JP3992808B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光性樹脂組成物に関し、更に詳しくは解像性に優れると共に、耐サンドブラスト性、安定性等にも優れ、ドライフィルムレジスト用途にも有用な感光性樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエステルフィルムなどのベースフィルム上に感光性樹脂組成物を層状に塗布乾燥成層し、その上からポリエチレンフィルム、ポリビニルアルコールフィルムなどの保護フィルムを積層した3層ラミネートフィルムは、一般にドライフィルムフォトレジスト(以下、DFRと称することがある)と称され、プリント配線板の製造用、金属の精密加工用等に広く利用されている。
その使用にあたっては、まずDFRからベースフィルムまたは保護フィルムのうち接着力の小さいほうのフィルムを剥離除去して感光性樹脂組成物層の側を銅張基板の銅面等のパターンを形成させたい基材表面に張り付けた後、パターンマスクを他方のフィルム上に当接させた状態で露光し(当該他方のフィルムを剥離除去してから露光する場合もある)、ついでその他方のフィルムを剥離除去して現像に供する。露光後の現像方式としては、溶剤現像型のものと稀アルカリ現像型のものとがある。
【0003】
DFRのほか、該基材面に直接感光性樹脂組成物を塗布成層し、その上に積層したポリエステルフィルムなどのフィルムを介してパターンマスクを密着させ、露光を行う方法も良く知られている。
近年、DFRを用いて、シリコンウエハーのダイシング時に用いるSiC基板(治具)の加工をサンドブラスト法によって行おうとする試みがある。
【0004】
かかる用途に用いることのできるDFR用の感光性樹脂組成物としては、例えば、▲1▼特定の方法により得られた酸価20〜200mgKOH/gの重合架橋性不飽和アクリルウレタン化合物、該ウレタン化合物と相溶性を有するアルカリ可溶な高分子化合物及び光増感剤からなる固体状光重合性樹脂組成物(特公昭62−924号公報)、▲2▼特定の末端カルボキシル−アクリル型ポリウレタンプレポリマーを用いた感光性樹脂組成物(特公平2−10165号公報)、▲3▼酸価が100〜600mgKOH/gで重量平均分子量が10000〜500000のベースポリマー、重合性不飽和基を1個有する化合物10〜50重量%と重合性不飽和基を2個有する化合物10〜90重量%を含有する重合性不飽和化合物及び光重合開始剤からなる光重合性組成物(特開平3−6202号公報)、▲4▼酸価が100〜200mgKOH/gで重量平均分子量が30000〜120000のベースポリマー、エチレン性不飽和化合物、P,P′−ビス(ジアルキルアミノ)ベンゾフェノン、ヘキサアリールビイミダゾール及びロイコ染料の各成分を特定量含有し、かつ重合性不飽和基を2個有するエチレン性不飽和化合物をその成分中に95重量%以上含有する感光性樹脂組成物(特開平7−248621号公報)、▲5▼カルボキシル基及びアミド結合を有する特定のポリマー、アミノ基又はその四級化塩を含む不飽和化合物、及び4,4’−ジアジド−3,3’−ジメトキシビフェニルを含有する感光性重合体組成物(特開平7−219224号公報)、▲6▼特定の末端(メタ)アクリレート基含有ウレタン化合物と酸価が50〜250mg/KOHgのアルカリ可溶性高分子化合物と光重合開始剤からなる感光性樹脂組成物(特開平8−305017号公報)、▲7▼2個以上の(メタ)アクリロイル基を含有し、酸価50〜250mg/KOHg、硬化後のTgが5〜95℃のカルボキシル基変性ウレタン(メタ)アクリレート化合物と酸価が50〜250mg/KOHのアルカリ可溶性高分子化合物と光重合開始剤からなる感光性樹脂組成物レート(特開平8−54734号公報)、▲8▼2個以上の(メタ)アクリロイル基を含有するウレタン(メタ)アクリレート化合物、酸価が50〜250mg/KOHgのアルカリ可溶性高分子化合物、チオシアン酸アルカリ塩とポリアルキレンオキサイドセグメントを有する高分子化合物および光重合開始剤からなる感光性樹脂組成物レート(特開平9−152713号公報)が挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、硬度が高い粉体を高圧で吹き付ける必要があるSiC基板のサンドブラスト法においては、上記のいずれの樹脂組成物も耐え得るものではなく、より高い耐サンドブラスト性を有するDFR用の樹脂組成物がの望まれるところである。
【0006】
【問題を解決するための手段】
そこで,本発明者は、かかる事情に鑑み、鋭意研究をした結果、下記一般式(1)で表される酸価が10〜100mgKOH/gのカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)、
【化4】
Figure 0003992808
(ここで、Xは下記一般式(2)で表される構造を示し、R1はエチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R2はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R3は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸又は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸の両端ウレタン残基を、nは20以下の正の整数をそれぞれ表す)
【化5】
Figure 0003992808
(ここで、R4は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオール、R2及びR3は上記と同様の残基をそれぞれ表す)下記一般式(3)で表されるアクリルウレタン系樹脂(B)、
【化6】
Figure 0003992808
(ここで、R5はエチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R6はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R7は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオールを、mは20以下の正の整数をそれぞれ表す)および光重合開始剤(C)からなる感光性樹脂組成物が、高解像度を有し、耐現像液性、耐サンドブラスト性及びDFRとしたときの保存安定性等に優れることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に述べる。本発明のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)は、下記一般式(1)で表される酸価が10〜100mgKOH/gのカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)である。かかる酸価が10mgKOH/g未満では十分な現像性が得られず、逆に100mgKOH/gを越えると可とう性が不足すると共に耐ブラスト性が低下して本発明の目的を達成することはできない。
【化7】
Figure 0003992808
(ここで、Xは下記一般式(2)で表される構造を示し、R1はエチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R2はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R3は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸又は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸の両端ウレタン残基を、nは20以下の正の整数をそれぞれ表す)
【化8】
Figure 0003992808
(ここで、R4は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオール、R2及びR3は上記と同様の残基をそれぞれ表す)
【0008】
上記のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)を得る方法としては特に限定されないが、例えば、一般式(1)において、n=2の場合は、イソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート、m−またはp−キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネートまたはその変性物や重合体、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等)6モルと2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(BMPA)あるいは2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸(BMBA)3モルを窒素ガスなどの不活性ガス雰囲気下で、溶媒(酢酸エチル、酢酸エチル/トルエン混合、酢酸エチル/2−ブタノン混合等)中で、60〜75℃程度で反応させて、次いで、平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオール(特に平均分子量が500〜4000)を2モル加え、更に反応を続けてから、50〜80℃程度の温度で、エチレン不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物(2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等)を2モル加えて反応させることにより目的とするカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)を得ることができ、上記の反応においては適宜触媒を用いることも勿論可能である。また、上記の各成分の反応モル数は一般式(1)において、n=2の場合を示したもので、n=3の場合には、上記において反応モル数を順に8モル、4モル、3モル、2モルとすればよく、他の場合もこれに準じて製造することが可能であるが、これらの方法に限定されるものではない。
【0009】
かくしてカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)が得られるのであるが、かかるカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)の酸価は10〜100mgKOH/gであることが必要で、かかる酸価が10mgKOH/g未満では未露光部分の良好な現像性が得られず、解像度が低下し、逆に100mgKOH/gを越えると耐現像液性や耐サンドブラスト性が低下して本発明の目的を達成することができない。かかる酸価の調整にあたっては、上記の各反応モル数とポリオールの分子量を調整することで可能である。また、アクリルウレタン系樹脂(B)としては、下記一般式(3)で表されるアクリルウレタン系樹脂(B)である。
【化9】
Figure 0003992808
(ここで、R5はエチレン不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R6はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R7は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオールを、mは20以下の正の整数をそれぞれ表す)
【0010】
上記のアクリルウレタン系樹脂(B)を得る方法としては特に限定されないが、例えば、一般式(3)において、m=2の場合は、イソシアネート(2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート、m−またはp−キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4'−ジイソシアネートまたはその変性物や重合体、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等)3モルと平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオール(特に平均分子量が500〜4000)を2モル加え、更に反応を続けてから、50〜80℃程度の温度で、エチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物(2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等)を2モル加えて反応させることにより目的とするアクリルウレタン系樹脂(B)を得ることができ、上記の反応においては適宜触媒を用いることも勿論可能である。また、上記の各成分の反応モル数は一般式(3)において、m=2の場合を示したもので、m=3の場合には、上記において反応モル数を順に4モル、3モル、2モルとすればよく、他の場合もこれに準じて製造することが可能であるが、これらの方法に限定されるものではない。
【0011】
かくしてカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)及びアクリルウレタン系樹脂(B)が得られるわけであるが、本発明の感光性樹脂組成物中の該(A)及び(B)の配合重量比(A:B)は、100:0〜50:50であることが好ましく、かかる配合重量比が50:50未満では現像不良や解像性の低下につながって好ましくない。更には95:5〜60:40である。
【0012】
更に本発明に用いられる光重合開始剤(C)としては特に限定されず、公知の光重合開始剤を用いることができるが、P,P′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、P,P′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、P,P′−ビス(ジブチルアミノ)ベンゾフェノン、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、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−ブチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、ベンジルジフェニルジスルフィド、ベンジルジメチルケタール、ジベンジル、ジアセチル、アントラキノン、ナフトキノン、3,3’−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ベンゾフェノン、ジクロロアセトフェノン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジクロロ−4−フェノキシアセトフェノン、フェニルグリオキシレート、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ジベゾスパロン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパノン、2−メチル−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−1−プロパノン、トリブロモフェニルスルホン、トリブロモメチルフェニルスルホン、更には2,4,6−[トリス(トリクロロメチル)]−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4’−メトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4’−メトキシナフチル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(ピペロニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−[ビス(トリクロロメチル)]−6−(4’−メトキシスチリル)−1,3,5−トリアジン等のトリアジン誘導体、アクリジン及び9−フェニルアクリジン等のアクリジン誘導体、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−フルオロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(o−メトキシフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(p−メトキシフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,4,2’,4’−ビス[ビ(p−メトキシフェニル)]−5,5’−ジフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(2,4−ジメトキシフェニル)−4,5,4’,5’−ジフェニル−1,1’−ビイミダゾール、2,2’−ビス(p−メチルチオフェニル)−4,5,4’,5’−ジフェニル−1,1’−ビイミダゾール、ビス(2,4,5−トリフェニル)−1,1’−ビイミダゾール等や公昭45−37377号公報に開示される1,2’−、1,4’−、2,4’−で共有結合している互変異性体等のヘキサアリールビイミダゾール誘導体、トリフェニルフォスフィン、そのほかにも2−ベンゾイル−2−ジメチルアミノ−1−[4−モルフォリノフェニル]−ブタンなどを挙げることができるが、好適にはヘキサアリールビイミダゾール誘導体が用いられる。
【0013】
また、光重合開始剤(C)の含有量としては、上記の(A)および(B)の総和100重量部に対して0.1〜20重量部であることが好ましく、かかる含有量が0.1重量部未満では感度が著しく低下して良好な作業性が得られず、逆に20重量部を越えるとDFR化したときの保存安定性が低下して好ましくない。より好ましくは、1〜7重量部である。
更に本発明においては、ロイコ染料(D)を含有することも好ましく、かかるロイコ染料(D)としては、ビス(4−N,N−ジエチルアミノ−o−トリル)メチレンジルチオフェニルメタン、ビス(4−N,N−ジエチルアミノ−o−トリル)ベンジルチオフェニルメタン、ロイコクリスタルバイオレット、ロイコマラカイトグリーン、ロイコダイアモンドグリーン等が挙げられ、中でもロイコクリスタルバイオレット、ロイコマラカイトグリーン、ロイコダイアモンドグリーンの1種または2種以上が好適に用いられる。かかるロイコ染料(D)の含有量は、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)およびアクリルウレタン系樹脂(B)の総和100重量部に対して0.05〜3重量部が好ましく、かかる含有量が0.05重量部未満では感度が著しく低下して良好な作業性が得られず、逆に3重量部を越えるとDFR化したときの保存安定性が低下して好ましくない。より好ましくは、0.1〜1重量部である。
【0014】
かくして本発明の感光性樹脂組成物が得られるわけであるが、本発明においては、上記の(A)〜(D)以外に、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、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−フェノキシ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロピルフタレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、フタル酸誘導体のハーフ(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等の単官能モノマー、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、エチレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、プロピレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、フタル酸ジグリシジルエステルジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸変性ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等の2官能モノマー、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、トリ(メタ)アクリロイルオキシエトキシトリメチロールプロパン、グリセリンポリグリシジルエーテルポリ(メタ)アクリレート等の3官能以上のモノマーなどのエチレン性不飽和化合物を配合することもでき、かかるエチレン性不飽和化合物の配合量は、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)およびアクリルウレタン系樹脂(B)の総和100重量部に対して、0〜20重量部が好ましく、更には0〜10重量部で、かかる配合量が20重量部を越えると硬化レジストが硬くなり過ぎて、耐サンドブラスト性の低下を招いて好ましくない。
【0015】
また、そのほかクリスタルバイオレット,マラカイトグリーン,ブリリアントグリーン,パテントブルー,メチルバイオレット,ビクトリアブルー,ローズアニリン,パラフクシン,エチレンバイオレット等の着色染料、密着性付与剤、可塑剤、酸化防止剤、熱重合禁止剤、溶剤、表面張力改質材、安定剤、連鎖移動剤、消泡剤、難燃剤などの添加剤を適宜添加することができる。
次いで、本発明の感光性樹脂組成物を用いたDFRの製造及びそれを用いたサンドブラスト法(プラズマディスプレイ隔壁形成)について説明する。
【0016】
(成層方法)
上記の感光性樹脂組成物は、これをポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリスチレンフィルムなどのベースフィルム面に塗工した後、その塗工面の上からポリエチレンフィルム、ポリビニルアルコール系フィルムなどの保護フィルムを被覆してDFRとする。
DFR以外の用途としては、本発明の感光性樹脂組成物を、ディップコート法、フローコート法、スクリーン印刷法等の常法により、被処理体上に直接塗工し、厚さ1〜150μmの感光層を容易に形成することもできる。塗工時に、メチルエチルケトン、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、シクロヘキサン、メチルセルソルブ、塩化メチレン、1,1,1−トリクロルエタン等の溶剤を添加することもできる。
【0017】
(露光)
DFRによって画像を形成させるにはベースフィルムと感光性樹脂組成物層との接着力及び保護フィルムと感光性樹脂組成物層との接着力を比較し、接着力の低い方のフィルムを剥離してから感光性樹脂組成物層の側をSiC基板に貼り付けた後、他方のフィルム上にパターンマスクを密着させて露光する。感光性樹脂組成物が粘着性を有しないときは、前記他方のフィルムを剥離してからパターンマスクを感光性樹脂組成物層に直接接触させて露光することもできる。
上記のリブ層面上に直接塗工した場合は、その塗工面に直接またはポリエステルフィルムなどを介してパターンマスクを接触させ、露光に供する。
露光は通常紫外線照射により行い、その際の光源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライドランプ、ケミカルランプなどが用いられる。紫外線照射後は、必要に応じ加熱を行って、硬化の完全を図ることもできる。
【0018】
(現像)
露光後は、レジスト上のフィルムを剥離除去してから現像を行う。
本発明の感光性樹脂組成物は稀アルカリ現像型であるので、露光後の現像は、炭酸ソーダ、炭酸カリウムなどのアルカリ0.1〜2重量%程度の稀薄水溶液を用いて行う。
(サンドブラスト)
上記の如く硬化レジストのパターンが形成された後、粒子径が0.1〜100μm程度のSiC、SiO2、Al23等を用いて、ブラスト圧0.5〜10kgで吹き付けて、現像により露出したSiC基板表面のサンドブラストを行う。(硬化レジスト剥離)
サンドブラスト後、残っている硬化レジストのパターンの剥離を行う。
硬化レジストのパターンの剥離除去は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの0.1〜5重量%程度の濃度のアルカリ水溶液からなるアルカリ剥離液を用いて行う。また、アルカリ水溶液で剥離させる代わりに、硬化レジストのパターンを焼失させることも可能である。
上記は、SiC基板の加工について説明したが、シリコーンウエハーのダイシングやPZT(圧電素子)の加工、ガラスの食刻やプラズマディスプレイパネルの隔壁形成等のサンドブラスト法にも有用で、更にはガラス製のメタルマスクの作製や墓標の食刻等にも用いることができる。
【0019】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
なお、実施例中「%」、「部」とあるのは、断りのない限り重量基準を意味する。
[カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)の合成]
カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)
温度計、攪拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(IPDI)44.4g(0.2mol)と2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(BMPA)13.4g(0.1mol)及び酢酸エチル74.0gを仕込み、窒素雰囲気下、75℃で反応させ、NCO価が7%となった時点で、ジエチレングリコール/アジピン酸が1.12/1のモル比で平均分子量1000の縮重合体67g(0.067mol)及びジブチルチンラウリレート0.02gを加えて、更に反応を続けて、NCO価が1.4%となった時点で60℃に温度を下げて、2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)7.7g(0.067mol)を加えて反応させ、NCO価が0.35%となった時点で反応を終了し、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペーストを得た。
得られたペースト中のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)は、一般式(1)及び(2)におけるR1が下記(4)式、R2が下記(5)式、R3が下記(6)式で表され、更にR4が分子量1000のポリエステルで、n=2の構造を有するもので、ペースト中の該カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)分は64.2%で、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)のNCO価は0.35%で酸価は41.9mgKOH/g(ペーストの酸価は27.1mgKOH/g)であった。
【化10】
Figure 0003992808
【化11】
Figure 0003992808
【化12】
-CH2-C(CH3)(COOH)-CH2- ・・・(6)
【0020】
カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A2)
上記(A1)において、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸(BMPA)13.4gに変えて、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸(BMBA)14.8g(0.1mol)を用いた以外は同様に行って、一般式(1)及び(2)におけるR1が上記(4)式、R2が上記(5)式、R3が下記(7)式で表され、更にR4が分子量1000のポリエステルで、n=2の構造を有し、ペースト中の該カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A2)が64.4%、NCO価0.35%、酸価41.7mgKOH/g(ペーストの酸価は26.9mgKOH/g)のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A2)のペーストを得た。
【化13】
-CH2-C(CH3)(CH2COOH)-CH2- ・・・(7)
【0021】
カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A3)
上記(A1)において、酢酸エチルを65.0gとし、縮重合体の平均分子量を1500として該縮重合体を75g(0.05mol)用い、かつ2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)を11.6g(0.1mol)とした以外は同様に行って、一般式(1)及び(2)におけるR1が上記(4)式、R2が上記(5)式、R3が上記(7)式で表され、更にR4が分子量1000のポリエステルで、n=2の構造を有し、ペースト中の該カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A3)分が69.0%、NCO価0.30%、酸価38.7mgKOH/g(ペーストの酸価は26.7mgKOH/g)のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A3)のペーストを得た。
【0022】
[アクリルウレタン系樹脂(B)の合成]
アクリルウレタン系樹脂(B1)
温度計、攪拌機、水冷コンデンサー、窒素ガス吹き込み口を備えた4つ口フラスコに、イソホロンジイソシアネート(IPDI)88.8g(0.4mol)とジエチレングリコール/アジピン酸が1.12/1のモル比で平均分子量1000の縮重合体200g(0.2mol)を窒素雰囲気下、75℃で反応させ、NCO価が6%となった時点で、60℃に温度を下げて、2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)46.5g(0.4mol)を加え反応させ、NCO価が0.35%となった時点で反応を終了し、アクリルウレタン系樹脂(B1)溶液を得た。
得られた溶液中のアクリルウレタン系樹脂(B1)は、一般式(3)におけるR5が上記(4)式、R6が上記(5)式、R7が分子量1000のポリエステルで、m=1の構造を有するもので、該溶液中のアクリルウレタン系樹脂(B1)分は100%で、アクリルウレタン系樹脂(B1)のNCO価は0.35%、酸価は0mgKOH/gであった。
【0023】
アクリルウレタン系樹脂(B2)
上記(B1)において、縮重合体の平均分子量を2000に調整して該縮重合体を540g(0.27mol)とし、更に2−ヒドロキシエチルアクリレート(2HEA)を30.2g(0.26mol)とした以外は同様に行って、一般式(3)におけるR5が上記(4)式、R6が上記(5)式、R7が分子量2000のポリエステルで、m=2の構造を有し、アクリルウレタン系樹脂(B2)分100%、NCO価0.35%、酸価0mgKOH/gのアクリルウレタン系樹脂(B2)溶液を得た。
【0024】
アクリルウレタン系樹脂(B3)
上記(B1)において、縮重合体の平均分子量を1500に調整して該縮重合体を300g(0.2mol)とした以外は同様に行って、一般式(3)におけるR5が上記(4)式、R6が上記(5)式、R7が分子量1500のポリエステルで、m=1の構造を有し、アクリルウレタン系樹脂(B3)分100%、NCO価0.35%、酸価0mgKOH/gのアクリルウレタン系樹脂(B3)溶液を得た。
【0025】
実施例1
上記のカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペースト及びアクリルウレタン系樹脂(B1)溶液を用いて、以下の如く行った。
(ドープの調製)
カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペースト155.8部(該アクリルウレタン系樹脂(A1)100部)、アクリルウレタン系樹脂(B1)35部、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル−1,2’−ビイミダゾール(C)5.0部、ロイコクリスタルバイオレット(D)1.0部、更にP,P′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン0.1部、マラカイトグリーン0.1部及びメチルエチルケトン59.7部を配合してよく混合し、ドープを調製した。
【0026】
(DFRの作製)
次にドープを、ギャップ6ミルのアプリケーターを用いて厚さ20μmのポリエステルフィルム上に塗工し、室温で1分30秒放置した後、60℃、90℃、110℃のオーブンでそれぞれ3分間乾燥して、レジスト厚40μmのDFRとなした(ただし保護フィルムは設けていない)。
(リブ形成用ガラス基板へのラミネート)
このDFRをオーブンで60℃に予熱したSiC基板上に、ラミネートロール温度100℃、同ロール圧3kg/cm2、ラミネート速度2m/secにてラミネートした。
(露光)
ラミネート後、室温に10分間放置することにより除熱し、オーク製作所製平行露光機:EXM−1201にて露光を行った。
【0027】
[感度]
上記の露光において、ストファー21段ステップタブレットを用い、50mj/cm2から1000mj/cm2まで、50mj/cm2毎に露光を行い、0.3%Na2CO3水溶液(30℃)を用いて、スプレー圧:1.5kg/cm2で35秒間現像を行って、7段ステップタブレットが残っている時の露光量を求めて感度とした。
[解像性]
上記の7段ステップタブレットの露光量にて、別途、L(ライン幅)/S(スペース幅)において、L=400μmで、Sが10から100μmで、5μm毎に設けられたパターンマスクを真空密着させて、露光を行い、0.3%Na2CO3水溶液(30℃)を用いて、スプレー圧:1.5kg/cm2で35秒間現像を行った後、顕微鏡で観察して以下の通り評価した。
○ −−− 50μmより細いライン(S)が現像されているもの
× −−− 50μmのライン(S)の現像が不可能なもの
[耐サンドブラスト性]
上記の7段ステップタブレットの露光量にて、別途、300μmφのドットが無数に得られるようなパターンマスクを真空密着させて、露光を行い、0.3%Na2CO3水溶液(30℃)を用いて、スプレー圧:1.5kg/cm2で35秒間現像を行った後、不二製作所社製の「PNEUMA BLASTER」を用いて、SiC#800を噴射圧力4kg/cm2で、深さが200μmになるまでサンドブラストを行って、ブラスト後のレジスト状態を顕微鏡にて目視観察して、以下の通り評価した。
○ −−− レジストパターンにダメージが認められない
× −−− レジストが一部剥がれて、SiC面が露出してブラストされている
【0028】
[保存安定性]
また、別途上記のDFRをPETフィルム及びPEフィルムで挟んで、三層構成として35℃、40RH%に設定した恒温恒湿機中にて黒ポリ遮光下、2日間放置し、そのフィルムをリブ形成用ガラス基板上に放置無しのフィルムをラミネートした同条件でラミネートして、上記の条件で露光及び現像をして、放置の有無による現像(解像)可能な最小ライン幅を調べて以下の通り評価した。
○ −−− 放置の有無による現像可能な最小ライン幅の差が20μm以内
× −−− 放置の有無による現像可能な最小ライン幅の差が20μmを越える
【0029】
実施例2
実施例1において、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペーストに変えてカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A2)ペーストを用い、かつアクリルウレタン系樹脂(B1)を16.8部とした以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0030】
実施例3
実施例2において、アクリルウレタン系樹脂(B1)に変えてアクリルウレタン系樹脂(B2)を用いた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0031】
実施例4
実施例2において、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペーストに変えてカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A3)ペーストを144.9用い、かつアクリルウレタン系樹脂(B1)に変えてアクリルウレタン系樹脂(B3)を用いた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0032】
実施例5
実施例1において、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂として、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペースト77.9部及び(A2)ペースト77.6部を用い、更にアクリルウレタン系樹脂(B1)を35.0部から25.0部に変えた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0033】
実施例6
実施例1において、(D)を用いずに、(C)を5.0部から3.0部に変えた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0034】
比較例1
実施例1において、アクリルウレタン系樹脂(B1)溶液を用いずに、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペーストを155.8部から210.0部に変えた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
【0035】
比較例2
実施例1において、カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A1)ペーストを用いずに、アクリルウレタン系樹脂(B1)を35.0部から134.8部に変えた以外は実施例1と同様にDFRの作製、SiC基板へのラミネートを行って、同様に評価を行った。
実施例及び比較例の評価結果は、表1に示す。
【0036】
【表1】
Figure 0003992808
*現像性が悪く、120秒間現像を行ったが基板全体に未現像の薄膜が残った。
**現像不良のため、感度が得られず、評価不可能であった。
【0037】
【発明の効果】
本発明の感光性樹脂組成物は、特定のカルボキシル基含有アクリルウレタン樹脂と酸価を有しない特定のアクリルウレタン系樹脂を併用しているため、感度、解像性、保存安定性に優れ、特に良好な耐サンドブラスト性を有するため、各種のサンドブラスト用途に有用で、特に苛酷な条件で行うガラスやセラミックス、SiC等のサンドブラスト加工用途に有用である。

Claims (6)

  1. 下記一般式(1)で表される酸価が10〜100mgKOH/gのカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)、
    Figure 0003992808
    (ここで、Xは下記一般式(2)で表される構造を示し、R1はエチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R2はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R3は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸又は2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸の両端ウレタン残基を、nは20以下の正の整数をそれぞれ表す)
    Figure 0003992808
    (ここで、R4は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオール、R2及びR3は上記と同様の残基をそれぞれ表す)下記一般式(3)で表されるアクリルウレタン系樹脂(B)、
    Figure 0003992808
    (ここで、R5はエチレン性不飽和基を1個以上有し、かつヒドロキシル基を1個有する化合物のウレタン結合残基を、R6はジイソシアネート化合物の両端ウレタン結合残基を、R7は平均分子量が500〜10000のポリエステルポリオールを、mは20以下の正の整数をそれぞれ表す)および光重合開始剤(C)からなることを特徴とする感光性樹脂組成物。
  2. カルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)およびアクリルウレタン系樹脂(B)の配合重量比(A:B)が100:0〜50:50で、かつ光重合開始剤(C)の含有量が該(A)および(B)の総和100重量部に対して0.1〜20重量部であることを特徴とする請求項1記載の感光性樹脂組成物。
  3. 光重合開始剤(C)がヘキサアリールビイミダゾール誘導体であることを特徴とする請求項1または2記載の感光性樹脂組成物。
  4. 更にロイコ染料(D)を含有してなることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の感光性樹脂組成物。
  5. ロイコ染料(D)の含有量がカルボキシル基含有アクリルウレタン系樹脂(A)およびアクリルウレタン系樹脂(B)の総和100重量部に対して0.05〜3重量部であることを特徴とする請求項4記載の感光性樹脂組成物。
  6. ドライフィルムレジストに用いることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の感光性樹脂組成物。
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