JP4526318B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
DFRは一般に支持フィルム上に感光性樹脂組成物を積層し、多くの場合、さらに感光性樹脂組成物上に保護フィルムを積層することにより作製される。ここで用いられる感光性樹脂組成物としては、現在、現像液として弱アルカリ水溶液を用いるアルカリ現像型が一般的である。
DFRを用いてプリント配線板を作製するには、まず保護フィルムを剥離した後、銅張積層板等の永久回路作成用基材上に、ラミネーター等を用いて、DFRを積層し、配線パターンマスクフィルム等を通し露光を行う。次に、必要に応じて支持フィルムを剥離し、現像液により未露光部分の感光性組成物を溶解、もしくは分散除去して現像し、基板上にレジストパターンを形成させる。
エッチング法においては、レジストパターンの基材との密着性や耐エッチング性、レジストパターンの直線性が重要である。密着性、耐エッチング性が悪いとエッチング時にエッチング液がレジストパターンと基材との隙間から染み込み、導体パターン頂部の一部がエッチングされる。頂部方向からの表面外観は導体パターン周辺部からの染み込みによる変色、酸化が見られ、導体パターン幅の再現性が一部で悪くなり、直線性が悪く周辺部分がガタつく。さらに耐エッチング性が悪い場合には、欠け、断線がおこる。また、レジストパターンの直線性が悪いとエッチング時のエッチング液の流動性が不均一になり、同様に導体パターン幅の再現性が一部で悪くなり、直線性が悪く周辺部分がガタつく。これらは導体パターンが微細になるほど顕著になる。
また、上記の様に、銅張積層板に基づくプリント配線板等の精密加工にDFRを用いることについては先行技術が開示されているが、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金よりなる基材に基づくディスプレイパネル用電極に、DFRを適用することについては、これまで技術的な開示が見られていない。ディスプレイパネル用電極の形成工程は、エッチング工程をはじめとする諸工程が、プリント配線板等の形成工程とは異なり、DFRの耐エッチング性、電極形成性などの性能についても、これまで技術的開示は見られていない。
すなわち、本発明は、
(1)(A)アルカリ可溶性高分子30〜75質量%、(B)付加重合性モノマー15〜60質量%、(C)光重合開始剤0.01〜20質量%を含むディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物であって、(B)付加重合性モノマーが分子内にOH基と付加重合性不飽和結合とを有する化合物を含有し、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金よりなる基材(Y)上に積層され、該感光性樹脂組成物がリン酸エステル系化合物(D)、及びカルボキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレート系樹脂(B1)を含有しないことを特徴とするディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物、
(2)(B)付加重合性モノマーが更に下記一般式(I)で示される化合物を含有することを特徴とする上記(1)記載のディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物、
(4)基板上に電極形成層、レジスト層を順次形成した後、前記レジスト層をフォトリソグラフィー法によりパターニングしてマスクを形成し、前記マスクを介して前記電極形成層をエッチングして所定パターンの電極を形成する工程を含むディスプレイパネルの製造方法において、前記レジスト層として上記(1)〜(3)のいずれかに記載のディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物を用いることを特徴とするディスプレイパネルの製造方法、
(5)ディスプレイパネル電極がアドレス電極であることを特徴とする上記(4)記載のディスプレイパネルの製造方法、
である。
本発明の(A)成分のアルカリ可溶性高分子としては、カルボン酸含有ビニル共重合体やカルボン酸含有セルロース等が挙げられる。
ここで、カルボン酸含有ビニル共重合体とは、α、β−不飽和カルボン酸の中から選ばれる少なくとも1種の第1単量体と、アルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドとその窒素上の水素をアルキル基またはアルコキシ基に置換した化合物、スチレン及びスチレン誘導体、(メタ)アクリロニトリル、及び(メタ)アクリル酸グリシジルの中から選ばれる少なくとも1種の第2単量体をビニル共重合して得られる化合物である。
カルボン酸含有ビニル共重合体における第1単量体の割合は、15質量%以上40質量%以下が好ましく、より好ましくは20質量%以上35質量%以下である。アルカリ現像性を保持させるため、第1単量体の割合は15質量%以上であることが好ましく、カルボン酸含有ビニル共重合体の溶解度の観点から、40質量%以下であることが好ましい。
カルボン酸含有ビニル共重合体における第2単量体の割合は、60質量%以上85質量%以下が好ましく、より好ましくは65質量%以上80質量%以下である。
カルボン酸含有ビニル共重合体の重量平均分子量は、2万以上30万以下の範囲が好ましく、より好ましくは3万以上15万以下である。硬化膜の強度を維持するために、カルボン酸含有ビニル共重合体の重量平均分子量は2万以上であることが好ましく、感光性樹脂組成物を積層して感光性樹脂層を形成する際の安定性の観点から、カルボン酸含有ビニル共重合体の重量平均分子量は30万以下であることが好ましい。
カルボン酸含有ビニル共重合体は、単量体の混合物を、アセトン、メチルエチルケトン、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、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、過熱攪拌することにより合成することが好ましい。混合物の一部を反応液に滴下しながら合成する場合もある。また、反応終了後さらに溶剤を加えて、所望の濃度に調整する場合もある。その合成手段としては、溶液重合以外にも、塊状重合、懸濁重合及び乳化重合も用いられる。
カルボン酸含有セルロースとしては、セルロースアセテートフタレート、ヒドロキシエチル・カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。
アルカリ可溶性高分子は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。現像速度と剥離速度、および耐現像、耐エッチング性のバランスの観点から、酸当量100〜300、重量平均分子量4万〜10万であるカルボキシル基を含有するアルカリ可溶性高分子を含有して用いることが好ましく、含有は(A)全体を100質量%とした場合に20〜80%含有することが好ましい。
前記のとおり、(B)成分は少なくとも一つのOH基と少なくとも一つの付加重合性不飽和結合とを有する化合物を、複数種類含有してもよい。さらに、レジストパターンの剥離性と現像密着性、耐エッチング性、電極パターンの直線性とのバランスをとる観点から、前記少なくとも一つのOH基と少なくとも一つの付加重合性不飽和結合とを有する化合物において、分子内の付加重合性不飽和結合を一つだけ有する化合物と、分子内の付加重合性不飽和結合を複数有する化合物とを、同時に(B)成分中に含有することがより好ましい。分子内の付加重合性不飽和結合を一つだけ有する化合物としてフタル酸誘導体を組み合わせることがさらに好ましい。例えば、β−ヒドロキシプロピル−β’−(アクリロイルオキシ)プロピルフタレートとペンタエリスリトールトリアクリレートとを同時に含有する場合などが挙げられる。
また、電極パターン幅が微細であっても、直線性に優れた電極パターンを形成する観点から、(B)成分はさらに下記一般式(I)で表される化合物を含むことが好ましい。以下一般式(I)で表される化合物について説明する。
(B)成分の付加重合性モノマーとしては、上記一般式(I)で表される化合物以外にも、公知の種類の化合物を使用できる。
例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネートなどの多価イソシアネート化合物と、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、オリゴエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オリゴプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートなどのヒドロキシアクリレート化合物とのウレタン化化合物なども用いることができる。
これらの付加重合性モノマーはそれぞれ一般式(I)で表される付加重合性モノマーと単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(B)成分の一般式(I)およびそれら以外の付加重合性モノマーの総含有量は、感光性樹脂組成物の全質量基準で15質量%以上60質量%以下が好ましく、より好ましくは20質量%以上50質量%以下である。感光性樹脂層を充分に硬化させ、レジストとしての強度を維持するために、上記の含有量は、15質量%以上であることが好ましい。また、エッジフュージョンが発生するのを防止するために、上記の付加重合性モノマーの総含有量は、60質量%以下であることが好ましい。
その中でも感度と現像槽中のスラッジの観点から、特に2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾリル二量体と、ミヒラーズケトンまたは4,4’−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンと、N−フェニルグリシンとの組み合わせが好ましい。
(C)成分の光重合開始剤の含有量は、感光性樹脂組成物の全質量基準で0.01質量%以上20質量%以下含まれることが好ましく、より好ましくは1質量%以上10質量%以下である。十分な感度を得るために、0.01質量%以上が好ましく、感光性樹脂層の底の部分を十分に硬化させるために、20質量%以下であることが好ましい。
本発明の感光性樹脂組成物の熱安定性、保存安定性を向上させる為にラジカル重合禁止剤を含有させることは好ましい。このようなラジカル重合禁止剤としては、例えばp−メトキシフェノール、ハイドロキノン、ピロガロール、ナフチルアミン、t−ブチルカテコール、塩化第一銅、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、2,2’メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、アルミニウム N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン等が挙げられる。熱安定性、保存安定性の観点からアルミニウム N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミンが好ましい。
また、本発明の感光性樹脂組成物に光照射により発色する発色系染料を含有させてもよい。このような発色系染料としては、ロイコ染料とハロゲン化合物の組み合わせが良く知られている。ロイコ染料としては、例えばトリス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)メタン[ロイコクリスタルバイオレット]、トリス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)メタン[ロイコマラカイトグリーン]等が挙げられる。一方ハロゲン化合物としては臭化アミル、臭化イソアミル、臭化イソブチレン、臭化エチレン、臭化ジフェニルメチル、臭化ベンザル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルホン、四臭化炭素、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェート、トリクロロアセトアミド、ヨウ化アミル、ヨウ化イソブチル、1,1,1−トリクロロ−2,2−ビス(p−クロロフェニル)エタン、ヘキサクロロエタン等が挙げられる。上記ハロゲン化物としては露光時の発色効果やレジストパターンの現像時の密着性の観点からトリブロモメチルフェニルスルフォンが好ましい。
支持フィルムとしては、通常活性光線を透過させる透明な基材フィルムが用いられ、このような基材フィルムとしては厚み10μm以上100μm 以下程度のポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、塩化ビニル共重合体フィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、塩化ビニリデン共重合体フィルム、ポリメタクリル酸メチル共重合体フィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、スチレン共重合体フィルム、ポリアミドフィルム、セルロース誘導体フィルム等の合成樹脂フィルムがあるが、通常適度な可とう性と強度を有するポリエチレンテレフタレートが好ましく用いられる。必要に応じて1軸、2軸延伸などの延伸をほどこして用いることが出来る。
さらに、ラミネート時のシワの発生と支持フィルムの破損を抑制する観点から、膜厚は10μm以上であることが好ましい。また、十分な解像度を得るために、膜厚は30μm以下であることが好ましい。
本発明における感光性樹脂層の膜厚は、用途によって異なるが、通常5μm以上100μm以下である。より好ましくは、5μm以上50μm以下である。
本発明におけるドライフィルムレジストには、必要に応じて感光性樹脂層の支持フィルムとは反対側の面に、保護フィルムを設けることが出来る。感光性樹脂層との密着力において、感光性樹脂層と支持フィルムとの密着力よりも感光性樹脂層と保護フィルムの密着力が小さいことがこの保護フィルムに必要な特性であり、これにより保護フィルムが容易に剥離できる。
支持フィルム、感光性樹脂層、及び保護フィルムを順次積層してドライフィルムレジストを作製する方法は、従来知られている方法を採用することができる。 例えば、感光性樹脂層に用いる感光性樹脂組成物を、これらを溶解する溶剤と混ぜ合わせ均一な溶液にしておき、まず支持フィルム上にバーコーターやロールコーターを用いて塗布して乾燥し、支持フィルム上に感光性樹脂組成物からなる感光性樹脂層を積層する。 次いで、感光性樹脂層上に保護フィルムをラミネートすることによりドライフィルムレジストを作製することができる。次に、本発明におけるドライフィルムレジストを用いてディスプレイパネル電極を製造する方法の一例を説明する。
ドライフィルムレジストの保護フィルムを剥がしながら基材上にホットロールラミネーターを用いて密着させる工程。
(2)露光工程
所望の電極パターンを有するマスクフィルムを支持フィルム上に密着させ活性光線源を用いて露光を施す工程。
(3)現像工程
支持フィルムを剥離した後アルカリ現像液を用いて感光性樹脂層の未露光部分を溶解または分散除去、レジストパターンを基材上に形成する工程。
(4)エッチング工程
形成されたレジストパターン上からエッチング液を吹き付けレジストパターンによって覆われていない基材面をエッチングする工程。
(5)剥離工程
レジストパターンをアルカリ剥離液を用いて基材から除去する工程。
上記(2)露光工程において用いられる活性光線源としては、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、紫外線蛍光灯、カーボンアーク灯、キセノンランプなどが挙げられる。また、より微細なレジストパターンを得るためには平行光光源を用いるのがより好ましい。ゴミや異物の影響を極力少なくしたい場合には、フォトマスクを支持フィルム上から数十μm以上数百μm以下浮かせた状態で露光(プロキシミティー露光)する場合もある。
また、上記(3)現像工程で用いられるアルカリ現像液としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の水溶液が挙げられる。これらのアルカリ水溶液は感光性樹脂組成物層の特性に合わせて選択されるが、一般的に0.5%以上3%以下の炭酸ナトリウム水溶液が用いられる。
上記(4)エッチング工程は、酸性エッチング、アルカリエッチングなど、使用するDFRおよびエッチングする基材に適した方法で行われる。
上記(5)剥離工程で用いられるアルカリ剥離液としては、一般的に現像で用いたアルカリ水溶液よりも更に強いアルカリ性の水溶液、例えば1%以上5%以下の水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルキルアミン類の水溶液が挙げられる。
1.電極パターンの作成方法。
電極パターンは、以下の各工程を経て製造される。
<感光性樹脂積層体の作製>
表1に示す成分を混合し、感光性樹脂組成物の溶液を調整し、16μm厚みのポリエチレンテレフタレートフイルムにバーコーターで均一に塗布し、90℃の乾燥機中で3分間乾燥して、25μm厚みの感光性樹脂層を形成した。次に、樹脂層の上に35μm厚みのポリエチレンフイルムを張り合わせて感光性樹脂積層体を得た。
<基材>
基板として3mm厚のガラス板を用い、電極形成層として約1μmアルミニウムを蒸着した板評価基材を用いた。
<ラミネート>
感光性樹脂積層体のポリエチレンフィルムを剥がしながら、60℃に予熱した上記ガラス板に、ホットロールラミネーター(旭化成(株)製、AL−70)により、ポリエチレンフィルムを剥離した感光性樹脂積層体をラミネートした。ロール温度は105℃、エアー圧力は0.35MPa、ラミネート速度は1.0m/minとした。
評価に必要なマスクフィルムを、上記によりラミネートした感光性樹脂層の支持フィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルム上におき、超高圧水銀ランプ(オーク製作所製HMW−801)により140mJ/cm2 で露光した。
<現像>
上記により露光した感光性樹脂積層体のポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した後、30℃の1質量%Na2 CO3 水溶液を30秒間スプレーし、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去し、レジストパターンを形成した。この際、未露光部分の感光性樹脂層が完全に溶解するのに要する最も少ない時間を最小現像時間とした。
<エッチング>
現像によってレジストパターンが形成された評価基材に、リン酸70質量%、硝酸2質量%水溶液である、45℃のエッチング液を約2.5分スプレーし、基材上のレジストパターンにより被覆されていない部分のアルミニウム層を溶解除去した。
<レジスト剥離>
エッチング工程の場合、エッチング後の評価基材に、45℃に加温した3質量%のモノエタノールアミン水溶液をスプレーして硬化したレジストを剥離し、電極パターンを製造した。
次に評価方法について説明する。
(1)ヘーズの測定
ヘーズは、日本電色工業(株)製ヘーズ計NDH−1001DP(JIS K7105対応)を用いて測定した。
(2)感光性樹脂層粘度
(株)島津製作所製フローテスターCFT−500を用いた。(昇温速度=2℃/min.、測定温度域=40〜100℃、荷重=20kg/cm2 、ダイ直径1mmφ、ダイ長1mm、プランジャ断面積=1cm2 )
(3)ラミネート性
上記1.電極パターンの作成方法記載のラミネート方法にて基材上に感光性樹脂積層体をラミネートした。そのときの基材上に生じるシワの状態を観察し、ラミネート性の評価とした。
ラミネート後15分経過した密着性評価用基材を、露光部と未露光部の幅が1:100の比率のラインパターンマスクを通して露光した。所定の現像時間で現像し、エッチングした。エッチング後のレジストパターンラインが正常に形成されている最小マスク幅を基準として、以下の様に密着性を評価した。
◎:最小マスク幅の値が30μm以下。
○:最小マスク幅の値が30μmを超え、35μm以下。
△:最小マスク幅の値が35μmを超え、45μm以下。
×:最小マスク幅の値が45μmを超える。
ラミネート後15分経過した解像度評価用基材を、露光部と未露光部の幅が1:100の比率のラインパターンマスクを通して露光した。所定の現像時間で現像し、エッチングした。レジストパターンをモノエタノールアミン水溶液にて剥離し、電極パターンの直線性を光学顕微鏡にて観察し、以下の様に電極パターン形成性を評価した。
◎+:電極パターンが直線的に形成されている部分が、ライン全体の95%以上。
◎ :電極パターンが直線的に形成されている部分が、ライン全体の90%以上、95
%未満。
○ :電極パターンが直線的に形成されている部分が、ライン全体の70%以上、90
%未満。
△ :電極パターンが直線的に形成されている部分が、ライン全体の50%以上、70
%未満。
× :電極パターンが直線的に形成されている部分が、ライン全体の50%未満。
実施例及び比較例の感光性樹脂組成物および評価結果を表1に示す。なお表1に示す符号の説明は以下のとおりである。
A−1:メタクリル酸メチル65質量%、メタクリル酸25質量%、アクリル酸ブチル1
0質量%の三元共重合体のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度35%、重量
平均分子量7万、(分散比3.9)、酸当量344)
A−2:メタクリル酸30質量%、スチレン40質量%、メタアクリロニトリル10質量
%、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル20質量%の三元共重合体のメチルエチ
ルケトン溶液(固形分濃度46%、重量平均分子量7.4万、(分散比6.2)
、酸当量287)
A−3:メタクリル酸25質量%、スチレン25質量%、メタクリル酸メチル50質量
%の三元共重合体のメチルエチルケトン溶液(固形分濃度35%、重量平均分子
量4.9万、(分散比3.2)、酸当量344)
B−2:β−ヒドロキシプロピル−β’−(アクリロイルオキシ)プロピルフタレート
B−3:トリエチレングリコールドデカプロピレングリコールトリエチレングリコールの
α、ω−ジメタクリレート
B−4:ヘプタプロピレングリコールジメタクリレート
B−5:ビスフェノールAにエチレンオキシド30モルとプロピレンオキシド4モルを反
応させた後メタクリル酸をエステル結合したモノマー
B−7:トリメチロールプロパントリメタクリレート
B−8:エチレンオキシドを平均3モル付加したトリメチロールプロパントリメタクリレ
ート
B−9:ノナエチレングリコールジアクリレート
B−10:ヘキサメチレンジイソシアネートとオリゴプロピレングリコールモノメタクリ
レート(日本油脂(株)製、ブレンマーPP1000)との反応物
C−1:2−(o−クロロフェニル)−4、5−ジフェニルイミダゾール二量体C−2:4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン
D−1:ロイコクリスタルバイオレット
D−2:マラカイトグリーン(保土ヶ谷化学(株)製 アイゼン(登録商標)MALA
CHITE GREEN)
E−1:アルミニウム N−ニトロソフェニルヒドロキシルアミン
Claims (5)
- (A)アルカリ可溶性高分子30〜75質量%、(B)付加重合性モノマー15〜60質量%、(C)光重合開始剤0.01〜20質量%を含むディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物であって、(B)付加重合性モノマーが分子内にOH基と付加重合性不飽和結合とを有する化合物を含有し、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金よりなる基材(Y)上に積層され、該感光性樹脂組成物がリン酸エステル系化合物(D)、及びカルボキシル基含有ウレタン(メタ)アクリレート系樹脂(B1)を含有しないことを特徴とするディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物。
- ディスプレイパネル電極がアドレス電極であることを特徴とする請求項1または2記載のディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物。
- 基板上に電極形成層、レジスト層を順次形成した後、前記レジスト層をフォトリソグラフィー法によりパターニングしてマスクを形成し、前記マスクを介して前記電極形成層をエッチングして所定パターンの電極を形成する工程を含むディスプレイパネルの製造方法
において、前記レジスト層として請求項1〜3のいずれか1項に記載のディスプレイパネル電極製造用感光性樹脂組成物を用いることを特徴とするディスプレイパネルの製造方法。 - ディスプレイパネル電極がアドレス電極であることを特徴とする請求項4記載のディスプレイパネルの製造方法。
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