JP3856933B2 - ジアミン化合物を含有する感光性樹脂組成物及びこれを塗布した感光性フィルム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はジアミン化合物を含有する感光性樹脂組成物及びこれを塗布した感光性フィルムに係り、さらに詳しくは印刷配線板の製造や、金属の精密加工及び半導体実装に用いられるリードフレーム(lead frame)の製造などにおいてメッキまたはエッチング用レジスト材料として用いられる感光性樹脂組成物及びこれを塗布及び乾燥して製造された感光性フィルムに関する。
【0002】
【従来の技術】
高密度微細パターンの印刷配線板またはリードフレームは、通常メッキ法またはエッチング法で製造する。従って、感光膜(photoresist) として用いられる感光液、即ち感光性樹脂組成物は次のような点を満足していることが望ましい。
【0003】
まず第1に、現像液に対する耐性、エッチング液に対する耐性、露光されていない部位の現像性、及び銅その他の金属に対する密着力において優れていなければならない。このような点を満足する場合には、現像工程及び現像後のメッキまたは半田付けメッキ工程で、真っ直ぐな回路形態を保持することができる。
【0004】
第2に、短時間内に、印刷配線板またはリードフレームに切れが残らないように剥離するものであるべきである。
【0005】
このような要件を充足させるための従来の感光性樹脂組成物としては、テトラゾール(tetrazole) やその誘導体等を少量含有し、それによって金属表面に対する密着性を向上させ、高密度かつ高精度のパターンを得ることのできる組成物が提案されている(日本国特公平4−7499号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この組成物は、金属表面に対する感光液の密着力を向上させるものの、未現像部位の現像性が悪化してしまい、却って微細パターン形成が難しくなるという問題がある。加えて、現像後に、感光膜と金属との界面に未現像物質が不均一に少量ずつ残ってしまい、このことが原因でメッキ及びエッチング工程後の回路形態を真っ直ぐに保持し得ないという問題もあった。
【0007】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、密着力、現像性及び剥離性に優れ、かつ高解像度の微細パターンを形成し得る感光性樹脂組成物及びこれを塗布した感光性フィルムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る感光性樹脂組成物は、
(A)以下の化学式(1)で表されるジアミン化合物を含有する光開始剤、
(B)付加重合性化合物、及び
(C)熱可塑性高分子結合剤、からなることを特徴とする。
【0009】
【化2】
【0010】
エチレン,プロパン,及びヘキサンからなる群から選択されたもので、R1 は炭素数1〜4のアルキル基である。
【0011】
尚、本発明の範囲には、基材の少なくとも一面に本発明に係る感光性樹脂組成物を塗布しそれを乾燥して製造された感光性フィルムも含まれる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る感光性樹脂組成物の含有成分について具体的に説明する
。
【0013】
[光開始剤(成分(A))]
成分(A)は紫外線等の活性線によってラジカルを生成する光開始剤類で、本発明に係る光開始剤は、前記化学式(1)で示されるジアミン化合物を含有する。化学式(1)で示されるジアミン化合物は、一対のアルキルアミノ基が、式中のR基により架橋された構造を有し、このR基は、芳香族・脂肪族のいずれであってもよい。R基が芳香族の場合には芳香環(ヘテロ芳香環も含む)が1から3のものが相互に結合されているものであり、その結合形態は直接的なものでもよく、低分子官能基(メチレン基、アミド基、エステル基、チオ基、オキソ基、スルホニル基等)を媒介した間接的な結合であってもよい。
【0014】
R基が脂肪族の場合にはメチレン基(−(CH2 )−)、及び炭素数2から8のポリメチレン基(−(CH2 )n −,n=2〜8)であり、ポリメチレン基は低級のアルキル基を側鎖に有していてもよい。
【0015】
なお、式中のRは、フェニレン、エチレン、プロパン、ヘキサン、或いはナフタレン基のジアミン化合物であるのが好ましく、N,N,N´,N´−テトラアルキル−1,4−フェニレンジアミンであればより好ましい。
【0016】
化学式(1)で示されるジアミン化合物は、多様な光開始剤が紫外線のような活性線によってラジカルを生成する段階で、遷移状態に安定性を与えて硬化反応が円満に行われるように助けると同時に、パターン微細化時にもパターンの形状を良好にする。従って、この成分によって感光膜は、現像液、エッチング液及びメッキ液に対する充分な耐性をもつことになる。
【0017】
このようなジアミン化合物は、樹脂固形粉に対して0.001〜1.0重量%、好ましくは0.005〜0.7重量%、より好ましくは0.01〜0.3重量%で含有させられる。もしその含量が前記範囲を外れると、解像度が向上せず、硬化不足によって現像液、エッチング液及びメッキ液などに対する耐性が低下するという問題が生じる。
【0018】
その他に、成分(A)は、光開始剤類として、ベンゾフェノン系化合物とアルキルアミノベンゾフェノン系化合物とをそれぞれ1種または2種以上ずつ含有するのが好ましく、これら化合物は置換されたものまたは置換されていないものの両方を使用することができる。
【0019】
アルキルアミノベンゾフェノン系化合物は、4−メチル−4´−ジエチルアミノベンゾフェノン、4−メトキシ−4´−ジエチルアミノベンゾフェノン、4,4´−ビス(メチルアミノ)ベンゾフェノン、4−メチルアミノ−4´−エチルアミノベンゾフェノン、4−ジエチルアミノベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4−ジメチルアミノ−4´−ジエチルアミノベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジプロピルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジイソプロピルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジブチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4´−ビス(ジイソブチルアミノ)ベンゾフェノン、及び4,4´−ビス(ジt−ブチルアミノ)ベンゾフェノンからなる群の中から選択される1種または2種以上の化合物である。
【0020】
また、成分(A)は2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体を含有することが好ましい。このとき二量体は、ハロゲン原子、アルコキシ基、メチルチオ基、或いはエチルチオ基で置換されることができる。
【0021】
より具体的には、2,2´,4,4´,5,5´−ヘキサフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(o−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´−ジ(p−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´−ジ(o−クロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラ(m−メトキシフェニル)ビスイミダゾール、2,2´−ジ(p−クロロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラ(m−メトキシフェニル)ビスイミダゾール、2,2´−ジ(o−フルオロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(p−フルオロフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(o−メトキシフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(p−メトキシフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(2,4−ジメトキシフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、2,2´−ジ(p−メチルチオフェニル)−4,4´,5,5´−テトラフェニルビスイミダゾール、及び2,2´,4,4´−テトラ(p−フェノキシメチル)−5,5´−ジフェニルビスイミダゾールからなる群の中から選択された1種または2種以上の化合物である。
【0022】
そして、成分(A)はp−(ジアルキルアミノ)安息香酸アルキルエステルを含有することが好ましい。
【0023】
具体的にはp−(ジメチルアミノ)安息香酸メチル、p−(ジメチルアミノ)安息香酸エチル、p−(ジメチルアミノ)安息香酸プロピル、p−(ジメチルアミノ)安息香酸イソプロピル、p−(N−メチル−N−エチルアミノ)安息香酸メチル、p−(N−メチル−N−エチルアミノ)安息香酸エチル、p−(ジエチルアミノ)安息香酸メチル、p−(ジエチルアミノ)安息香酸エチル、p−(ジエチルアミノ)安息香酸プロピル、p−(ジエチルアミノ)安息香酸イソプロピル、p−(ジプロピルアミノ)安息香酸メチル、p−(ジプロピルアミノ)安息香酸エチル、p−(ジプロピルアミノ)安息香酸プロピル、及びp−(ジプロピルアミノ)安息香酸イソプロピルからなる群の中から選択された1種または2種以上の化合物を含有することが好ましい。
【0024】
また成分(A)は、前述した光開始剤類の他にも、必要に応じてハロゲンラジカルを容易に生成する有機ハロゲン化合物、スルフィド系化合物、キノン系化合物、ベンゾイン系化合物、ベンゾインエーテル系化合物、チオキサンテン系化合物その他の光重合開始剤類を含有してもよい。
【0025】
より具体的にいうと、有機ハロゲン化合物としては、四塩化炭素、クロロホルム、プロモホルム、1,1,1−トリクロロエタン、ブロム化メチレン、ヨード化メチレン、塩化メチレン、四ブロム化炭素、ヨードホルム、1,1,2,2−テトラブロモエタン、ベンゾブロモエタン、トリブロモアセトフェノン、ビス(トリブロモメチル)スルホン、トリブロモメチルフェニルスルホン、塩化ビニル、或いは塩素化オレフィンなどがある。スルフィド系化合物としては、4−ベンゾイル−4´−メチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4´−エチルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4´−プロピルジフェニルスルフィド、4−ベンゾイル−4´−イソプロピルジフェニルスルフィド、或いは4−ベンゾイル−4´−ブチルジフェニルスルフィドなどがある。また、キノン系化合物としては、2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−プロピルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,4−ジメチルアントラキノン、2,3−ジメチルアントラキノン、ベンズ〔a〕アントラキノン、ベンズ〔b〕アントラキノン、2−フェニルアントラキノン、2,3−ジフェニルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−クロロアントラキノン、3−クロロ−2−メチルアントラキノン、1,4−ナフタキノン、9,10−フェナントラキノン、2−メチル−1,4−ナフタキノン、2,3−ジクロロナフタキノン、或いは7,8,9,10−テトラヒドロナフタセンキノンなどがある。そして、ベンゾイン及びベンゾインエーテル系化合物としては、ベンゾイン、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、或いはベンインフェニルエーテルなどがある。チオキサントン系化合物としては、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−エチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、或いは2,4−ジブチルチオキサントンなどがある。
【0026】
いずれにしても、前記した成分(A)の光開始剤類は、本発明の効果を阻害しない範囲内で成分或いは含量を調節して使用することができる。
【0027】
[付加重合性化合物(成分(B))]
成分(B)の付加重合(addition polymerization) 性化合物としては次の化学式(2)で表示される化合物、より好ましくはn=4,9,14のエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、及びこれに相応するジメタクリレート化合物を含有することができる。
【0028】
【化3】
【0029】
前記化学式において、R2 とR3 は水素原子またはメチル基であり、n=4〜14の整数である。
【0030】
また、成分(B)は、次の化学式(3)で表示される化合物を含有し、より好ましくは両側の反復単位和が(n+m)=4,10,20或いは30のエチレングリコールジアクリレート、プロピレングルコールジアクルレート、及びこれに相応するジメタクリレートを含有することが好ましい。
【0031】
【化4】
【0032】
前記化学式において、R4 とR5 は水素原子またはメチル基であり、n+m=4〜30の整数である。
【0033】
そして、成分(B)は次の化学式(4)で表示される化合物を含有し、より好ましくはフタル酸などのジカルボン酸を中心として両側の反復単位和が(n+m)=4または10のエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、及びこれに相応するジメタルクリレートを含有するのがよい。
【0034】
【化5】
【0035】
前記化学式において、R6 とR7 は水素原子またはメチル基であり、n+m=4〜10の整数である。
【0036】
一方、成分(B)は次の化学式(5)で表示される化合物を含有する。好ましくはエチレングリコールまたはプロピレングリコール構造のないものがよいが、もしあったとしても、同じく1〜3の整数で結合されているトリアクリレートまたはトリメタクリルレートの結合されたプロパンまたはエチルアルコールの含有されたものを含むものがよい。
【0037】
【化6】
【0038】
前記化学式において、R8 とR9 は水素原子またはメチル基であり、n,l,m=0〜3の整数である。
【0039】
成分(B)は前記化学式(2)〜(5)の化合物で限定されるのではなく、その他にも本発明の効果を阻害しない範囲内で、一官能性ビニル単量体または多官能性ビニル単量体を混合して使用してもよい。
【0040】
[熱可塑性高分子結合剤(成分(C))]
最後に、成分(C)の熱可塑性高分子結合剤は、通常のビニル系共重合体でもよいが、特に本発明の効果を極大化し得るように、現像性に優れ、且つ金属への親和力に優れている高分子化合物であることが好ましい。
【0041】
このような化合物としては、アクリル酸とメタクリル酸の中から選択されるものの単独もしくは混合体、及びこれらのアルキルエステルから構成される重合体もしくは共重合体がある。この共重合可能成分を具体的に例示すると、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、エチルヘキシルアクリレート、或いは2−フェノキシエチルアクリレートのようなアルキルアクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート、アクリル酸メチルジアミノエチルエステル、アクリル酸エチルジアミノエチルエステルとこれに相応するメタクリル酸塩、及びアクリルアミド、ジアセトアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、スチレン、ビニルトルエン、ビニルエーテル、ビニルアルコールまたは無水マレイン酸とジカルボン酸成分及びビスフェノールA成分の結合されたビニル系単量体がある。
【0042】
前記のような成分(C)の熱可塑性高分子結合剤は、その成分、分子量及びガラス転移点(Tg)などに制限はなく、必要に応じてその含量を調節して使用することが好ましい。
【0043】
その他に、発明による感光性樹脂組成物は必要に応じて可塑剤、熱重合禁止剤、染料、顔料、発色剤、充填剤、安定剤または密着性付与剤の中から選択して混用してもよく、これに対する制限はない。
【0044】
以上説明した感光性樹脂組成物は多様な金属表面、特に銅表面の少なくとも一面に液相で塗布及び乾燥した後、ポリオレフィン系の保護フィルムを被服して使用したり、感光性フィルムで作って使用したりする。このとき、感光性樹脂組成物の乾燥後の膜の厚さは5〜100μm程度が好ましい。
【0045】
感光性フィルムで製造する場合、必要に応じてケトン系、アセトン、アルコール系溶剤、テトラヒドロフラン、トルエン及びアルコール系溶剤のモノメチルエーテルからなる群の中から選択される単独または混合の溶剤に感光性樹脂組成物を混合してポリエステルフィルムの基材上に塗布及び乾燥し、必要に応じてポリオレフィン系の保護フィルムを被服する。
【0046】
このような感光性樹脂組成物はネガティブまたはポジティブマスクフィルムを通じて紫外線などの活性線が照射されると、光によって重合反応が起こる部位と、マスクによって活性線が遮断されて重合反応が起こらない部位に区別され、これを1重量%内外の炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウム水溶液を現像液として使用してスプレイ方式で現像すると、感光膜パターンが形成される。
【0047】
現像後の工程としては、メッキの場合、硫酸銅(copper(II)sulfate) またはピロリン酸銅(copper pyrophosphate)などを用いた電気銅メッキや、錫/鑞(Sn/Pb)の半田付け(solder)メッキを行うか、場合に応じてはニッケル及び金メッキを行うこともできる。但し、エッチング工程としては塩化銅(copper chloride) または塩化鉄(iron chloride) を用いたエッチングまたはアンモニアを用いたアルカリエッチング工程を行う場合もある。
【0048】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、本発明がこれらの実施例によって限定されるのではない。
【0049】
[製造例1:成分(A)の製造]
以下の表1のような含量で各成分を計量(単位:重量部)し、ここにメチルエチルケトンを混合して全体20重量部となるように(A−1)〜(A−6)及び(A´−1)〜(A´−5)を製造した。
【0050】
【表1】
【0051】
[製造例2:成分(B)の製造]
以下の表2のような成分を計量(単位:重量部)し、充分混合して(B−1)〜(B−4)を製造した。
【0052】
【表2】
【0053】
[製造例3:成分(C)の製造]
以下の表3のような単量体で重合し、メチルエチルケトンと混合して50重量%の溶液に製造した後、60重量部(固形粉30重量部)ずつ計量して(C−1)〜(C−3)を製造した。
【0054】
【表3】
【0055】
前記表3の重量平均分子量は、ポリスチレンを標準物質としてゲル浸透クロマトグラフィー( Gel permeation chromatography,GPC)で測定した値である
。
【0056】
[実施例1〜3,参考例1〜3,比較例1〜5]
前記製造例によって製造された成分(A)、(B)及び(C)を以下の表4のような組成で混合した後放置して完全に気泡を取り除き、この溶液を厚さ25μmのポリエステルフィルムの上に均一に塗布した後、85℃で10分間乾燥して厚さ40μmの感光性フィルムを製造した。
【0057】
【表4】
【0058】
[実験例]
前記実施例、参考例及び比較例によって製造された感光性フィルムに対して露光性、区切り点(以下、“BP”という)、解像度、密着性、銅メッキ性、エッチング性、剥離時間、及び剥離性を測定してその結果を次の表5に示した。
【0059】
まず、銅箔(厚さ35μm)を両面に積層した遊離エポキシ同長(銅張)積層板の銅表面を#800ブラシで整面し、水洗及び乾燥した後、前記実施例、参考例及び比較例で製造された感光性フィルムを60℃に予熱された銅表面に積層(lamination,120℃,60psi,2.0m/分,ダイケム社300シリーズ)した。
【0060】
次に、積層された基板上のフィルム上にネガティブフォトマスクを高圧の下で密着させた後、5kW水銀ランプ(ORC社HTE106)等で露光した。この時、総1段のステップタブレット(step tablet) を使用して現像した後、露光段数を固体(solid) 8段に調整して感光性フィルムの露光量を評価した。
【0061】
そして、感光性フィルム内のポリエステルフィルムを除去し、30℃、1重量%の炭酸ナトリウム水溶液でBP(露光されていない感光性樹脂が全く銅面に残らず完全に現像される最小時間)の2倍に該当する時間内にスプレイ方式(圧力1.5kg/cm2 )で現像、水洗及び乾燥して未露光部位の除去されたパターンを得た。
【0062】
ネガティブフォトマスクを用いて前記の製法によって現像・乾燥して得られた銅板を、通常の方法のように硫酸銅を硫酸水溶液(200g/l)で100g/l程度溶解して得られた溶液で塩素イオン(500ppm)存在の下に25℃、30分間空気を注入しながら銅メッキすることにより、厚さ25μmのメッキパターンを得た。
【0063】
また、通常の錫/鑞メッキとレジストの剥離、アンモニアを用いたアルカリエッチング及び錫/鑞の剥離工程を順次行って移動板を完全な印刷配線板にした。この時、剥離工程は2.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液でスプレイ方式(50℃、圧力1.5kg/cm2 )によって100秒以上処理した後水洗及び乾燥を施した。
【0064】
また、柔軟銅積層箔(銅厚さ38μm)を用いて前述の方法で積層、露光及び現像した後、塩化第II銅430g/l、塩酸190g/lの濃度で製造した水溶液に加水50ccを添加した後、スプレイ方式(50℃,1.5kg/cm2 )で5分間エッチングを施した。その後、水洗及び乾燥し、前記の工程で剥離を施した。
【0065】
ここで、それぞれ実験項目の測定方法を説明すると、露光量(mJ/cm2 )は前記のように21段ステップタブレットで固体8段、即ち光透過率7.943%で露光されて、銅の表面に硬化レジストが残る光量で測定した。BP(秒)は現像器のコンベヤー速度と現像ゾーンの長さを用いて測定した。
【0066】
解像度μmは100〜15μmまで5μm単位で未露光部位が狭くなるフォトマスクを用いて現像した後倍率*100以上の顕微鏡で観察したときに、銅表面まで鮮明に一つの障害もなく現像された部位を測定した。
【0067】
密着性はクロスカット(cross-cut) 試験(JIS K−5400試験方法)を施して総10段階のうち完璧な密着性を10とし、密着性の劣る試片はその程度によって9以下の値と評価した。
【0068】
銅メッキ性は銅メッキ後のパターン形態を倍率*100以上の顕微鏡で観察し、回路が真っ直ぐな線形であるかを観察して(○:優秀、△:普通、*:不良)と評価した。
【0069】
エッチング性1は前記密着性評価後の試片をエッチングし、エッチング液による浸透程度を観察して(○:優秀、△:普通、*:浸透)と評価した。
【0070】
エッチング性2はエッチング後パターンの形態を倍率*100以上の顕微鏡で観察し、回路が真っ直ぐな線形であるかを観察して(○:優秀、△:普通、*:不良)と評価した。
【0071】
剥離時間(秒)は50℃、2.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液における硬化レジストの剥離最小時間を測定した。
【0072】
最後に、剥離性は剥離試片の大きさを観察して大、中、小と評価した。但し、参考例1,2及び比較例2の場合、厚さ20μmの感光性フィルムを製造し、銅メッキ性評価を施さなかった。
【0073】
【表5】
【0074】
前記表5の結果から、化学式(1)で表示されるジアミン化合物を一定量含有する本発明の感光性樹脂組成物を用いた感光性フィルムの場合、ジアミン化合物を過量含有したか或いは含有していないものに比べて解像度、基材との密着性、剥離性、銅メッキ性、及びエッチング性に優れていることがわかる。
【0075】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明による感光性樹脂組成物は化学式(1)で表示されるジアミン化合物を含有した光開始剤類を少量使用することにより、基材との密着力、現像性、及び剥離性に優れているために高解像度の微細パターンを形成することができるようになる。
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JPH10207061A (ja) | 1998-08-07 |
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