even more preferably less than 10 minutes.

加工性の評価基準を以下に示す。
○:処理時間が10分未満である。
△:処理時間が10分以上20分未満である。
×:処理時間が20分以上である。
The evaluation criteria for workability are shown below.
○: Treatment time is less than 10 minutes.
Δ: Treatment time is 10 minutes or more and less than 20 minutes.
x: Treatment time is 20 minutes or longer.

エッチング処理において、エッチング液の連続使用可能日数を「安定性」として評価した。本例において、生産性を考慮すると、連続使用可能日数が20日以上であることが好ましく、30日以上であることがより好ましい。連続使用可能日数とは、1日の稼働時間を8時間とし、エッチング液の分離が起こらないこと、及び、連続使用に伴い発生する沈殿がエッチング処理を阻害しないことを満たす日数を示す。連続使用及び蒸発により減少した液量は、同量のエッチング液を随時補充するものとする。 In the etching treatment, the number of days the etchant can be used continuously was evaluated as "stability". In this example, considering productivity, the number of days of continuous use is preferably 20 days or more, more preferably 30 days or more. The number of days of continuous use means the number of days in which separation of the etchant does not occur and the precipitation generated during continuous use does not hinder the etching process when the operating time is 8 hours per day. The amount of etching solution that has decreased due to continuous use and evaporation shall be replenished with the same amount of etching solution as needed.

エッチング液の安定性の評価基準を以下に示す。
○:20日連続使用後、エッチング液が分離しておらず、発生した沈殿が絶縁層に残存しない。
△:20日連続使用後、エッチング液が分離しておらず、発生した沈殿が絶縁層に残存するが、後工程で除去できる。
×:20日連続使用後、エッチング液が分離する、又は発生した沈殿が絶縁層に残存し、除去が困難である。
Evaluation criteria for the stability of the etchant are shown below.
◯: After 20 days of continuous use, the etchant was not separated and the generated precipitate did not remain on the insulating layer.
Δ: After 20 days of continuous use, the etchant was not separated, and the generated precipitate remained on the insulating layer, but could be removed in a post-process.
x: After 20 days of continuous use, the etchant was separated, or the generated precipitate remained on the insulating layer and was difficult to remove.

表2の結果からわかるように、本発明のエッチング液を使用すると、熱可塑性樹脂表面に狭ピッチで小径開口のパターンを形成することができる。 As can be seen from the results in Table 2, the use of the etching solution of the present invention enables the formation of a pattern of narrow-pitch, small-diameter openings on the thermoplastic resin surface.

本発明のエッチング液は、熱可塑性樹脂表面に狭ピッチで小径開口のパターンを形成することができる。また、金型を必要としないため少ロット、あるいは複雑な形状のマイクロ化学デバイスの作製に使用できる。 The etching solution of the present invention can form a pattern of narrow-pitch, small-diameter openings on the surface of a thermoplastic resin. In addition, since a mold is not required, it can be used for manufacturing microchemical devices with small lots or complicated shapes.

Claims (3)

5~40質量%のアルカノールアミン及び15~45質量%のアルカリ金属水酸化物を含み、アルカノールアミン化合物が、エタノールアミン、N-(β-アミノエチル)エタノールアミン、N-メチルエタノールアミン、N-エチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン及びN-エチルジエタノールアミンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であり、アルカリ金属水酸化物が、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴とする熱可塑性樹脂用エッチング液。 5 to 40% by weight of alkanolamine and 15 to 45% by weight of alkali metal hydroxide, and the alkanolamine compound is ethanolamine, N-(β-aminoethyl)ethanolamine, N-methylethanolamine, N- At least one compound selected from the group consisting of ethylethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine and N-ethyldiethanolamine, wherein the alkali metal hydroxide is potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide An etching solution for thermoplastic resins, characterized by being at least one compound selected from the group consisting of: 熱可塑性樹脂がポリカーボネイト、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、シクロオレフィンコポリマー、シクロオレフィンポリマー、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートからなる群から選ばれる少なくとも1種の樹脂から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の熱可塑性樹脂用エッチング液。 The group consisting of polycarbonate, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin, cycloolefin copolymer, cycloolefin polymer, acrylic resin, polyvinyl chloride, polystyrene, polyethylene, polypropylene, polyvinyl acetate, polyethylene terephthalate, and polyethylene naphthalate, in which the thermoplastic resin is 2. The etching liquid for thermoplastic resin according to claim 1, characterized in that it is selected from at least one resin selected from. 請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂用エッチング液を使用して、熱可塑性樹脂をエッチングする工程を含むエッチング方法。 An etching method comprising the step of etching a thermoplastic resin using the thermoplastic resin etching solution according to claim 1 or 2.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115747778A (en) * 2022-11-16 2023-03-07 浙江鑫柔科技有限公司 Preparation method of negative current collector

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