JP2024018375A - 導電パターンを含む積層体の製造方法、タッチパネルの製造方法 - Google Patents

導電パターンを含む積層体の製造方法、タッチパネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】欠陥の少ない導電パターンを形成できる、導電パターンを含む積層体の製造方法を提供すること。【解決手段】シード層付き基材を準備する工程と、シード層付き基材の一方の表面上に第1感光性組成物層を形成する工程と、第1感光性組成物層を露光し、第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程と、シード層付き基材の他方の表面上に第2感光性組成物層を形成する工程と、第2感光性組成物層を露光し、第2現像液を用いて現像処理を行い、第2レジストパターンを形成する工程と、第1レジストパターンおよび第2レジストパターンが配置されていない領域にあるシード層に対してめっき処理を行い、金属パターンを形成する工程と、積層体からレジストパターンを除去する工程と、露出しているシード層を除去して、基材の両面上に導電パターンをそれぞれ形成する工程と、を有し、第2現像液に対する第1感光性組成物層および第2感光性組成物層の溶解時間が所定の要件を満たす、導電パターンを含む積層体の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、導電パターンを含む積層体の製造方法、および、タッチパネルの製造方法に関する。
従来より、フォトエッチング法を用いて、基材上にパターンを形成する方法が知られている。近年、積層体の用途によっては、基材の両面にそれぞれ異なるパターンを形成する場合がある。
例えば、タッチパネルの分野において、タッチセンサは、基材のある面にはX軸方向の位置検出用電極を形成し、基材の別の面にはY軸方向の位置検出用電極を形成する場合がある。このような場合、タッチセンサの製造において、基材の両面に異なる形状のパターンを形成するパターン形成方法が使用される。
上記のようなパターンを形成方法として、特許文献1には、露光波長に対して透明な被エッチング層を両面に有する露光波長に対して透明な基材と、上記基材のそれぞれの被エッチング層上に配置された感光性樹脂層と、を有する積層体を用いたパターン形成方法が開示されている。
国際公開第2019/022090号
特許文献1においては、両面露光によって基材の両面に所定の形状のパターンを形成する方法が実施されていた。本発明者が特許文献1に記載のパターン形成方法を検討したところ、両面露光では基材の一方の表面側にある感光性樹脂層を露光するために照射された露光光が、基材の他方の表面側にある感光性樹脂層を露光してしまう現象(露光かぶり)が生じ、所望のレジストパターンが得られなかった。
そこで、本発明者らは、基材の一方の表面側に感光性組成物層を形成して、露光処理および現像処理を実施した後、さらに、基材の他方の表面側に感光性組成物層をさらに形成して、露光処理および現像処理を実施することにより、基材の両面に所定のパターンを形成する方法について検討した。その結果、基材の一方の表面側にパターンを形成した後、基材の他方の表面側の露光された感光性組成物層に対する現像処理の際に、上記基材の一方の表面側に形成されたパターンの一部が除去され、最終的に得られる導電パターンに欠陥が生じることを知見した。
なお、パターンの「欠陥」とは、パターンの欠けおよび/または本来形成されるべきでない部分のパターン等、所望の形状とは異なる部分を意図する。
そこで本発明は、欠陥の少ない導電パターンを形成できる、導電パターンを含む積層体の製造方法の提供を課題とする。
また、本発明は、上記の導電パターンを含む積層体の製造方法を含む、タッチパネルの製造方法の提供も課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により課題を解決できることを見出した。
〔1〕 基材と、上記基材の一方の表面側に配置された第1シード層と、上記基材の他方の表面側に配置された第2シード層とを含む、シード層付き基材を準備する工程A1と、
上記シード層付き基材の上記第1シード層上に、第1感光性組成物層を形成する工程A2と、
上記第1感光性組成物層を露光し、露光された上記第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程A3と、
上記シード層付き基材の上記第2シード層上に、第2感光性組成物層を形成する工程A4と、
上記第2感光性組成物層を露光し、露光された上記第2感光性組成物層に対して第2現像液を用いて現像処理を行い、第2レジストパターンを形成して積層体A5を得る工程A5と、
上記積層体A5の、上記第1レジストパターンが配置されていない領域にある上記第1シード層および上記第2レジストパターンが配置されていない領域にある上記第2シード層に対してめっき処理を行い、上記第1シード層上に第1金属パターンを形成し、上記第2シード層上に第2金属パターンを形成して、積層体A6を得る工程A6と、
上記積層体A6から、上記第1レジストパターンおよび上記第2レジストパターンを除去して積層体A7を得る工程A7と、
上記積層体A7から、露出している上記第1シード層および上記第2シード層を除去して、上記基材の両面上に導電パターンをそれぞれ形成する工程A8と、を有する、導電パターンを含む積層体の製造方法であって、
上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層を上記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層を上記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層を上記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層を上記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上である、
導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔2〕 上記めっき処理が、無電解めっき処理である、〔1〕に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔3〕 上記工程A6により形成される上記第1金属パターンおよび上記第2金属パターンの主成分が、銅および銀からなる群から選択される少なくとも1種である、〔1〕または〔2〕に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔4〕 上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層を上記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間が、100秒以上であり、
上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間が、100秒以上である、
〔1〕~〔3〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔5〕 上記工程A2が、仮支持体と上記第1感光性組成物層とを含む転写フィルムを用いて、上記シード層付き基材の上記第1シード層上に、上記第1感光性組成物層を形成する工程であるか、または、
上記工程A4が、仮支持体と上記第2感光性組成物層とを含む転写フィルムを用いて、上記シード層付き基材の上記第2シード層上に、上記第2感光性組成物層を形成する工程である、〔1〕~〔4〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔6〕 上記シード層付き基材の、上記工程A3で用いられる露光波長の主波長における透過率が、50%以上であり、
上記シード層付き基材の、上記工程A5で用いられる露光波長の主波長における透過率が、50%以上である、〔1〕~〔5〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔7〕 上記第1シード層および上記第2シード層が、金属ナノワイヤおよび金属ナノ粒子からなる群から選択される少なくとも1種を含む、〔1〕~〔6〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔8〕 上記第1感光性組成物層の上記工程A3で用いられる露光波長の主波長における吸光度、および、上記第2感光性組成物層の上記工程A5で用いられる露光波長の主波長における吸光度の少なくとも一方が、0.70以下である、〔1〕~〔7〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔9〕 上記第1感光性組成物層の上記工程A3で用いられる露光波長の主波長における吸光度、および、上記第2感光性組成物層の上記工程A5で用いられる露光波長の主波長における吸光度の少なくとも一方が、0.40以下である、〔1〕~〔8〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔10〕 上記第1感光性組成物層および上記第2感光性組成物層の少なくとも一方が、重合性化合物および重合開始剤を含む、〔1〕~〔9〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔11〕 上記第1感光性組成物層および上記第2感光性組成物層が、同一の組成の感光性組成物層である、〔1〕~〔10〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
〔12〕 〔1〕~〔11〕のいずれか1つに記載の導電パターンを含む積層体の製造方法を含む、タッチパネルの製造方法。
本発明によれば、欠陥の少ない導電パターンを形成できる、導電パターンを含む積層体の製造方法を提供できる。また、本発明は、上記の導電パターンを含む積層体の製造方法を含む、タッチパネルの製造方法も提供できる。
転写フィルムの構成の一例を示す概略図である。
以下、本発明について詳述する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされる場合があるが、本発明はそのような実施態様に制限されない。
以下、本明細書における各記載の意味を表す。
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限または下限は、他の段階的な記載の数値範囲の上限または下限に置き換えてもよい。また、本明細書に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限または下限は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
「工程」とは、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。
重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、特段の断りがない限り、カラムとして、TSKgel GMHxL、TSKgel G4000HxLまたはTSKgel G2000HxL(いずれも東ソー社製)、溶離液としてTHF(テトラヒドロフラン)、検出器として示差屈折計および標準物質としてポリスチレンを使用し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析装置により測定した標準物質のポリスチレンを用いて換算した値である。
分子量分布がある化合物の分子量は、特段の断りがない限り、重量平均分子量(Mw)である。
金属元素の含有量は、特段の断りがない限り、誘導結合プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)分光分析装置を用いて測定した値である。
「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよびメタクリルの両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリロキシ基」とは、アクリロキシ基およびメタクリロキシ基の両方を包含する概念である。
「アルカリ可溶性」とは、22℃において炭酸ナトリウムの1質量%水溶液100gへの溶解度が0.1g以上であることを意味する。つまり、「アルカリ可溶性樹脂」とは、上記溶解度を満たす樹脂を意味する。
「水溶性」とは、液温が22℃であるpH7.0の水100gへの溶解度が0.1g以上であることを意味する。つまり、「水溶性樹脂」とは、上記溶解度を満たす樹脂を意味する。
組成物の「固形分」とは、組成物を用いて形成される組成物層(例えば、感光性組成物層、中間層および熱可塑性樹脂層)を形成する成分を意味し、組成物が溶剤(例えば、有機溶剤および水等)を含む場合、溶剤を除いた全ての成分を意味する。また、組成物層を形成する成分であれば、液体状の成分も固形分とみなす。
本明細書において、「露光波長」とは、感光性組成物層(第1感光性組成物層および第2感光性組成物層)を露光する際に感光性組成物層に照射される光の波長を意味する。例えば、波長選択性を有するフィルターを介して感光性組成物層を露光する場合、上記フィルターを通過する前の光の波長は、露光波長に該当しない。なお、「波長選択性」とは、特定の波長範囲の光を透過する性質を意味する。本明細書において、光の波長および光の強度は、公知の分光器(例えば、RPS900-R、International Light Technologies社製)を用いて測定する。
本明細書において、「主波長」とは、感光性組成物層(第1感光性組成物層および第2感光性組成物層)に照射される露光光のうち強度が最も大きい光の波長を意味する。例えば、感光性組成物層に照射する光が波長365nmの光と波長436nmの光とを有し、波長365nmの光の強度が波長436nmの光の強度よりも大きい場合、上記露光光の主波長は、365nmとなる。本明細書において、「露光光」とは、感光性組成物層を露光するために使用される光を意味する。
本明細書において、「露光波長に対して透明」とは、特段の断りがない限り、露光波長のうち、主波長における透過率が30%以上であることを意味する。また、本明細書において、「可視光に対して透明」とは、特段の断りが無い限り、全光線透過率が50%以上であることをいう。全光線透過率は、公知の透過率測定器(例えば、日本分光社製V-700series等)を用いて測定できる。
本明細書において、「極大吸収波長」は、特段の断りがない限り、紫外可視分光光度計UV-1800(島津製作所社製)を用いて、波長領域200~800nmの範囲の吸光度を測定し、得られた吸収スペクトルから算出した値である。
本明細書において、「ネガ型感光性組成物層」とは、露光により露光部の現像液に対する溶解性が低下する感光性組成物層をいう。「ポジ型感光性組成物層」とは、露光により露光部の現像液に対する溶解性が向上する感光性組成物層をいう。
本明細書において、特段の断りが無い限り、単に「シード層」と記載する場合は第1シード層および第2シード層を包含し、単に「レジストパターン」と記載する場合は第1レジストパターンおよび第2レジストパターンを包含し、単に「金属パターン」と記載する場合は第1金属パターンおよび第2金属パターンを包含する概念である。
<製造工程>
以下、本発明の導電パターンを含む積層体の製造方法(以下、「本製造方法」ともいう。)について詳述する。
本製造方法は、基材と、上記基材の一方の表面側に配置された第1シード層と、上記基材の他方の表面側に配置された第2シード層とを含む、シード層付き基材を準備する工程A1と、
上記シード層付き基材の上記第1シード層上に、第1感光性組成物層を形成する工程A2と、
上記第1感光性組成物層を露光し、露光された上記第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程A3と、
上記シード層付き基材の上記第2シード層上に、第2感光性組成物層を形成する工程A4と、
上記第2感光性組成物層を露光し、露光された上記第2感光性組成物層に対して第2現像液を用いて現像処理を行い、第2レジストパターンを形成して積層体A5を得る工程A5と、
上記積層体A5の、上記第1レジストパターンが配置されていない領域にある上記第1シード層および上記第2レジストパターンが配置されていない領域にある上記第2シード層に対してめっき処理を行い、上記第1シード層上に第1金属パターンを形成し、上記第2シード層上に第2金属パターンを形成して、積層体A6を得る工程A6と、
上記積層体A6から、上記第1レジストパターンおよび上記第2レジストパターンを除去して積層体A7を得る工程A7と、
上記積層体A7から、露出している上記第1シード層および上記第2シード層を除去して、上記基材の両面上に導電パターンをそれぞれ形成する工程A8と、を有する、導電パターンを含む積層体の製造方法であって、
上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層を上記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層を上記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層を上記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層を上記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、上記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
上記第1感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間が、上記第2感光性組成物層の上記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上である。
なお、以下、上記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合の溶解時間に関する要件を、「要件AX」ともいい、上記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合の溶解時間に関する要件を、「要件AY」ともいう。
上記構成を有する導電パターンを含む積層体の製造方法が本発明の課題を解決できる理由は必ずしも明らかではないが、本発明者は以下のとおり推測する。
なお、下記推測により、効果が得られる機序が制限されるものではない。換言すれば、下記以外の機序により効果が得られる場合でも、本発明の範囲に含まれる。
工程A3により形成された第1レジストパターンは、第2感光性組成物層の露光処理および現像処理を実施する工程A5において、第2現像液と接触する。ここで、要件AXまたは要件AYが充足されることで、第2現像液による第1レジストパターンの膨潤または溶解が抑制され、第1レジストパターンおよび第2レジストパターンが所望の形状で得られる。レジストパターンが所望の形状となることで、工程A6におけるめっき処理により形成される金属パターンの欠陥、および工程A7におけるレジスト剥離不良が抑制され、最終的に欠陥の少ない導電パターンが形成できる。
以下、形成される導電パターンの欠陥が少ないことを「本発明の効果がより優れる」ともいう。
また、本製造方法によって得られる、導電パターンを含む積層体を、「本発明の積層体」ともいう。
以下、本製造方法が有する工程A1~工程A8、要件AXおよび要件AYについて説明する。その後、工程A2および工程A4に用いることができる転写フィルムについて説明する。
[工程A1]
工程A1は、基材と、上記基材の一方の表面側に配置された第1シード層と、上記基材の他方の表面側に配置された第2シード層とを含む、シード層付き基材を準備する工程である。工程A1を実施することで、上記シード層付き基材が得られる。
シード層付き基材は、工程A3および工程A5で用いられる露光波長に対して透明であることが好ましい。
シード付き基材は、工程A3で用いられる露光波長の主波長に対して透明であることが好ましい。工程A3で用いられる露光波長の主波長におけるシード付き基材の透過率は、50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、85%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、100%未満の場合が多い。
また、シード付き基材は、工程A5で用いられる露光波長の主波長に対して透明であることも好ましい。工程A5で用いられる露光波長の主波長におけるシード付き基材の透過率は、50%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、80%以上がさらに好ましく、85%以上が特に好ましい。上限は特に制限されないが、100%未満の場合が多い。
シード付き基材は、本発明の積層体を透明電極として使用できる点で、可視光に対して透明であることが好ましい。シード付き基材の全光線透過率は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。上限は、100%未満が好ましい。
以下、本工程で用いられる各部材(基材およびシード層等)、ならびに、本工程の手順(シード層付き基材の準備方法)について説明する。
(基材)
基材は、特に制限されないが、少なくとも2つの面を有する、フィルム状またはシート状の基材が好ましい。
基材としては、例えば、樹脂基材(例えば、樹脂フィルム)、ガラス基材およびセラミック基材が挙げられる。なかでも、基材は、本発明の積層体を透明電極として使用できる点で、可視光に対して透明であることが好ましい。
可視光に対して透明な樹脂基材の成分としては、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂およびポリカーボネート系樹脂が挙げられる。可視光に対して透明な樹脂基材の好適な成分としてはポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミドおよびポリカーボネートが挙げられる。
なかでも、基材としては、ポリアミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、シクロオレフィンポリマーフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリイミドフィルムまたはポリカーボネートフィルムが好ましく、ポリエチレンテレフタレートフィルムまたはシクロオレフィンポリマーフィルムがより好ましい。
基材としては、上記以外の樹脂基材、ガラス基材および半導体基材を用いてもよく、例えば、国際公開第2018/155193号の段落[0140]に記載の基材が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
基材の平均厚さは、特に制限されないが、10~200μmが好ましく、20~120μmがより好ましく、20~100μmがさらに好ましい。
上記基材の平均厚さは、以下の方法によって測定される。
走査型電子顕微鏡(SEM:Scanning Electron Microscope)を用いて、透明基材の主面に対して垂直な方向(すなわち、厚さ方向)の断面を観察する。得られた観察画像に基づいて、基材の厚さを10点測定する。測定値を算術平均することで、基材の平均厚さを算出する。
(シード層)
シード層付き基材は、上記基材の一方の表面側に配置された第1シード層と、上記基材の他方の表面側に配置された第2シード層とを含む。
シード層は、工程A6においてシード層上に金属パターンを形成できるものであれば特に制限されないが、金属、金属イオン、および、金属化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、金属を含むことがより好ましい。
金属としては、公知の金属が挙げられ、例えば、銀、パラジウム、銅、白金、金、クロム、ニッケル、コバルト、ルテニウム、チタン、インジウム、ガリウム、タングステン、モリブデン、鉛、錫および亜鉛、ならびにこれらの合金が挙げられる。
金属イオンとしては、上記金属のイオンが挙げられる。
金属化合物としては、例えば、上記金属の酸化物が挙げられる。例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム酸化亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)およびIGZO(登録商標;インジウム(In)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)および酸素(O)を含む酸化物半導体)が挙げられ、透明性がより優れる点で、ITOが好ましい。
なかでも、シード層は、無電解めっき処理時に自己触媒機能を示す金属(Niよりイオン化傾向の低い無電解めっきできる金属として知られるもの)である、無電解めっき触媒またはその前駆体を含むことが好ましい。無電解めっき触媒としては、銀、パラジウム、銅、白金またはニッケルが好ましく、銀またはパラジウムがより好ましく、銀が更に好ましい。無電解めっき触媒前駆体としては、化学反応により無電解めっき触媒となるものであれば特に制限されず、例えば、上記無電解めっき触媒のイオンが挙げられる。
シード層に含まれる金属の形態は特に制限されず、例えば、金属ナノワイヤ、金属ナノ粒子、金属コロイド、金属メッシュおよび金属膜が挙げられる。
なかでも、透明性および導電性に優れる点で、シード層に含まれる金属の形態は、金属ナノワイヤ、金属ナノ粒子または金属メッシュが好ましく、金属ナノワイヤまたは金属ナノ粒子がより好ましく、金属ナノワイヤがさらに好ましい。
金属ナノ粒子としては、銅ナノ粒子、銀ナノ粒子、白金ナノ粒子、パラジウムナノ粒子または金ナノ粒子が好ましく、銀ナノ粒子またはパラジウムナノ粒子がより好ましい。
金属ナノワイヤとしては、銅ナノワイヤ、銀ナノワイヤ、白金ナノワイヤまたは金ナノワイヤが好ましく、銀ナノワイヤがより好ましい。
シード層は、金属ナノワイヤまたは金属ナノ粒子を含むことが好ましく、銀ナノワイヤ、銅ナノワイヤ、銀ナノ粒子、パラジウムナノ粒子または銅ナノ粒子を含むことがより好ましい。
シード層の平均厚さは、導電性および製膜性がより優れる点で、0.1~100μmが好ましく、0.2~50μmがより好ましい。
シード層の平均厚さは、上記基材の平均厚さの測定方法に準ずる方法により得られる。
(シード層付き基材の準備)
基材上にシード層を形成する方法は特に制限されず、公知の方法を適宜選択できる。
基材上にシード層を形成する方法としては、例えば、シード層形成用組成物を基材上に塗布する方法、スパッタリング法および蒸着法等が挙げられる。
上記シード層形成用組成物としては、例えば、上記金属の分散液または上記金属イオンを含む液が挙げられる。
上記塗布方法として特に制限されず、公知の方法を使用できる、例えば、浸漬法、ディップコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレー塗布、グラビアコート法、ロールコート法およびダイコート法が挙げられる。
また、上記塗布を実施する前に、基材に対して前処理を行うことも好ましい。前処理としては、例えば、アルカリ処理、酸処理、コロナ放電処理、プラズマ処理、UV処理およびオゾン処理が挙げられる。
上記シード層形成用組成物を塗布した後、乾燥または焼結してシード層を形成することが好ましい。
上記乾燥方法および焼結方法は特に制限されず、公知の方法が使用できる。乾燥方法としては、例えば、加熱乾燥法、減圧乾燥法および乾性ガスを流過させる方法が挙げられる。焼結方法としては、例えば、ホットプレート、オーブン、またはオートクレーブ等の装置を用いて加熱する方法が挙げられる。
上記シード層形成用組成物が金属イオンを含む場合、シード層形成用組成物を塗布した後、金属イオンを還元して基材上で金属を含むシード層を形成する方法も好適に使用できる。
上記シード層形成用組成物に含まれる金属イオンは、金属塩または金属錯体を形成していてもよい。
上記金属イオンを還元する方法としては、例えば、上記シード層形成用組成物より得られた塗膜を有する基材と、還元剤を含む液とを接触させる方法が挙げられる。
上記接触方法としては、例えば、シード層形成用組成物より得られた塗膜を有する基材を還元剤を含む液に浸漬させる方法およびシード層形成用組成物より得られた塗膜を有する基材上に還元剤を含む液を塗布する方法が使用できる。上記塗布方法としては、上記シード層形成用組成物の塗布方法が使用できる。
基材上にシード層を形成する方法としては、特開2012-144761公報の段落[0109]~[0114]に記載の方法も援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
なかでも、基材上にシード層を形成する方法としては、シード層形成用組成物を塗布する方法が好ましく、生産性および膜厚制御性の点から、金属を含む液を基材上に塗布して乾燥する方法が好ましい。
第1シード層と第2シード層とは、同時に形成してもよく、順に形成してもよい。
第1シード層と第2シード層とは、同一の組成であってもよく、異なる組成であってもよいが、膜厚制御性の点から、同一の組成であることが好ましい。
また、第1シード層と第2シード層とは、同一の厚みであってもよく、異なる厚みであってもよいが、膜厚制御性の点から、同一の厚みであることが好ましい。
[工程A2]
工程A2は、シード層付き基材の第1シード層上に、第1感光性組成物層を形成する工程である。
工程A2を実施することで、シード層付き基材の第1シード層上に、第1感光性組成物層が形成された積層体A2が得られる。
以下、第1感光性組成物層の形成について詳述する。
(第1感光性組成物層の形成)
シード層付き基材の第1シード層上に第1感光性組成物層が形成できれば、第1感光性組成物層の形成方法は特に制限されないが、転写フィルムを用いる方法および後述する第1感光性組成物を塗布して形成する方法が挙げられる。なかでも、転写フィルムを用いる方法が好ましい。より具体的には、仮支持体と第1感光性組成物層とを含む転写フィルムを用意し、転写フィルム中の第1感光性組成物層側が第1シード層と対向するように、転写フィルムをシード層付き基材に貼合する方法が好ましい。
なお、転写フィルムは、少なくとも仮支持体と、感光性組成物層とを有するフィルムをいう。転写フィルムに関しては後段で詳述する。
シード層付き基材と転写フィルムとの貼合方法は、特に制限されないが、ロール等を用いて熱圧着する方法が好ましい。上記熱圧着の圧力は、線圧1000~10000N/mの場合が多く、上記熱圧着の温度は、40~130℃の場合が多い。
シード層付き基材と転写フィルムとの貼合は、例えば、ラミネーター、真空ラミネーターおよびオートカットラミネーターを用いて実施してもよい。また、シード層付き基材と転写フィルムとの貼合は、シード層付き基材の材料に応じて、ロールツーロールで実施してもよい。
なお、転写フィルムが有する仮支持体は、工程A2を行った後に剥離してもよく、工程A3を行った後に剥離してもよい。
第1感光性組成物層の、工程A3で用いられる露光波長の主波長における吸光度は、後述する第1レジストパターンの線幅ばらつきがより抑制できる点で、0.80以下が好ましく、0.70以下がより好ましく、0.50以下がさらに好ましく、0.40以下が特に好ましい。下限は特に制限されないが、0.05以上が挙げられ、0.1以上が好ましい。
第1感光性組成物層の吸光度は、紫外可視分光光度計UV-1800(島津製作所社製)を用いて、波長領域200~800nmの範囲の吸光度を測定し、得られた吸収スペクトルから算出できる。
転写フィルムにおける第1感光性組成物層の吸光度を測定する場合、転写フィルムの吸光度から、転写フィルムの仮支持体の吸光度を差し引くことで第1感光性組成物層の吸光度を算出できる。
[工程A3]
工程A3は、第1感光性組成物層を露光し、露光された上記第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程である。
工程A3を実施することで、シード層付き基材の第1シード層上に第1レジストパターンが形成された積層体A3が得られる。
第1レジストパターンを形成する工程は、第1感光性組成物層を露光する第1露光工程と、露光された上記第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行う第1現像工程とを有する。
以下、第1露光工程および第1現像工程について詳述する。
(第1露光工程)
第1露光工程では、所望の形状の第1レジストパターンを形成するため、第1感光性組成物層に対してパターン露光を行う。
「パターン露光」とは、パターン状に露光する形態であり、露光部と非露光部とが存在する形態の露光を意味する。パターン露光における露光部(露光領域)と、非露光部(非露光領域)との位置関係は、適宜調整できる。
露光は、第1感光性組成物層側から行ってもよく、シード層付き基材が露光波長に対して透明である場合、第1感光性組成物層と反対側から行ってもよい。
第1露光工程により露光された第1感光性組成物層は、露光部と未露光部との間で、現像液に対する溶解性が変化する。例えば、第1感光性組成物がネガ型感光性組成物である場合、第1感光性組成物層の露光部は、未露光部に比べて、現像液に対する溶解性が低下する。一方、第1感光性組成物がポジ型感光性組成物である場合、第1感光性組成物層の露光部は、未露光部に比べて、現像液に対する溶解性が増大する。
露光方法としては、公知の方法を使用できる。例えば、フォトマスクを用いる方法が挙げられる。第1感光性組成物層と露光光源との間にフォトマスクを配置することで、フォトマスクを介して第1感光性組成物層にパターン露光できる。第1感光性組成物層をパターン露光することで、第1感光性組成物層において露光部および未露光部を形成できる。
露光方法としては、解像性がより優れる点で、第1感光性組成物層とフォトマスクとを接触させて露光(以下、「コンタクト露光」ともいう。)する方法が好ましい。
露光方法としては、上記コンタクト露光以外に、プロキシミティ露光、レンズ系またはミラー系プロジェクション露光方式および露光レーザー等を用いたダイレクト露光方式を用いてもよい。
レンズ系プロジェクション露光方式は、解像力および焦点深度に応じて、適当なレンズの開口数(NA)を有する露光機を使用できる。ダイレクト露光方式は、直接第1感光性組成物層に縮小投影露光をしてもよい。
また、露光は大気下、減圧および真空下のいずれで実施してもよく、露光光源と第1感光性組成物層との間に水等の液体を介在させてもよい。
工程A2において、第1感光性組成物層が転写フィルムを用いて形成された場合、仮支持体を剥離してから第1露光工程を実施してもよく、仮支持体を介して第1感光性組成物層を露光してもよい。コンタクト露光によって第1感光性組成物層を露光する場合、フォトマスクの汚染およびフォトマスクに付着した異物の露光による影響を避ける点で、仮支持体を介して第1感光性組成物層を露光することが好ましい。仮支持体を介して第1感光性組成物層を露光した場合、仮支持体を剥離した後に、後述する第1現像工程を実施することが好ましい。
第1露光工程に用いる露光光は、第1感光性組成物層の現像液に対する溶解性を変化させることができれば特に制限されない。
露光光の主波長は、10~450nmの場合が多く、300~450nmが好ましく、350~450nmがより好ましい。
露光光源としては、例えば、各種レーザー、発光ダイオード(LED)、超高圧水銀灯、高圧水銀灯およびメタルハライドランプが挙げられる。
露光量は、5~200mJ/cmが好ましく、10~200mJ/cmがより好ましい。露光量は、光源照度および露光時間により決定される。露光量は、公知の光量計を用いて測定してもよい。
光源、露光量および露光方法としては、国際公開第2018/155193号の段落[0146]~[0147]に記載の内容が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
露光工程において、フォトマスクを用いずに第1感光性組成物層を露光してもよい。フォトマスクを用いずに露光する(以下、「マスクレス露光」ともいう。)場合、例えば、直接描画装置を用いて第1感光性組成物層を露光できる。
直接描画装置は、活性エネルギー線を用いて直接画像を描くことができる装置である。マスクレス露光における露光光源としては、例えば、波長350~410nmの光を照射可能なレーザー(例えば、半導体レーザー、ガスレーザー、および固体レーザー等)および水銀ショートアークランプ(例えば、超高圧水銀灯等)が挙げられる。
露光量は、光源照度、および積層体の移動速度に基づいて決定できる。描画パターンは、コンピュータによって制御できる。
(第1現像工程)
第1現像工程は、露光された第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程である。
例えば、第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合、未露光部が第1現像液で除去される。一方、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合、第1現像工程において、第1感光性組成物層の露光部が第1現像液によって除去される。
現像方法としては、現像液を用いた公知の方法を使用できる。例えば、パドル現像、シャワー現像、スピン現像およびディップ現像が挙げられる。
第1現像液としては、例えば、特開平5-072724号公報および国際公開第2015/093271号の段落[0194]に記載の現像液が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
第1現像液としては、アルカリ性水溶液が好ましい。アルカリ性水溶液に含まれるアルカリ性化合物(水に溶解してpH7.0超を示す化合物)としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、およびコリン(2-ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウムヒドロキシド)が挙げられる。
第1現像液の温度は、20~40℃が好ましい。
現像方法としては、国際公開第2015/093271号の段落[0195]に記載の現像方法が好ましい。
また、本製造方法は、第1現像工程により得られた第1レジストパターンを、さらに露光する工程(以下、「ポスト露光工程」ともいう。)および/または加熱する工程(以下、「ポストベーク工程」ともいう。)を有していてもよい。
本製造方法がポスト露光工程およびポストベーク工程の両方を有する場合、ポスト露光工程を実施した後に、ポストベーク工程を実施することが好ましい。
ポスト露光工程における露光量は、100~5000mJ/cmが好ましく、200~3000mJ/cmがより好ましい。
ポストベーク工程におけるポストベークの温度は、80~250℃が好ましく、90~160℃がより好ましい。
ポストベーク工程におけるポストベークの時間は、1~180分が好ましく、10~60分がより好ましい。
[工程A4]
工程A4は、シード層付き基材の第2シード層上に、第2感光性組成物層を形成する工程である。
工程A4を実施することによって、シード層付き基材の第1シード層上に第1レジストパターンを有し、第2シード層上に第2感光性組成物層を有する積層体A4が得られる。
第2感光性組成物層の形成方法およびその好ましい態様は、第1感光性組成物層と同様である。
第2感光性組成物層の、工程A5で用いられる露光波長の主波長における吸光度は、後述する第2レジストパターンの線幅ばらつきがより抑制できる点で、0.80以下が好ましく、0.70以下がより好ましく、0.50以下がさらに好ましく、0.40以下が特に好ましい。下限は特に制限されないが、0.05以上が挙げられ、0.1以上が好ましい。
なお、第1感光性組成物層の形成方法と第2感光性組成物層の形成方法とは、同一であってもよく、異なっていてもよいが、工程等を簡便にできる点で、同一であることが好ましい。すなわち、第2感光性組成物層は、転写フィルムを用いて形成されることが好ましい。
形成される第1感光性組成物層と第2感光性組成物層とは、同一の組成であってもよく、異なる組成であってもよいが、膜厚制御性の点から、同一の組成であることが好ましい。
また、形成される第1感光性組成物層と第2感光性組成物層とは、同一の厚みであってもよく、異なる厚みであってもよいが、膜厚制御性の点から、同一の厚みであることが好ましい。
[工程A5]
工程A5は、第2感光性組成物層を露光し、露光された上記第2感光性組成物層に対して第2現像液を用いて現像処理を行い、第2レジストパターンを形成して積層体A5を得る工程である。
工程A5を実施することで、シード層付き基材の第1シード層上に第1レジストパターンが形成され、第2シード層上に第2レジストパターンが形成された積層体A5が得られる。
第2レジストパターンを形成する工程は、第2感光性組成物層を露光する第2露光工程と、露光された第2感光性組成物層に対して第2現像液を用いて現像処理を行う第2現像工程とを有する。
第2露光工程の方法およびその好ましい態様は、第1露光工程と同様である。
第2現像工程の方法およびその好ましい態様は、第1現像工程と同様である。
[要件AX]
本製造方法においては、第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合、第1感光性組成物層を工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AX1」ともいう。)が、第2感光性組成物層の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AX2」ともいう。)の、2.0倍以上であり、
第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合には、第1感光性組成物層を工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の、第2現像液に対する溶解時間(溶解時間AX1)が、第2感光性組成物層を、工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AX3」ともいう。)の、2.0倍以上である。
溶解時間AX1は、以下の方法で測定されたものをいう。
第1感光性組成物層を工程A3と同様の露光条件(露光量および露光時間等)にて全面露光して得られる露光膜に対し、露光膜を露出させた状態で、第2現像液をシャワー方式で供給する。シャワー方式による現像液の供給は、25℃の1.0質量%炭酸ナトリウム水溶液を用い、フルコーンノズル(株式会社いけうち製)を介して、現像液スプレー圧力が0.15MPaになるよう調整した条件で実施する。
上記手順に従って、現像液の供給時間を変更したサンプルを作製し、各サンプルの表面を光学顕微鏡で観察する。観察の結果、第1感光性組成物層に由来する露光膜の残渣が初めてみられなくなったサンプルの現像液の供給時間を、溶解時間AX1とする。
溶解時間AX2は、上記第1感光性組成物層を工程A3と同様の露光条件(露光量および露光時間等)にて全面露光して得られる露光膜の代わりに、露光していない第2感光性組成物層を用いて、上記溶解時間AX1の測定方法に準じて測定された現像液の供給時間をいう。
溶解時間AX3は、上記第1感光性組成物層を工程A3と同様の露光条件(露光量および露光時間等)にて全面露光して得られる露光膜の代わりに、第2感光性組成物層を工程A5と同様の露光条件(露光量および露光時間等)にて全面露光して得られる露光膜を用いて、上記溶解時間AX1の測定方法に準じて測定された現像液の供給時間をいう。
溶解時間AX1は、本発明の効果がより優れる点で、60秒以上が好ましく、100秒以上がより好ましく、150秒以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、600秒以下が挙げられ、レジストパターン除去性の点から、450秒以下が好ましく、350秒以下がより好ましい。
溶解時間AX2は、本発明の効果がより優れる点で、100秒以下が好ましく、60秒以下がより好ましく、30秒以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、1秒以上が挙げられ、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましい。
溶解時間AX3は、本発明の効果がより優れる点で、100秒以下が好ましく、60秒以下がより好ましく、30秒以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、1秒以上が挙げられ、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましい。
本製造方法において、第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合、溶解時間AX1が溶解時間AX2の2.0倍以上であることを要求する。
本発明の効果がより優れる点で、溶解時間AX1は溶解時間AX2の2.5倍超が好ましく、3.0倍超がより好ましい。上限は特に制限されないが、溶解時間AX1は溶解時間AX2の50倍以下が好ましく、40倍以下がより好ましく、30倍以下がさらに好ましい。
本製造方法において、第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合、溶解時間AX1が溶解時間AX3の2.0倍以上であることを要求する。
本発明の効果がより優れる点で、溶解時間AX1は溶解時間AX3の2.5倍超が好ましく、3.0倍超がより好ましい。上限は特に制限されないが、溶解時間AX1は溶解時間AX3の50倍以下が好ましく、40倍以下がより好ましく、30倍以下がさらに好ましい。
溶解時間AX1は、第1感光性組成物層の組成および厚み、ならびに、第2現像液の組成等によって制御できる。また、溶解時間AX2および溶解時間AX3は、第2感光性組成物層の組成および厚み、ならびに、第2現像液の組成等によって制御できる。
[要件AY]
本製造方法においては、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合には、第1感光性組成物層の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AY1」ともいう。)が、第2感光性組成物層を、工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AY2」ともいう。)の、2.0倍以上であり、
第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合には、第1感光性組成物層の、第2現像液に対する溶解時間(溶解時間AY1)が、第2感光性組成物層の、第2現像液に対する溶解時間(以下、「溶解時間AY3」ともいう。)の、2.0倍以上である。
溶解時間AY1は、以下の方法で測定されたものをいう。
第1感光性組成物層を露光せずに、第1感光性組成物層を露出させ、第1感光性組成物層に対して上記第2現像液をシャワー方式で供給する。シャワー方式による現像液の供給は、25℃の1.0質量%炭酸ナトリウム水溶液を用い、フルコーンノズル(株式会社いけうち製)を介して、現像液スプレー圧力が0.15MPaになるよう調整した条件で実施する。シャワー方式による現像液の供給は、溶解時間AX1と同様の条件とする。
上記手順に従って、現像液の供給時間を変更したサンプルを作製し、各サンプルの表面を光学顕微鏡で観察する。観察の結果、第1感光性組成物層に由来する露光膜の残渣が初めてみられなくなったサンプルの現像液の供給時間を、溶解時間AY1とする。
溶解時間AY2は、上記第1感光性組成物層の代わりに、第2感光性組成物層を工程A5と同様の露光条件(露光量および露光時間等)にて全面露光して得られる露光膜を用いて、上記溶解時間AY1の測定方法に準じて測定された現像液の供給時間をいう。
溶解時間AY3は、上記第1感光性組成物層の代わりに、露光していない第2感光性組成物層を用いて、上記溶解時間AY1の測定方法に準じて測定された現像液の供給時間をいう。
溶解時間AY1は、本発明の効果がより優れる点で、60秒以上が好ましく、100秒以上がより好ましく、150秒以上がさらに好ましい。上限は特に制限されないが、600秒以下が挙げられ、レジストパターンの除去性の点から、450秒以下が好ましく、350秒以下がより好ましい。
溶解時間AY2は、本発明の効果がより優れる点で、100秒以下が好ましく、60秒以下がより好ましく、30秒以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、1秒以上が挙げられ、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましい。
溶解時間AY3は、本発明の効果がより優れる点で、100秒以下が好ましく、60秒以下がより好ましく、30秒以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、1秒以上が挙げられ、5秒以上が好ましく、10秒以上がより好ましい。
本製造方法において、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合、溶解時間AY1が溶解時間AY2の2.0倍以上であることを要求する。
本発明の効果がより優れる点で、溶解時間AY1は溶解時間AY2の2.5倍超が好ましく、3.0倍超がより好ましい。上限は特に制限されないが、溶解時間AY1は溶解時間AY2の50倍以下が好ましく、40倍以下がより好ましく、30倍以下がさらに好ましい。
本製造方法において、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合、溶解時間AX1が溶解時間AX3の2.0倍以上であることを要求する。
本発明の効果がより優れる点で、溶解時間AY1は溶解時間AY3の2.5倍超が好ましく、3.0倍超がより好ましい。上限は特に制限されないが、溶解時間AY1は溶解時間AY3の50倍以下が好ましく、40倍以下がより好ましく、30倍以下がさらに好ましい。
溶解時間AY1は、第1感光性組成物層の組成および厚み、ならびに、第2現像液の組成等によって制御できる。また、溶解時間AY2および溶解時間AY3は、第2感光性組成物層の組成および厚み、ならびに、第2現像液の組成等によって制御できる。
[工程A6]
工程A6は、積層体A5の、第1レジストパターンが配置されていない領域にある第1シード層および第2レジストパターンが配置されていない領域にある第2シード層に対してめっき処理を行い、第1シード層上に第1金属パターンを形成し、第2シード層上に第2金属パターンを形成して、積層体A6を得る工程である。
工程A6を実施することで、シード層付き基材の第1シード層上に、第1レジストパターンおよび第1金属パターンが形成され、第2シード層上に第2レジストパターンおよび第2金属パターンが形成された積層体A6が得られる。
金属パターンに含まれる金属は特に制限されず、例えば、銅、銀、金、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、ルテニウム、ロジウム、インジウム、錫、鉛、亜鉛およびクロム等の金属ならびにこれらの合金が挙げられる。
なかでも、金属パターンは、導電性がより優れる点で、銅または銀を含むことが好ましく、銅または銀を主成分として含むことがより好ましく、銅を主成分として含むことがさらに好ましい。
上記「主成分として含む」とは、その金属の含有量が、金属パターンの全質量に対して、50質量%以上であることを意味し、60質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましい。上限は、金属パターンは金属の単体であってもよいことから、100質量%である。
めっき処理の方法としては特に制限されず、具体的には、無電解めっき処理および電解めっき処理が挙げられる。なかでも、無電解めっき処理が好ましい。
また、無電解めっき処理と電解めっき処理とを組み合わせて実施してもよい。
無電解めっき処理の手順としては、公知の手順を使用できる。具体的には、無電解めっき浴に浸漬する方法が挙げられる。
上記無電解めっき浴に浸漬する前に、積層体A5のシード層上に存在する余分な成分を除去するため、洗浄処理を施すことが好ましい。また、積層体A5を無電解めっき浴に浸漬し、金属パターンを形成した後、余分な無電解めっき浴の成分を除去するため、洗浄処理を施すことも好ましい。
シード層が金属イオンを含む場合、上記めっき処理の前に、還元剤を含む液と接触させ、別途還元処理を施してもよい。
上記無電解めっき浴としては、公知の無電解めっき浴を使用できる。無電解めっき浴には、一般に溶剤(例えば、水)、めっき用金属イオン、還元剤、およびめっき用金属イオンの安定性を向上させる添加剤(安定剤)が含まれる。
上記めっき用金属イオンは、上記金属パターンに含まれる金属のイオンである。
上記無電解めっき浴は、めっき用金属イオンを2種以上含んでいてもよい。
無電解めっき浴への浸漬時間としては、1分~6時間が好ましく、1分~3時間がより好ましく、5分~2時間がさらに好ましい。
無電解めっき浴の温度としては、25~70℃が好ましい。
電解めっき処理としては、公知の方法を使用できる。
電解めっき処理は、上記シード層付き基材のシード層に対して直接施してもよく、シード層に無電解めっき処理を実施して形成された層に対して施してもよい。
金属パターンの厚みは特に制限されないが、0.1~20μmが好ましく、0.3~15μmがより好ましい。
[工程A7]
工程A7は、積層体A6から、第1レジストパターンおよび第2レジストパターンを除去して積層体A7を得る工程である。
工程A7を実施することで、シード層付き基材の、第1シード層上に第1金属パターンが形成され、第2シード層上に第2金属パターンが形成された積層体A7が得られる。
レジストパターンの除去方法としては特に制限されないが、例えば、薬品処理が挙げられ、除去液とレジストパターンとを接触させる方法が好ましい。
上記接触方法としては公知の方法を使用できる。例えば、積層体A6の表面に除去液をスプレー法、シャワー法およびパドル法等で供給する方法、ならびに、積層体A6を除去液に浸漬する方法が挙げられる。
除去液としては、例えば、アルカリ性化合物を水、ジメチルスルホキシド、N-メチルピロリドンまたはこれらの混合溶液に溶解させた除去液が挙げられる。
アルカリ性化合物としては、例えば、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等のアルカリ性無機化合物、ならびに、アミン化合物および第4級アンモニウム塩化合物等のアルカリ性有機化合物が挙げられる。
除去液は、シード層および金属パターンを溶解しないことが好ましい。
除去を行う際の除去液の温度は、20~80℃が好ましく、25~60℃がより好ましい。
除去方法の好適態様としては、例えば、25~60℃に調整した撹拌中の除去液に、レジストパターンを有する積層体A6を1~30分浸漬する方法が挙げられる。
[工程A8]
工程A8は、積層体A7から、露出している第1シード層および第2シード層を除去して、基材の両面上に導電パターンをそれぞれ形成する工程である。
工程A8を実施することで、基材の両面に導電パターンが形成された、本発明の積層体が得られる。
露出しているシード層を除去する方法としては特に制限されず、例えば、エッチングが挙げられる。
エッチング方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、エッチング液を用いたウェットエッチングおよびプラズマエッチング等のドライエッチングが挙げられる。なかでも、工程が簡便な点から、ウェットエッチングが好ましい。
エッチング液は、シード層の材質によって適宜選択すればよく、公知のエッチング液を使用できる。
公知のエッチング液としては、例えば、酸性水溶液およびアルカリ性水溶液が使用できる。具体的には、例えば、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液、アンモニアアルカリ溶液、硫酸-過酸化水素混合液およびリン酸-過酸化水素混合液等が挙げられる。
ウェットエッチングにおいて積層体A7をエッチング液と接触させる方法は特に制限されず、例えば、上記工程A7に記載の接触方法が使用できる。
エッチング時間は、シード層の材料および厚さ、ならびに金属パターンの材料および厚さにより適宜選択できるが、シード層が除去され、かつ、金属パターンへの影響が少なくなるように設定することが好ましい。
エッチング時間は、例えば、下記の方法で決定できる。
所定の膜厚のシード層が形成された基材を、所定の温度に調整したエッチング液に浸漬する。浸漬時間を変化させて作製したサンプルの表面をSEM観察し、シード層に由来する残渣が初めて見られなくなった浸漬時間の1.5倍をエッチング時間とする。
エッチング液の温度は、エッチング液の組成ならびにシード層の材料および厚さによって適宜選択すればよいが、20~60℃が好ましく、25~50℃がより好ましい。
形成される導電パターンの線幅は、20μm以下が好ましく、15μm以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、2μm以上の場合が多い。
本製造方法は、上記以外のその他の工程を有していてもよい。
その他の工程としては、例えば、国際公開第2019/022089号の段落[0172]に記載の可視光線反射率を低下させる工程が挙げられるが、これらの工程に制限されない。
また、上記工程の任意のタイミングでリンス処理または乾燥処理が実施されてもよい。
本製造方法は、他の工程と組み合わせてタッチパネルの製造方法として用いられてもよい。他の工程としては、例えば、保護膜の貼合工程、加飾層の貼合工程、基板との接続工程および表示装置とのアセンブリ工程等が挙げられる。
<積層体の用途>
本発明の導電パターンを有する積層体の製造方法は、タッチパネル、透明ヒーター、透明アンテナ、電磁波シールド材、および、調光フィルム等の導電膜の製造;プリント配線板および半導体パッケージの製造;半導体チップやパッケージ間のインターコネクト用のピラーおよびピンの製造;メタルマスクの製造;COF(Chip on Film)およびTAB(Tape Automated Bonding)等のテープ基板の製造;等に適用できる。
また、上記タッチパネルとしては、静電容量型タッチパネルが挙げられる。本発明に係る積層体の製造方法は、タッチパネル中の導電膜や周辺回路配線の形成に使用できる。上記タッチパネルは、例えば、有機EL(electro-luminescence)表示装置および液晶表示装置等の表示装置に適用できる。
以下、工程A2およびA4で使用できる転写フィルムについて詳述する。
<転写フィルム>
転写フィルムは、仮支持体と、感光性組成物層とを有し、感光性組成物層をパターン露光する露光工程が施される転写フィルムである。
転写フィルムは、感光性組成物層以外にその他層を有していてもよい。その他層としては、例えば、中間層および熱可塑性樹脂層が挙げられる。また、転写フィルムは、保護フィルム等のその他部材を有していてもよい。
転写フィルムの実施形態としては、例えば、以下の構成(1)~(3)が挙げられる。
なかでも、転写フィルムは中間層を有することが好ましく、構成(2)または構成(3)がより好ましく、構成(2)がさらに好ましい。
(1)「仮支持体/感光性組成物層/保護フィルム」
(2)「仮支持体/中間層/感光性組成物層/保護フィルム」
(3)「仮支持体/熱可塑性樹脂層/中間層/感光性組成物層/保護フィルム」
上記各構成における感光性組成物層としては、ネガ型感光性組成物層またはポジ型感光性組成物層が挙げられる。
貼合工程における気泡発生防止の点から、転写フィルムのうねりの最大幅は、300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましく、60μm以下がさらに好ましく、また、0μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。
転写フィルムのうねりの最大幅は、以下の手順により測定する。
転写フィルムを20cm×20cmのサイズとなるように主面に垂直な方向に裁断し、試験サンプルを作製する。なお、転写フィルムが保護フィルムを有する場合には、保護フィルムを剥離する。次いで、表面が平滑かつ水平なステージ上に、上記試験サンプルの仮支持体がステージに対向するように試験サンプルを静置する。その後、試験サンプルの中心10cm角の範囲について、試験サンプルの表面をレーザー顕微鏡(例えば、キーエンス社製 VK-9700SP)で走査して3次元表面画像を取得し、得られた3次元表面画像で観察される最大凸高さから最低凹高さを引き算する。上記操作を10個の試験サンプルについて行い、その算術平均値を転写フィルムのうねり最大幅とする。
転写フィルムが、感光性組成物層の仮支持体側に、さらに他の層(例えば、中間層および熱可塑性樹脂層等)を有する場合、他の層の合計厚みは、感光性組成物層の厚みに対して、0.1~30%が好ましく、0.1~20%がより好ましい。
密着性により優れる点から、感光性組成物層の、波長365nmにおける透過率は、10%以上が好ましく、30%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましく、また、99.9%以下が好ましく、99.0%以下がより好ましい。
転写フィルムの実施形態の例について説明する。
図1に示す転写フィルム10は、仮支持体11と、中間層13および感光性組成物層15を含む組成物層17と、保護フィルム19とをこの順に有する。
図1で示す転写フィルム10は、中間層13および保護フィルム19を有する形態であるが、転写フィルムは、中間層13および保護フィルム19を有していなくてもよい。
転写フィルムは、上記層以外に、さらに熱可塑性樹脂層を有していてもよい。熱可塑性樹脂層は、仮支持体11と中間層13との間に配置されることが好ましい。
図1において、仮支持体11上に配置され得る保護フィルム19を除く各層(例えば、感光性組成物層、中間層および熱可塑性樹脂層)を「組成物層」ともいう。
以下、転写フィルムの各部材および各成分について詳述する。
[仮支持体]
転写フィルムは、仮支持体を有する。
仮支持体は、感光性組成物層を支持する部材であり、最終的に剥離処理により除去される。
仮支持体は、単層構造および多層構造のいずれであってもよい。
仮支持体としては、フィルムが好ましく、樹脂フィルムがより好ましい。また、仮支持体としては、可撓性を有し、かつ、加圧下または加圧下および加熱下において、著しい変形、収縮または伸びを生じないフィルムも好ましく、シワ等の変形および傷がないフィルムも好ましい。
フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム(例えば、2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム)、ポリメチルメタクリレートフィルム、トリ酢酸セルロースフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリイミドフィルムおよびポリカーボネートフィルムが挙げられ、ポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましい。
仮支持体は、仮支持体を介してパターン露光できる点から、透明性が高いことが好ましい。具体的には、波長365nmにおける仮支持体の透過率は、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、100%未満が挙げられる。
仮支持体を介するパターン露光時のパターン形成性および仮支持体の透明性の点から、仮支持体のヘイズは小さい方が好ましい。具体的には、仮支持体のヘイズは、2%以下が好ましく、0.5%以下がより好ましく、0.1%以下がさらに好ましい。下限は特に制限されないが、0.01%以上が挙げられる。
仮支持体を介するパターン露光時のパターン形成性および仮支持体の透明性の点から、仮支持体中の微粒子、異物および欠陥の数は、少ない方が好ましい。具体的には、仮支持体中の微粒子(例えば、直径1μmの微粒子)、異物および欠陥の数は、50個/10mm以下が好ましく、10個/10mm以下がより好ましく、3個/10mm以下がさらに好ましく、1個/10mm未満が特に好ましい。下限は、0個/10mm以上が好ましい。
仮支持体の厚みは、5μm以上が好ましく、6μm以上がより好ましい。上限は、200μm以下が好ましく、取り扱いやすさおよび汎用性の点から、150μm以下がより好ましく、50μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましく、16μm未満が最も好ましい。
仮支持体の厚みは、SEM(走査型電子顕微鏡:Scanning Electron Microscope)による断面観察により測定した任意の5点の平均値として算出する。
仮支持体は、ハンドリング性の点から、仮支持体の片面または両面に、微粒子を含む層(滑剤層)を有していてもよい。
滑剤層に含まれる微粒子の直径は、0.05~0.8μmが好ましい。
滑剤層の厚みは、0.05~1.0μmが好ましい。
仮支持体と感光性組成物層との密着性を向上させる点から、仮支持体の感光性組成物層と接する面は、表面改質処理されていてもよい。
表面改質処理としては、例えば、UV照射、コロナ放電およびプラズマ等を用いる処理が挙げられる。
UV照射における露光量は、10~2000mJ/cmが好ましく、50~1000mJ/cmがより好ましい。
露光量が上記範囲であれば、ランプ出力および照度は特に制限されない。
UV照射における光源としては、例えば、150~450nm波長帯域の光を発する低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ケミカルランプ、無電極放電ランプおよび発光ダイオード(LED)が挙げられる。
仮支持体としては、例えば、厚み16μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み12μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムおよび厚み9μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが挙げられる。
また、仮支持体としては、例えば、特開2014-085643号公報の段落[0017]~[0018]、特開2016-027363号公報の段落[0019]~[0026]、国際公開第2012/081680号の段落[0041]~[0057]および国際公開第2018/179370号の段落[0029]~[0040]に記載の樹脂も援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
仮支持体の市販品としては、例えば、登録商標ルミラー16KS40および登録商標ルミラー16FB40(以上、東レ社製);コスモシャインA4100、コスモシャインA4300およびコスモシャインA8300(以上、東洋紡社製)が挙げられる。
[感光性組成物層]
転写フィルムは、感光性組成物層を有する。この感光性組成物層は、上述した第1感光性組成物層および第2感光性組成物層となり得る。
感光性組成物層としては、ネガ型感光性組成物層が好ましい。
感光性組成物層は、後述する樹脂および後述する重合性化合物を含むことが好ましく、後述する樹脂、後述する重合性化合物および後述する重合開始剤を含むことがより好ましい。また、感光性組成物層は、後述する樹脂がアルカリ可溶性樹脂を含むことも好ましい。つまり、感光性組成物層は、アルカリ可溶性樹脂を含む樹脂および重合性化合物を含むことが好ましい。
感光性組成物層は、感光性組成物層の全質量に対して、樹脂を10.0~90.0質量%、重合性化合物を5.0~70.0質量%および重合開始剤を0.01~20.0質量%含むことが好ましい。
以下、感光性組成物層が含み得る各成分について説明する。
(樹脂)
感光性組成物層は、樹脂を含んでいてもよい。
樹脂としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましい。
樹脂としては、後述する熱可塑性樹脂層に含まれるアルカリ可溶性樹脂を用いてもよい。
露光時の焦点位置にずれが生じたときの線幅太りおよび解像度の悪化を抑制する点から、樹脂は、芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含むことが好ましい。
上記芳香族炭化水素基としては、例えば、置換基を有していてもよいフェニル基および置換基を有していてもよいアラルキル基が挙げられる。
芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、10.0質量%以上が好ましく、20.0質量%以上がより好ましく、30.0質量%以上がさらに好ましい。上限は、樹脂の全質量に対して、80.0質量%以下が好ましく、60.0質量%以下がより好ましく、55.0質量%以下がさらに好ましい。感光性組成物層が複数の樹脂を含む場合、芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位の含有量の質量平均値が、上記範囲内であることが好ましい。
芳香族炭化水素基を有する単量体としては、例えば、アラルキル基を有する単量体、スチレンおよ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、スチレンダイマーおよびスチレントリマー等)が挙げられ、アラルキル基を有する単量体またはスチレンが好ましく、スチレンがより好ましい。
芳香族炭化水素基を有する単量体がスチレンである場合、スチレンに由来する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、10.0~80.0質量%が好ましく、20.0~60.0質量%がより好ましく、30.0~55.0質量%がさらに好ましい。
アラルキル基としては、例えば、置換基を有していてもよいフェニルアルキル基(ただし、ベンジル基を除く)および置換基を有していてもよいベンジル基が挙げられ、置換基を有していてもよいベンジル基が好ましい。
フェニルアルキル基を有する単量体としては、例えば、フェニルエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
ベンジル基を有する単量体としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレートおよびクロロベンジル(メタ)アクリレート等のベンジル基を有する(メタ)アクリレート;ビニルベンジルクロライドおよびビニルベンジルアルコール等のベンジル基を有するビニルモノマーが挙げられ、ベンジル基を有する(メタ)アクリレートが好ましく、ベンジル(メタ)アクリレートがより好ましい。
芳香族炭化水素基を有する単量体がベンジル(メタ)アクリレートである場合、ベンジル(メタ)アクリレートに由来する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、10.0~90.0質量%が好ましく、20.0~80.0質量%がより好ましく、30.0~70.0質量%がさらに好ましい。
芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含む樹脂は、芳香族炭化水素基を有する単量体と、後述する第1の単量体を少なくとも1種および/または後述する第2の単量体を少なくとも1種と、を重合することにより得られることが好ましい。
芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含まない樹脂は、後述する第1の単量体の少なくとも1種を重合することにより得られることが好ましく、第1の単量体の少なくとも1種と後述する第2の単量体の少なくとも1種とを重合することにより得られることがより好ましい。
第1の単量体は、分子中にカルボキシ基を有する単量体である。
第1の単量体としては、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、マレイン酸無水物およびマレイン酸半エステルが挙げられ、(メタ)アクリル酸が好ましい。
第1の単量体に由来する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、5.0~50.0質量%が好ましく、10.0~40.0質量%がより好ましく、10.0~30.0質量%がさらに好ましい。
上記含有量が5.0質量%以上である場合、優れた現像性およびエッジフューズ性の制御等を実現できる。上記含有量が50.0質量%以下である場合、レジストパターンの高解像性、スソ形状の制御およびレジストパターンの優れた耐薬品性を実現できる。
「エッジフューズ性」とは、転写フィルムをロール状に巻き取った場合に、ロールの端面からの、感光性組成物層のはみ出し易さの程度を意味する。
第2の単量体は、酸性基を有さず、かつ、分子中に重合性基を有する単量体である。
重合性基は、後述する重合性化合物が有する重合性基と同義であり、好適態様も同じである。
第2の単量体としては、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)アクリレートおよび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;(メタ)アクリロニトリルが挙げられる。
なかでも、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレートまたはn-ブチル(メタ)アクリレートが好ましく、メチル(メタ)アクリレートまたはエチル(メタ)アクリレートがより好ましい。
第2の単量体に由来する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、1.0~80.0質量%が好ましく、1.0~60.0質量%がより好ましく、1.0~50.0質量%がさらに好ましい。
樹脂は、側鎖に、直鎖構造、分岐構造および脂環構造のいずれかを有していてもよい。
側鎖に分岐構造を有する基を含む単量体または側鎖に脂環構造を有する基を含む単量体を使用することによって、樹脂の側鎖に分岐構造または脂環構造を導入することができる。脂環構造を有する基は、単環および多環のいずれであってもよい。「側鎖」とは、主鎖から枝分かれした原子団を意味する。「主鎖」とは、樹脂を構成する高分子化合物の分子中で相対的に最も長い結合鎖を意味する。
側鎖に分岐構造を有する基を含む単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸sec-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(メタ)アクリル酸tert-アミル、(メタ)アクリル酸sec-アミル、(メタ)アクリル酸2-オクチル、(メタ)アクリル酸3-オクチルおよび(メタ)アクリル酸tert-オクチルが挙げられる。
なかでも、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸イソブチルまたはメタクリル酸tert-ブチルが好ましく、メタクリル酸イソプロピルまたはメタクリル酸tert-ブチルがより好ましい。
側鎖に脂環構造を有する基を含む単量体としては、例えば、単環の脂肪族炭化水素基を有する単量体および多環の脂肪族炭化水素基を有する単量体が挙げられる。また、炭素数5~20の脂環式炭化水素基を有する(メタ)アクリレートが挙げられる。
具体的には、(メタ)アクリル酸(ビシクロ〔2.2.1〕ヘプチル-2)、(メタ)アクリル酸-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-2-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-3-メチル-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-3,5-ジメチル-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-3-エチルアダマンチル、(メタ)アクリル酸-3-メチル-5-エチル-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-3,5,8-トリエチル-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-3,5-ジメチル-8-エチル-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸2-メチル-2-アダマンチル、(メタ)アクリル酸2-エチル-2-アダマンチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシ-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸オクタヒドロ-4,7-メンタノインデン-5-イル、(メタ)アクリル酸オクタヒドロ-4,7-メンタノインデン-1-イルメチル、(メタ)アクリル酸-1-メンチル、(メタ)アクリル酸トリシクロデカン、(メタ)アクリル酸-3-ヒドロキシ-2,6,6-トリメチル-ビシクロ〔3.1.1〕ヘプチル、(メタ)アクリル酸-3,7,7-トリメチル-4-ヒドロキシ-ビシクロ〔4.1.0〕ヘプチル、(メタ)アクリル酸(ノル)ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸フェンチル、(メタ)アクリル酸-2,2,5-トリメチルシクロヘキシルおよび(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが挙げられる。
なかでも、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸(ノル)ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸-1-アダマンチル、(メタ)アクリル酸-2-アダマンチル、(メタ)アクリル酸フェンチル、(メタ)アクリル酸1-メンチルまたは(メタ)アクリル酸トリシクロデカンが好ましく、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸(ノル)ボルニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸-2-アダマンチルまたは(メタ)アクリル酸トリシクロデカンがより好ましい。
樹脂は、重合性基を有していてもよい。樹脂が重合性基を有する場合、重合性基を有する構成単位を含むことが好ましく、側鎖にエチレン性不飽和基を有する構成単位を含むことがより好ましい。
重合性基としては、後述する重合性化合物が有する重合性基が挙げられ、エチレン性不飽和基が好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基がより好ましい。
また、重合性基は、後述する重合性化合物の重合性基と重合反応し得る重合性基も好ましい。
重合性基を有する構成単位を含む樹脂は、第1の単量体に由来する構成単位を含む樹脂と、第3の単量体とを反応させて得られる樹脂が好ましい。
第3の単量体は、分子中に2つ以上の重合性基を有する単量体であり、分子中に2つの重合性基を有する単量体であることが好ましい。
上記重合性基としては、例えば、後述する重合性化合物が有する重合性基が挙げられる。なかでも、第3の単量体は、2種の重合性基を有することが好ましく、エチレン性不飽和基とカチオン性重合性基とを有することがより好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基とエポキシ基とを有することがさらに好ましい。
第3の単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸グリシジルが挙げられる。
重合性基を有する構成単位としては、式(P)で表される構成単位が好ましい。
式(P)中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。Lは、2価の連結基を表す。Pは、重合性基を表す。
は、水素原子またはメチル基を表す。
としては、水素原子が好ましい。
は、2価の連結基を表す。
上記2価の連結基としては、例えば、-CO-、-O-、-S-、-SO-、-SO-、-NR-、炭化水素基およびそれらを組み合わせた基が挙げられる。Rは、水素原子または置換基を表す。
上記炭化水素基としては、例えば、アルキレン基、シクロアルキレン基およびアリーレン基が挙げられる。
上記アルキレン基は、直鎖状および分岐鎖状のいずれであってもよい。上記アルキレン基の炭素数は、1~10が好ましく、2~8がより好ましく、3~5がさらに好ましい。上記アルキレン基は、ヘテロ原子を有していてもよく、上記アルキレン基中のメチレン基がヘテロ原子に置き換わってもよい。上記ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子または窒素原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。
上記シクロアルキレン基は、単環および多環のいずれであってもよい。上記シクロアルキレン基の炭素数は、3~20が好ましく、5~10がより好ましく、6~8がさらに好ましい。
上記アリーレン基は、単環および多環のいずれであってもよい。上記アリーレン基の炭素数は、6~20が好ましく、6~15がより好ましく、6~10がさらに好ましい。上記アリーレン基としては、フェニレン基が好ましい。
上記シクロアルキレン基および上記アリーレン基は、環員原子としてヘテロ原子を有していてもよい。上記ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子または窒素原子が好ましく、酸素原子がより好ましい。
上記炭化水素基は、さらに置換基を有していてもよい。
上記置換基としては、例えば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子等)、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基およびアルケニル基が挙げられ、ヒドロキシ基が好ましい。
としては、ヘテロ原子を有していてもよいアルキレン基が好ましい。
Pは、重合性基を表す。
上記重合性基は、上述したとおりである。
重合性基を有する構成単位としては、例えば、以下の構成単位が挙げられる。
樹脂が重合性基を有する構成単位を含む場合、重合性基を有する構成単位の含有量は、樹脂の全質量に対して、5.0~70.0質量%が好ましく、10.0~50.0質量%がより好ましく、15.0~40.0質量%がさらに好ましく、本発明の効果がより優れる点から、20.0~40.0質量%が特に好ましい。
重合性基を樹脂に導入する方法としては、例えば、樹脂が有する、ヒドロキシ基、カルボキシ基、第1級アミノ基、第2級アミノ基、アセトアセチル基およびスルホ基等の基に、エポキシ化合物、ブロックイソシアネート化合物、イソシアネート化合物、ビニルスルホン化合物、アルデヒド化合物、メチロール化合物およびカルボン酸無水物を反応させる方法が挙げられる。
重合性基を樹脂に導入する方法の好適態様としては、例えば、第1の単量体の重合反応により樹脂を合成した後、樹脂に含まれる第1の単量体に由来する構成単位が有するカルボキシ基の一部に、第3の単量体(好ましくは、グリシジル(メタ)アクリレート)を高分子反応させて、樹脂に重合性基(好ましくは、(メタ)アクリロキシ基)を導入する方法が挙げられる。
上記重合反応の反応温度は、70~100℃が好ましく、80~90℃がより好ましい。上記重合反応は、重合開始剤を用いることが好ましく、アゾ系開始剤を用いることがより好ましく、V-601(富士フイルム和光純薬社製)またはV-65(富士フイルム和光純薬社製)を用いることがさらに好ましい。
上記高分子反応の反応温度は、80~110℃が好ましい。上記高分子反応は、触媒を用いることが好ましく、アンモニウム塩(テトラエチルアンモニウムブロミド)を用いることがより好ましい。
樹脂としては、メタクリル酸に由来する構成単位とメチルメタクリレートに由来する構成単位とスチレンに由来する構成単位またはベンジルメタクリレートに由来する構成単位とを含む樹脂およびメタクリル酸に由来する構成単位とスチレンに由来する構成単位とを含む樹脂が好ましく、さらに重合性基を有する構成単位を含む樹脂がより好ましい。
上記において、各構成単位の含有量を、上述したそれぞれの好適態様にすることも好ましい。
樹脂のTgは、60~135℃が好ましく、70~115℃がより好ましく、75~105℃がさらに好ましく、80~100℃が特に好ましい。
樹脂の酸価は、本発明の効果がより優れる点から、220mgKOH/g以下が好ましく、200mgKOH/g未満がより好ましく、190mgKOH/g未満がさらに好ましく、170mgKOH/g未満が特に好ましい。下限は、本発明の効果がより優れる点から、10mgKOH/g以上が好ましく、50mgKOH/g以上がより好ましく、70mgKOH/g以上がさらに好ましく、90mgKOH/g以上が特に好ましい。
「酸価(mgKOH/g)」とは、試料1gを中和するのに必要な水酸化カリウムの質量(mg)を意味する。酸価は、例えば、JIS K0070:1992に準じて求めることができる。
樹脂の酸価は、樹脂が有する構成単位の種類および/または酸基を含む構成単位の含有量によって調整できる。
樹脂の重量平均分子量としては、5,000~500,000が好ましく、10,000~100,000がより好ましく、10,000~60,000がさらに好ましく、20,000~50,000が特に好ましい。
重量平均分子量が500,000以下である場合、解像性および現像性を向上できる。また。重量平均分子量が5,000以上である場合、現像凝集物の性状、ならびに、転写フィルムのエッジフューズ性およびカットチップ性等の未露光膜の性状を制御できる。「カットチップ性」とは、未露光膜をカッターで切断した場合の、チップの飛び易さの程度を意味する。このチップが転写フィルムの上面等に付着すると、後の露光工程等で不良の原因となる。
樹脂の多分散度は、1.0~6.0が好ましく、1.0~5.0がより好ましく、1.0~4.0がさらに好ましく、1.0~3.0が特に好ましい。
感光性組成物層は、上記樹脂以外に、その他樹脂を含んでいてもよい。
その他樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、スチレン-アクリル系共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンおよびポリアルキレングリコールが挙げられる。
樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
2種以上の樹脂を用いる場合、芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含む樹脂を2種類混合して用いること、または、芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含む樹脂と芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含まない樹脂とを混合して用いることが好ましい。後者の場合、芳香族炭化水素基を有する単量体に由来する構成単位を含む樹脂の含有量は、樹脂の全質量に対して、50.0質量%以上が好ましく、70.0質量%以上がより好ましく、80.0質量%以上がさらに好ましく、90.0質量%以上が特に好ましい。上限としては、樹脂の全質量に対して、100.0質量%以下が好ましい。
樹脂の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、10.0~90.0質量%が好ましく、20.0~80.0質量%がより好ましく、30.0~70.0質量%がさらに好ましく、40.0~60.0質量%が特に好ましい。樹脂の含有量が、感光性組成物層の全質量に対して、90.0質量%以下である場合、現像時間を制御できる。また、樹脂の含有量が、感光性組成物層の全質量に対して、10.0質量%以上である場合、耐エッジフューズ性を向上できる。
樹脂の合成方法としては、例えば、溶液重合が挙げられる。具体的には、上述した単量体を、アセトン、メチルエチルケトンおよびイソプロパノール等の溶剤で希釈した溶液に、過酸化ベンゾイルおよびアゾイソブチロニトリル等のラジカル重合開始剤を適量添加し、加熱撹拌する方法が挙げられる。混合物の一部を反応液に滴下しながら合成してもよく、反応終了後、さらに溶剤を加えて、所望の濃度に調整してもよい。
樹脂の合成方法としては、上記溶液重合以外に、例えば、塊状重合、懸濁重合および乳化重合が挙げられる。
(重合性化合物)
感光性組成物層は、重合性基を有する重合性化合物を含んでいてもよい。
「重合性化合物」とは、後述する重合開始剤の作用で重合する化合物であって、上記樹脂とは異なる化合物を意味する。
重合性化合物が有する重合性基としては、重合反応に関与する基であればよく、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル基およびマレイミド基等のエチレン性不飽和基を有する基;エポキシ基およびオキセタン基等のカチオン性重合性基を有する基が挙げられる。
なかでも、重合性基としては、エチレン性不飽和基を有する基が好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基がより好ましい。
重合性化合物としては、感光性組成物層の感光性がより優れる点から、1つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(以下、「エチレン性不飽和化合物」ともいう。)が好ましく、分子中に2つ以上のエチレン性不飽和基を有する化合物(以下、「多官能エチレン性不飽和化合物」ともいう。)がより好ましい。
また、解像性および剥離性がより優れる点で、エチレン性不飽和化合物が分子中に有するエチレン性不飽和基の数は、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、2~3がさらに好ましく、3が特に好ましい。
重合性化合物は、アルキレンオキシ基を有していてもよい。
上記アルキレンオキシ基としては、エチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基が好ましく、本発明の効果がより優れる点から、エチレンオキシ基がより好ましい。重合性化合物が有するアルキレンオキシ基の数は、1分子当たり2~30が好ましく、2~20がより好ましい。
感光性組成物層の感光性、解像性および剥離性のバランスがより優れる点から、重合性化合物は、分子中に2または3つのエチレン性不飽和基を有する2官能または3官能エチレン性不飽和化合物を含むことが好ましく、1分子中に3つのエチレン性不飽和基を有する3官能エチレン性不飽和化合物を含むことがより好ましい。
2官能エチレン性不飽和化合物の含有量は、重合性化合物の全質量に対して、剥離性に優れる点から、20.0質量%以上が好ましく、40.0質量%超がより好ましく、55.0質量%以上がさらに好ましく、90.0質量%以上が特に好ましい。上限は、100.0質量%以下が好ましく、80.0質量%以下がより好ましい。感光性組成物層に含まれる全ての重合性化合物が2官能エチレン性不飽和化合物であってもよい。
3官能エチレン性不飽和化合物の含有量は、重合性化合物の全質量に対して、10.0質量%以上が好ましく、20.0質量%以上がより好ましい。上限は、100.0質量%以下が好ましく、80.0質量%以下がより好ましく、50.0質量%以下がさらに好ましい。感光性組成物層に含まれる全ての重合性化合物が3官能エチレン性不飽和化合物であってもよい。
また、エチレン性不飽和化合物としては、重合性基として(メタ)アクリロイル基を有する(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
-重合性化合物X-
感光性組成物層は、重合性化合物Xを含むことも好ましい。
重合性化合物Xは、上記重合性化合物のうち、分子中に1つ以上の芳香環を有する2官能エチレン性不飽和化合物である。
重合性化合物Xが有する芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環およびアントラセン環等の芳香族炭化水素環;チオフェン環、フラン環、ピロール環、イミダゾール環、トリアゾール環およびピリジン環等の芳香族複素環;これらの縮合環が挙げられ、芳香族炭化水素環が好ましく、ベンゼン環がより好ましい。上記芳香環は、置換基を有してもよい。
重合性化合物Xは、2つ以上の芳香環を有していてもよい。
重合性化合物Xは、現像液による感光性組成物層の膨潤を抑制することにより、解像性が向上する点から、ビスフェノール構造を有することが好ましい。
ビスフェノール構造としては、例えば、ビスフェノールA(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン)に由来するビスフェノールA構造、ビスフェノールF(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)メタン)に由来するビスフェノールF構造およびビスフェノールB(2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ブタン)に由来するビスフェノールB構造が挙げられ、ビスフェノールA構造が好ましい。
ビスフェノール構造を有する重合性化合物Xとしては、例えば、ビスフェノール構造と、そのビスフェノール構造の両端に結合した2つの重合性基(好ましくは(メタ)アクリロイル基)とを有する化合物が挙げられる。
ビスフェノール構造の両端と2つの重合性基とは、直接結合してもいてもよく、1つ以上のアルキレンオキシ基を介して結合してもよい。ビスフェノール構造の両端に付加するアルキレンオキシ基としては、エチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基が好ましく、エチレンオキシ基がより好ましい。ビスフェノール構造に付加するアルキレンオキシ基(好ましくは、エチレンオキシ基)の付加数は、1分子当たり2~30が好ましく、2~20がより好ましい。
ビスフェノール構造を有する重合性化合物Xとしては、例えば、特開2016-224162号公報の段落[0072]~[0080]に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
重合性化合物Xとしては、ビスフェノールA構造を有する2官能エチレン性不飽和化合物が好ましく、2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシポリアルコキシ)フェニル)プロパンがより好ましい。
2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシポリアルコキシ)フェニル)プロパンとしては、例えば、2,2-ビス(4-(メタクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン(FA-324M、日立化成社製)、2,2-ビス(4-(メタクリロキシエトキシプロポキシ)フェニル)プロパンおよび2,2-ビス(4-(メタクリロキシペンタエトキシ)フェニル)プロパン等のエトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(BPEシリーズ、新中村化学工業社製)、2,2-ビス(4-(メタクリロキシドデカエトキシテトラプロポキシ)フェニル)プロパン(FA-3200MY、日立化成社製)、ならびに、エトキシ化(10)ビスフェノールAジアクリレート(NKエステルA-BPE-10、新中村化学工業社製)が挙げられる。
重合性化合物Xとしては、式(X)で表される化合物も好ましい。
式(X)中、RおよびRは、それぞれ独立に、水素原子またはメチル基を表す。Aはエチレン基を表す。Bはプロピレン基を表す。n1およびn3は、それぞれ独立に、1~39の整数を表す。n1+n3は、2~40の整数を表す。n2およびn4は、それぞれ独立に、0~29の整数を表す。n2+n4は、0~30の整数を表す。
-(A-O)-および-(B-O)-の構成単位の配列は、ランダムおよびブロックのいずれであってもよい。ブロックである場合、-(A-O)-および-(B-O)-のいずれがビスフェニル基側であってもよい。
n1+n2+n3+n4としては、2~20が好ましく、2~16がより好ましく、4~12がさらに好ましい。また、n2+n4は、0~10が好ましく、0~4がより好ましく、0~2がさらに好ましく、0が特に好ましい。
重合性化合物Xの含有量は、解像性がより優れる点から、感光性組成物層の全質量に対して、10.0質量%以上が好ましく、20.0質量%以上がより好ましく、25.0質量%以上がさらに好ましい。上限は、転写性および耐エッジフューズ性の点から、70.0質量%以下が好ましく、60.0質量%以下がより好ましい。
重合性化合物Xの含有量は、重合性化合物の全質量に対して、解像性がより優れる点から、40.0質量%以上が好ましく、50.0質量%以上がより好ましく、55.0質量%以上がさらに好ましく、60.0質量%以上が特に好ましい。上限としては、重合性化合物の全質量に対して、剥離性の点から、100.0質量%以下が好ましく、99.0質量%以下がより好ましく、95.0質量%以下がさらに好ましく、90.0質量%以下が特に好ましく、85.0質量%以下が最も好ましい。
-その他重合性化合物-
感光性組成物層は、上記以外に、その他重合性化合物を含んでいてもよい。
その他重合性化合物としては、公知の重合性化合物が挙げられる。
具体的には、例えば、分子中に1つのエチレン性不飽和基を有する化合物(単官能エチレン性不飽和化合物)、芳香環を有しない2官能エチレン性不飽和化合物および3官能以上のエチレン性不飽和化合物が挙げられる。
単官能エチレン性不飽和化合物としては、例えば、エチル(メタ)アクリレート、エチルヘキシル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートおよびフェノキシエチル(メタ)アクリレートが挙げられる。
芳香環を有しない2官能エチレン性不飽和化合物としては、例えば、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ウレタンジ(メタ)アクリレートおよびトリメチロールプロパンジアクリレートが挙げられる。
アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート(A-DCP、新中村化学工業社製)、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート(DCP、新中村化学工業社製)、1,9-ノナンジオールジアクリレート(A-NOD-N、新中村化学工業社製)、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート(A-HD-N、新中村化学工業社製)、アロニックス(登録商標)M-220(東亞合成社製)、アロニックス(登録商標)M-240(東亞合成社製)、アロニックス(登録商標)M-270(東亞合成社製)、エチレングリコールジメタクリレート、1,10-デカンジオールジアクリレートおよびネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートおよびポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。
ウレタンジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、プロピレンオキサイド変性ウレタンジ(メタ)アクリレート、ならびに、エチレンオキサイドおよびプロピレンオキサイド変性ウレタンジ(メタ)アクリレートが挙げられる。また、ウレタンジ(メタ)アクリレートの市販品としては、例えば、8UX-015A(大成ファインケミカル社製)、UA-32P(新中村化学工業社製)およびUA-1100H(新中村化学工業社製)が挙げられる。
3官能以上のエチレン性不飽和化合物としては、例えば、ジペンタエリスリトール(トリ/テトラ/ペンタ/ヘキサ)(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(トリ/テトラ)(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレートおよびこれらのアルキレンオキサイド変性物が挙げられる。
なお、「(トリ/テトラ/ペンタ/ヘキサ)(メタ)アクリレート」とは、トリ(メタ)アクリレート、テトラ(メタ)アクリレート、ペンタ(メタ)アクリレートおよびヘキサ(メタ)アクリレートを包含する概念である。また、「(トリ/テトラ)(メタ)アクリレート」とは、トリ(メタ)アクリレートおよびテトラ(メタ)アクリレートを包含する概念である。
3官能以上のエチレン性不飽和化合物のアルキレンオキサイド変性物としては、例えば、カプロラクトン変性(メタ)アクリレート化合物(日本化薬社製KAYARAD(登録商標)DPCA-20および新中村化学工業社製A-9300-1CL等)、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート(巴工業社製SR454、SR499、および、SR502等)、アルキレンオキサイド変性(メタ)アクリレート化合物(日本化薬社製KAYARAD RP-1040、新中村化学工業社製ATM-35EおよびA-9300、ダイセル・オルネクス社製EBECRYL(登録商標) 135等)、エトキシル化グリセリントリアクリレート(新中村化学工業社製A-GLY-9E等)、アロニックス(登録商標)TO-2349(東亞合成社製)、アロニックスM-520(東亞合成社製)およびアロニックスM-510(東亞合成社製)が挙げられる。
重合性化合物は、酸基(例えば、カルボキシ基等)を有する重合性化合物であってもよい。上記酸基は酸無水物基を形成していてもよい。
酸基を有する重合性化合物としては、例えば、アロニックス(登録商標)TO-2349(東亞合成社製)、アロニックス(登録商標)M-520(東亞合成社製)およびアロニックス(登録商標)M-510(東亞合成社製)が挙げられる。
酸基を有する重合性化合物として、例えば、特開2004-239942号公報の段落[0025]~[0030]に記載の酸基を有する重合性化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
重合性化合物の分子量としては、200~3,000が好ましく、280~2,200がより好ましく、300~2,200がさらに好ましい。
重合性化合物の25℃における粘度としては、1~10000mPa・sが好ましく、5~3000mPa・sがより好ましく、10~1500mPa・sがさらに好ましい。
また、重合性化合物を2種以上用いる場合、2種以上の重合性化合物のうち、最も粘度の高い重合性化合物Aの25℃における粘度と、最も粘度の低い重合性化合物Bの25℃における粘度との差(絶対値)としては、250~5000mPa・sが好ましく、500~2500Pa・sがより好ましく、900~1000Pa・sがさらに好ましい。
上記粘度の測定方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
振動式粘度計(SEKONIC社製、VM-10A)を用いて測定する。具体的には、重合性化合物(20mL)を容器に移し、室温(25±2℃)で30分静置する。その後、重合性化合物の容器へ検出端子を挿入してから電源を入れ30秒後の粘度の値を読み取る。
重合性化合物が有する重合性基の含有量は、1.0mmol/g以上が好ましく、2.0mmol/g以上がより好ましく、本発明の効果がより優れる点から、2.4mmol/g以上がさらに好ましい。上限としては、10.0mmol/g以下が好ましい。
感光性組成物層が、複数の重合性化合物を含む場合、含まれる全ての重合性化合物が有する重合性基の含有量は、上記好適態様であることが好ましい。例えば、全ての重合性化合物は、重合性基を2.4mmol/g以上有することが好ましい。
「重合性基の含有量」とは、重合性化合物1g当たりに含まれる重合性基の当量(mol)を意味する。
重合性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
なかでも、重合性化合物は、本発明の効果がより優れる点から、3種以上で用いることが好ましく、3種で用いることがより好ましい。
3種の重合性化合物を用いる場合、3種のうち少なくとも1種は重合性化合物Xであることが好ましく、3種のうち少なくとも2つは重合性化合物Xであることがより好ましい。
重合性化合物の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、10.0~70.0質量%が好ましく、15.0~70.0質量%がより好ましく、20.0~70.0質量%がさらに好ましい。
樹脂の含有量に対する重合性化合物の含有量の質量比(重合性化合物の含有量/樹脂の含有量)は、0.10~2.00が好ましく、0.50~1.50がより好ましく、本発明の効果がより優れる点から、0.70~1.10がさらに好ましい。
感光性組成物層は、上記重合性化合物Xおよび3官能以上のエチレン性不飽和化合物を含むことも好ましい。
3官能以上のエチレン性不飽和化合物の含有量に対する重合性化合物Xの含有量の質量比(重合性化合物Xの含有量/3官能以上のエチレン性不飽和化合物の含有量)は、1.0~5.0が好ましく、1.2~4.0がより好ましく、1.5~3.0がさらに好ましい。
(重合開始剤)
感光性組成物層は、重合開始剤を含んでいてもよい。
重合開始剤は、重合反応の形式に応じて公知の重合開始剤が使用できる。重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤および光重合開始剤が挙げられる。
重合開始剤は、ラジカル重合開始剤およびカチオン重合開始剤のいずれであってもよい。
感光性組成物は、光重合開始剤を含むことが好ましい。
光重合開始剤は、紫外線、可視光線、およびX線等の活性光線を受けて、重合性化合物の重合を開始する化合物である。
光重合開始剤としては、例えば、公知の光重合開始剤が使用できる。
光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤および光カチオン重合開始剤が挙げられ、光ラジカル重合開始剤が好ましい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、オキシムエステル構造を有する光重合開始剤、α-アミノアルキルフェノン構造を有する光重合開始剤、α-ヒドロキシアルキルフェノン構造を有する光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド構造を有する光重合開始剤およびN-フェニルグリシン構造を有する光重合開始剤が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤は、感光性、露光部および非露光部の視認性および解像性の点から、2,4,5-トリアリールイミダゾール二量体およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。なお、2,4,5-トリアリールイミダゾール二量体およびその誘導体における2つの2,4,5-トリアリールイミダゾール構造は、同一であっても異なっていてもよい。
2,4,5-トリアリールイミダゾール二量体の誘導体としては、例えば、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、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(メトキシフェニル)イミダゾール二量体、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体および2-(p-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、特開2011-095716号公報の段落[0031]~[0042]および特開2015-014783号公報の段落[0064]~[0081]に記載の光ラジカル重合開始剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、ジメチルアミノ安息香酸エチル(DBE)、ベンゾインメチルエーテル、アニシル(p,p’-ジメトキシベンジル)、TAZ-110(みどり化学社製)、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、TAZ-111(みどり化学社製)、1-[4-(フェニルチオ)]-1,2-オクタンジオン-2-(O-ベンゾイルオキシム)(IRGACURE(登録商標) OXE-01、BASF社製)、1-[9-エチル-6-(2-メチルベンゾイル)-9H-カルバゾール-3-イル]エタノン-1-(O-アセチルオキシム)(IRGACURE OXE-02、BASF社製)、IRGACURE OXE-03(BASF社製)、IRGACURE OXE-04(BASF社製)、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン(Omnirad 379EG、IGM Resins B.V.社製)、2-メチル-1-(4-メチルチオフェニル)-2-モルホリノプロパン-1-オン(Omnirad 907、IGM Resins B.V.社製)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル}-2-メチルプロパン-1-オン(Omnirad 127、IGM Resins B.V.社製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)ブタノン-1(Omnirad 369、IGM Resins B.V.社製)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン(Omnirad 1173、IGM Resins B.V.社製)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(Omnirad 184、IGM Resins B.V.社製)、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(Omnirad 651、IGM Resins B.V.社製)、2,4,6-トリメチルベンゾリル-ジフェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad TPO H、IGM Resins B.V.社製)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾリル)フェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad 819、IGM Resins B.V.社製)、オキシムエステル系の光重合開始剤(Lunar 6、DKSHジャパン社製)、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビスイミダゾール(2-(2-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体)(B-CIM、Hampford社製)、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,2’-ビイミダゾール(東京化成工業社製)、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(BCTB、東京化成工業社製)、1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-3-シクロペンチルプロパン-1,2-ジオン-2-(O-ベンゾイルオキシム)(TR-PBG-305、常州強力電子新材料社製)、1,2-プロパンジオン,3-シクロヘキシル-1-[9-エチル-6-(2-フラニルカルボニル)-9H-カルバゾール-3-イル]-,2-(O-アセチルオキシム)(TR-PBG-326、常州強力電子新材料社製)および3-シクロヘキシル-1-(6-(2-(ベンゾイルオキシイミノ)ヘキサノイル)-9-エチル-9H-カルバゾール-3-イル)-プロパン-1,2-ジオン-2-(O-ベンゾイルオキシム)(TR-PBG-391、常州強力電子新材料社製)が挙げられる。
光カチオン重合開始剤(光酸発生剤)は、活性光線を受けて酸を発生する化合物である。光カチオン重合開始剤としては、波長300nm以上(好ましくは波長300~450nm)の活性光線に感応し、酸を発生する化合物が好ましい。また、波長300nm以上の活性光線に直接感応しない光カチオン重合開始剤についても、増感剤と併用することによって波長300nm以上の活性光線に感応し、酸を発生する化合物であれば、増感剤と組み合わせて好ましく使用できる。
光カチオン重合開始剤としては、pKaが4以下の酸を発生する光カチオン重合開始剤が好ましく、pKaが3以下の酸を発生する光カチオン重合開始剤がより好ましく、pKaが2以下の酸を発生する光カチオン重合開始剤がさらに好ましい。下限は、-10.0以上が好ましい。
光カチオン重合開始剤としては、例えば、イオン性光カチオン重合開始剤および非イオン性光カチオン重合開始剤が挙げられる。
イオン性光カチオン重合開始剤としては、例えば、ジアリールヨードニウム塩類およびトリアリールスルホニウム塩類等のオニウム塩化合物、ならびに、第4級アンモニウム塩類が挙げられる。
イオン性光カチオン重合開始剤としては、例えば、特開2014-085643号公報の段落[0114]~[0133]に記載のイオン性光カチオン重合開始剤も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
非イオン性光カチオン重合開始剤としては、例えば、トリクロロメチル-s-トリアジン類、ジアゾメタン化合物、イミドスルホネート化合物およびオキシムスルホネート化合物が挙げられる。
トリクロロメチル-s-トリアジン類、ジアゾメタン化合物およびイミドスルホネート化合物としては、例えば、特開2011-221494号公報の段落[0083]~[0088]に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
オキシムスルホネート化合物としては、例えば、国際公開第2018/179640号の段落[0084]~[0088]に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
重合開始剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
重合開始剤(好ましくは光重合開始剤)の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。上限は、感光性組成物層の全質量に対して、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましい。
(色素)
感光性組成物層は、露光部および非露光部の視認性、ならびに、現像後のパターン視認性および解像性の点から、発色時の波長範囲400~780nmにおける最大吸収波長が450nm以上であり、かつ、酸、塩基またはラジカルにより最大吸収波長が変化する色素(以下、「色素N」ともいう。)を含んでいてもよい。
感光性組成物層が色素Nを含む場合、詳細なメカニズムは不明であるが、隣接する層(例えば、中間層)との密着性が向上して解像性により優れる。
色素が「酸、塩基またはラジカルにより最大吸収波長が変化する」とは、発色状態にある色素が酸、塩基またはラジカルにより消色する態様、消色状態にある色素が酸、塩基またはラジカルにより発色する態様および発色状態にある色素が他の色相の発色状態に変化する態様のいずれの態様を意味してもよい。
具体的には、色素Nは、露光により消色状態から変化して発色する化合物および露光により発色状態から変化して消色する化合物のいずれであってもよい。上記である場合、露光により酸、塩基またはラジカルが感光性組成物層内において発生し作用することにより、発色または消色の状態が変化する色素であってもよく、酸、塩基またはラジカルにより感光性組成物層の状態(例えば、pH)が変化することで発色または消色の状態が変化する色素であってもよい。また、露光を介さずに、酸、塩基またはラジカルにより直接刺激を受けて発色または消色の状態が変化する色素であってもよい。
なかでも、露光部および非露光部の視認性および解像性の点から、色素Nは、酸またはラジカルにより最大吸収波長が変化する色素が好ましく、ラジカルにより最大吸収波長が変化する色素がより好ましい。
感光性組成物層は、露光部および非露光部の視認性および解像性の点から、色素Nとしてラジカルにより最大吸収波長が変化する色素および光ラジカル重合開始剤の両者を含むことが好ましい。また、露光部および非露光部の視認性の点から、色素Nは、酸、塩基またはラジカルにより発色する色素であることが好ましい。
色素Nの発色機構としては、例えば、感光性組成物層に光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤(光酸発生剤)または光塩基発生剤を添加して、露光後に光ラジカル重合開始剤、光カチオン重合開始剤または光塩基発生剤から発生するラジカル、酸または塩基によって、ラジカル反応性色素、酸反応性色素または塩基反応性色素(例えば、ロイコ色素)が発色する態様が挙げられる、
露光部および非露光部の視認性の点から、色素Nの発色時の波長範囲400~780nmにおける極大吸収波長としては、550nm以上が好ましく、550~700nmがより好ましく、550~650nmがさらに好ましい。
また、色素Nは、発色時の波長範囲400~780nmにおける極大吸収波長を1つまたは2つ以上有していてもよい。色素Nが発色時の波長範囲400~780nmにおける極大吸収波長を2つ以上有する場合、2つ以上の極大吸収波長のうち吸光度が最も高い極大吸収波長が450nm以上であればよい。
色素Nの極大吸収波長は、大気雰囲気下で、分光光度計:UV3100(島津製作所社製)を用いて、色素Nを含む溶液(液温25℃)の透過スペクトルを測定し、光の強度が極小となる波長(極大吸収波長)を検出することによって測定できる。
露光により発色または消色する色素としては、例えば、ロイコ化合物が挙げられる。
露光により消色する色素としては、例えば、ロイコ化合物、オキサジン系色素、キサンテン系色素、イミノナフトキノン系色素、アゾメチン系色素およびアントラキノン系色素が挙げられる。
色素Nとしては、露光部および非露光部の視認性の点から、ロイコ化合物が好ましい。
ロイコ化合物としては、例えば、トリアリールメタン骨格を有するロイコ化合物(トリアリールメタン系色素)、スピロピラン骨格を有するロイコ化合物(スピロピラン系色素)、フルオラン骨格を有するロイコ化合物(フルオラン系色素)、ジアリールメタン骨格を有するロイコ化合物(ジアリールメタン系色素)、ローダミンラクタム骨格を有するロイコ化合物(ローダミンラクタム系色素)、インドリルフタリド骨格を有するロイコ化合物(インドリルフタリド系色素)およびロイコオーラミン骨格を有するロイコ化合物(ロイコオーラミン系色素)が挙げられる。
なかでも、トリアリールメタン系色素またはフルオラン系色素が好ましく、トリフェニルメタン骨格を有するロイコ化合物(トリフェニルメタン系色素)またはフルオラン系色素がより好ましい。
ロイコ化合物は、露光部および非露光部の視認性の点から、ラクトン環、スルチン環またはスルトン環を有することが好ましい。これにより、ロイコ化合物が有するラクトン環、スルチン環またはスルトン環を、光ラジカル重合開始剤から発生するラジカルまたは光カチオン重合開始剤から発生する酸と反応させて、ロイコ化合物を閉環状態に変化させて消色させるかまたはロイコ化合物を開環状態に変化させて発色させることができる。ロイコ化合物としては、ラクトン環、スルチン環またはスルトン環を有し、ラジカルまたは酸により、ラクトン環、スルチン環またはスルトン環が開環して発色する化合物が好ましく、ラクトン環を有し、ラジカルまたは酸によりラクトン環が開環して発色する化合物がより好ましい。
色素Nとしては、例えば、染料およびロイコ化合物が挙げられる。
染料としては、例えば、ブリリアントグリーン、エチルバイオレット、メチルグリーン、クリスタルバイオレット、ベイシックフクシン、メチルバイオレット2B、キナルジンレッド、ローズベンガル、メタニルイエロー、チモールスルホンフタレイン、キシレノールブルー、メチルオレンジ、パラメチルレッド、コンゴーレッド、ベンゾプルプリン4B、α-ナフチルレッド、ナイルブルー2B、ナイルブルーA、メチルバイオレット、マラカイトグリーン、パラフクシン、ビクトリアピュアブルー-ナフタレンスルホン酸塩、ビクトリアピュアブルーBOH(保土谷化学工業社製)、オイルブルー#603(オリヱント化学工業社製)、オイルピンク#312(オリヱント化学工業社製)、オイルレッド5B(オリヱント化学工業社製)、オイルスカーレット#308(オリヱント化学工業社製)、オイルレッドOG(オリヱント化学工業社製)、オイルレッドRR(オリヱント化学工業社製)、オイルグリーン#502(オリヱント化学工業社製)、スピロンレッドBEHスペシャル(保土谷化学工業社製)、m-クレゾールパープル、クレゾールレッド、ローダミンB、ローダミン6G、スルホローダミンB、オーラミン、4-p-ジエチルアミノフェニルイミノナフトキノン、2-カルボキシアニリノ-4-p-ジエチルアミノフェニルイミノナフトキノン、2-カルボキシステアリルアミノ-4-p-N,N-ビス(ヒドロキシエチル)アミノ-フェニルイミノナフトキノン、1-フェニル-3-メチル-4-p-ジエチルアミノフェニルイミノ-5-ピラゾロンおよび1-β-ナフチル-4-p-ジエチルアミノフェニルイミノ-5-ピラゾロンが挙げられる。
ロイコ化合物としては、例えば、p,p’,p’’-ヘキサメチルトリアミノトリフェニルメタン(ロイコクリスタルバイオレット)、Pergascript Blue SRB(チバガイギー社製)、クリスタルバイオレットラクトン、マラカイトグリーンラクトン、ベンゾイルロイコメチレンブルー、2-(N-フェニル-N-メチルアミノ)-6-(N-p-トリル-N-エチル)アミノフルオラン、2-アニリノ-3-メチル-6-(N-エチル-p-トルイジン)フルオラン、3,6-ジメトキシフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-5-メチル-7-(N,N-ジベンジルアミノ)フルオラン、3-(N-シクロヘキシル-N-メチルアミノ)-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-6-メチル-7-キシリジノフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-6-メチル-7-クロロフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-6-メトキシ-7-アミノフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-7-(4-クロロアニリノ)フルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-7-クロロフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-7-ベンジルアミノフルオラン、3-(N,N-ジエチルアミノ)-7,8-ベンゾフロオラン、3-(N,N-ジブチルアミノ)-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-(N,N-ジブチルアミノ)-6-メチル-7-キシリジノフルオラン、3-ピペリジノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ピロリジノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3,3-ビス(1-エチル-2-メチルインドール-3-イル)フタリド、3,3-ビス(1-n-ブチル-2-メチルインドール-3-イル)フタリド、3,3-ビス(p-ジメチルアミノフェニル)-6-ジメチルアミノフタリド、3-(4-ジエチルアミノ-2-エトキシフェニル)-3-(1-エチル-2-メチルインドール-3-イル)-4-フタリド、3-(4-ジエチルアミノフェニル)-3-(1-エチル-2-メチルインドール-3-イル)フタリドおよび3’,6’-ビス(ジフェニルアミノ)スピロイソベンゾフラン-1(3H),9’-[9H]キサンテン-3-オンが挙げられる。
色素Nとしては、露光部および非露光部の視認性、現像後のパターン視認性および解像性が優れる点から、ラジカルにより最大吸収波長が変化する色素が好ましく、ラジカルにより発色する色素がより好ましい。
色素Nとしては、ロイコクリスタルバイオレット、クリスタルバイオレットラクトン、ブリリアントグリーンまたはビクトリアピュアブルー-ナフタレンスルホン酸塩が好ましい。
色素Nは、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
色素Nの含有量は、露光部および非露光部の視認性、ならびに、現像後のパターン視認性および解像性が優れる点から、感光性組成物層の全質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.1~10質量%がより好ましく、0.1~5質量%がさらに好ましく、0.1~1質量%が特に好ましい。
色素Nの含有量は、感光性組成物層の全質量中に含まれる色素Nの全てを発色状態にした場合の色素の含有量を意味する。以下、ラジカルにより発色する色素を例に、色素Nの含有量の定量方法を説明する。
メチルエチルケトン100mLに、0.001gの色素Nを溶かした溶液および0.01gの色素Nを溶かした溶液を調製する。得られた各溶液に、光ラジカル重合開始剤(Irgacure OXE01、BASFジャパン社製)を加え、365nmの光を照射することによりラジカルを発生させ、全ての色素Nを発色状態にする。その後、大気雰囲気下で、分光光度計(UV3100、島津製作所社製)を用いて、液温が25℃である各溶液の吸光度を測定し、検量線を作成する。
次に、色素Nに代えて感光性組成物層(3g)をメチルエチルケトンに溶かすこと以外は上記と同様の方法で、色素を全て発色させた溶液の吸光度を測定する。得られた感光性組成物層を含む溶液の吸光度から、検量線に基づいて感光性組成物層に含まれる色素Nの含有量を算出する。「感光性組成物層(3g)」とは、感光性組成物中の全固形分3gと同義である。
(熱架橋性化合物)
感光性組成物層は、得られる硬化膜の強度および得られる未硬化膜の粘着性の点から、熱架橋性化合物を含んでいてもよい。
後述するエチレン性不飽和基を有する熱架橋性化合物は、重合性化合物としては扱わず、熱架橋性化合物として扱うものとする。
熱架橋性化合物としては、例えば、メチロール化合物およびブロックイソシアネート化合物が挙げられ、得られる硬化膜の強度および得られる未硬化膜の粘着性の点から、ブロックイソシアネート化合物が好ましい。
「ブロックイソシアネート化合物」とは、イソシアネートのイソシアネート基をブロック剤で保護した構造を有する化合物を意味する。
ブロックイソシアネート化合物は、ヒドロキシ基およびカルボキシ基と反応するため、例えば、樹脂および/または重合性化合物がヒドロキシ基およびカルボキシ基の少なくとも一方を有する場合、形成される膜の親水性が下がり、感光性組成物層を硬化した膜を保護膜として使用する場合の機能が強化される傾向がある。
ブロックイソシアネート化合物の解離温度としては、100~160℃が好ましく、130~150℃がより好ましい。
ブロックイソシアネート化合物の解離温度の測定方法としては、例えば、示差走査熱量計(例えば、DSC6200、セイコーインスツルメンツ社製)を用いてDSC(Differential scanning calorimetry)分析にて、ブロックイソシアネート化合物の脱保護反応に伴う吸熱ピークの温度を解離度とする測定する方法が挙げられる。
解離温度が100~160℃であるブロック剤としては、例えば、マロン酸ジエステル等の活性メチレン化合物およびオキシム化合物が挙げられる。
マロン酸ジエステルとしては、例えば、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジn-ブチルおよびマロン酸ジ2-エチルヘキシルが挙げられる。
オキシム化合物としては、例えば、ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシムおよびシクロヘキサノンオキシム等の分子中に-C(=N-OH)-で表される構造を有する化合物が挙げられる。
なかでも、解離温度が100~160℃であるブロック剤としては、保存安定性の点から、オキシム化合物が好ましい。
ブロックイソシアネート化合物は、膜の脆性改良および被転写体との密着力向上の点から、イソシアヌレート構造を有することが好ましい。
イソシアヌレート構造を有するブロックイソシアネート化合物は、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネートをイソシアヌレート化して保護することにより得られる。
なかでも、オキシム構造を有しない化合物よりも解離温度を好ましい範囲に調整しやすく、かつ、現像残渣を低減できる点から、イソシアヌレート構造を有するブロックイソシアネート化合物としては、オキシム化合物をブロック剤として用いたオキシム構造を有する化合物が好ましい。
ブロックイソシアネート化合物は、重合性基を有していてもよい。
重合性基としては、例えば、上記重合性化合物が有する重合性基と同義であり、好適態様も同じである。
ブロックイソシアネート化合物としては、例えば、カレンズ(登録商標) AOI-BM、カレンズ(登録商標) MOI-BM、カレンズ(登録商標) MOI-BP等(以上、昭和電工社製)、ブロック型のデュラネートシリーズ(例えば、デュラネート(登録商標) TPA-B80E、デュラネート(登録商標)SBN-70D、デュラネート(登録商標) WT32-B75P等、旭化成ケミカルズ社製)が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物として、下記の化合物が好ましい。
Figure 2024018375000004
熱架橋性化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
熱架橋性化合物の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、1~50質量%が好ましく、5~30質量%がより好ましい。
(顔料)
感光性組成物層は、顔料を含んでいてもよい。
感光性組成物層が顔料を含む場合、着色樹脂層に該当する。
顔料としては、所望とする色相に合わせて適宜選択すればよく、例えば、黒色顔料、白色顔料、ならびに、黒色および白色以外の有彩色の顔料が挙げられ、黒色系のパターンを形成する場合、顔料としては、黒色顔料が好ましい。
黒色顔料としては、公知の黒色顔料(例えば、有機顔料および無機顔料等)が挙げられる。
なかでも、光学濃度の点から、黒色顔料としては、カーボンブラック、酸化チタン、チタンカーバイド、酸化鉄または黒鉛が好ましく、カーボンブラックがより好ましい。カーボンブラックとしては、表面抵抗の点から、表面の少なくとも一部が樹脂で被覆された表面修飾カーボンブラックが好ましい。
黒色顔料の粒径(数平均粒径)は、分散安定性の点から、0.001~0.1μmが好ましく、0.01~0.08μmがより好ましい。
「粒径」とは、電子顕微鏡で撮影した顔料粒子の写真像から顔料粒子の面積を求め、顔料粒子の面積と同面積の円を考えた場合の円の直径を意味する。また、「数平均粒径」とは、任意の100個の粒子について上記粒径を求め、求められた100個の粒径を平均して得られる平均値を意味する。
白色顔料としては、例えば、無機顔料ならびに特開2005-007765号公報の段落[0015]および[0114]に記載の白色顔料が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
無機顔料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、リトポン、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたは硫酸バリウムが好ましく、酸化チタンまたは酸化亜鉛がより好ましく、酸化チタンがさらに好ましく、ルチル型またはアナターゼ型の酸化チタンが特に好ましく、ルチル型の酸化チタンが最も好ましい。
また、酸化チタンの表面は、シリカ処理、アルミナ処理、チタニア処理、ジルコニア処理または有機物処理が施されていてもよく、これらの2つ以上の処理が施されてもよい。これにより、酸化チタンの触媒活性が抑制され、耐熱性および褪光性が改善できる。
加熱後の感光性組成物層の厚みを薄くする点から、酸化チタンの表面への表面処理としては、アルミナ処理およびジルコニア処理の少なくとも一方を施すことが好ましく、アルミナ処理およびジルコニア処理の両方を施すことがより好ましい。
感光性組成物層が着色樹脂層である場合、転写性の点から、感光性組成物層は、黒色顔料および白色顔料以外の有彩色の顔料を含むことも好ましい。
有彩色の顔料の粒径(数平均粒径)としては、分散性がより優れる点から、0.1μm以下が好ましく、0.08μm以下がより好ましい。下限は、10nm以上が好ましい。
有彩色の顔料としては、例えば、ビクトリアピュアブルーBO(Color Index(以下、「C.I.」ともいう。)42595)、オーラミン(C.I.41000)、ファット・ブラックHB(C.I.26150)、モノライト・イエローGT(C.I.ピグメント・イエロー12)、パーマネント・イエローGR(C.I.ピグメント・イエロー17)、パーマネント・イエローHR(C.I.ピグメント・イエロー83)、パーマネント・カーミンFBB(C.I.ピグメント・レッド146)、ホスターパームレッドE5B(C.I.ピグメント・バイオレット19)、パーマネント・ルビーFBH(C.I.ピグメント・レッド11)、ファステル・ピンクBスプラ(C.I.ピグメント・レッド81)、モナストラル・ファースト・ブルー(C.I.ピグメント・ブルー15)、モノライト・ファースト・ブラックB(C.I.ピグメント・ブラック1)およびカーボン、C.I.ピグメント・レッド97、C.I.ピグメント・レッド122、C.I.ピグメント・レッド149、C.I.ピグメント・レッド168、C.I.ピグメント・レッド177、C.I.ピグメント・レッド180、C.I.ピグメント・レッド192、C.I.ピグメント・レッド215、C.I.ピグメント・グリーン7、C.I.ピグメント・ブルー15:1、C.I.ピグメント・ブルー15:4、C.I.ピグメント・ブルー22、C.I.ピグメント・ブルー60、C.I.ピグメント・ブルー64およびC.I.ピグメント・バイオレット23が挙げられ、C.I.ピグメント・レッド177が好ましい。
顔料は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
顔料の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、3質量%超40質量%以下が好ましく、3質量%超35質量%以下がより好ましく、5質量%超35質量%以下がさらに好ましく、10~35質量%が特に好ましい。
感光性組成物層が黒色顔料以外の顔料(例えば、白色顔料および有彩色の顔料等)を含む場合、黒色顔料以外の顔料の含有量は、黒色顔料の全質量に対して、30質量%以下が好ましく、1~20質量%がより好ましく、3~15質量%がさらに好ましい。
感光性組成物層が黒色顔料を含む場合、黒色顔料(好ましくはカーボンブラック)は、顔料分散液の形態で感光性組成物に導入されることが好ましい。
分散液は、黒色顔料と顔料分散剤とを事前に混合して得られる混合物を、有機溶剤(またはビヒクル)に加えて分散機で分散させることによって調製してもよい。顔料分散剤は、顔料および溶剤に応じて選択すればよく、例えば、市販の分散剤を使用することができる。
「ビヒクル」とは、顔料分散液とした場合に顔料を分散させている媒質の部分を意味する。上記ビヒクルは、液状であり、黒色顔料を分散状態で保持するバインダー成分と、バインダー成分を溶解および希釈する溶剤成分(有機溶剤)とを含む。
分散剤としては、例えば、特開2021-012355号公報の段落[0021]~[0065]に記載の分散剤が挙げられる。
感光性組成物層は、顔料に加えて分散助剤を含んでいてもよい。分散助剤は、公知の分散助剤から選択されてもよい。
分散助剤としては、例えば、有機色素残基を有する化合物が挙げられる。有機色素としては、例えば、フタロシアニン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、アントラキノン系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、チアジンインジゴ系顔料、トリアジン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ベンゾイソインドール等のインドール系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、キノフタロン系顔料、ナフトール系顔料、スレン系顔料、金属錯体系顔料、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料等が挙げられる。分散助剤としては、特開2021-012355号公報の段落[0067]~[0084]に記載の分散助剤も挙げられる。
好ましい分散助剤としては、例えば、フタロシアニン残基を有する化合物が挙げられる。具体的には、分散助剤は、酸性置換基を有するフタロシアニン系顔料誘導体またはその塩であることが好ましく、スルホ基、カルボキシ基およびリン酸基からなる群より選択される少なくとも1種の酸性置換基を有するフタロシアニン系顔料誘導体またはその塩であることがより好ましく、スルホ基を有するフタロシアニン系顔料誘導体またはその塩であることがさらに好ましい。フタロシアニン系顔料誘導体としては、例えば、特開2007-226161号公報、国際公開第2016/163351号、特開2017-165820号公報および特許第5753266号公報に記載の化合物が挙げられる。
分散機としては、公知の装置が使用でき、例えば、ニーダー、ロールミル、アトライター、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサーおよびサンドミルが挙げられる。
また、機械的摩砕により摩擦力を利用して微粉砕してもよい。分散機および微粉砕としては、例えば、「顔料の事典」(朝倉邦造著、第一版、朝倉書店、2000年、438頁、310頁)に記載の機器も挙げられる。
(その他添加剤)
感光性組成物層は、上記成分以外に、必要に応じてその他添加剤を含んでいてもよい。
その他添加剤としては、例えば、ラジカル重合禁止剤、ベンゾトリアゾール類、カルボキシベンゾトリアゾール類、増感剤、界面活性剤、可塑剤、ヘテロ環状化合物(例えば、トリアゾール等)、ピリジン類(例えば、イソニコチンアミド等)およびプリン塩基(例えば、アデニン等)が挙げられる。
また、その他添加剤としては、例えば、金属酸化物粒子、連鎖移動剤、酸化防止剤、分散剤、酸増殖剤、現像促進剤、導電性繊維、紫外線吸収剤、増粘剤、架橋剤、有機または無機の沈殿防止剤および特開2014-085643号公報の段落[0165]~[0184]に記載の添加剤が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
その他添加剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
-ラジカル重合禁止剤-
感光性組成物層は、重合禁止剤を含んでいてもよい。
重合禁止剤とは、重合反応を遅延または禁止させる機能を有する化合物を意味する。重合禁止剤としては、公知の化合物を使用できる。
重合禁止剤としては、例えば、フェノチアジン、ビス-(1-ジメチルベンジル)フェノチアジン、および、3,7-ジオクチルフェノチアジン等のフェノチアジン化合物;ビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸]、エチレンビス(オキシエチレン)ビス〔3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオン酸〕、[エチレンビス(オキシエチレン)]2,4-ビス〔(ラウリルチオ)メチル〕-o-クレゾール、1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)、1,3,5-トリス(4-t-ブチル-3-ヒドロキシ-2,6-ジメチルベンジル)、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-t-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン、および、ペンタエリスリトールテトラキス3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のヒンダードフェノール化合物;4-ニトロソフェノール、N-ニトロソジフェニルアミン、N-ニトロソシクロヘキシルヒドロキシルアミン、および、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等のニトロソ化合物またはその塩;メチルハイドロキノン、t-ブチルハイドロキノン、2,5-ジ-t-ブチルハイドロキノン、および、4-ベンゾキノン等のキノン化合物;4-メトキシフェノール、4-メトキシ-1-ナフトール、および、t-ブチルカテコール等のフェノール化合物;ジブチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸銅、ジエチルジチオカルバミン酸マンガン、および、ジフェニルジチオカルバミン酸マンガン等の金属塩化合物が挙げられる。
なかでも、本発明の効果がより優れる点で、重合禁止剤としては、フェノチアジン化合物、ニトロソ化合物またはその塩、および、ヒンダードフェノール化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましく、フェノチアジン、ビス[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオン酸]、[エチレンビス(オキシエチレン)]2,4-ビス〔(ラウリルチオ)メチル〕-o-クレゾール、1,3,5-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)、エチレンビス(オキシエチレン)ビス〔3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオン酸〕、p-メトキシフェノール、および、N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩がより好ましい。
ラジカル重合禁止剤の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、0.001~5.0質量%が好ましく、0.01~3.0質量%がより好ましく、0.02~2.0質量%がさらに好ましい。
ラジカル重合禁止剤の含有量は、重合性化合物の全質量に対して、0.005~5.0質量%が好ましく、0.01~3.0質量%がより好ましく、0.01~1.0質量%がさらに好ましい。
-ベンゾトリアゾール類-
ベンゾトリアゾール類としては、例えば、1,2,3-ベンゾトリアゾール、1-クロロ-1,2,3-ベンゾトリアゾール、ビス(N-2-エチルヘキシル)アミノメチレン-1,2,3-ベンゾトリアゾール、ビス(N-2-エチルヘキシル)アミノメチレン-1,2,3-トリルトリアゾールおよびビス(N-2-ヒドロキシエチル)アミノメチレン-1,2,3-ベンゾトリアゾールが挙げられる。
-カルボキシベンゾトリアゾール類-
カルボキシベンゾトリアゾール類としては、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、N-(N,N-ジ-2-エチルヘキシル)アミノメチレンカルボキシベンゾトリアゾール、N-(N,N-ジ-2-ヒドロキシエチル)アミノメチレンカルボキシベンゾトリアゾールおよびN-(N,N-ジ-2-エチルヘキシル)アミノエチレンカルボキシベンゾトリアゾールが挙げられる。
カルボキシベンゾトリアゾール類としては、具体的に、CBT-1(城北化学工業社製)が挙げられる。
ラジカル重合禁止剤、ベンゾトリアゾール類およびカルボキシベンゾトリアゾール類の合計含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、0.01~3質量%が好ましく、0.05~1質量%がより好ましい。上記含有量が0.01質量%以上である場合、感光性組成物層の保存安定性がより優れる。一方、上記含有量が3質量%以下である場合、感度の維持性および染料の脱色の抑制性がより優れる。
-増感剤-
増感剤としては、公知の増感剤、染料および顔料が挙げられる。
増感剤としては、例えば、ジアルキルアミノベンゾフェノン化合物、ピラゾリン化合物、アントラセン化合物、クマリン化合物、キサントン化合物、チオキサントン化合物、アクリドン化合物、オキサゾール化合物、ベンゾオキサゾール化合物、チアゾール化合物、ベンゾチアゾール化合物、トリアゾール化合物(例えば、1,2,4-トリアゾール)、スチルベン化合物、トリアジン化合物、チオフェン化合物、ナフタルイミド化合物、トリアリールアミン化合物およびアミノアクリジン化合物が挙げられる。
増感剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上使用してもよい。
増感剤の含有量は、光源に対する感度の向上および重合速度と連鎖移動のバランスによる硬化速度の向上の点から、感光性組成物層の全質量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.05~1質量%がより好ましい。
-界面活性剤-
界面活性剤としては、例えば、特許第4502784号公報の段落[0017]および特開2009-237362号公報の段落[0060]~[0071]に記載の界面活性剤が挙げられる。
界面活性剤としては、フッ素系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤またはシリコーン系界面活性剤が好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、例えば、メガファック F-171、F-172、F-173、F-176、F-177、F-141、F-142、F-143、F-144、F-437、F-475、F-477、F-479、F-482、F-551-A、F-552、F-554、F-555-A、F-556、F-557、F-558、F-559、F-560、F-561、F-565、F-563、F-568、F-575、F-780、EXP.MFS-330、EXP.MFS-578、EXP.MFS-578-2、EXP.MFS-579、EXP.MFS-586、EXP.MFS-587、EXP.MFS-628、EXP.MFS-631、EXP.MFS-603、R-41、R-41-LM、R-01、R-40、R-40-LM、RS-43、TF-1956、RS-90、R-94、RS-72-K、DS-21(以上、DIC社製)、フロラード FC430、FC431、FC171(以上、住友スリーエム社製)、サーフロンS-382、SC-101、SC-103、SC-104、SC-105、SC-1068、SC-381、SC-383、S-393、KH-40(以上、AGC社製)、PolyFox PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(以上、OMNOVA社製)、フタージェント 710FL、710FM、610FM、601AD、601ADH2、602A、215M、245F、251、212M、250、209F、222F、208G、710LA、710FS、730LM、650AC、681、683(以上、NEOS社製)、U-120E(ユニケム社)が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤としては、フッ素原子を含む官能基を持つ分子構造を有し、熱を加えるとフッ素原子を含む官能基の部分が切断されてフッ素原子が揮発するアクリル系化合物も好ましい。
このようなフッ素系界面活性剤としては、例えば、DIC社製のメガファック DSシリーズ(化学工業日報(2016年2月22日)および日経産業新聞(2016年2月23日))が挙げられる。
また、フッ素系界面活性剤としては、フッ素化アルキル基またはフッ素化アルキレンエーテル基を有するフッ素原子含有ビニルエーテル化合物と、親水性のビニルエーテル化合物との共重合体を用いることも好ましい。
フッ素系界面活性剤としては、ブロックポリマーも使用できる。
フッ素系界面活性剤としては、フッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物に由来する構成単位と、アルキレンオキシ基(好ましくはエチレンオキシ基、プロピレンオキシ基)を2以上(好ましくは5以上)有する(メタ)アクリレート化合物に由来する構成単位と、を含む含フッ素高分子化合物も好ましい。
また、フッ素系界面活性剤としては、例えば、側鎖にエチレン性不飽和基を有する含フッ素重合体も挙げられ、メガファック RS-101、RS-102、RS-718KおよびRS-72-K(以上、DIC社製)が挙げられる。
フッ素系界面活性剤としては、環境適性向上の点から、パーフルオロオクタン酸(PFOA)およびパーフルオロオクタンスルホン酸(PFOS)等の炭素数が7以上の直鎖状パーフルオロアルキル基を有する化合物の代替材料に由来する界面活性剤が好ましい。
ノニオン性界面活性剤としては、特開2022-057907号公報の段落[0162]に記載のノニオン性界面活性剤が援用でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
シリコーン系界面活性剤としては、例えば、シロキサン結合からなる直鎖状ポリマー、側鎖に親水性基を有する構成単位および側鎖にシロキサン結合含有基を有する構成単位を有するポリマー、ならびに、側鎖および/または末端に有機基を導入した変性シロキサンポリマーが挙げられる。
なかでも、側鎖に親水性基を有する構成単位および側鎖にシロキサン結合含有基を有する構成単位を有するポリマーが好ましい。シリコーン系界面活性剤として挙げられるポリマーは、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。
上記側鎖に親水性基を有する構成単位としては、下記式で表される化合物に由来する構成単位が好ましい。
上記式中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
上記式中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
上記式中、nは、1~4の整数を表す。mは、1~100の整数を表す。
上記側鎖にシロキサン結合含有基を有する構成単位としては、下記式で表される化合物に由来する構成単位が好ましい。
上記式中、Rは、それぞれ独立に炭素数1~3のアルキル基を表す。
上記式中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
上記式中、Lは、単結合または2価の連結基を表す。Lが表す2価の連結基は、炭素原子を含む有機連結基が好ましい。Lが表す2価の連結基としては、例えば、炭素数1~50のアルキレン基、および、炭素数1~50のオキシアルキレン基が挙げられる。
上記側鎖にシロキサン結合含有基を有する構成単位としては、下記式で表される化合物に由来する構成単位も好ましい。
上記式中、Rは、水素原子またはメチル基を表す。
上記式中、Rは、2価の連結基を表す。Rが表す2価の連結基は、炭素原子を含む有機連結基が好ましい。Rが表す2価の連結基としては、例えば、炭素数1~10のアルキレン基が挙げられる。
上記式中、Rは、炭素数1~4のアルキル基を表す。
上記式中、nは、5~50の整数を表す。
シリコーン系界面活性剤としては、具体的には、EXP.S-309-2、EXP.S-315、EXP.S-503-2、EXP.S-505-2(以上、DIC社製)、DOWSIL 8032 ADDITIVE、トーレシリコーンDC3PA、トーレシリコーンSH7PA、トーレシリコーンDC11PA、トーレシリコーンSH21PA、トーレシリコーンSH28PA、トーレシリコーンSH29PA、トーレシリコーンSH30PA、トーレシリコーンSH8400(以上、東レ・ダウコーニング社製)並びに、X-22-4952、X-22-4272、X-22-6266、KF-351A、K354L、KF-355A、KF-945、KF-640、KF-642、KF-643、X-22-6191、X-22-4515、KF-6004、KF-6001、KF-6002、KP-101KP-103、KP-104、KP-105、KP-106、KP-109、KP-109、KP-112、KP-120、KP-121、KP-124、KP-125、KP-301、KP-306、KP-310、KP-322、KP-323、KP-327、KP-341、KP-368、KP-369、KP-611、KP-620、KP-621、KP-626、KP-652(以上、信越シリコーン社製)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製)、BYK300、BYK306、BYK307、BYK310、BYK320、BYK323、BYK325、BYK330、BYK313、BYK315N、BYK331、BYK333、BYK345、BYK347、BYK348、BYK349、BYK370、BYK377、BYK378、BYK323(以上、ビックケミー社製)等が挙げられる。
界面活性剤の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、0.01~3.0質量%が好ましく、0.01~1.0質量%がより好ましく、0.05~0.8質量%がさらに好ましい。
可塑剤およびヘテロ環状化合物としては、例えば、国際公開第2018/179640号の段落[0097]~[0103]および段落[0111]~[0118]に記載の化合物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
(不純物)
感光性組成物層は、不純物を含んでいてもよい。
不純物としては、例えば、金属不純物またはそのイオン、ハロゲン化物イオン、残存有機溶剤、残存モノマーおよび水が挙げられる。
-金属不純物およびハロゲン化物イオン-
金属不純物としては、例えば、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、マンガン、銅、アルミニウム、チタン、クロム、コバルト、ニッケル、亜鉛、スズおよびこれらのイオン、ならびに、ハロゲン化物イオンが挙げられる。
なかでも、ナトリウムイオン、カリウムイオンおよびハロゲン化物イオンは、混入し易い点から、下記の含有量にすることが好ましい。
金属不純物は、転写フィルムに含まれ得る上記粒子(例えば、金属酸化物粒子)とは異なる化合物である。
金属不純物およびハロゲン化物イオンの含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、80質量ppm以下が好ましく、10質量ppm以下がより好ましく、2質量ppm以下がさらに好ましい。下限は、感光性組成物層の全質量に対して、1質量ppb以上が好ましく、0.1質量ppm以上がより好ましい。
不純物の含有量を調整する方法としては、例えば、感光性組成物層の原料として不純物の含有量が少ないものを選択する方法、ならびに、感光性組成物層の形成時に不純物の混入を防ぐ方法および洗浄して除去する方法が挙げられる。
不純物の含有量は、例えば、ICP発光分光分析法、原子吸光分光法およびイオンクロマトグラフィー法等の公知の方法により定量できる。
-残存有機溶剤-
残存有機溶剤としては、例えば、ベンゼン、ホルムアルデヒド、トリクロロエチレン、1,3-ブタジエン、四塩化炭素、クロロホルム、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドおよびヘキサンが挙げられる。
残存有機溶剤の含有量は、感光性組成物層の全質量に対して、100質量ppm以下が好ましく、20質量ppm以下がより好ましく、4質量ppm以下がさらに好ましい。下限は、感光性組成物層の全質量に対して、10質量ppb以上が好ましく、100質量ppb以上がより好ましい。
残存有機溶剤の含有量を調整する方法としては、後述する転写フィルムの製造方法における乾燥処理条件を調整する方法が挙げられる。また、残存有機溶剤の含有量は、例えば、ガスクロマトグラフィー分析等の公知の方法により定量できる。
-残存する単量体-
感光性組成物層は、上記樹脂の各構成単位の残存する単量体を含む場合がある。
残存する単量体の含有量は、パターニング性および信頼性の点から、樹脂の全質量に対して、5000質量ppm以下が好ましく、2000質量ppm以下がより好ましく、500質量ppm以下がさらに好ましい。下限は、樹脂の全質量に対して、1質量ppm以上が好ましく、10質量ppm以上がより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の各構成単位の残存する単量体は、パターニング性および信頼性の点から、感光性組成物層の全質量に対して、3000質量ppm以下が好ましく、600質量ppm以下がより好ましく、100質量ppm以下がさらに好ましい。下限は、感光性組成物層の全質量に対して、0.1質量ppm以上が好ましく、1質量ppm以上がより好ましい。
高分子反応でアルカリ可溶性樹脂を合成する際の単量体の残存量も、上記範囲とすることが好ましい。例えば、カルボン酸側鎖にアクリル酸グリシジルを反応させてアルカリ可溶性樹脂を合成する場合、アクリル酸グリシジルの含有量を上記範囲にすることが好ましい。
残存する単量体の含有量を調整する方法としては、例えば、上記不純物の含有量を調整する方法が挙げられる。
残存する単量体の量は、液体クロマトグラフィーおよびガスクロマトグラフィー等の公知の方法で測定できる。
感光性組成物層における水の含有量は、信頼性およびラミネート性を向上させる点から、0.01~1.0質量%が好ましく、0.05~0.5質量%がより好ましい。
(感光性組成物層の特性)
感光性組成物層の厚み(膜厚)としては、0.1~300μmの場合が多く、現像性および解像性の点から、0.2~100μmが好ましく、0.5~50μmがより好ましく、0.5~30μmがさらに好ましく、1~20μmが特に好ましい。
感光性組成物層に含まれる重合性基の含有量は、1.0mmol/g以上が好ましく、2.0mmol/g以上がより好ましく、本発明の効果がより優れる点から、3.0mmol/g以上がさらに好ましい。上限は、10.0mmol/g以下が好ましい。
感光性組成物層の酸価は、10~150mgKOH/gが好ましく、40~120mgKOH/gがより好ましく、50~120mgKOH/gがさらに好ましく、50~100mgKOH/gが特に好ましく、60~100mgKOH/gが最も好ましい。
上記酸価の測定方法としては、例えば、上記樹脂における酸価の測定方法および酸価が既知の樹脂の含有量から算出する方法が挙げられる。
[中間層]
転写フィルムは、仮支持体と感光性組成物層との間に中間層を有していてもよい。
中間層は、熱可塑性樹脂層を有しない場合は仮支持体と感光性組成物層との間に、熱可塑性樹脂層を有する場合は熱可塑性樹脂層と感光性組成物層との間に配置されることが好ましい。
中間層としては、例えば、水溶性樹脂層および特開平5-072724号公報に「分離層」として記載の、酸素遮断機能のある酸素遮断層が挙げられる。
中間層としては、露光時の感度が向上して露光機の時間負荷が低減して生産性が向上する点から、酸素遮断層が好ましく、低い酸素透過性を示し、水またはアルカリ水溶液(22℃の炭酸ナトリウムの1質量%水溶液)に分散または溶解する酸素遮断層がより好ましい。
以下、中間層が含み得る各成分について説明する。
(水溶性樹脂)
中間層は、水溶性樹脂を含んでいてもよい。
水溶性樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ゼラチンおよびポリアミド系樹脂が挙げられる。
セルロース系樹脂としては、例えば、水溶性セルロース誘導体が挙げられる。
水溶性セルロース誘導体としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースおよびエチルセルロースが挙げられる。
ポリエーテル系樹脂としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールおよびこれらのアルキレンオキシサイド付加物、ならびに、ビニルエーテル系樹脂が挙げられる。
ポリアミド系樹脂としては、例えば、アクリルアミド系樹脂、ビニルアミド系樹脂およびアリルアミド系樹脂が挙げられる。
水溶性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸とビニル化合物との共重合体も挙げられ、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸アリルとの共重合体が好ましく、メタクリル酸とメタクリル酸アリルと共重合体がより好ましい。
水溶性樹脂が(メタ)アクリル酸とビニル化合物との共重合体である場合、各組成比((メタ)アクリル酸のmol%/ビニル化合物のmol%)としては、90/10~20/80が好ましく、80/20~30/70がより好ましい。
水溶性樹脂の重量平均分子量としては、5,000以上が好ましく、7,000以上がより好ましく、10,000以上がさらに好ましい。上限は、200,000以下が好ましく、100,000以下がより好ましく、50,000以下がさらに好ましい。
水溶性樹脂の多分散度は、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、1~3がさらに好ましい。
水溶性樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
水溶性樹脂の含有量は、中間層の全質量に対して、50質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましい。上限は、中間層の全質量に対して、100質量%以下が好ましく、99.9質量%以下がより好ましく、99.8質量%以下がさらに好ましく、99質量%以下が特に好ましい。
(その他成分)
中間層は、上記樹脂以外に、その他成分を含んでいてもよい。
その他成分としては、多価アルコール類、多価アルコール類のアルキレンオキサイド付加物、フェノール誘導体またはアミド化合物が好ましく、多価アルコール類、フェノール誘導体またはアミド化合物がより好ましい。
多価アルコール類としては、例えば、グリセリン、ジグリセリンおよびジエチレングリコールが挙げられる。
多価アルコール類が有するヒドロキシ基の数としては、2~10が好ましい。
多価アルコール類のアルキレンオキサイド付加物としては、例えば、上記多価アルコール類にエチレンオキシ基およびプロピレンオキシ基等を付加した化合物が挙げられる。
アルキレンオキシ基の平均付加数は、1~100が好ましく、2~50がより好ましく、2~20がさらに好ましい。
フェノール誘導体としては、例えば、ビスフェノールAおよびビスフェノールSが挙げられる。
アミド化合物としては、例えば、N-メチルピロリドンが挙げられる。
その他成分の分子量は、5,000未満が好ましく、4,000以下がより好ましく、3,000以下がさらに好ましく、2,000以下が特に好ましく、1,500以下が最も好ましい。下限は、60以上が好ましい。
その他成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
その他成分の含有量は、中間層の全質量に対して、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましい。上限は、30質量%未満が好ましく、10質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましい。
中間層は、水溶性セルロース誘導体、多価アルコール類、多価アルコール類のオキサイド付加物、ポリエーテル系樹脂、フェノール誘導体およびアミド化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
(不純物)
中間層は、不純物を含んでいてもよい。
不純物としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれる不純物が挙げられる。
中間層の厚みとしては、3.0μm以下が好ましく、2.0μm以下がより好ましい。下限は、1.0μm以上が好ましい。
[熱可塑性樹脂層]
転写フィルムは、熱可塑性樹脂層を有していてもよい。
熱可塑性樹脂層は、中間層を有しない場合は仮支持体と感光性組成物層との間、中間層を有する場合は仮支持体と中間層との間に配置されることが好ましい。
転写フィルムが熱可塑性樹脂層を有する場合、転写フィルムと被転写体との貼合工程における被転写体への追従性が向上し、転写フィルムと被転写体との間に気泡が混入することを抑制できる。その結果、熱可塑性樹脂層に隣接する層(例えば、仮支持体)との密着性が向上する。
熱可塑性樹脂層としては、例えば、特開2014-085643号公報の段落[0189]~[0193]に記載の組成物が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
以下、熱可塑性樹脂層が含み得る各成分について説明する。
(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂層は、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂としては、アルカリ可溶性樹脂が好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、スチレン-アクリル系共重合体、ポリウレタン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリシロキサン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンおよびポリアルキレングリコールが挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂としては、上述した感光性組成物層に含まれるアルカリ可溶性樹脂を用いてもよい。
アルカリ可溶性樹脂としては、現像性および隣接する層との密着性の点から、アクリル樹脂が好ましい。
「アクリル樹脂」とは、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位および(メタ)アクリル酸アミドに由来する構成単位からなる群から選択される少なくとも1種の構成単位を含む樹脂を意味する。
アクリル樹脂において、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位、(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位および(メタ)アクリル酸アミドに由来する構成単位の合計含有量は、アクリル樹脂の全質量に対して、30質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましい。上限は、アクリル樹脂の全質量に対して、100質量%以下が好ましい。
なかでも、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位および(メタ)アクリル酸エステルに由来する構成単位の合計含有量が、アクリル樹脂の全質量に対して、30~100質量%が好ましく、50~100質量%がより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂としては、酸基を有する樹脂が好ましい。
酸基としては、例えば、カルボキシ基、スルホ基、リン酸基およびホスホン酸基が挙げられ、カルボキシ基が好ましい。
また、アルカリ可溶性樹脂としては、酸基を有する構成単位を含むことが好ましく、カルボキシ基を有する構成単位を含むことがより好ましく、現像性および隣接する層との密着性の点から、(メタ)アクリル酸に由来する構成単位を有するアクリル樹脂がさらに好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の酸価としては、現像性の点から、60mgKOH/g以上が好ましい。上限は、300mgKOH/g以下が好ましく、250mgKOH/g以下がより好ましく、200mgKOH/g以下がさらに好ましく、150mgKOH/g以下が特に好ましい。
なかでも、アルカリ可溶性樹脂としては、酸価60mgKOH/g以上のアルカリ可溶性樹脂が好ましく、酸価60mgKOH/g以上のカルボキシ基を有するアクリル樹脂がより好ましい。
酸価60mgKOH/g以上のカルボキシ基を有するアクリル樹脂としては、公知の樹脂が使用できる。
具体的には、例えば、特開2011-095716号公報の段落[0025]、特開2010-237589号公報の段落[0033]~[0052]および特開2016-224162号公報の段落[0053]~[0068]に記載の樹脂が挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
カルボキシ基を有する構成単位の含有量は、アクリル樹脂の全質量に対して、5~50質量%が好ましく、10~40質量%がより好ましく、12~30質量%がさらに好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、重合性基を有していてもよい。
重合性基としては、重合反応に関与する基であればよく、例えば、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、スチリル基およびマレイミド基等のエチレン性不飽和基を有する基;エポキシ基およびオキセタン基等のカチオン性重合性基を有する基が挙げられる。
なかでも、重合性基としては、エチレン性不飽和基を有する基が好ましく、アクリロイル基またはメタクリロイル基がより好ましい。
アルカリ可溶性樹脂の重量平均分子量としては、1,000以上が好ましく、10,000~100,000より好ましく、20,000~50,000がさらに好ましい。
熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
熱可塑性樹脂の含有量は、現像性および隣接する層との密着性の点から、熱可塑性樹脂層の全質量に対して、10~99質量%が好ましく、20~90質量%がより好ましく、40~80質量%がさらに好ましく、50~75質量%が特に好ましい。
(色素)
熱可塑性樹脂層は、発色時の波長範囲400~780nmにおける最大吸収波長が450nm以上であり、酸、塩基またはラジカルにより最大吸収波長が変化する色素(以下、単に「色素B」ともいう。)を含んでいてもよい。
色素Bは、後述する点以外は、上記色素Nと同義であり、好適態様も同じである。
色素Bとしては、露光部および非露光部の視認性、ならびに、解像性の点から、酸またはラジカルにより最大吸収波長が変化する色素が好ましく、酸により最大吸収波長が変化する色素がより好ましい。
熱可塑性樹脂層は、露光部および非露光部の視認性、ならびに、解像性の点から、酸により最大吸収波長が変化する色素Bおよび後述する光により酸を発生する化合物の両者を含むことが好ましい。
色素Bは、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
色素Bの含有量は、露光部および非露光部の視認性の点から、熱可塑性樹脂層の全質量に対して、0.2質量%以上が好ましく、0.2~6.0質量%がより好ましく、0.2~5.0質量%がさらに好ましく、0.25~3.0質量%が特に好ましい。
「色素Bの含有量」とは、熱可塑性樹脂層に含まれる色素Bの全てを発色状態にした場合の色素の含有量を意味する。色素Bの含有量の定量は、上記感光性組成物層に含まれる色素Nの含有量の定量方法に準じて行えばよい。
(光により酸、塩基またはラジカルを発生する化合物)
熱可塑性樹脂層は、光により酸、塩基またはラジカルを発生する化合物(以下、単に「化合物C」ともいう。)を含んでいてもよい。
化合物Cとしては、紫外線および可視光線等の活性光線を受けて、酸、塩基またはラジカルを発生する化合物が好ましい。
化合物Cとしては、例えば、公知の光酸発生剤、光塩基発生剤および光ラジカル発生剤(光ラジカル重合開始剤)が使用できる。
-光酸発生剤-
熱可塑性樹脂層は、解像性の点から、光酸発生剤を含んでいてもよい。
光酸発生剤としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれ得る光カチオン重合開始剤が挙げられ、後述する点以外は、好適態様も同じである。
光酸発生剤としては、感度および解像性の点から、オニウム塩化合物およびオキシムスルホネート化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましく、感度、解像性および密着性の点から、オキシムスルホネート化合物を含むことがより好ましい。
光酸発生剤としては、以下の構造を有する光酸発生剤も好ましい。
Figure 2024018375000008
-光ラジカル重合開始剤-
熱可塑性樹脂層は、光ラジカル重合開始剤を含んでいてもよい。
光ラジカル重合開始剤としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれ得る光ラジカル重合開始剤が挙げられ、好適態様も同じである。
-光塩基発生剤-
熱可塑性樹脂組成物は、光塩基発生剤を含んでいてもよい。
光塩基発生剤としては、公知の光塩基発生剤が挙げられる。
具体的には、例えば、2-ニトロベンジルシクロヘキシルカルバメート、トリフェニルメタノール、O-カルバモイルヒドロキシルアミド、O-カルバモイルオキシム、[[(2,6-ジニトロベンジル)オキシ]カルボニル]シクロヘキシルアミン、ビス[[(2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル]ヘキサン1,6-ジアミン、4-(メチルチオベンゾイル)-1-メチル-1-モルホリノエタン、(4-モルホリノベンゾイル)-1-ベンジル-1-ジメチルアミノプロパン、N-(2-ニトロベンジルオキシカルボニル)ピロリジン、ヘキサアンミンコバルト(III)トリス(トリフェニルメチルボレート)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-ブタノン、2,6-ジメチル-3,5-ジアセチル-4-(2-ニトロフェニル)-1,4-ジヒドロピリジンおよび2,6-ジメチル-3,5-ジアセチル-4-(2,4-ジニトロフェニル)-1,4-ジヒドロピリジンが挙げられる。
化合物Cは、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
化合物Cの含有量は、露光部および非露光部の視認性、ならびに、解像性の点から、熱可塑性樹脂層の全質量に対して、0.1~10質量%が好ましく、0.5~5質量%がより好ましい。
(可塑剤)
熱可塑性樹脂層は、解像性、隣接する層との密着性および現像性の点から、可塑剤を含んでいてもよい。
可塑剤は、熱可塑性樹脂(好ましくはアルカリ可溶性樹脂)よりも分子量(オリゴマーまたはポリマーであり分子量分布を有する場合は、重量平均分子量)が小さいことが好ましい。具体的には、可塑剤の分子量(重量平均分子量)は、200~2,000が好ましい。
可塑剤は、アルカリ可溶性樹脂と相溶して可塑性を発現する化合物であれば特に制限されない。
可塑剤は、可塑性付与の点から、分子内にアルキレンオキシ基を有することが好ましく、ポリエチレンオキシ構造またはポリプロピレンオキシ構造を有することがより好ましい。
可塑剤としては、ポリアルキレングリコール化合物が好ましい。
可塑剤は、解像性および保存安定性の点から、(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。相溶性、解像性および隣接する層との密着性の点から、アルカリ可溶性樹脂がアクリル樹脂であり、かつ、可塑剤が(メタ)アクリレート化合物を含むことがより好ましい。
(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれ得る重合性化合物である(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。
転写フィルムにおいて、熱可塑性樹脂層と感光性組成物層とが直接接触して積層される(中間層を有しない)場合、熱可塑性樹脂層および感光性組成物層がいずれも同じ(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂層および感光性組成物層が同じ(メタ)アクリレート化合物をそれぞれ含むことにより、成分の層間拡散が抑制され、保存安定性が向上する。
熱可塑性樹脂層が可塑剤として(メタ)アクリレート化合物を含む場合、熱可塑性樹脂層と隣接する層との密着性の点から、露光後の露光部においても(メタ)アクリレート化合物が重合しないことが好ましい。
また、(メタ)アクリレート化合物としては、熱可塑性樹脂層の解像性、隣接する層との密着性および現像性の点から、1分子中に2つ以上の(メタ)アクリロイル基を有する多官能(メタ)アクリレート化合物が好ましい。
さらに、(メタ)アクリレート化合物としては、酸基を有する(メタ)アクリレート化合物またはウレタン(メタ)アクリレート化合物も好ましい。
可塑剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
可塑剤の含有量は、熱可塑性樹脂層の解像性、隣接する層との密着性および現像性の点から、熱可塑性樹脂層の全質量に対して、1~70質量%が好ましく、10~60質量%がより好ましく、20~50質量%がさらに好ましい。
(増感剤)
熱可塑性樹脂層は、増感剤を含んでいてもよい。
増感剤としては、上記感光性組成物層に含まれ得る増感剤が挙げられる。
増感剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
増感剤の含有量は、光源に対する感度の向上、ならびに、露光部および非露光部の視認性の点から、熱可塑性樹脂層の全質量に対して、0.01~5質量%が好ましく、0.05~1質量%がより好ましい。
(その他添加剤)
熱可塑性樹脂層は、上記成分以外に、その他添加剤を含んでいてもよい。
その他添加剤としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれ得るその他添加剤が挙げられる。
(不純物)
熱可塑性樹脂層は、不純物を含んでいてもよい。
不純物としては、例えば、上記感光性組成物層に含まれる不純物が挙げられる。
熱可塑性樹脂層の厚み(層厚)は、隣接する層との密着性の点から、1μm以上が好ましく、2μm以上がより好ましい。上限は、現像性および解像性の点から、20μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、8μm以下がさらに好ましい。
[その他部材]
転写フィルムは、上記部材以外に、その他部材を有していてもよい。
その他部材としては、例えば、保護フィルムが挙げられる。
保護フィルムとしては、例えば、耐熱性および耐溶剤性を有する樹脂フィルムが挙げられる。具体的には、ポリプロピレンフィルムおよびポリエチレンフィルム等のポリオレフィンフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ならびに、ポリスチレンフィルムが挙げられる。保護フィルムとしては、上記仮支持体と同じ材料で構成された樹脂フィルムを用いてもよい。
なかでも、保護フィルムとしては、ポリオレフィンフィルムが好ましく、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンフィルムがより好ましい。
保護フィルムの厚みとしては、1~100μmが好ましく、5~50μmがより好ましく、5~40μmがさらに好ましく、15~30μmが特に好ましい。
保護フィルムの厚みは、機械的強度に優れる点から、1μm以上が好ましく、コスト上の点から、100μm以下が好ましい。
保護フィルムに含まれる直径80μm以上のフィッシュアイ数としては、5個/m以下が好ましい。下限は、0個/m以上が好ましい。
「フィッシュアイ」とは、材料を熱溶融し、混練、押し出し、2軸延伸およびキャスティング法等の方法によりフィルムを製造する際に、材料の異物、未溶解物および酸化劣化物等がフィルム中に取り込まれたものを意味する。
保護フィルムに含まれる直径3μm以上の粒子の数は、30個/mm以下が好ましく、10個/mm以下がより好ましく、5個/mm以下がさらに好ましい。下限は、0個/mm以上が好ましい。上記範囲である場合、保護フィルムに含まれる粒子に起因する凹凸が感光性組成物層に転写されることにより生じる欠陥を抑制できる。
巻き取り性の点から、保護フィルムの、感光性組成物層と接する面または反対側の表面の算術平均粗さRaは、0.01μm以上が好ましく、0.02μm以上がより好ましく、0.03μm以上がさらに好ましい。上限は、0.50μm未満が好ましく、0.40μm以下がより好ましく、0.30μm以下がさらに好ましい。
<転写フィルムの製造方法>
転写フィルムの製造方法としては、公知の方法を使用できる。
転写フィルム10の製造方法としては、例えば、仮支持体11の表面に中間層形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、さらにこの塗膜を乾燥して中間層13を形成する工程と、中間層13の表面に感光性組成物を塗布して塗膜を形成し、さらにこの塗膜を乾燥して感光性組成物層15を形成する工程と、を含む方法が挙げられる。
また、上記中間層13を形成する工程の前に、仮支持体11の表面に熱可塑性樹脂層形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、さらにこの塗膜を乾燥して熱可塑性樹脂層を形成する工程を含んでいてもよい。
上記製造方法により製造された積層体の感光性組成物層15上に、保護フィルム19を圧着させることにより、転写フィルム10が製造される。
転写フィルムの製造方法としては、感光性組成物層15の、仮支持体11側とは反対側の面に接するように保護フィルム19を設ける工程を含むことにより、仮支持体11、中間層13、感光性組成物層15および保護フィルム19をこの順で備える転写フィルム10を製造することが好ましい。
また、転写フィルムの製造方法としては、熱可塑性樹脂層を有する感光性組成物層15の、仮支持体11側とは反対側の面に接するように保護フィルム19を設ける工程を含むことにより、仮支持体11、熱可塑性樹脂層、中間層13、感光性組成物層15および保護フィルム19をこの順で備える転写フィルム10を製造することも好ましい。
上記製造方法により製造された転写フィルム10を巻き取ることにより、ロール形態の転写フィルムを作製および保管してもよい。ロール形態の転写フィルムは、後述するロールツーロール方式での基板との貼合工程にそのままの形態で提供できる。
また、転写フィルム10の製造方法としては、保護フィルム19上に、感光性組成物層15および中間層13を形成した後、中間層13の感光性組成物層とは反対側の表面に接するように熱可塑性樹脂層を形成する工程を有していてもよい。
[感光性組成物および感光性組成物層の形成方法]
感光性組成物層の形成方法としては、感光性組成物層に含まれる成分(例えば、樹脂、重合性化合物および重合開始剤等)および溶剤を含む感光性組成物を用いて塗布する塗布方法が好ましい。
感光性組成物層の形成方法としては、例えば、中間層上に感光性組成物を塗布して塗膜を形成し、必要に応じて、この塗膜に所定の温度にて乾燥処理を施して感光性組成物層を形成する方法が好ましい。残存溶剤量は、塗膜の乾燥処理によって調整される。
感光性組成物としては、感光性組成物層に含まれる成分と溶剤とを含むことが好ましい。
感光性組成物層に含まれる各成分の含有量は、上述したとおりである。
溶剤としては、溶剤以外の感光性組成物層に含まれる成分を溶解または分散可能であれば特に制限されない。
溶剤としては、例えば、アルキレングリコールエーテル溶剤、アルキレングリコールエーテルアセテート溶剤、アルコール溶剤(例えば、メタノールおよびエタノール等)、ケトン溶剤(例えば、アセトンおよびメチルエチルケトン等)、芳香族炭化水素溶剤(例えば、トルエン等)、非プロトン性極性溶剤(例えば、N,N-ジメチルホルムアミド等)、環状エーテル溶剤(例えば、テトラヒドロフラン等)、エステル溶剤(例えば、酢酸nプロピル等)、アミド溶剤、ラクトン溶剤、ならびに、これらの組み合わせた混合溶剤が挙げられる。
溶剤は、アルキレングリコールエーテル溶剤およびアルキレングリコールエーテルアセテート溶剤からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
なかでも、アルキレングリコールエーテル溶剤およびアルキレングリコールエーテルアセテート溶剤からなる群から選択される少なくとも1種と、ケトン溶剤および環状エーテル溶剤からなる群から選択される少なくとも1種とを含む混合溶剤がより好ましく、アルキレングリコールエーテル溶剤およびアルキレングリコールエーテルアセテート溶剤からなる群から選択される少なくとも1種、ケトン溶剤、ならびに、環状エーテル溶剤の3種を含む混合溶剤がさらに好ましい。
アルキレングリコールエーテル溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテル(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等)、プロピレングリコールジアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノアルキルエーテルおよびジプロピレングリコールジアルキルエーテルが挙げられる。
アルキレングリコールエーテルアセテート溶剤としては、例えば、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、ジエチレングリコールモノアルキルエーテルアセテートおよびジ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が挙げられる。
溶剤としては、例えば、国際公開第2018/179640号の段落[0092]~[0094]および特開2018-177889号公報の段落[0014]に記載の溶剤も挙げられ、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
溶剤の含有量は、感光性組成物の全固形分100質量部に対して、50~1900質量部が好ましく、100~1200質量部がより好ましく、100~900質量部がさらに好ましい。
感光性組成物の塗布方法としては、公知の方法を使用できる。例えば、印刷法、スプレー法、ロールコート法、バーコート法、カーテンコート法、スピンコート法およびダイコート法(スリットコート法)が挙げられる。
感光性組成物の塗膜の乾燥方法としては、加熱乾燥または減圧乾燥が好ましい。
乾燥温度としては、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましい。上限としては、130℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましい。
また、乾燥方法は、乾燥温度を連続的に変化させる方法であってもよい。
乾燥時間としては、20秒以上が好ましく、40秒以上がより好ましく、60秒以上がさらに好ましい。上限としては、600秒以下が好ましく、450秒以下がより好ましく、300秒以下がさらに好ましい。
さらに、保護フィルムを感光性組成物層に貼り合わせて転写フィルムを製造してもよい。
保護フィルムを感光性組成物層に貼り合わせる方法としては、公知の方法を使用できる。保護フィルムを感光性組成物層に貼り合わせる装置としては、例えば、真空ラミネーターおよびオートカットラミネーター等の公知のラミネーターが挙げられる。
ラミネーターとしては、ゴムローラー等の任意の加熱可能なローラーを備え、加圧および加熱ができるものが好ましい。
[中間層形成用組成物および中間層の形成方法]
中間層の形成方法としては、中間層に含まれる成分(例えば、水溶性樹脂等)および溶剤を含む中間層形成用組成物を用いて塗布する塗布方法が好ましい。
中間層の形成方法としては、例えば、仮支持体上に中間層形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、必要に応じて、この塗膜に所定の温度にて乾燥処理を施して中間層を形成する方法が好ましい。残存溶剤量は、塗膜の乾燥処理によって調整される。
中間層形成用組成物としては、中間層に含まれる成分と溶剤とを含むことが好ましい。
中間層に含まれる成分の含有量は、上述したとおりである。
溶剤としては、中間層に含まれる成分を溶解または分散可能であれば特に制限されない。
溶剤としては、水および水混和性の有機溶剤からなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、水または水と水混和性の有機溶剤との混合溶剤がより好ましい。
水混和性の有機溶剤としては、例えば、炭素数1~3のアルコール、アセトン、エチレングリコール、グリセリンおよびこれらの組み合わせた混合溶剤が挙げられ、炭素数1~3のアルコールが好ましく、メタノールまたはエタノールがより好ましい。
溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
溶剤の含有量は、中間層形成用組成物の全固形分100質量部に対して、50~2500質量部が好ましく、50~1900質量部がより好ましく、100~900質量部がさらに好ましい。
中間層の形成方法としては、公知の方法を使用できる。例えば、スリット塗布、スピン塗布、カーテン塗布およびインクジェット塗布が挙げられる。
中間層形成用組成物の塗膜の乾燥方法としては、加熱乾燥または減圧乾燥が好ましい。
乾燥温度としては、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましい。上限としては、130℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましい。
また、乾燥方法は、乾燥温度を連続的に変化させる方法であってもよい。
乾燥時間としては、20秒以上が好ましく、40秒以上がより好ましく、60秒以上がさらに好ましい。上限としては、600秒以下が好ましく、450秒以下がより好ましく、300秒以下がさらに好ましい。
[熱可塑性樹脂層形成用組成物および熱可塑性樹脂層の形成方法]
熱可塑性樹脂層の形成方法としては、熱可塑性樹脂層に含まれる成分(例えば、熱可塑性樹脂等)および溶剤を含む熱可塑性樹脂層形成用組成物を用いて塗布する塗布方法が好ましい。
熱可塑性樹脂層の形成方法としては、例えば、仮支持体上に中間層形成用組成物を塗布して塗膜を形成し、必要に応じて、この塗膜に所定の温度にて乾燥処理を施して熱可塑性樹脂層を形成する方法が好ましい。残存溶剤量は、塗膜の乾燥処理によって調整される。
熱可塑性樹脂層形成用組成物としては、熱可塑性樹脂層に含まれる成分と溶剤とを含むことが好ましい。
熱可塑性樹脂層に含まれる成分の含有量は、上述したとおりである。
溶剤としては、熱可塑性樹脂層に含まれる成分を溶解または分散可能であれば特に制限されない。
溶剤としては、上述した感光性組成物が含む溶剤と同義であり、好適態様も同じである。
溶剤を、1種単独で用いてもよく、2種以上で用いてもよい。
溶剤の含有量は、熱可塑性樹脂層形成用組成物の全固形分100質量部に対して、50~1900質量部が好ましく、100~900質量部がより好ましい。
熱可塑性樹脂層の形成方法としては、公知の方法を使用できる。例えば、スリット塗布、スピン塗布、カーテン塗布およびインクジェット塗布が挙げられる。
熱可塑性樹脂層形成用組成物の塗膜の乾燥方法としては、加熱乾燥または減圧乾燥が好ましい。
乾燥温度としては、80℃以上が好ましく、90℃以上がより好ましく、100℃以上がさらに好ましい。上限としては、130℃以下が好ましく、120℃以下がより好ましい。
また、乾燥方法は、乾燥温度を連続的に変化させる方法であってもよい。
乾燥時間としては、20秒以上が好ましく、40秒以上がより好ましく、60秒以上がさらに好ましい。上限としては、600秒以下が好ましく、450秒以下がより好ましく、300秒以下がさらに好ましい。
第1感光性組成物層および第2感光性組成物層の少なくとも一方がポジ型感光性組成物層の場合、公知のポジ型感光性組成物層を用い、上記方法に準じてポジ型感光性組成物層を形成できる。
ポジ型感光性組成物としては、酸の作用により親水性が増大する基を有する繰り返し単位を含むポリマーと、光酸発生剤とを含む組成物が挙げられる。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更できる。従って、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきではない。
<転写フィルム>
以下に示す実施例および比較例では、転写フィルムを用いて第1感光性組成物層および第2感光性組成物層を形成した。以下、転写フィルムの製造方法について説明する。
[仮支持体1の製造]
下記の手順で、仮支持体1を製造した。
(押出成形)
特許第5575671号公報に記載のクエン酸キレート有機チタン錯体を重合触媒としたポリエチレンテレフタレートのペレットを、含水率50質量ppm以下に乾燥させた後、直径30mmの1軸混練押出し機のホッパーに投入し、280℃で溶融して押出した。この溶融体(メルト)を、濾過器(孔径2μm)を通した後、ダイから25℃の冷却ロールに押出し、未延伸フィルムを得た。なお、押出されたメルトは、静電印加法を用い冷却ロールに密着させた。
(延伸および粒子含有層の形成)
(a)縦延伸
未延伸フィルムを周速の異なる2対のニップロールの間に通し、縦方向(搬送方向)に延伸した。なお、予熱温度を75℃、延伸温度を90℃、延伸倍率を3.4倍、延伸速度を1300%/秒として実施した。
(b)塗布
縦延伸したフィルムの片面に、下記に示す粒子含有層形成組成物1を、製膜後40nmの厚さとなるように、バーコーターで塗布した。
-粒子含有層形成組成物1の調製-
下記に示す配合で、各成分を混合し、粒子含有層形成組成物1を得た。粒子含有層形成組成物1を調製後、6μmフィルター(F20、マーレフィルターシステムズ社製)にてろ過し、続いて、2x6ラジアルフロースーパーフォビック(ポリポア社製)を用いて、膜脱気した。
・アクリルポリマー(AS-563A、ダイセルファインケム社製、固形分27.5質量%)167質量部
・ノニオン系界面活性剤(ナロアクティーCL95、三洋化成工業社製、固形分100質量%)0.7質量部
・アニオン系界面活性剤(ラピゾールA-90、日油社製、固形分1質量%に水で希釈)114.4質量部
・カルナバワックス分散物(セロゾール524、中京油脂社製、固形分30質量%)7質量部
・カルボジイミド化合物(カルボジライトV-02-L2、日清紡社製、固形分10質量%に水で希釈)20.9質量部
・マット剤(スノーテックスXL、日産化学社製、固形分40質量%、平均粒子径50nm)2.8質量部
・水 690.2質量部
(c)横延伸
上記縦延伸と塗布を行ったフィルムに対し、テンターを用いて下記条件にて横延伸した。
-横延伸条件-
予熱温度:110℃
延伸温度:120℃
延伸倍率:4.2倍
延伸速度:50%/秒
(熱固定および熱緩和)
続いて、縦延伸および横延伸を終えた後の二軸延伸フィルムを下記条件で熱固定した。さらに、熱固定した後、テンター幅を縮め、下記条件で熱緩和した。
-熱固定条件-
熱固定温度:227℃
熱固定時間:6秒
-熱緩和条件-
熱緩和温度:190℃
熱緩和率:4%
(巻き取り)
熱固定および熱緩和の後、両端をトリミングし、端部に幅10mmで押出し加工(ナーリング)した後、張力40kg/mで巻き取った。なお、幅は1.5m、巻長は6300mであった。得られたフィルムロールを仮支持体1とした。
得られた仮支持体1のヘイズは0.2であった。なお、ヘイズはヘイズメーター(日本電色工業社製、NDH2000)を用いて全光ヘイズとして測定した。
また、150℃、30分加熱による熱収縮率は、MD(搬送方向、Machine Direction)側で1.0%であり、TD(フィルムの面上において搬送方向と直交する方向、Transverse Direction)側で0.2%であった。
また、粒子含有層の膜厚は断面TEM像から測定し、40nmであった。粒子含有層に含まれる粒子の平均粒子径を、日立ハイテクノロジーズ社製HT-7700型透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて測定したところ、50nmであった。
[仮支持体2の製造]
下記の手順で、熱可塑性樹脂層および中間層1を有する仮支持体2を製造した。
(熱可塑性樹脂組成物の調製)
以下の成分を下記表1に示す質量部で混合し、熱可塑性樹脂組成物を調製した。
Figure 2024018375000009
表1において、略語はそれぞれ以下の化合物を表す。
A-1:下記重合体A-1
B-1:下記に示す構造の化合物(酸により発色する色素)
C-1:下記に示す構造の化合物(光酸発生剤、特開2013-47765号公報の段落[0227]に記載の方法に従って合成した。)
Figure 2024018375000011
D-1:NKエステルA-DCP(トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、新中村化学工業社製)
D-2:8UX-015A(多官能ウレタンアクリレート化合物、大成ファインケミカル社製)
D-3:アロニックスTO-2349(カルボキシ基を有する多官能アクリレート化合物、東亞合成社製)
E-1:メガファックF552(DIC社製)
F-1:フェノチアジン(富士フイルム和光純薬社製)
F-2:CBT-1(カルボキシベンゾトリアゾール、城北化学工業社製)
MEK:メチルエチルケトン(三協化学社製)
PGME:プロピレングリコールモノメチルエーテル(昭和電工社製)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(昭和電工社製)
-重合体A-1の合成-
表1に記載する重合体A-1は以下のように製造した。
以下の合成例において、以下の略語はそれぞれ以下の化合物を表す。
MAA:メタクリル酸(富士フイルム和光純薬社製)
BzMA:ベンジルメタクリレート(富士フイルム和光純薬社製)
AA:アクリル酸(東京化成社製)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(昭和電工社製)
V-601:ジメチル-2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオネート)(富士フイルム和光純薬社製)
3つ口フラスコにPGMEA(116.5質量部)を入れ、窒素雰囲気下において90℃に昇温した。PGMEA(116.5質量部)に、BzMA(75.0質量部)、MMA(10.0質量部)、AA(15.0質量部)、および、V-601(4.0質量部)を加えた溶液を、90℃±2℃に維持した3つ口フラスコ中のPGMEAに2時間かけて滴下した。滴下終了後、90℃±2℃にて2時間撹拌することで、重合体A-1(固形分濃度30.0質量%)を得た。
(中間層1形成用組成物の調製)
以下の成分を混合し、中間層1形成用組成物の調製を行った。
・イオン交換水:38.12質量部
・メタノール(三菱ガス化学社製):57.17質量部
・クラレポバールPVA-205(ポリビニルアルコール、クラレ社製):3.22質量部
・ポリビニルピロリドンK-30(日本触媒社製):1.49質量部
・メガファックF-444(フッ素系界面活性剤、DIC社製):0.0015質量部
(熱可塑性樹脂層および中間層1の形成)
調製した熱可塑性樹脂組成物を、スリット状ノズルを用いて幅1.0m、厚さ2.0μmとなるように、仮支持体1の粒子含有層とは反対側の表面に塗布し、80℃の乾燥ゾーンを40秒間かけて通過させ、熱可塑性樹脂層付き仮支持体1を得た。
上記熱可塑性樹脂層付き仮支持体1の熱可塑性樹脂層の上に、スリット状ノズルを用いて塗布幅が1.0m、厚さ1.0μmとなるように中間層1形成用組成物を塗布し、80℃の乾燥ゾーンを40秒間かけて通過させて、中間層1を形成した。これを仮支持体2とした。
[仮支持体3の製造]
以下の手順で、中間層2を有する仮支持体3を製造した。
(中間層2形成用組成物の調製)
以下の成分を混合し、中間層2形成用組成物を調製した。
・イオン交換水:33.7質量部
・メタノール(三菱ガス化学社製):62.7質量部
・メトローズ60SH-03(セルロース樹脂、信越化学工業社製):3.5質量部
・メガファックF-444(フッ素系界面活性剤、DIC社製):0.1質量部
(中間層2の形成)
ルミラー(登録商標)16FB40(厚さ16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、東レ社製)上に、スリット状ノズルを用いて中間層2形成用組成物を乾燥膜厚が2.0μmとなる量で塗布し、次いで乾燥することで、中間層2を形成した。これを仮支持体3とした。
[転写フィルムの製造]
以下に示す感光性組成物1~10を調製し、溶剤と混合した感光性組成物1~10の塗布液を得た。上記塗布液を上記仮支持体1、2または3に塗布して転写フィルム1~12を製造した。
以下、詳細について説明する。
(感光性組成物1~8)
下記表2に示す成分および配合で感光性組成物1~8を調製した。感光性組成物1~8を用いて形成される感光性組成物層1~8は、ネガ型感光性組成物層であった。
なお、表2中、各成分欄に記載の数値は各成分の含有量(質量部)を表す。
表2中の各成分の詳細は以下の通りである。
-樹脂-
樹脂A1:スチレン/メタクリル酸/メタクリル酸メチル=53/28/19(質量%)の共重合体(Mw=55,000)を含む溶液(固形分30.0質量%)
樹脂A2:メタクリル酸ベンジル/メタクリル酸=77/23(質量%)の共重合体(Mw=42,500)を含む溶液(固形分30.0質量%)
樹脂A3:スチレン/メタクリル酸/メタクリル酸メチル=52/32/16(質量%)の共重合体(Mw=30,200)を含む溶液(固形分30.0質量%)
なお、Mwは重量平均分子量の意である。
また、表2中の樹脂の含有量は、各樹脂の固形分の含有量を表す。
-重合性化合物-
BPE-500:エトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート(新中村化学工業社製)
ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均15モルのエチレンオキサイドと平均2モルのプロピレンオキサイドとを付加したポリエチレングリコールのジメタクリレート
M-270:アロニックスM-270(ポリプロピレングリコールジアクリレート、東亞合成社製)
A-TMPT:トリメチロールプロパントリアクリレート(新中村化学工業社製)
SR-454:エトキシ化(3)トリメチロールプロパントリアクリレート(アルケマ社製)
A-9300-1CL:カプロラクトン変性トリス-(2-アクリロキシエチル)イソシアヌレート(新中村化学工業社製)
-重合開始剤-
B-CIM:2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビスイミダゾール(2-(2-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾール二量体)(黒金化成社製)
-添加剤-
SB-PI 701:4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(三洋貿易社製)
ロイコクリスタルバイオレット(東京化成工業社製)
N-フェニルグリシン(東京化成工業社製)
ブリリアントグリーン(東京化成工業社製)
CBT-1:カルボキシベンゾトリアゾール(城北化学工業社製)
1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-5-カルボキシベンゾトリアゾールと1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-6-カルボキシベンゾトリアゾールとの1:1(質量比)混合物
TDP-G:フェノチアジン(川口化学工業社製)
Irganox 245(BASF社製)
N-ニトロソフェニルヒドロキシルアミンアルミニウム塩(富士フイルム和光純薬社製)
フェニドン(東京化成工業社製)
メガファックF-552(フッ素系界面活性剤、DIC社製)
Figure 2024018375000012
-溶剤-
メチルエチルケトン(三協化学社製、60質量部)およびプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(昭和電工社製、40質量部)を含む混合溶剤を調製した。各感光性組成物の固形分濃度が20質量%となるように、混合溶剤と各感光性組成物とを混合した。その後、得られた混合溶液を、孔径2μmのポリテトラフルオロエチレン製フィルターを用いてろ過することにより、感光性組成物1~8の塗布液を調製した。
(感光性組成物9)
以下に示す成分および配合で感光性組成物9の塗布液を調製した。感光性組成物9の塗布液を用いて形成される感光性組成物層9は、ポジ型感光性組成物層であった。
・樹脂B1(下記樹脂B1):9.61質量部
・光酸発生剤(上記化合物C-1):0.28質量部
・界面活性剤(下記界面活性剤D):0.01質量部
・添加剤(下記化合物E):0.10質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:90.00質量部
樹脂B1:下記に示す構造の重合体(ガラス転移温度は26℃である。重量平均分子量は26,000である。下記構成単位にそれぞれ記載された数値は、質量%を意味する。)
Figure 2024018375000013
化合物C-1:上記化合物C-1
界面活性剤D:下記に示す構造の重合体
化合物E:下記に示す構造の化合物
(感光性組成物10)
以下に示す成分および配合で各感光性組成物10の塗布液を調製した。感光性組成物10の塗布液を用いて形成される感光性組成物層10は、ポジ型感光性組成物層であった。
・樹脂B2(下記樹脂B2):9.58質量部
・光酸発生剤(下記化合物C-2):0.29質量部
・界面活性剤(上記界面活性剤D):0.01質量部
・添加剤(上記化合物E):0.12質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート:90.00質量部
樹脂B2:下記に示す構造の化合物(ガラス転移温度は90℃である。重量平均分子量は20,000である。下記構成単位にそれぞれ記載された数値は、質量%を意味する。)
Figure 2024018375000016
化合物C-2:下記に示す構造の化合物
Figure 2024018375000017
(感光性組成物塗布液の塗布)
-転写フィルム1の製造-
上記工程で得られた仮支持体1の粒子含有層とは反対側の表面に、感光性組成物1を含む上記感光性組成物1の塗布液を、スリット状ノズルを用いて塗布幅が1.0m、厚さ3.0μmとなるように塗布し、100℃の乾燥ゾーンを60秒間かけて通過させて、感光性組成物層を形成した。
次いで、感光性組成物層の上にカバーフィルムとしてPETフィルム(東レ社製、ルミラー(登録商標)16KS40)を圧着して転写フィルム1を得た。得られた転写フィルム1を巻き取ってロール形態にし、ロール形態の転写フィルム1を得た。
-転写フィルム2~12の製造-
転写フィルム1の製造方法と同様にして、下記表3に示す仮支持体と感光性組成物の塗布液とを用い、乾燥後の感光性組成物層の厚みを表3の通りになるように調整し、転写フィルム2~12を得た。
表3中、感光性組成物層の365nm吸光度は、紫外可視分光光度計UV-1800(島津製作所社製)を用いて得られた吸収スペクトルから算出した。
表3中、転写フィルム1~10における露光部の溶解時間は、未処理のPET基材上に転写した感光性組成物を、後段に示す工程A3と同様の露光条件で露光し、第2現像液で現像した際の溶解時間を示す。転写フィルム11~12における露光時間の溶解時間は、未処理のPET基材上に転写した感光性組成物を、後段に示す工程A5と同様の露光条件で露光し、第2現像液で現像した際の溶解時間を示す。
表3中、未露光部の溶解時間は、未処理のPET基材上に転写した感光性組成物を、第2現像液で現像した際の溶解時間を示す。
なお、上記露光部の溶解時間および未露光部の溶解時間は、上述した溶解時間AX1の測定方法に準ずる方法にて測定した値である。
Figure 2024018375000018
<導電パターンを含む積層体の製造>
以下の手順に従い、実施例および比較例の導電パターンを含む積層体を製造した。
[実施例1]
(工程A1:シード層1付き基材の準備)
以下の手順に従い、シード層1付き基材を準備した。
シード層1は銀ナノワイヤ層である。すなわち、シード層1付き基材は、銀ナノワイヤ層を第1シード層および第2シード層として有するシード層付き基材である。
-シード層1形成用塗布液の調製-
以下に示す手順に従って、添加液A、添加液Bおよび添加液Hを調製した。
硝酸銀粉末(0.51g)を純水(50mL)に溶解させた後、液が透明になるまで1mol/Lのアンモニア水を添加した。その後、得られた液に、液の全量が100mLになるように純水を添加して、添加液Aを調製した。
グルコース粉末(0.5g)を純水(140mL)に溶解させ、添加液Gを調製した。
HTAB(ヘキサデシル-トリメチルアンモニウムブロミド)粉末(0.5g)を純水(27.5mL)に溶解させ、添加液Hを調製した。
次に、以下の手順に従って、シード層1形成用塗布液を調製した。
3つ口フラスコに純水(410mL)を入れ、20℃にて撹拌しながら、添加液H(82.5mL)および添加液G(206mL)をロートにて添加した。得られた液を撹拌回転数800rpm(revolutions per minute)で撹拌しながら、添加液A(206mL)を2.0mL/分の速度で添加した。10分後、得られた液に、さらに添加液Hを82.5mL添加した。その後、得られた液を、内温75℃まで3℃/分の速さで昇温した。次いで、撹拌回転数を200rpmに落とし、75℃にて5時間加熱し、銀ナノワイヤを含む液を得た。
得られた銀ナノワイヤを含む液を室温まで冷却した後、ステンレスカップに入れ、限外濾過モジュールSIP1013(旭化成社製、分画分子量6,000)、マグネットポンプおよびステンレスカップをシリコンチューブで接続した限外濾過装置を用いて限外濾過を行った。モジュールからの濾液が50mLになった時点で、ステンレスカップに950mLの蒸留水を加え、洗浄を行った。上記の洗浄を10回繰り返した後、液の量が50mLになるまで濃縮を行った。
得られた濃縮液を、純水およびメタノール(体積比率:純水/メタノール=60/40)で希釈し、シード層1形成用塗布液を調製した。
-シード層1の形成-
上記シード層1形成用塗布液を、表面をコロナ放電処理した厚み100μmシクロオレフィンポリマーフィルム(基材)の片面に塗布し、乾燥して、第1シード層を形成した。シード層1形成用塗布液の塗布量はウェット膜厚が20μmとなる量とし、乾燥後の第1シード層の層厚は30nmであった。第1シード層のシート抵抗は、60Ω/□であった。シート抵抗の測定には、非接触式の渦電流方式の抵抗測定器EC-80P(ナプソン社製)を用いた。また、第1シード層に含まれる銀ナノワイヤの直径は17nm、長軸長さは35μmであった。
上記基材の第1シード層と反対側の面に、同様の手順にてシード層1形成用塗布液を塗布し、乾燥して、第2シード層を形成した。上記手順により、第1シード層と、シクロオレフィンポリマーフィルムと、第2シード層とをこの順で有する、シード層1付き基材を準備した。
シード層1付き基材の、後述する工程A3および工程A5で用いられる露光波長の主波長(365nm)における透過率は、86%であった。
シード層1付き基材の全光線透過率は、89%であった。
上記露光波長の主波長に対する透過率および全光線透過率は、上記の方法で測定できる。
(工程A2:第1感光性組成物層の形成)
工程A1で得られたシード層1付き基材の第1シード層上に、真空ラミネーター(MCK社、ロール温度:100℃、線圧:1.0MPa、線速度:0.5m/分)を用いて、ロールツーロール方式にて、転写フィルム1を貼合した。
得られた積層体に対し、オートクレーブ装置を用いて、圧力0.6MPa、温度60℃の条件下で30分間加圧脱泡を行った。
上記手順により、シード層1付き基材と、第1感光性組成物層と、仮支持体と、をこの順で含む積層体を得た。
(工程A3:第1露光工程および第1現像工程)
工程A2で得られた積層体に対し、仮支持体を剥離せずに、ラインアンドスペースパターンマスク(Duty比は1:1であり、線幅は1μmから20μmまで1μmおきに段階的に変化していた。パターンの長さは50mmであった。配線の本数は10本であった。)を介し、超高圧水銀灯を用いて第1感光性組成物層を露光した(第1露光工程)。
次いで、得られた積層体から仮支持体を剥離し、第1現像液(25℃の1.0質量%炭酸ナトリウム水溶液)を用いてシャワー現像にて現像した(第1現像工程)。現像時間は、第1現像液で現像した際の第1感光性組成物層の未露光部の溶解時間に対し、1.5倍の時間とした。
なお、上記露光の際の露光量は、10μmのラインアンドスペースパターンに対応する、現像して得られる第1レジストパターンの線幅が、10μmとなるように調整した。
上記手順により、第1レジストパターンと、シード層1付き基材とをこの順で有する積層体を得た。
(工程A4:第2感光性組成物層の形成)
工程A3で得られた積層体の、第2シード層の表面に、真空ラミネーター(MCK社、ロール温度:100℃、線圧:1.0MPa、線速度:0.5m/分)を用いて、ロールツーロール方式にて、転写フィルム1を貼合した。
得られた積層体に対し、オートクレーブ装置を用いて、圧力0.6MPa、温度60℃の条件下で30分間加圧脱泡を行った。
上記手順により、第1レジストパターンと、シード層1付き基材と、第2感光性組成物層と、仮支持体とをこの順で含む積層体を得た。
(工程A5:第2露光工程および第2現像工程)
工程A4で得られた積層体に対し、仮支持体を剥離せずに、上記工程A3と同様のラインアンドスペースパターンマスクを介し、超高圧水銀灯を用いて第2感光性組成物層を露光した(第2露光工程)。
次いで、得られた積層体から仮支持体を剥離し、第2現像液(25℃の1.0質量%炭酸ナトリウム水溶液)を用いてシャワー現像にて現像した(第2現像工程)。現像時間は、第2現像液で現像した際の第2感光性組成物層の未露光部の溶解時間に対し、1.5倍の時間とした。
なお、上記露光の際の露光量は、10μmのラインアンドスペースパターンに対応する、現像して得られる第2レジストパターンの線幅が、10μmとなるように調整した。
上記手順により、第1レジストパターンと、シード層1付き基材と、第2レジストパターンとをこの順で有する積層体を得た。
(工程A6:第1金属パターンおよび第2金属パターンの形成)
工程A5で得られた積層体を、純水にて2回洗浄した後、無電解銅めっき液(サーキュポジット4500、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に45℃にて15分間浸漬し、無電解めっき処理を実施した。その後、得られた積層体を純水にて洗浄した。
上記手順により、第1レジストパターンおよび第1金属パターンと、シード層1付き基材と、第2レジストパターンおよび第2金属パターンとをこの順で有する積層体を得た。
なお、上記金属パターンは、銅を主成分として含んでいた。
(工程A7:第1レジストパターンおよび第2レジストパターンの除去)
工程A6で得られた積層体から、除去液(40℃の10%水酸化ナトリウム水溶液)を用いてシャワー法にてレジストパターンを除去した。除去時間は、180秒とした。
上記手順により、第1金属パターンと、シード層1付き基材と、第2金属パターンとをこの順で有する積層体を得た。
(工程A8:導電パターンの形成)
工程A7で得られた積層体を、エッチング液(SEA-NW01、関東化学社製)に30℃にて浸漬して、露出しているシード層1をエッチングした。その後、純水を用いて洗浄、乾燥処理を行った。
エッチング時間は、以下の方法によって決定した。
シード層1付き基材を、浸漬時間を変化させて上記エッチング液に浸漬して、サンプルを作製した。得られたサンプルの表面をSEM観察し、シード層に由来する残渣が初めて見られなくなった浸漬時間の1.5倍をエッチング時間とした。
上記手順により、実施例1の導電パターンを含む積層体を得た。
[実施例2~13および比較例1]
下記の表4に示す転写フィルムを用いて第1感光性組成物層および第2感光性組成物層を形成し、露光量および現像時間を調整した以外は、実施例1の手順に準じて、実施例2~13および比較例1の導電パターンを含む積層体を得た。
[実施例14]
(工程A1:シード層2付き基材の準備)
以下の手順に従い、シード層2付き基材を準備した。
シード層2はパラジウム触媒層である。すなわち、シード層2付き基材は、パラジウム触媒層を第1シード層および第2シード層として有するシード層付き基材である。
表面をコロナ放電処理した厚み100μmシクロオレフィンポリマーフィルム(基材)を、炭酸ナトリウム1質量%水溶液に常温にて5分間浸漬した後、純水にて2回洗浄した。次いで、得られた基材を純水に常温にて5分間浸漬した後、パラジウム触媒付与液(オムニシールド1573アクチベーター、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に30℃にて5分間浸漬し、純水にて2回洗浄した。以上の工程により、基材の両面にパラジウム触媒前駆体を付与した。
得られた基材を、還元液(サーキュポジットP13オキサイドコンバーター60C、ローム・アンド・ハース電子材料社製)に30℃にて5分間浸漬し、純水にて2回洗浄することで、基材の両面にシード層2を形成した。
上記手順により、第1シード層と、シクロオレフィンポリマーフィルムと、第2シード層とをこの順で有する、シード層2付き基材を準備した。
シード層2付き基材の、後述する工程A3および工程A5で用いられる露光波長の主波長(365nm)における透過率は、84%であった。
シード層2付き基材の全光線透過率は、88%であった。
(工程A2~A7)
転写フィルム2を用い、露光量および露光量を調整した以外は、工程実施例1の手順に準じて、工程A2~A7を実施した。
以上の工程により、第1金属パターンと、シード層2付き基材と、第2金属パターンとをこの順で有する積層体を得た。
(工程A8:導電パターンの形成)
エッチング液としてパラジウムストリッパー(日進化成社製)を用いたこと以外は、実施例1の手順に準じて工程A8を実施し、露出しているシード層2を除去した。
以上の工程により、実施例14の導電パターンを含む積層体を得た。
[実施例15]
工程A6において、無電解銅めっき液に45℃にて15分間浸漬する手順を、無電解銀めっき液(ダインシルバーRD2、大和化成社製)に60℃にて100分間浸漬する手順とした以外は、実施例14の手順に準じて、実施例15の導電パターンを含む積層体を得た。
なお、実施例15の工程A6によって形成された金属パターンは、銀を主成分として含んでいた。
[実施例16、17、19および20]
後段の表5~7に示す転写フィルムを用いて第1感光性組成物層および第2感光性組成物層を形成し、露光量および現像時間を調整した以外は、実施例1の手順に準じて、実施例16、17、19および20の導電パターンを含む積層体を得た。
[実施例18]
後段の表5に示す転写フィルムを用いて第1感光性組成物層および第2感光性組成物層を形成し、露光量および現像時間を調整した以外は、実施例15の手順に準じて、実施例18の導電パターンを含む積層体を得た。
<評価>
[レジストパターン線幅ばらつき]
工程A5を実施した後の積層体において、第1レジストパターンおよび第2レジストパターンの線幅が10μmの部分を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察し、100μmの長さの範囲における線幅の最大値-最小値(以下、「線幅の変動値」ともいう。)を算出し、以下の基準に従って評価した。
(レジストパターン線幅ばらつきの評価基準)
A:線幅の変動値が0.8μm未満である。
B:線幅の変動値が0.8μm以上2.5μm未満である。
C:線幅の変動値が2.5μm以上である。
[欠陥抑制性]
得られた導電パターンを含む積層体の、露光マスク10μmのパターンに対応する導電パターン欠陥の状態を、光学顕微鏡を用いて観察し、以下の基準に従って評価した。
(欠陥抑制性の評価基準)
A:導電パターンの欠陥は確認できない。
B:導電パターン幅の10%未満の配線の欠陥が、数か所確認された。
C:導電パターン幅の10%以上、30%未満の配線の欠陥が、数か所確認された。
D:導電パターン幅の30%以上の欠陥が確認された。
[レジスト除去性]
工程A7を実施した後の積層体において、レジストパターンの線幅が10μmの部分におけるレジストパターンの剥離状態を、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。100μmの長さの範囲を観察領域として、レジスト残渣が観察の有無を観察し、以下の基準に従って評価した。
(レジスト除去性の評価基準)
A:観察領域において、レジスト残渣が確認できなかった。
B:観察領域において、1以上、5未満の箇所にレジスト残渣が確認された。
C:観察領域において、5以上の箇所にレジスト残渣が確認された。
[外観特性]
得られた導電パターンを含む積層体の、透過光にて観察される残渣および/または残色を、光学顕微鏡を用いて観察した。100μmの長さの範囲を観察領域として、残渣および/または残色の有無を観察し、以下の基準に従って評価した。
なお、残渣とは、光学顕微鏡の透過光を用いて観察した際に、導電パターンが無い領域に観察される、非透過部である。残色とは、光学顕微鏡の透過光を用いて観察した際に、導電パターンが無い領域に観察される、色味のある透過部である。透過光にて観察される残色および残渣は、本発明の積層体を透明電極として使用した場合に、外観不良となり、好ましくない。
(外観特性の評価基準)
A:観察領域において、残渣および/または残色は確認できなかった。
B:観察領域において、1以上、5未満の箇所に残渣および/または残色が確認された。
C:観察領域において、5以上の箇所に残渣および/または残色が確認された。
<結果>
各実施例および比較例の上記評価結果を表4~7に示す。
表4~7中、露光部溶解時間、未露光部溶解時間および365nm吸光度は、表3と同義である。
表4~7中、シード層付き基材のシード層欄は、シード層付き基材に使用されているシード層の種類である。シード層1は銀ナノワイヤ層であり、シード層2はパラジウム触媒層である。
表4~7中、「溶解時間の比(A/B)」は、第2感光性組成物層の未露光部の溶解時間(B)に対する、第1感光性組成物層の露光部の溶解時間(A)の比を表す。
表4~7中、「金属パターン主成分」とは、工程A6によって形成される金属パターンの主成分を表す。
Figure 2024018375000019
Figure 2024018375000020
Figure 2024018375000021
Figure 2024018375000022
各実施例と比較例の対比から、本発明の製造方法は、欠陥の少ない導電パターンを形成できることが確認された。
実施例1~13の比較から、溶解時間の比(A)/(B)が、2.5超である場合、欠陥抑制性により優れ、3.0超である場合、欠陥抑制性にさらに優れることが確認された。
実施例4~7の対比から、第1感光性組成物層を、工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の、第2現像液に対する溶解時間(A)が、100秒以上である場合、第1レジストパターンの線幅ばらつきがより優れることが確認された。
実施例1~3および8~10の比較から、第1感光性組成物層および第2感光性組成物層の少なくとも一方の露光波長における吸光度が、0.70以下である場合、レジストパターンの線幅ばらつきの抑制性およびレジスト剥離性がより優れ、第1感光性組成物層および第2感光性組成物層の少なくとも一方の露光波長における吸光度が0.40以下である場合、レジストパターンの線幅ばらつきの抑制性およびレジスト剥離性がさらに優れることが確認された。
実施例1~3の比較から、第1感光性組成物層および第2感光性組成物層の厚みが、15μm以下の場合、欠陥抑制性、レジストパターンの線幅ばらつきおよびレジスト剥離性がより優れることが確認された。
実施例2および14の比較から、シード層付き基材が、金属ナノワイヤを含む場合、外観特性がより優れることが確認された。
実施例16~18の結果から、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合であっても、本発明の効果が優れることが確認された。
実施例19の結果から、第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層、かつ、上記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層の場合であっても、本発明の効果が優れることが確認された。
実施例20の結果から、第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層、かつ、上記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層の場合であっても、本発明の効果が優れることが確認された。
10 転写フィルム
11 仮支持体
13 中間層
15 感光性組成物層
17 組成物層
19 保護フィルム

Claims (12)

  1. 基材と、前記基材の一方の表面側に配置された第1シード層と、前記基材の他方の表面側に配置された第2シード層とを含む、シード層付き基材を準備する工程A1と、
    前記シード層付き基材の前記第1シード層上に、第1感光性組成物層を形成する工程A2と、
    前記第1感光性組成物層を露光し、露光された前記第1感光性組成物層に対して第1現像液を用いて現像処理を行い、第1レジストパターンを形成する工程A3と、
    前記シード層付き基材の前記第2シード層上に、第2感光性組成物層を形成する工程A4と、
    前記第2感光性組成物層を露光し、露光された前記第2感光性組成物層に対して第2現像液を用いて現像処理を行い、第2レジストパターンを形成して積層体A5を得る工程A5と、
    前記積層体A5の、前記第1レジストパターンが配置されていない領域にある前記第1シード層および前記第2レジストパターンが配置されていない領域にある前記第2シード層に対してめっき処理を行い、前記第1シード層上に第1金属パターンを形成し、前記第2シード層上に第2金属パターンを形成して、積層体A6を得る工程A6と、
    前記積層体A6から、前記第1レジストパターンおよび前記第2レジストパターンを除去して積層体A7を得る工程A7と、
    前記積層体A7から、露出している前記第1シード層および前記第2シード層を除去して、前記基材の両面上に導電パターンをそれぞれ形成する工程A8と、を有する、導電パターンを含む積層体の製造方法であって、
    前記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、前記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層を前記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の前記第2現像液に対する溶解時間が、前記第2感光性組成物層の前記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
    前記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層であり、前記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層を前記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の前記第2現像液に対する溶解時間が、前記第2感光性組成物層を前記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の前記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
    前記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、前記第2感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層の前記第2現像液に対する溶解時間が、前記第2感光性組成物層を前記工程A5と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の前記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上であり、
    前記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層であり、前記第2感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層の前記第2現像液に対する溶解時間が、前記第2感光性組成物層の前記第2現像液に対する溶解時間の2.0倍以上である、
    導電パターンを含む積層体の製造方法。
  2. 前記めっき処理が、無電解めっき処理である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  3. 前記工程A6により形成される前記第1金属パターンおよび前記第2金属パターンの主成分が、銅および銀からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  4. 前記第1感光性組成物層がネガ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層を前記工程A3と同様の露光条件にて全面露光して得られる露光膜の前記第2現像液に対する溶解時間が、100秒以上であり、
    前記第1感光性組成物層がポジ型感光性組成物層である場合には、
    前記第1感光性組成物層の前記第2現像液に対する溶解時間が、100秒以上である、
    請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  5. 前記工程A2が、仮支持体と前記第1感光性組成物層とを含む転写フィルムを用いて、前記シード層付き基材の前記第1シード層上に、前記第1感光性組成物層を形成する工程であるか、または、
    前記工程A4が、仮支持体と前記第2感光性組成物層とを含む転写フィルムを用いて、前記シード層付き基材の前記第2シード層上に、前記第2感光性組成物層を形成する工程である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  6. 前記シード層付き基材の、前記工程A3で用いられる露光波長の主波長における透過率が、50%以上であり、
    前記シード層付き基材の、前記工程A5で用いられる露光波長の主波長における透過率が、50%以上である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  7. 前記第1シード層および前記第2シード層が、金属ナノワイヤおよび金属ナノ粒子からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  8. 前記第1感光性組成物層の前記工程A3で用いられる露光波長の主波長における吸光度、および、前記第2感光性組成物層の前記工程A5で用いられる露光波長の主波長における吸光度の少なくとも一方が、0.70以下である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  9. 前記第1感光性組成物層の前記工程A3で用いられる露光波長の主波長における吸光度、および、前記第2感光性組成物層の前記工程A5で用いられる露光波長の主波長における吸光度の少なくとも一方が、0.40以下である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  10. 前記第1感光性組成物層および前記第2感光性組成物層の少なくとも一方が、重合性化合物および重合開始剤を含む、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  11. 前記第1感光性組成物層および前記第2感光性組成物層が、同一の組成の感光性組成物層である、請求項1に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法。
  12. 請求項1~11のいずれか1項に記載の導電パターンを含む積層体の製造方法を含む、タッチパネルの製造方法。
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