JP7026606B2 - 感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明の第一の実施形態は感光性樹脂組成物に関する。
本発明の第二の実施形態は、感光性樹脂組成物等に関する。
本発明の第三の実施形態は、感光性樹脂組成物、等に関する。
本発明の第四の実施形態は感光性樹脂組成物に関する。
プリント配線板は、一般的にはフォトリソグラフィーによって製造される。フォトリソグラフィーとは、基板上に感光性の樹脂組成物から成る層を形成し、該塗膜にパターン露光及び現像してレジストパターンを形成し、次いでエッチング又はめっき処理により導体パターンを形成した後、基板上のレジストパターンを除去することによって、基板上に所望の配線パターンを形成する方法である。
このフォトリソグラフィーにおいては、基板上に感光性樹脂組成物層を形成する際、組成物溶液を塗布した後に溶媒を除去する方法;支持体及び感光性樹脂組成物層を積層して成る感光性エレメント乃至ドライフィルムレジストを、基板上にラミネートした後に前記支持体を剥離する方法、等が知られている。
例えば、特許文献1には、良好な断面形状を有する銅配線パターンを容易に形成し得る方法、及び該方法に用いられる感光性樹脂組成物が;
特許文献2には、特定のエチレン性二重結合を有する付加重合性モノマーを含有する感光性樹脂組成物が、それぞれ開示されている。
この点、特許文献3には、分散度(Mw/Mn)の小さいバインダーポリマーと、光重合性化合物と、アクリジン化合物と、を含有する感光性樹脂組成物が開示されており、該組成物によってテンティング性に優れるレジスト膜を形成することができると説明されている。
プリント配線板は、一般的にはフォトリソグラフィーによって製造される。フォトリソグラフィーとは、基板上に感光性樹脂組成物から成る層を含む塗膜を形成し、塗膜をパターン露光及び現像してレジストパターンを形成し、次いでエッチング又はめっき処理により導体パターンを形成した後、基板上のレジストパターンを除去することによって、基板上に所望の配線パターンを形成する方法である。
フォトリソグラフィーにおいては、基板上に感光性樹脂層を形成する際、組成物溶液を塗布した後に溶媒を除去する方法;支持体及び感光性樹脂層を積層して成る感光性エレメント乃至ドライフィルムレジストを、基板上にラミネートした後に前記支持体を剥離する方法、等が知られている。
例えば、特許文献1には、良好な断面形状を有する銅配線パターンを容易に形成し得る方法、及び該方法に用いられる感光性樹脂組成物が、特許文献4には、特定のエチレン性二重結合を有する付加重合性モノマーを含有する感光性樹脂組成物が、それぞれ開示されている。
従来、プリント配線板は一般に、フォトリソグラフィー法によって製造されていた。フォトリソグラフィー法においては、まず、基板上に積層された感光性樹脂組成物層に対し、パターン露光する。感光性樹脂組成物の露光部は、重合硬化(ネガ型の場合)又は現像液に対して可溶化(ポジ型の場合)する。次に、未露光部(ネガ型の場合)又は露光部(ポジ型の場合)を現像液で除去して基板上にレジストパターンを形成する。更に、エッチング又はめっき処理を施して導体パターンを形成した後、レジストパターンを基板から剥離除去する。これらの工程を経ることによって、基板上に導体パターンが形成される。
また、レジストパターンを現像する際に、パターン間に残留した水分により、レジスト成分がパターン間に溶出し、水残りショート不良を発生させる。この水残りショート不良を低減させるためには、硬化レジストの疎水性を向上させる必要がある。
レジストの特性を向上させるために、様々な感光性樹脂組成物が提案されている(特許文献5及び6)。
プリント配線板は、一般的にはフォトリソグラフィーによって製造される。フォトリソグラフィーとは、基板上に感光性の樹脂組成物から成る層を形成し、該塗膜にパターン露光及び現像してレジストパターンを形成し、次いでエッチング又はめっき処理により導体パターンを形成した後、基板上のレジストパターンを除去することによって、基板上に所望の配線パターンを形成する方法である。
近年では、配線板の製造は、基板を一定の方向に搬送しつつ順次に処理を行うラインプロセスによって行われるのが通常である。ここで、基板上に、例えばライン/スペースパターンの導体パターンを形成する場合、基板の搬送方向に対して、導体のラインが平行である場合(MD方向のライン)、垂直である場合(TD方向のライン)、及び斜めである場合が考えられる。従来技術のレジスト材料を用いてラインプロセスによってライン/スペースパターンの導体パターンを形成すると、MD方向のラインとTD方向のラインとで、配線幅が相異なり、いわゆる配線幅の縦横差が生じる。多くの場合、MD方向のラインの方がTD方向のラインよりもエッチング液によって侵され易く、従ってエッチング量が多くなり配線幅が細くなる傾向にある。ラインプロセスによって微細な導体パターンを形成するためには、このようなMD方向の配線とTD方向の配線の配線幅差が低減されていることが好ましい。
本発明の第一の実施形態は上記の現状に鑑みてなされたものである。従って、本発明の第一の実施形態の目的は、ラインプロセスによって微細な導体パターンを形成するに際し、配線幅の縦横差が抑制されたレジスト材料を提供することである。
感光性樹脂組成物を用いてレジストパターンを形成するためには、現像工程を経由する。この現像工程においては、ポジ型の組成物においては露光領域の組成物が、ネガ型の組成物においては露光領域の組成物が、それぞれ溶解除去されることによって、レジストパターンが形成される。この現像工程においては、不要領域の組成物の全てが現像液に「溶解」するわけではなく、少なくともその一部は不溶のまま現像液中に分散することにより、基板上から除去される。従って、現像工程を重ねるごとに、現像液中の不要物の量が増加し、遂には分散性の悪い不溶解成分が凝集物を形成する場合がある。このような凝集物は、後に現像される基板上に付着して残留し、ショート不良等の原因となる場合がある。
従って、使用する感光性樹脂組成物の現像液分散性が良いことは、現像工程における製品歩留まりの向上、更にはプリント配線板の製造コスト削減の観点から、強く望まれるところである。
従って、微細なプリント配線板を形成するためには、微細パターンの密着性が高い感光性樹脂組成物が必要となる。
従って本発明の第二の実施形態の目的は、解像度等の、感光性材料に一般的に要求される性能を高いレベルで具備するとともに、現像分散性及び微細パターンの密着性に優れる新規な感光性材料を提供することである。
特許文献5では、感光性樹脂組成物の現像性並びにレジストパターンの解像性、密着性及び屈曲性の観点から、感光性樹脂組成物において、(メタ)アクリル酸の構造単位、スチレン又はα―メチルスチレンの構造単位及び炭素数1~12のヒドロキシアルキル基を有する(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルの構造単位を有するバインダー高分子と、エチレンオキシ基の構造単位数が1~20であり、かつプロピレンオキシ基の構造単位数が0~7であるビスフェノール型ジ(メタ)アクリレート単量体との組み合わせが検討されている。
近年では、配線板の製造は、基板を一定の方向に搬送しつつ順次に処理を行うラインプロセスによって行われるのが通常である。この際、基板への現像液又はエッチング液の処理はスプレーによって行われる。フォトリソグラフィーによるレジストパターンの形成においては、現像後のレジスト線幅にばらつきが生じないことが重要である。しかし、スプレー現像によるレジストパターンの形成では、現像時間が短い場合に現像液の基板面内ばらつきが生じ易く、上記の問題が生じることがあるため、現像時間の延長化が求められている。
ここで現像時間とは、基板が現像槽に滞留し現像処理される時間であり、例えば最小現像時間の2倍の時間などのように決定する。最小現像時間とは、感光性樹脂層の未露光部分が完全に溶解除去されるまでに要する最小の時間をいい、現像液の濃度又は温度、スプレーの向き又は噴霧量、圧力、オシレーションの周波数などに依存して変化する。
本発明者らは、以下の技術的手段によって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明の第一の実施形態に至った。本発明の第一の実施形態は以下のとおりのものである。
[1]
下記(A)~(C)の各成分、
(A)成分:アルカリ可溶性高分子、
(B)成分:エチレン性二重結合を有する化合物、及び
(C)成分:光重合開始剤
を含有する感光性樹脂組成物であって、
18μm厚みの銅箔が積層された銅張積層板上に、前記感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を25μm厚みで積層し、ライン/スペース=50μm/30μmのパターン状の光照射及び現像処理を経て硬化レジストパターンを形成し、50℃において55秒間の銅エッチング処理を施した後に、前記硬化レジストパターンを除去して得られる銅ラインパターンのボトム幅が38μm以上であることを特徴とする、前記感光性樹脂組成物。
[2]
前記(A)成分が、(メタ)アクリル酸単位の含有割合が10質量%以上24質量%以下の共重合体である、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記(A)成分が、スチレン単位の含有割合が32質量%以上60質量%以下の共重合体である、[1]または[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記(C)成分がアクリジン化合物を含有する、[1]~[3]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
前記(B)成分がペンタエリスリトール化合物を含有する、[1]~[4]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[6]
前記(B)成分がトリメチロールプロパン化合物を含有する、[1]~[5]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[7]
前記(B)成分がビスフェノールA化合物を含有する、[1]~[6]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
下記(A)~(C)の各成分、
(A)成分:アルカリ可溶性高分子、
(B)成分:エチレン性二重結合を有する化合物、及び
(C)成分:光重合開始剤
を含有する感光性樹脂組成物であって、
前記(A)成分は、(メタ)アクリル酸単位の含有割合が10質量%以上24質量%以下で且つスチレン単位の含有割合が32質量%以上である共重合体を含み、
前記(C)成分は、アクリジン化合物を含む
感光性樹脂組成物。
[9]
前記(A)成分は、(メタ)アクリル酸単位の含有割合が10質量%以上24質量%以下で且つスチレン単位の含有割合が32質量%以上60質量%以下である共重合体を含む、[8]に記載の感光性樹脂組成物。
[10]
前記(B)成分がペンタエリスリトール化合物を含有する、[8]又は[9]に記載の感光性樹脂組成物。
[11]
前記(B)成分がトリメチロールプロパン化合物を含有する、[8]~[10]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[12]
前記(B)成分がビスフェノールA化合物を含有する、[8]~[11]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[13]
[1]~[12]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が支持体上に積層された、感光性エレメント。
[14]
[13]に記載の感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、及び
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
を含むことを特徴とする、レジストパターンの形成方法。
[15]
前記ラミネート工程が、感光性エレメントの感光性樹脂層を、湿潤剤を介して導体基板上に積層する工程である、[14]に記載のレジストパターンの形成方法。
[16]
[13]に記載の感光性エレメントの感光性樹脂組成物層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
前記現像によりレジストパターンが形成された導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程、及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程、
を含むことを特徴とする、配線板の製造方法。
[17]
前記ラミネート工程が、感光性エレメントの感光性樹脂層を、湿潤剤を介して導体基板上に積層する工程である、[16]に記載の配線板の製造方法。
本発明者らは、以下の技術的手段によって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明の第二の実施形態に至った。本発明の第二の実施形態は以下の通りのものである。
[1]
下記(A)~(C)の各成分、
(A)成分:酸当量100~600のアルカリ可溶性高分子、
(B)成分:エチレン性二重結合を有する化合物、及び
(C)成分:光重合開始剤
を含有する感光性樹脂組成物であって、
前記(A)成分が、スチレン単位を50質量%以上含む共重合体を含有し、
前記(B)成分が、下記一般式(I):
[2]
前記一般式(I)中のn1、n2及びn3は、20≧n1+n2+n3>9を満たす、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記一般式(I)中のRの全ては、水素原子である、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記(B)成分が、ペンタエリスリトール変性モノマーを更に含有する、[1]~[3]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
[1]~[4]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が支持体上に積層された、感光性エレメント。
[6]
[5]に記載の感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂層を露光する露光工程、及び
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
を含むことを特徴とする、レジストパターンの形成方法。
[7]
[5]に記載の感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂層を露光する露光工程、
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
前記現像によりレジストパターンが形成された導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程、及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程、
を含むことを特徴とする、配線板の製造方法。
本発明者は、以下の技術的手段によって上記課題を解決することができることを見出した。本発明の第三の実施形態は以下のとおりのものである。
[1]
(A)アルカリ可溶性高分子;
(B)エチレン性不飽和結合含有化合物;及び
(C)光重合開始剤;
を含む感光性樹脂組成物であって、
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、前記(A)アルカリ可溶性高分子を構成する単量体の全質量を基準として10質量%~24質量%の(メタ)アクリル酸の構造単位及び35質量%~90質量%のスチレンの構造単位を含み、かつ
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物の重量平均分子量が、1,200以上である、前記感光性樹脂組成物。
[2]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物の前記重量平均分子量が、1,300以上である、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物のうちの40質量%以上が、下記一般式(II):
で表されるアルキレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物である、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記一般式(II)中のn1、n2、n3及びn4は、n1+n2+n3+n4=30~50の関係を満たす、[3]に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
前記一般式(II)中のn1、n2、n3及びn4は、n1+n2+n3+n4=2~10の関係を満たす、[3]に記載の感光性樹脂組成物。
[6]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、下記一般式(III):
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物を含む、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[7]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、下記一般式(IV):
で表されるウレタンジ(メタ)アクリレート化合物を含む、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、(メタ)アクリル酸ブチルの構造単位をさらに含む、[1]~[7]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[9]
ダイレクトイメージング露光用である、[1]~[8]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[10]
[1]~[9]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を支持体に積層するラミネート工程;
該感光性樹脂層を露光する露光工程;及び
該露光された感光性樹脂層を現像する現像工程;
を含むレジストパターンの形成方法。
[11]
[1]~[9]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を基板に積層するラミネート工程;
該感光性樹脂層を露光する露光工程;
該露光された感光性樹脂層を現像して、レジストパターンが形成された基板を得る現像工程;
該レジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程;及び
該レジストパターンを剥離する剥離工程;
を含む配線板の製造方法。
本発明者らは、以下の技術的手段によって、上記の目的を達成できることを見出し、本発明の第四の実施形態に至った。本発明の第四の実施形態は以下のとおりのものである。
[1]
(A)アルカリ可溶性高分子;
(B)エチレン性不飽和結合含有化合物;及び
(C)光重合開始剤;
を含む感光性樹脂組成物であって、
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、酸モノマー単位の含有割合が25質量%未満かつ芳香族モノマー単位の含有割合が30質量%以上の第一の共重合体を含み、かつ
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物の重量平均分子量が、900以下である、
前記感光性樹脂組成物。
[2]
前記(C)光重合開始剤は、アクリジン化合物を含む、[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、芳香族モノマー単位の含有割合が45質量%~90質量%である第二の共重合体を含む、[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、下記一般式(III):
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物を含む、[1]~[3]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、下記一般式(II):
で表されるアルキレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物を含む、[1]~[4]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[6]
ヒンダードフェノールとして、下記一般式(V):
[7]
ダイレクトイメージング露光用である、[1]~[6]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
[1]~[7]のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が支持体上に積層された、感光性エレメント。
[9]
[8]に記載の感光性エレメントの前記感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された前記感光性樹脂層を露光する露光工程;及び
露光された前記感光性樹脂層を現像する現像工程;
を含む、レジストパターンの形成方法。
[10]
[8]に記載の感光性エレメントの前記感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された前記感光性樹脂層を露光する露光工程;
露光された前記感光性樹脂層を現像して、前記導体基板上にレジストパターンを形成する現像工程;
前記レジストパターンが形成された前記導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程;及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程;
を含む、配線板の製造方法。
本発明の第一の実施形態によれば、ラインプロセスによって微細な導体パターンを形成するに際し、配線幅の縦横差が抑制されたレジスト材料が提供される。
本発明の第二の実施形態によれば、感度、解像度等の、感光性材料に一般的に要求される性能を高いレベルで具備するとともに、現像分散性と微細パターンの密着性の双方に優れる新規な感光性材料が提供される。
本発明の第三の実施形態によれば、レジストパターンのテント性と水残りショート不良抑制性を両立することができる感光性樹脂組成物が提供される。
本発明の第四の実施形態によれば、レジストパターンの良好な解像性を確保し、かつ最小現像時間を延長することができる感光性樹脂組成物、及びそれを用いたレジストパターン又は配線板の形成方法が提供される。
以下、本発明の第一の実施形態を実施するための形態(以下、「本第一の実施形態」と略記する)について具体的に説明する。
本第一の実施形態において、感光性樹脂組成物は、下記(A)~(C)の各成分、
(A)成分:アルカリ可溶性高分子、
(B)成分:エチレン性二重結合を有する化合物、及び
(C)成分:光重合開始剤、
を含有する。
前記(A)成分は、後述する現像液に溶解するものである限り、特に限定されるものではない。好ましくは、(メタ)アクリル酸と、その他のモノマーとの共重合体である。共重合体の重量平均分子量(後述)と数平均分子量との比で表される共重合体の分散度は、1以上6以下であることが好ましい。
(メタ)アクリル酸としては、例えば、(メタ)アクリル酸、ペンテン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、ヒドロキシスチレン等を挙げることができる。上記不飽和ジカルボン酸無水物としては、例えば、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フマル酸、シトラコン酸無水物等を挙げることができる。中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。
不飽和芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルナフタレン等を挙げることができる。中でも、スチレンが好ましい。
共役ジエン化合物としては、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、4,5-ジエチル-1,3-オクタジエン、3-ブチル-1,3-オクタジエン等を、それぞれ挙げることができる。
極性モノマーとしては、例えば、
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンテンオール等のヒドロキシ基含有モノマー;
メタクリル酸2-アミノエチル等のアミノ基含有モノマー;
(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-シアノエチルアクリレート等のシアノ基含有モノマー;
グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシル等のエポキシ基含有モノマー;
等を挙げることができる。
(B)成分は、エチレン性二重結合を1個以上有していればよい。エチレン性二重結合を2個以上有する化合物を用いることが好ましい。
エチレン性二重結合を2個有する(B)化合物としては、例えば、ビスフェノールA化合物、特に、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均2モル~15モルずつのアルキレンオキサイドを付加したポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート等が好ましく用いられる。
また、エチレン性二重結合を3個有する(B)化合物としては、例えば、トリメチロールプロパン化合物、特に、トリメチロールプロパンに平均3モル~25モルのアルキレンオキサイドを付加したポリアルキレントリオールのトリ(メタ)アクリレート等が好ましく用いられる。
更に、エチレン性二重結合を4個有する(B)化合物としては、例えば、ペンタエリスリトール化合物、特に、ペンタエリスリトールに平均4モル~35モルのアルキレンオキサイドを付加したポリオールのテトラ(メタ)アクリレート等が好ましく用いられる。
これらの市販品としては、例えば、「BPE-500」、「A-TMPT-3EO」、「A-9300-1CL」等(以上、何れも新中村化学社製):
「アロニックスM-327」等(東亞合成社製)等を挙げることができる。
なお、このような高分子量化合物の、(B)成分中に占める割合は、20質量%以上とすることが好ましく、20~50質量%とすることがより好ましい。
DD値が小さいモノマーを感光性樹脂組成物に使用すると、光硬化後の膜が柔軟になりやすい傾向がある。
(B)成分が複数種から成るときには、それぞれのエチレン性不飽和結合含有化合物のDD値と配合割合の加重平均をその組成物のDD値と考える。
配線幅の縦横差抑制やテンティング性向上の観点から、好ましい組成物のDD値の範囲は0.10~0.13である。さらに好ましくは0.10~0.125である。
(C)成分は、光の照射により前記(B)成分の重合を開始し得るラジカルを発生する成分である。
このような(C)成分としては、例えば、芳香族ケトン化合物、キノン化合物、ベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン化合物、ベンジル化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物、アクリジン化合物等が挙げられる。
これらのうち、高度の解像性及び良好なテンティング性の観点から、アクリジン化合物を使用することが好ましい。
本第一の実施形態の感光性樹脂組成物におけるアクリジン化合物の含有量は、0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.2質量%がより好ましく、0.3質量%がより好ましく、0.4質量%がより好ましい。
本第一の実施形態の感光性樹脂組成物におけるアクリジン化合物の含有量は、2.0質量%以下が好ましく、1.8質量%以下がより好ましく、1.7質量%以下がより好ましく、1.6質量%以下がより好ましい。上記範囲であると、配線幅の縦横差を抑制するレジスト材料を提供することが可能となり、好ましい。
上記ヘキサアリールビスイミダゾール化合物としては、例えば、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾリル二量体、2,2’,5-トリス-(o-クロロフェニル)-4-(3,4-ジメトキシフェニル)-4’,5’-ジフェニルイミダゾリル二量体、2,4-ビス-(o-クロロフェニル)-5-(3,4-ジメトキシフェニル)-ジフェニルイミダゾリル二量体、2,4,5-トリス-(o-クロロフェニル)-ジフェニルイミダゾリル二量体、2-(o-クロロフェニル)-ビス-4,5-(3,4-ジメトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2-フルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3-ジフルオロメチルフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,5-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,6-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,5-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,6-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4,5-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4,6-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,6-テトラフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体等を挙げることができる。
上記N-アリールアミノ酸としては、例えば、N-フェニルグリシン、N-メチル-N-フェニルグリシン、N-エチル-N-フェニルグリシン等を;
有機ハロゲン化合物としては、例えば、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、臭化ベンジル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルフォン、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、クロル化トリアジン化合物等を;
それぞれ挙げることができる。
ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン[4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン]、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の芳香族ケトン化合物;
ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾインエーテル化合物;
ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-O-ベンゾインオキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム等のオキシムエステル化合物;
等を、挙げることができる。
なお、本第一の実施形態の感光性樹脂組成物においては、(C)成分としてアクリジン化合物及びN-アリールアミノ酸を使用し、これらを上記の使用割合の範囲内で併用することが、導体パターンを形成する際のエッチング速度抑制、及び配線幅の縦横差抑制の観点から好ましい。
本第一の実施形態の感光性樹脂組成物は、上記に説明した(A)~(C)成分に加え、その他の成分を含有していてもよい。このようなその他の成分としては、例えば、ロイコ染料、ベース染料、可塑剤、酸化防止剤、安定化剤、ラジカル重合禁止剤、溶媒等を挙げることができる。
上記ロイコ染料は、レジスト硬化膜に対して、好適な発色性と、優れた剥離特性とを付与するために、本第一の実施形態の感光性樹脂組成物に配合することができる。
ロイコ染料の具体例としては、例えば、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)フェニル]メタン)、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、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-アザフタリド、1,3-ジメチル-6-ジエチルアミノフルオラン、2-クロロ-3-メチル-6-ジメチルアミノフルオラン、3-ジブチルアミノ-6-メチル-7-アニリ ノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-キシリジノフルオラン、2-(2-クロロアニリノ)-6-ジブチルアミノフルオラン、3,6-ジメトキシフルオラン、3,6-ジ-n-ブトキシフルオラン、1,2-ベンツ-6-ジエチルアミノフルオラン、1,2-ベンツ-6-ジブチルアミノフルオラン、1,2-ベンツ-6-エチルイソアミルアミノフルオラン、2-メチル-6-(N-p-トリル-N-エチルアミノ)フルオラン、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-(3’-トリフ ルオロメチルアニリノ)-6-ジエチルアミノフルオラン、3-クロロ-6-シクロヘキシルアミノフルオラン、2-メチル-6-シクロヘキシルアミノフルオ ラン、3-メトキシ-4-ドデコキシスチリノキノリン等を挙げることができる。これらのうち、ロイコクリスタルバイオレットが好ましい。
上記ベース染料としては、例えば、ベーシックグリーン1[CAS番号(以下、同じ):633-03-4](例えば、Aizen Diamond Green GH、商品名、保土谷化学工業製)、マラカイトグリーンシュウ酸塩[2437-29-8](例えばAizen Malachite Green、商品名、保土谷化学工業製)、ブリリアントグリーン[633-03-4]、フクシン[632-99-5]、メチルバイオレット[603-47-4]、メチルバイオレット2B[8004-87-3]、クリスタルバイオレット[548-62-9]、メチルグリーン[82-94-0]、ビクトリアブルーB[2580-56-5]、ベーシックブルー7[2390-60-5](例えば、Aizen Victoria Pure Blue BOH、商品名、保土谷化学工業製)、ローダミンB[81-88-9]、ローダミン6G[989-38-8]、ベーシックイエロー2[2465-27-2]、ダイアモンドグリーン等が挙げられる。これらのうち、ベーシックグリーン1、マラカイトグリーンシュウ酸塩、ベーシックブルー7、及びダイアモンドグリーンから選択される1種以上が好ましく、色相安定性及び露光コントラストの観点から、ベーシックグリーン1が特に好ましい。
本第一の実施形態の感光性樹脂組成物は、上記の(A)~(C)成分及び任意的に使用されるその他の成分の混合物であることができ、又はこれらの成分に適当な溶媒を添加して構成される感光性樹脂組成物調合液として用いてもよい。
ここで使用される溶媒としては、例えば、
メチルエチルケトン(MEK)等のケトン化合物;
エタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコール等のアルコール;
等が挙げられる。
溶媒の使用割合としては、感光性樹脂組成物調合液の25℃における粘度が500~4,000mPa・secとなるような割合とすることが好ましい。
本第一の実施形態において、感光性エレメントは、上述した感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が、支持体上に積層された積層体(感光性樹脂積層体)である。必要により、前記感光性樹脂層の支持体と反対側の表面に保護層を有していてもよい。
支持体としては、露光光源から放射される光を透過する透明な基材が好ましい。このような支持体としては、例えば、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が挙げられる。これらのフィルムとしては、必要に応じ延伸されたものも使用可能である。
支持体のヘーズは、5以下であることが好ましい。
支持体の厚みは、薄い方が画像形成性及び経済性の面で有利であるが、強度を維持する必要がある。これら双方を考慮すると、10μm~30μmの支持体を好ましく用いることができる。
感光性樹脂組成物層の形成に使用する感光性樹脂組成物が溶媒を含有している場合、溶媒は感光性樹脂組成物層においては除去されていることが好ましいが、溶媒が残存していてもかまわない。
感光性樹脂組成物層の厚みは、好ましくは5μm~100μmであり、より好ましくは7μm~60μmである。この厚みが薄いほど解像度は向上し、厚いほど膜強度が向上する。従って、該組成物層の厚みは、用途に応じて上記の範囲内で適宜選択することができる。
保護層の重要な特性は、感光性樹脂組成物層との密着力が、支持体と感光性樹脂組成物層との密着力よりも十分に小さく、容易に剥離できることである。保護層としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等が好ましく使用できる他、例えば特開昭59-202457号公報に開示された剥離性の優れたフィルムを用いることができる。
保護層の厚みは、10μm~100μmが好ましく、10μm~50μmがより好ましい。
感光性エレメントは、支持体及び感光性樹脂層、並びに必要により保護層を順次積層することにより、製造することができる。支持体、感光性樹脂層、及び保護層の積層方法としては、公知の方法を採用することができる。
例えば、感光性樹脂組成物を前述の感光性樹脂組成物調合液として調製し、先ず、支持体上にバーコーター又はロールコーターを用いて塗布して乾燥させ、支持体上に感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂組成物層を形成する。次いで、必要により、形成された感光性樹脂組成物層上に保護層を積層することにより、感光性エレメントを製造することができる。
上記のような感光性エレメントを用いて、基板上にレジストパターンを形成することができる。
レジストパターンの形成方法は、
感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、及び
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
を、上記に記載の順に含むことが好ましい。
また、ラミネート工程が、感光性エレメントの感光性樹脂層を、湿潤剤を介して導体基板上に積層する工程であることが好ましい。湿潤剤としては、純水、脱イオン水、及び電解水から選ばれる1種以上と、銅キレート化剤(例えば、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、ピリジン化合物、及びピラゾール化合物から成る群から選ばれる1種以上の化合物)とを含むことが好ましい。
基板としては、金属板又は金属皮膜を有する絶縁性基板が用いられる。金属の材質としては、例えば、銅、ステンレス鋼(SUS)、ガラス、酸化インジウムスズ(ITO)等が挙げられる。これらの基板は、多層基板に対応するためのスルーホールを有していてもよい。
次に、露光工程において、露光機を用いて感光性樹脂組成物層を露光する。この露光は、支持体を剥離せずに該支持体を介して行ってもよいし、必要ならば支持体を剥離した後に行ってもよい。
現像工程においては、アルカリ水溶液から成る現像液を用いて、未露光部を現像除去し、レジスト画像を得る。アルカリ水溶液としては、例えば、Na2CO3、K2CO3等の水溶液を用いることが好ましい。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、0.2質量%~2質量%の濃度のNa2CO3水溶液を用いることが好ましい。該アルカリ水溶液中には、界面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。
現像工程における現像液の温度は、20℃~40℃の範囲で一定温度に保つことが好ましい。
本第一の実施形態の配線板の形成方法は、
感光性エレメントの感光性樹脂組成物層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
前記現像によりレジストパターンが形成された導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程、及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程、
を、好ましくは上記に記載の順に含む。
また、ラミネート工程が、感光性エレメントの感光性樹脂層を、湿潤剤を介して導体基板上に積層する工程であることが好ましい。湿潤剤としては、純水、脱イオン水、及び電解水から選ばれる1種以上と、銅キレート化剤(例えば、イミダゾール化合物、トリアゾール化合物、ピリジン化合物、及びピラゾール化合物から成る群から選ばれる1種以上の化合物)とを含むことが好ましい。
剥離工程において使用される剥離液は、アルカリ水溶液であることが好ましい。このアルカリ水溶液としては、例えば、2質量%~5質量%のNaOH水溶液又はKOH水溶液を使用することが好ましい。剥離液には、少量の水溶性溶媒、例えばアルコール等、を加えてもよい。剥離工程における剥離液の温度は、40℃~70℃とすることが好ましい。
しかも近年では、配線板の製造は、基板を一定の方向に搬送しつつ順次に処理を行うラインプロセスによって行われるのが通常であり、基板の搬送方向に対して、導体のラインが平行である場合(MD方向のライン)、垂直である場合(TD方向のライン)、及び斜めである場合がある。特にエッチング速度が速い場合、配線幅の縦横差がより顕著となる傾向にある。
即ち、本第一の実施形態の感光性樹脂組成物は、18μm厚みの銅箔が積層された銅張積層板上に、前記感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を25μm厚みで積層し、ライン/スペース=50μm/30μmのパターン状の光照射及び現像処理を経て硬化レジストパターンを形成し、50℃において55秒間の銅エッチング処理を施した後に、前記硬化レジストパターンを除去して得られる銅ラインパターンのボトム幅が38μm以上(好ましくは38μm~50μm、より好ましくは40μm~45μm)である、という特徴を有するものである。
なお、このような導体ライン幅のボトム幅の調整は、感光性樹脂組成物の組成を適宜に設定することで調整可能である。
本第一の実施形態の導体パターンの形成方法によって形成された導体パターンにおける配線幅の縦横差の絶対値は、好ましくは0μm~5μmであり、より好ましくは0μm~3μmである。
なお、上述した各種パラメータの測定方法については特に断りのない限り、後述の実施例における測定方法に準じて測定される。
以下、本発明の第二の実施形態を実施するための形態(以下、「本第二の実施形態」と略記する)について具体的に説明する。
本第二の実施形態において、感光性樹脂組成物は、下記(A)~(C)の各成分、
(A)成分:酸当量100~600のアルカリ可溶性高分子、
(B)成分:エチレン性二重結合を有する化合物、及び
(C)成分:光重合開始剤、
を含有する。
前記(A)成分は、酸当量が100~600(好ましくは、200~500、より好ましくは、250~450)であって、スチレン単位を50質量%以上含む共重合体を含有する。ここで、本明細書において、スチレン単位とは、置換または非置換のスチレンを意味する。なお、置換基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、ハロゲン基、水酸基等が挙げられる。
酸モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ペンテン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、ヒドロキシスチレン等を挙げることができる。不飽和ジカルボン酸無水物としては、例えば、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フマル酸、シトラコン酸無水物等を挙げることができる。中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、鎖状アルキルエステル及び環状アルキルエステルの双方を包含する概念であり、具体的には、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、t-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
共役ジエン化合物としては、例えば、1,3-ブタジエン、イソプレン、2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン、2-フェニル-1,3-ブタジエン、1,3-ペンタジエン、2-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ヘキサジエン、4,5-ジエチル-1,3-オクタジエン、3-ブチル-1,3-オクタジエン等を;
それぞれ挙げることができる。
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンテンオール等のヒドロキシ基含有モノマー;
メタクリル酸2-アミノエチル等のアミノ基含有モノマー;
(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-シアノエチルアクリレート等のシアノ基含有モノマー;
グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシル等のエポキシ基含有モノマー;
等を挙げることができる。
(A)成分は、スチレン単位を50質量%以上含む共重合体1を含有する。この共重合体1におけるスチレン単位の量は、50質量%~80質量%であることが好ましく、51質量%~70質量%であることがより好ましい。
(B)成分は、エチレン性二重結合を1個以上有していれば、特に限定されるものではない。ただし、本第二の実施形態における(B)成分は、必須的に含有する化合物(B1)として、下記一般式(I):
本第二の実施形態の(B)成分が混合物であるとき、混合物中の化合物(B1)の含有量は、その混合物の総質量を基準として、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは10質量%~50質量%であり、更に好ましくは15質量%~35質量%である。
ここで、特定の酸当量を有し、かつ、スチレン単位を特定量有するアルカリ可溶性高分子と、前記(B1)成分と、アクリジンとを含むことにより、現像分散性と微細パターンの密着性の双方に優れる感光性樹脂組成物が実現させるメカニズムは定かではないが、スチレン単位とアクリジン成分との相互作用(π電子スタッキングによる)、および、酸モノマーと前記(B1)成分との相互作用(水素結合による)が、良好に発現され、全体として相溶性が向上することが、上記特性に寄与するものと推察される。
ビスフェノールA化合物、例えば、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均2モル~15モルずつのアルキレンオキサイドを付加したポリアルキレングリコールのジ(メタ)アクリレート等;
エチレン性二重結合を3個有する化合物(B1を除く)、例えば、トリメチロールプロパンに平均3モル~25モルのアルキレンオキサイドを付加したポリアルキレントリオールのトリ(メタ)アクリレート等;
を含んでもよい。
(C)成分は、光の照射により前記(B)成分の重合を開始し得るラジカルを発生する成分である。
本第二の実施形態では、(B)光重合開始剤として、アクリジン化合物を用いることができる。更に、アクリジン化合物とその他の光重合開始剤とを併用してもよい。アクリジン系化合物は、本第二の実施形態の感光性樹脂組成物の感度及び解像度を向上するために使用することが好ましい。
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、2,2’,5-トリス-(o-クロロフェニル)-4-(3,4-ジメトキシフェニル)-4’,5’-ジフェニルイミダゾリル二量体、2,4-ビス-(o-クロロフェニル)-5-(3,4-ジメトキシフェニル)-ジフェニルイミダゾリル二量体、2,4,5-トリス-(o-クロロフェニル)-ジフェニルイミダゾリル二量体、2-(o-クロロフェニル)-ビス-4,5-(3,4-ジメトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2-フルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3-ジフルオロメチルフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,5-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,6-ジフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,5-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,6-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4,5-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,4,6-トリフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,5-テトラフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,6-テトラフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体、2,2’-ビス-(2,3,4,5,6-ペンタフルオロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラキス-(3-メトキシフェニル)-イミダゾリル二量体等のヘキサアリールビスイミダゾール化合物;
ベンゾフェノン、N,N’-テトラメチル-4,4’-ジメチルアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、N,N’-テトラエチル-4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モノホルノフェニル)―ブタノン-1、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノ-プロパノン-1等の芳香族ケトン;
2-エチルアントラキノン、フェナントレンキノン、2-tert-ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、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-メチルアントラキノン、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナントラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルアントラキノン等のキノン化合物;
ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル等のベンゾインエーテル化合物;
ベンジルメチルケタール等のベンジル誘導体;
N-フェニルグリシン誘導体、クマリン系化合物、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等が挙げられる。
有機ハロゲン化合物としては、例えば、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、臭化ベンジル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルフォン、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、クロル化トリアジン化合物等を;
それぞれ挙げることができる。
2-エチルアントラキノン、オクタエチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、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、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナントラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルアントラキノン、3-クロロ-2-メチルアントラキノン等のキノン化合物;
ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン[4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン]、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の芳香族ケトン化合物;
ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾインエーテル化合物;
ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-O-ベンゾインオキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム等のオキシムエステル化合物;
等を挙げることができる。
本第二の実施形態の感光性樹脂組成物は、上記に説明した(A)~(C)成分に加え、その他の成分を含有していてもよい。その他の成分としては、例えば、着色物質、ハロゲン化合物、安定化剤、溶剤等を挙げることができる。
着色物質としては、ロイコ染料及びその他の着色物質を;
安定化剤としては、例えばラジカル重合禁止剤、ベンゾトリアゾール化合物、カルボキシベンゾトリアゾール化合物等を;
それぞれ挙げることができる。
ロイコ染料としては、例えば、トリス(4-ジメチルアミノフェニル)メタン[ロイコクリスタルバイオレット]、ビス(4-ジメチルアミノフェニル)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。とりわけ、良好なコントラストの観点から、ロイコクリスタルバイオレットを用いることが好ましい。
その他の着色物質としては、例えば、フクシン、フタロシアニングリーン、オーラミン塩基、パラマジエンタ、クリスタルバイオレット、メチルオレンジ、ナイルブルー2B、ビクトリアブルー、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) MALACHITE GREEN)、ベイシックブルー20、ダイアモンドグリーン(保土ヶ谷化学(株)製 アイゼン(登録商標) DIAMOND GREEN GH)等が挙げられる。
感光性樹脂組成物中にロイコ染料と下記ハロゲン化合物を組み合わせて用いることは、密着性及びコントラストの観点から、好ましい態様である。
ハロゲン化合物としては、例えば、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、臭化ベンジル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルフォン、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、クロル化トリアジン化合物等が挙げられる。とりわけトリブロモメチルフェニルスルフォンが好ましい。感光性樹脂組成物中のハロゲン化合物の含有量は、0.01質量%~3質量%であることが、感光層における色相の保存安定性を維持するという観点から好ましい。
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、tert-ブチルカテコール、塩化第一銅、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾール、2,2’-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)、ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩、ジフェニルニトロソアミン等が挙げられる。
感光性樹脂組成物は、必要に応じて可塑剤を含有してもよい。可塑剤として、例えば、ジエチルフタレート等のフタル酸エステル類、o-トルエンスルホン酸アミド、p-トルエンスルホン酸アミド、クエン酸トリブチル、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリ-n-プロピル、アセチルクエン酸トリ-n-ブチル、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリプロプレンレングリコールアルキルエーテル等が挙げられる。
感光性樹脂組成物は溶剤を含んでもよい。溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン(MEK)に代表されるケトン;メタノール、エタノール、及びイソプロパノールに代表されるアルコール等が挙げられる。溶剤は、支持フィルム上に塗布する感光性樹脂組成物の溶液の粘度が、25℃で500mPa・s~4,000mPa・sとなるように、感光性樹脂組成物に添加されることが好ましい。
本第二の実施形態において、感光性エレメントは、上述した感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が、支持体上に積層された積層体(感光性樹脂積層体)である。感光性エレメントは、必要により、感光性樹脂層の支持体と反対側の表面に保護層を有していてもよい。
支持体としては、露光光源から放射される光を透過する透明な基材が好ましい。支持体としては、例えば、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が挙げられる。これらのフィルムとしては、必要に応じ延伸されたものも使用可能である。
支持体のヘーズは、5以下であることが好ましい。
支持体の厚みは、薄い方が画像形成性及び経済性の面で有利であるが、強度を維持する必要がある。これら双方を考慮すると、10μm~30μmの支持体を好ましく用いることができる。
感光性樹脂層の形成に使用する感光性樹脂組成物が、溶媒を含む場合、溶媒は、感光性樹脂層から除去されていることが好ましいが、感光性樹脂層に残存していてもよい。
保護層の重要な特性は、感光性樹脂層との密着力が、支持体と感光性樹脂層との密着力よりも十分に小さく、容易に剥離できることである。保護層としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等を好ましく使用できるだけでなく、例えば特開昭59-202457号公報に開示された剥離性の優れたフィルムも用いることができる。
保護層の厚みは、10μm~100μmが好ましく、10μm~50μmがより好ましい。
感光性エレメントは、支持体及び感光性樹脂層、並びに必要により保護層を順次積層することにより、製造することができる。支持体、感光性樹脂層、及び保護層の積層方法としては、公知の方法を採用することができる。
例えば、感光性樹脂組成物に溶媒を加えて混合して、調合液を調製し、さらに支持体上にバーコーター又はロールコーターを用いて塗布して乾燥させ、支持体上に感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を形成する。次いで、必要により、形成された感光性樹脂層上に保護層を積層することにより、感光性エレメントを製造することができる。
上記のような感光性エレメントを用いて、基板上にレジストパターンを形成することができる。
レジストパターンの形成方法は、
感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂層を露光する露光工程、及び
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
を、上記に記載の順に含むことが好ましい。
この露光をパターン状に行うことにより、後述の現像工程を経由した後、所望のパターンを有するレジスト膜(レジストパターン)を得ることができる。パターン状の露光は、フォトマスクを介して露光する方法、及びマスクレス露光法の何れにより行ってもよい。フォトマスクを介して露光する場合、露光量は、光源照度及び露光時間により決定される。露光量は、光量計を用いて測定してもよい。
現像工程においては、アルカリ水溶液から成る現像液を用いて、未露光部を現像除去し、レジスト画像を得る。アルカリ水溶液としては、例えば、Na2CO3、K2CO3等の水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液は、感光性樹脂層の特性に合わせて選択されるが、0.2質量%~2質量%の濃度のNa2CO3水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液中には、界面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。
現像工程における現像液の温度は、20℃~40℃の範囲で一定温度に保つことが好ましい。
本第二の実施形態の配線板の形成方法は、
感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程、
前記積層された感光性樹脂層を露光する露光工程、
前記露光後の未露光部を現像液で除去する現像工程、
前記現像によりレジストパターンが形成された導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程、及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程、
を、好ましくは上記に記載の順に含む。
なお、上述した各種パラメータの測定方法については特に断りのない限り、後述の実施例における測定方法に準じて測定される。
以下、本発明の第三の実施形態を実施するための形態(以下、「本第三の実施形態」と略記する)について具体的に説明する。
本実第三の施形態では、感光性樹脂組成物が、(A)アルカリ可溶性高分子、(B)エチレン性不飽和結合含有化合物、及び(C)光重合開始剤を含む。所望により、感光性樹脂組成物は、(D)添加剤、といったその他の成分をさらに含んでよい。
(A)アルカリ可溶性高分子は、アルカリ物質に溶解可能な高分子である。本第三の実施形態では、レジストパターンのテント性と水残りショート不良抑制性を両立する観点から、(A)アルカリ可溶性高分子は、(A)アルカリ可溶性高分子を構成する単量体の全質量を基準として10質量%~24質量%の(メタ)アクリル酸の構造単位及び35質量%~90質量%のスチレンの構造単位を含むことが好ましい。
これらの中でも、レジストパターンのテント性を向上させるという観点から、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、又はtert-ブチル(メタ)アクリレートが好ましく、テント性の観点からn-ブチル(メタ)アクリレートがより好ましく、そして解像性及び水残りショート不良抑制性を向上させるという観点から、重合可能なスチレン誘導体が好ましい。
重合可能なスチレン誘導体としては、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、スチレントリマー等が挙げられる。
(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、その構造中にエチレン性不飽和基を有することによって重合性を有する化合物である。エチレン性不飽和結合は、付加重合性の観点から、末端エチレン性不飽和基であることが好ましい。
(b1)下記一般式(I):
で表されるエチレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物;
(b2)下記一般式(II):
で表されるアルキレンオキシド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物;
(b3)下記一般式(III):
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物;
(b4)下記一般式(IV):
で表されるウレタンジ(メタ)アクリレート化合物;及び
(b5)上記(b1)~(b4)以外の付加重合性単量体;
から成る群から選択される少なくとも1つを含んでよい。
ヘテロ原子としては、例えば、ハロゲン原子等が挙げられ、そして置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~18のアリール基、フェナシル基、アミノ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~20のジアルキルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、メルカプト基、炭素数1~10のアルキルメルカプト基、アリール基、水酸基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、カルボキシル基、アルキル基の炭素数が1~10のカルボキシアルキル基、アルキル基の炭素数が1~10のアシル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルコキシカルボニル基、炭素数2~10のアルキルカルボニル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のN-アルキルカルバモイル基若しくは複素環を含む基、又はこれらの置換基で置換されたアリール基等が挙げられる。これらの置換基は縮合環を形成しているか、又はこれらの置換基中の水素原子がハロゲン原子等のヘテロ原子に置換されていてもよい。一般式(II)中の芳香環が複数の置換基を有する場合には、複数の置換基は同一であるか、又は異なっていてよい。
-で置換されていることも好ましい。
(b3)成分以外のトリ(メタ)アクリレート、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等;
テトラ(メタ)アクリレート、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトール(ポリ)アルコキシテトラ(メタ)アクリレート等;
ペンタ(メタ)アクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等;
ヘキサ(メタ)アクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1~24モルのエチレンオキサイドが付加されたヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1~10モルのε-カプロラクトンが付加されたヘキサ(メタ)アクリレート等;
1つの(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート化合物;
多価アルコールにα,β-不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物;
グリシジル基含有化合物にα,β-不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物;及び
フタル酸系化合物、例えば、γ-クロロ-2-ヒロドキシプロピル-β’-(メタ)アクリロイルオキシエリル-o-フタレート及びβ-ヒドロキシアルキル-β’-(メタ)アクリロルオキシアルキル-o-フタレート等;
が挙げられる。
(C)光重合開始剤は、光により単量体を重合させる化合物である。感光性樹脂組成物は、光重合開始剤として本技術分野において一般に知られている化合物を含む。
感光性樹脂組成物は、所望により、変色剤、染料、可塑剤、酸化防止剤、安定化剤、等の添加剤を含んでよい。例えば、特開2013-156369号公報及び国際公開第2009/093706号に列挙されている添加剤を使用してよい。
から成る群から選ばれる少なくとも1つを含むことが好ましい。
本第三の実施形態では、感光性樹脂組成物に溶媒を添加することにより感光性樹脂組成物調合液を形成することができる。好適な溶媒としては、ケトン類、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等;及びアルコール類、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等が挙げられる。感光性樹脂組成物調合液の粘度が25℃で500mPa・秒~4000mPa・秒となるように、溶媒を感光性樹脂組成物に添加することが好ましい。
本第三の実施形態では、支持体と、支持体上に積層された、上記感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層とを有する感光性樹脂積層体が提供されることができる。感光性樹脂積層体は、所望により、感光性樹脂層の支持体側と反対側に保護層を有していてもよい。
レジストパターンの形成方法は、支持体に上述の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を積層するラミネート工程、感光性樹脂層を露光する露光工程、及び露光された感光性樹脂層を現像する現像工程を、好ましくはこの順に、含む。本第三の実施形態においてレジストパターンを形成する具体的な方法の一例を以下に示す。
SAPは、基板全面に配置された導体シード層上の非回路部分にレジストを形成してから、回路部分のみをめっきで形成する方法である。
導体パターンの製造方法は、金属板、金属皮膜絶縁板等の基板に上述の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を積層するラミネート工程、感光性樹脂層を露光する露光工程、露光された感光性樹脂層の未露光部又は露光部を現像液で除去することによって、レジストパターンが形成された基板を得る現像工程、及びレジストパターンが形成された基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程を、好ましくはこの順に、含む。
導体パターンの製造方法により導体パターンを製造した後に、レジストパターンを、現像液よりも強いアルカリ性を有する水溶液により基板から剥離する剥離工程を更に行うことにより、所望の配線パターンを有する配線板(例えば、プリント配線板)を得ることができる。
基板として銅、銅合金、又は鉄系合金等の金属板を用いて、レジストパターン形成方法によってレジストパターンを形成した後に、以下の工程を経ることにより、リードフレームを製造できる。先ず、現像により露出した基板をエッチングして導体パターンを形成する工程を行う。その後、配線板の製造方法と同様の方法でレジストパターンを剥離する剥離工程を行って、所望のリードフレームを得ることができる。
レジストパターン形成方法により形成されるレジストパターンは、サンドブラスト工法により基板に加工を施す時の保護マスク部材として使用することができる。この場合、基板としては、例えば、ガラス、シリコンウエハー、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、セラミック、サファイア、金属材料等が挙げられる。これらの基板上に、レジストパターン形成方法と同様の方法によって、レジストパターンを形成する。その後、形成されたレジストパターン上からブラスト材を吹き付けて、目的の深さに切削するサンドブラスト処理工程、及び基板上に残存したレジストパターン部分をアルカリ剥離液等で基板から除去する剥離工程を行って、基板上に微細な凹凸パターンを有する基材を製造できる。
基板として大規模集積化回路(LSI)の形成が終了したウエハを用いて、レジストパターン形成方法によりウエハにレジストパターンを形成した後に、以下の工程を経ることによって、半導体パッケージを製造することができる。先ず、現像により露出した開口部に銅、はんだ等の柱状めっきを施して、導体パターンを形成する工程を行う。その後、配線板の製造方法と同様の方法でレジストパターンを剥離する剥離工程を行って、更に、柱状めっき以外の部分の薄い金属層をエッチングにより除去する工程を行うことにより、所望の半導体パッケージを得ることができる。
なお、上述した各パラメータの値については特に断りのない限り、後述する実施例での測定方法に準じて測定される。
以下、本発明の第四の実施形態を実施するための形態(以下、「本第四の実施形態」と略記する)について具体的に説明する。
本第四の実施形態において、感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性高分子、(B)エチレン性不飽和結合含有化合物、及び(C)光重合開始剤を含有する。所望により、感光性樹脂組成物は、(D)安定化剤といったその他の成分をさらに含んでよい。
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、解像性及び最小現像時間の延長の観点から、酸モノマー単位の含有割合が25質量%未満かつ芳香族モノマー単位の含有割合が30質量%以上の第一の共重合体を含む。第一の共重合体は、所望により、酸モノマー単位及び芳香族モノマー単位に加えて、その他のモノマー単位を含んでもよい。共重合体の重量平均分子量(後述)と数平均分子量との比で表される共重合体の分散度は、1以上6以下であることが好ましい。
酸モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ペンテン酸、不飽和ジカルボン酸無水物、ヒドロキシスチレン等を挙げることができる。上記不飽和ジカルボン酸無水物としては、例えば、マレイン酸無水物、イタコン酸無水物、フマル酸、シトラコン酸無水物等を挙げることができる。中でも、(メタ)アクリル酸が好ましい。
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ペンテンオール等のヒドロキシ基含有モノマー;メタクリル酸2-アミノエチル等のアミノ基含有モノマー;
(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有モノマー;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α-クロロアクリロニトリル、α-シアノエチルアクリレート等のシアノ基含有モノマー;
グリシジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸3,4-エポキシシクロヘキシル等のエポキシ基含有モノマー;
等を挙げることができる。
(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、その構造中にエチレン性不飽和基を有することによって重合性を有する化合物である。エチレン性不飽和結合は、付加重合性の観点から、末端エチレン性不飽和基であることが好ましい。
(b1)下記一般式(I):
で表されるエチレングリコールジ(メタ)アクリレート化合物;
(b2)下記一般式(II):
で表されるアルキレンオキシド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物;
(b3)下記一般式(III):
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物;
(b4)下記一般式(IV):
で表されるウレタンジ(メタ)アクリレート化合物;
(b5)下記一般式(XI):
で表されるテトラ(メタ)アクリレート化合物;及び
(b6)上記(b1)~(b5)以外の付加重合性単量体;
から成る群から選択される少なくとも1つを含んでよい。
ヘテロ原子としては、例えば、ハロゲン原子等が挙げられ、そして置換基としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基、炭素数6~18のアリール基、フェナシル基、アミノ基、炭素数1~10のアルキルアミノ基、炭素数2~20のジアルキルアミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボニル基、メルカプト基、炭素数1~10のアルキルメルカプト基、アリール基、水酸基、炭素数1~20のヒドロキシアルキル基、カルボキシル基、アルキル基の炭素数が1~10のカルボキシアルキル基、アルキル基の炭素数が1~10のアシル基、炭素数1~20のアルコキシ基、炭素数1~20のアルコキシカルボニル基、炭素数2~10のアルキルカルボニル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のN-アルキルカルバモイル基若しくは複素環を含む基、又はこれらの置換基で置換されたアリール基等が挙げられる。これらの置換基は縮合環を形成しているか、又はこれらの置換基中の水素原子がハロゲン原子等のヘテロ原子に置換されていてもよい。一般式(II)中の芳香環が複数の置換基を有する場合には、複数の置換基は同一であるか、又は異なっていてよい。
で置換されていることも好ましい。
(b3)成分以外のトリ(メタ)アクリレート、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化グリセリントリ(メタ)アクリレート、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等;
(b5)成分以外のテトラ(メタ)アクリレート、例えば、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等; ペンタ(メタ)アクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等;
ヘキサ(メタ)アクリレート、例えば、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1~24モルのエチレンオキサイドが付加されたヘキサ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールの6つの末端に合計1~10モルのε-カプロラクトンが付加されたヘキサ(メタ)アクリレート等;
1つの(メタ)アクリロイル基を有するアクリレート化合物;
多価アルコールにα,β-不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物;
グリシジル基含有化合物にα,β-不飽和カルボン酸を反応させて得られる化合物;及び
フタル酸系化合物、例えば、γ-クロロ-2-ヒロドキシプロピル-β’-(メタ)アクリロイルオキシエリル-o-フタレート及びβ-ヒドロキシアルキル-β’-(メタ)アクリロルオキシアルキル-o-フタレート等;
が挙げられる。
(C)成分は、光の照射により前記(B)成分の重合を開始し得るラジカルを発生する成分である。
このような(C)成分としては、例えば、芳香族ケトン化合物、キノン化合物、ベンゾインエーテル化合物、ベンゾイン化合物、ベンジル化合物、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物、アクリジン化合物等を使用することができる。これらのうち、高度の解像性及び良好なテンティング性の観点から、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物及びアクリジン化合物から選択される1種以上を使用することが好ましい。また、感光性樹脂組成物の感度の観点から、(C)成分は、アクリジン化合物を含むことが好ましい。
アクリジン、9-フェニルアクリジン、1,6-ビス(9-アクリジニル)ヘキサン、1,7-ビス(9-アクリジニル)ヘプタン、1,8-ビス(9-アクリジニル)オクタン、1,9-ビス(9-アクリジニル)ノナン、1,10-ビス(9-アクリジニル)デカン、1,11-ビス(9-アクリジニル)ウンデカン、1,12-ビス(9-アクリジニル)ドデカン等を挙げることができる。
上記N-アリールアミノ酸としては、例えば、
N-フェニルグリシン、N-メチル-N-フェニルグリシン、N-エチル-N-フェニルグリシン等を;
有機ハロゲン化合物としては、例えば、
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、臭化ベンジル、臭化メチレン、トリブロモメチルフェニルスルフォン、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、クロル化トリアジン化合物等を;
それぞれ挙げることができる。
2-エチルアントラキノン、オクタエチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ベンズアントラキノン、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、1,4-ナフトキノン、9,10-フェナントラキノン、2-メチル-1,4-ナフトキノン、2,3-ジメチルアントラキノン、3-クロロ-2-メチルアントラキノン等のキノン化合物;
ベンゾフェノン、ミヒラーズケトン[4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン]、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等の芳香族ケトン化合物;
ベンゾイン、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインフェニルエーテル、メチルベンゾイン、エチルベンゾイン等のベンゾインエーテル化合物;
ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-O-ベンゾインオキシム、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-(O-エトキシカルボニル)オキシム等のオキシムエステル化合物;
等を、挙げることができる。
なお、本第四の実施形態の感光性樹脂組成物においては、(C)成分としてアクリジン化合物及びN-アリールアミノ酸を使用し、これらを上記の使用割合の範囲内で併用することが、導体パターンを形成する際のエッチング速度抑制、及び配線幅の縦横差抑制の観点から好ましい。
感光性樹脂組成物は、所望により、安定化剤を含んでよい。本第四の実施形態では、解像性向上の観点からは、安定化剤としては、ヒンダードフェノールを使用することが好ましい。一般に、ヒンダードフェノールとは、立体障害の大きいフェノールをいう。感光性樹脂組成物は、ヒンダードフェノールとして下記一般式(V):
また、同様の観点から、上記一般式(V)で表される化合物としては、例えば、下記一般式(VI):
本第四の実施形態の感光性樹脂組成物は、上記に説明した(A)~(D)成分に加え、その他の成分を含有していてもよい。このようなその他の成分としては、例えば、ロイコ染料、ベース染料、可塑剤、酸化防止剤、ラジカル重合禁止剤、溶媒等を挙げることができる。
上記ロイコ染料は、レジスト硬化膜に対して、好適な発色性と、優れた剥離特性とを付与するために、本第四の実施形態の感光性樹脂組成物に配合することができる。
ロイコ染料の具体例としては、例えば、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)フェニル]メタン)、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、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-アザフタリド、1,3-ジメチル-6-ジエチルアミノフルオラン、2-クロロ-3-メチル-6-ジメチルアミノフルオラン、3-ジブチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-アニリノフルオラン、3-ジエチルアミノ-6-メチル-7-キシリジノフルオラン、2-(2-クロロアニリノ)-6-ジブチルアミノフルオラン、3,6-ジメトキシフルオラン、3,6-ジ-n-ブトキシフルオラン、1,2-ベンツ-6-ジエチルアミノフルオラン、1,2-ベンツ-6-ジブチルアミノフルオラン、1,2-ベンツ-6-エチルイソアミルアミノフルオラン、2-メチル-6-(N-p-トリル-N-エチルアミノ)フルオラン、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-(3’-トリフ ルオロメチルアニリノ)-6-ジエチルアミノフルオラン、3-クロロ-6-シクロヘキシルアミノフルオラン、2-メチル-6-シクロヘキシルアミノフルオラン、3-メトキシ-4-ドデコキシスチリノキノリン等を挙げることができる。これらのうち、ロイコクリスタルバイオレットが好ましい。
上記ベース染料としては、例えば、ベーシックグリーン1[CAS番号(以下、同じ):633-03-4](例えば、Aizen Diamond Green GH、商品名、保土谷化学工業製)、マラカイトグリーンシュウ酸塩[2437-29-8](例えばAizen Malachite Green、商品名、保土谷化学工業製)、ブリリアントグリーン[633-03-4]、フクシン[632-99-5]、メチルバイオレット[603-47-4]、メチルバイオレット2B[8004-87-3]、クリスタルバイオレット[548-62-9]、メチルグリーン[82-94-0]、ビクトリアブルーB[2580-56-5]、ベーシックブルー7[2390-60-5](例えば、Aizen Victoria Pure Blue BOH、商品名、保土谷化学工業製)、ローダミンB[81-88-9]、ローダミン6G[989-38-8]、ベーシックイエロー2[2465-27-2]、ダイアモンドグリーン等が挙げられる。これらのうち、ベーシックグリーン1、マラカイトグリーンシュウ酸塩、ベーシックブルー7、及びダイアモンドグリーンから選択される1種以上が好ましく、色相安定性及び露光コントラストの観点から、ベーシックグリーン1が特に好ましい。
本第四の実施形態の感光性樹脂組成物は、上記の(A)~(C)成分及び任意的に使用されるその他の成分の混合物であることができ、又はこれらの成分に適当な溶媒を添加して構成される感光性樹脂組成物調合液として用いてもよい。
ここで使用される溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン化合物;エタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコール等のアルコール;等が挙げられる。
溶媒の使用割合としては、感光性樹脂組成物調合液の25℃における粘度が500~4,000mPa・秒となるような割合とすることが好ましい。
本第四の実施形態において、感光性エレメントは、上述した感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が、支持体上に積層された積層体(感光性樹脂積層体)である。必要により、前記感光性樹脂層の支持体と反対側の表面に保護層を有していてもよい。
支持体としては、露光光源から放射される光を透過する透明な基材が好ましい。このような支持体としては、例えば、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が挙げられる。これらのフィルムとしては、必要に応じ延伸されたものも使用可能である。
支持体のヘーズは、5以下であることが好ましい。
支持体の厚みは、薄い方が画像形成性及び経済性の面で有利であるが、強度を維持する必要がある。これら双方を考慮すると、10μm~30μmの支持体を好ましく用いることができる。
感光性樹脂層の形成に使用する感光性樹脂組成物が溶媒を含有している場合、感光性樹脂層においては、溶媒は、残存していてもよいが、除去されていることが好ましい。
感光性樹脂層の厚みは、好ましくは5μm~100μmであり、より好ましくは7μm~60μmである。この厚みが薄いほど解像度は向上し、厚いほど膜強度が向上する。従って、該組成物層の厚みは、用途に応じて上記の範囲内で適宜選択することができる。
保護層の重要な特性は、感光性樹脂層との密着力が、支持体と感光性樹脂層との密着力よりも十分に小さく、容易に剥離できることである。保護層としては、例えば、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等が好ましく使用できる他、例えば特開昭59-202457号公報に開示された剥離性の優れたフィルムを用いることができる。
保護層の厚みは、10μm~100μmが好ましく、10μm~50μmがより好ましい。
感光性エレメントは、支持体及び感光性樹脂層、並びに必要により保護層を順次積層することにより、製造することができる。支持体、感光性樹脂層、及び保護層の積層方法としては、公知の方法を採用することができる。
例えば、感光性樹脂組成物を前述の感光性樹脂組成物調合液として調製し、先ず、支持体上にバーコーター又はロールコーターを用いて塗布して乾燥させ、支持体上に感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層を形成する。次いで、必要により、形成された感光性樹脂層上に保護層を積層することにより、感光性エレメントを製造することができる。
上記のような感光性エレメントを用いて、基板上にレジストパターンを形成することができる。
レジストパターンの形成方法は、以下の工程:
感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された感光性樹脂層を露光する露光工程;及び
露光された感光性樹脂層を現像する現像工程;
を、上記に記載の順に含むことが好ましい。
基板としては、金属板又は金属皮膜を有する絶縁性基板が用いられる。金属の材質としては、例えば、銅、ステンレス鋼(SUS)、ガラス、酸化インジウムスズ(ITO)等が挙げられる。これらの基板は、多層基板に対応するためのスルーホールを有していてもよい。
現像工程においては、アルカリ水溶液から成る現像液を用いて、未露光部を現像除去し、レジスト画像を得る。アルカリ水溶液としては、例えば、Na2CO3、K2CO3等の水溶液を用いることが好ましい。アルカリ水溶液は、感光性樹脂層の特性に合わせて選択されるが、0.2質量%~2質量%の濃度のNa2CO3水溶液を用いることが好ましい。該アルカリ水溶液中には、界面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混入させてもよい。
現像工程における現像液の温度は、20℃~40℃の範囲で一定温度に保つことが好ましい。
本第四の実施形態に係る配線板の形成方法は、以下の工程:
感光性エレメントの感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された感光性樹脂層を露光する露光工程;
露光された感光性樹脂層を現像する現像工程;
現像によりレジストパターンが形成された導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程;及び
レジストパターンを剥離する剥離工程、
を、好ましくは上記に記載の順に含む。
剥離工程において使用される剥離液は、アルカリ水溶液であることが好ましい。このアルカリ水溶液としては、例えば、2質量%~5質量%のNaOH水溶液又はKOH水溶液を使用することが好ましい。剥離液には、少量の水溶性溶媒、例えばアルコール等、を加えてもよい。剥離工程における剥離液の温度は、40℃~70℃とすることが好ましい。
なお、上述した各種パラメータの測定方法については、特に断りのない限り、後述の実施例における測定方法に準じて測定される。
以下、本第一の実施形態の感光性樹脂組成物について、実施例の形式により具体的に説明する。
(1)原料物性値の測定
<重量平均分子量の測定>
高分子の重量平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU-1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF-807、KF-806M、KF-806M、KF-802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM-105)による検量線使用)を用い、ポリスチレン換算値として求めた。
本明細書において、酸当量とは、分子中に1当量のカルボキシル基を有する重合体の質量(グラム)を意味する。平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM-555)を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いる電位差滴定法により酸当量を測定した。
<感光性エレメントの作製>
表1に示した各成分、並びに以下の各成分:
着色物質として、ダイヤモンドグリーン0.04質量部;
ロイコ染料として、ロイコクリスタルバイオレット0.6質量部;
ハロゲン化合物として、トリモブロモメチルフェニルスルフォン0.7質量部;
可塑剤として、p-トルエンスルホンアミド2質量部;
ベンゾトリアゾール類として、カルボキシルベンゾトリアゾール0.05質量部;
ベンゾトリアゾール類として、1-(2-ジ-n-オクチルアミノメチル)-ベンゾトリアゾール0.15質量部;
酸化防止剤として、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル(共栄社化学、エポライト4000)0.05質量部;及び
ラジカル重合禁止剤として、トリス(ニトロソフェニルヒドロキシアミン)アルミニウム0.004質量部
を混合し、更にメチルエチルケトン(MEK)を追加して、固形分濃度53質量%の感光性樹脂組成物を調製した。表1における各成分欄の数字は、組成物の調製に供した各成分の量(質量部)である。
得られた感光性樹脂組成物を、支持体である厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(三菱樹脂(株)製R310、ヘーズ値2.1%)上に、バーコーターを用いて均一に塗布した後、95℃に調温した乾燥機中で2.5分間加熱乾燥させて、支持体上に厚み25μmの感光性樹脂組成物層を形成した。
次いで、上記感光性樹脂組成物層の支持体と反対側の面上に、保護層である厚み19μmのポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製GF-18)を貼付することにより、感光性エレメントを得た。
テンティング性評価用の基板としては、厚み35μmの銅箔を積層した厚み1.6mmの銅張積層基板に、直径6mmのスルーホールを1,008孔形成した基板を;
テンティング性以外の評価用基板としては、厚み18μmの銅箔を積層した厚み0.4mmの銅張積層基板を;
それぞれ用いた。
テンティング性評価用の基板は、ジェットスクラブ研磨機を用いた表面処理により整面した後に評価に供した。
テンティング性以外の評価用の基板は、ソフトエッチング剤(菱江化学(株)製、CPE-900)を用いた表面処理、及び10質量%H2SO4水溶液による表面洗浄を順次に行って整面した後に評価に供した。
整面後の基板上に、各実施例又は比較例で得た感光性エレメントのポリエチレンフィルムを剥がしながら、ホットロールラミネーター(旭化成(株)製、AL-70)により、ロール温度105℃、エアー圧力0.35MPa、及びラミネート速度1.5m/minの条件でラミネートした。
直接描画式露光装置(日本オルボテック株式会社製、Paragon Ultra 200、主波長355nm)を用いて、直接描画式露光方法にて露光した。
露光パターンについては、各評価項目の項で後述する。
露光後の感光性樹脂組成物層から支持体を剥離した後、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を最小現像時間の2倍の時間スプレーして、感光性樹脂組成物層の未露光部分を溶解除去した。現像後、現像時間の1.5倍の時間で純水で洗浄し、エアーナイフで水切り処理後温風乾燥を行うことによって、評価用硬化膜を有する基板を得た。
上記最小現像時間とは、感光性樹脂組成物層の未露光部分が完全に溶解除去されるまでに要する最小の時間をいう。
感度の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、ライン/スペース=40μm/40μmのライン10本のマスクパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。得られたレジストパターンの、レジストトップ幅を光学顕微鏡により測定し、以下の基準によって感度を評価した。
レジストトップ幅が39.0μmとなる露光量が28mJ以下:感度「○(良好)」
レジストトップ幅が39.0μmとなる露光量が28mJを超える:感度「×(不良)」
ここで、レジストラインの測定場所は、10本あるラインのうちの端から5本目のライン、長さ方向の端から約5mmの位置とし、測定値として3回測定の平均値を用いた。パターンの端と中央部とでは、現像液及び水洗水の拡散の影響で線幅が異なり、端側のレジストラインが細くなる傾向がある。
解像性の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、種々のサイズのライン/スペース=1/1のパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
得られたパターンについて、形成されていた最小のパターン幅を光学顕微鏡により観察し、以下の基準によって解像性を評価した。
最小パターン幅が20μm以下であった場合:解像性「○(良好)」
最小パターン幅が20μmを超え、24μm以下であった場合:解像性「△(可)」
最小パターン幅が24μmを超えた場合:解像性「×(不良)」
密着性の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、種々のサイズの独立ラインのパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
得られたパターンを光学顕微鏡により観察し、以下の基準によって密着性を評価した。
正常に形成された最小パターン幅が18μm以下であった場合:密着性「○(良好)」
正常に形成された最小パターン幅が18μmを超え、22μm以下であった場合:密着性「△(可)」
正常に形成された最小パターン幅が22μmを超える:密着性「×(不良)」
ここで、ラインパターンが正常に形成されなかった場合とは、該ラインパターンが倒れていた場合、該ラインパターンが蛇行していた場合、又は基板上に該ラインパターンが存在していなかった場合をいう。
テンティング性の評価は、スルーホールを有する基板を用いて得られた上記<ラミネート>後のラミネート基板を観察して行った。
スルーホール上に形成された感光性樹脂組成物層(テント膜)が破れていた孔数を計測し、全部の孔に対する割合(テント膜破れ率)を算出し、以下の基準により評価した。
テント膜破れ率が0.1%未満であった場合:テンティング性「◎(極めて良好)」
テント膜破れ率が0.1%以上2%未満であった場合:テンティング性「○(良好)」
テント膜破れ率が2%以上であった場合:テンティング性「×(不良)」
エッチング速度(配線ボトム幅)の評価は、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
ラミネート基板に対し、ライン/スペース=50μm/30μmで、ラインが10本あるパターンを直接描画露光した。露光から15分経過した後、感光性樹脂組成物層から支持体を剥離し、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を最小現像時間の2倍の時間スプレーして、感光性樹脂組成物層の未露光部分を溶解除去した。現像後、現像時間の1.5倍の時間で純水にて洗浄した。
次いで、このライン/スペースパターンを有する水洗後の基板を乾燥せずに、該基板のライン/スペースの向きを搬送方向に直交(MD)として塩化銅エッチング装置(東京化工機製、NLE-2000)に導入し、塩酸濃度3.2モル/L、塩化第二銅濃度2.0モル/L、エッチングスプレー圧力0.2MPa、及びエッチング液温度50℃の条件で、ライン速度2.0m/分にて55秒間エッチングした。
上記エッチング後、剥離液として濃度3.0質量%のNaOH水溶液を用い、温度50℃において基板上の硬化膜を剥離除去して得られた銅ラインのMD方向の配線パターンのボトム幅を光学顕微鏡により測定した。
ここで、配線パターンのラインの測定場所は、10本あるラインの端から5本目のライン、長さ方向の端から約5mmの位置とし、測定値として3回測定の平均値を用いた。パターンの端と中央部では現像液及び水洗水の拡散によるレジストへの影響が異なるために仕上がり配線の線幅が異なり、端側の配線幅が細くなる傾向がある。
配線幅の縦横差の評価は、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
ラミネート基板に対し、ライン/スペース=50μm/30μmのライン10本のパターンがMD方向及びTD方向にタイル状に配置された露光パターンを直接描画露光した。
露光から15分経過した後、感光性樹脂組成物層から支持体を剥離し、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を最小現像時間の2倍の時間スプレーして、感光性樹脂組成物層の未露光部分を溶解除去した。現像後、現像時間の1.5倍の時間で純水にて洗浄した。
次いで、このライン/スペースパターンを有する水洗後の基板を乾燥せずに、該基板のライン/スペースの向きを搬送方向に直交(MD)として塩化銅バキュームエッチング装置(フジ機工製、投入口幅750mm、槽長2.6m)に導入し、エッチング液配管MD方向に14列(配管間隔 約18cm)、配管1本あたりのスプレーノズル数TD方向に14本(スリットノズル、噴射方向はTD方向に平行、ノズル間隔 約14cm、基板との距離 約5cm)、オシレーションなし、塩酸濃度2.85モル/L、塩化第二銅濃度2.0モル/L、エッチングスプレー圧力0.3MPa、バキューム圧力0.15MPa、及びエッチング液温度48℃の条件で、ライン速度2.2m/分にて71秒間エッチングした。
ここで、配線パターンのラインの測定場所は、10本あるラインの端から5本目のライン、長さ方向の端から約5mmの位置とし、測定値として3回測定値の平均値を用いた。パターンの端と中央部では現像液、水洗水の拡散によるレジストへの影響が異なるために仕上がり配線の線幅が異なり、端側の配線幅が細くなる傾向がある。
そして、下記数式:
配線幅の縦横差(μm)=TD-MD
により配線幅の縦横差を計算し、以下の基準により評価した。
配線幅の縦横差が1μm以下であった場合:配線ボトム幅 縦横差「◎(極めて良好)」
配線幅の縦横差が1μmを超え2μm以下であった場合:配線ボトム幅 縦横差「○(良好)」
配線幅の縦横差が2μmを超え4μm以下であった場合:配線ボトム幅 縦横差「△(可)」
配線幅の縦横差が4μmを超えた場合:配線ボトム幅 縦横差「×(不良)」
実施例及び比較例で用いた感光性樹脂組成物の組成を表1に、
表1に記載の各成分名の詳細を表2に、それぞれ示した。表1における各成分の配合量は、いずれも、固形分換算の質量部である。
各組成物を用いて行った評価結果を、表1に合わせて示した。
以下、本第二の実施形態の感光性樹脂組成物について、実施例の形式により具体的に説明する。
(1)原料物性値の測定
<酸当量>
酸当量とは、その中に1当量のカルボキシル基を有するアルカリ可溶性高分子の質量をいう。酸当量の測定は、自動滴定装置(例えば平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM-555))を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて電位差滴定法により行われる。
高分子の重量平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU-1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF-807、KF-806M、KF-806M、KF-802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM-105)による検量線使用)を用い、ポリスチレン換算値として求めた。
<感光性エレメントの作製>
表3に示した各成分を混合し、更にメチルエチルケトン(MEK)を追加して、固形分濃度55質量%の感光性樹脂組成物を調製した。
得られた感光性樹脂組成物を、支持体である厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製、GR-16)上に、バーコーターを用いて均一に塗布した後、95℃に調温した乾燥機中で4分間加熱乾燥させて、支持体上に厚み33μmの感光性樹脂層を形成した。
次いで、上記感光性樹脂層の支持体と反対側の面上に、保護層である厚み19μmのポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製GF-18)を貼付することにより、感光性エレメントを得た。
評価用基板としては、35μm圧延銅箔を積層した1.6mm厚の銅張積層板の表面を湿式バフロール研磨により整面した物を用いた。研磨は、スリーエム(株)製、スコッチブライト(登録商標)HD♯600を用い、2回通しにより行った。
整面して60℃に予熱した基板上に、各実施例又は比較例で得た感光性エレメントのポリエチレンフィルムを剥がしながら、ホットロールラミネーター(旭化成(株)製、AL-70)により、ロール温度105℃、エアー圧力0.35MPa、及びラミネート速度1.5m/minの条件下でラミネートした。
直接描画露光機(日立ビアメカニクス(株)製、DE-1DH、光源:GaN青紫ダイオード、主波長405±5nm)により、ストウファ41段ステップタブレット又は所定のDI露光用のマスクパターンを用いて、照度80mW/cm2の条件下で、ストウファ41段ステップタブレットにおいて14段を与えるのに相当する露光量で露光した。
露光後の感光性樹脂層から支持体を剥離した後、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を最小現像時間の2倍の時間スプレーして、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去した。現像後、現像時間の1.5倍の時間に亘って純水で洗浄し、エアーナイフによる水切り処理後、温風乾燥を行うことによって、評価用硬化膜を有する基板を得た。
最小現像時間とは、感光性樹脂層の未露光部分が完全に溶解除去されるまでに要する最小の時間をいう。
現像によって、レジストパターンが形成された評価基板に、塩銅エッチング装置(東京化工機(株)社製、塩銅エッチング装置)を用いて、50℃の塩化第二銅エッチング液(塩化第二銅濃度250g/L、HCl濃度3mol/L)を60秒間スプレーすることにより、銅張積層板上のレジストパターンにより被覆されていない部分の銅箔を溶解除去した。
エッチング後の評価用基板に、50℃に加温した3質量%の水酸化ナトリウム水溶液をスプレーすることにより、硬化したレジストを剥離した。
(i)現像凝集性試験
光重合性樹脂積層体中の厚さ50μm、面積0.6m2の感光層(レジスト層)を、200mlの1質量%Na2CO3水溶液に溶解させ、循環式スプレー装置を用いてスプレー圧0.1MPaで3時間スプレーを行った。その後、現像液を1日放置し、凝集物の発生を観察した。凝集物が多量に発生するとスプレー装置の底部及び側面に粉状物又は油状物が観察される。また、現像液に凝集物が浮遊することもある。現像液凝集性が良好な組成は、このような凝集物が全く発生しないか、又は発生しても極微量で水洗により簡単に洗い流すことが可能である。凝集物の発生状態を目視観察により以下のようにランク分けした。
◎(著しく良好):凝集物が全く発生しない。
○(良好):スプレー装置の底部又は側面には凝集物がなく、現像液に目視で確認可能な極微量の凝集物の浮遊が観察されるが水洗すると簡単に洗い流される。
△(可):スプレー装置の底部又は側面の一部及び現像液に凝集物が浮遊している。水洗しても凝集物の全てを洗い流すことはできない。
×(不良):スプレー装置全体に凝集物が見られ且つ現像液に凝集物が浮遊している。水洗でも凝集物の全てを洗い流すことは不可能であり、その大半が残留する。
各実施例及び比較例で得た感光性エレメントを用いて上記の方法に従ってラミネート及び露光を行って、各露光量及び現像後に残った段数により、ストウファ41段ステップタブレットにおいて14段を与えるのに相当する露光量(mj/cm2、14/41ST露光量)を調べ、以下の基準により評価した。
感度「〇」(良好):14/41ST露光量が25mj/cm2以下であった場合
感度「×」(不良):14/41ST露光量が25mj/cm2を超えた場合
各実施例及び比較例で得た感光性エレメントを用いて上記の方法に従ってラミネートを行った後、15分経過した試料を用い、ライン/スペースを1/1に設定し、さらに上記の方法に従って直接描画露光を行った。次いで、上記の方法に従って現像を行なった。
さらに、硬化レジストラインが正常に形成されている最小のマスクライン幅を調べ、以下の基準で評価した。
解像度「〇」(良好):最小ライン幅が25μm未満であった場合
解像度「△」(可):最小ライン幅が25μm以上30μm未満であった場合
解像度「×」(不良):最小ライン幅が30μm以上であった場合
各実施例及び比較例で得た感光性エレメントを用いて上記の方法に従ってラミネートを行った後、15分経過した試料を用い、上記の方法に従って直接描画露光を行った。次いで、上記の方法に従って現像した。
さらに、ライン/スペース=X/200としたときに、Xとして、正常に形成されている最小のマスクライン幅を調べ、以下の基準で評価した。
密着性「〇」(良好):最小ライン幅が25μm未満であった場合
密着性「△」(可):最小ライン幅が25μm以上30μm未満であった場合
密着性「×」(不良):最小ライン幅が30μm以上であった場合
実施例及び比較例で用いた感光性樹脂組成物の組成を表3に示し、かつ表3中の各成分名の詳細を表4に示した。表4中の各成分の配合量は、いずれも、固形分換算の質量部である。
各組成物を用いて行った評価結果も表4に示した。
以下、本第三の実施形態の感光性樹脂組成物について、実施例の形式により具体的に説明する。
高分子及び単量体の物性値の測定、並びに実施例及び比較例の評価用サンプルの作製方法を説明し、次いで、得られたサンプルについての評価方法及びその評価結果を示す。
<高分子の重量平均分子量又は数平均分子量の測定>
高分子の重量平均分子量又は数平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU-1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF-807、KF-806M、KF-806M、KF-802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM-105)による検量線使用)によりポリスチレン換算として求めた。
さらに、高分子の分散度は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(重量平均分子量/数平均分子量)として算出された。
本明細書において、酸当量とは、分子中に1当量のカルボキシル基を有する重合体の質量(グラム)を意味する。平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM-555)を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いて電位差滴定法により酸当量を測定した。
実施例1~12及び比較例1~5における評価用サンプルは以下のように作製した。
下記表5又は6に示す成分(但し、各成分の数字は固形分としての配合量(質量部)を示す)及び溶媒を十分に攪拌、混合して、感光性樹脂組成物調合液を得た。表5及び6中に略号で表した成分の名称を下記表7に示す。支持フィルムとして16μm厚のポリエチレンテレフタラートフィルム(三菱樹脂(株)製、R310-16B)を用い、その表面にバーコーターを用いて、この調合液を均一に塗布し、95℃の乾燥機中で3分間乾燥して、感光性樹脂組成物層を形成した。感光性樹脂組成物層の乾燥厚みは30μmであった。
研削材(日本カーリット(株)製、サクランダムR(登録商標#220))を用いて、35μm圧延銅箔を積層した0.4mm厚の銅張積層板をスプレー圧0.2MPaでジェットスクラブ研磨することにより、評価用基板を作製した。
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、整面して60℃に予熱した銅張積層板に、ホットロールラミネーター(旭化成(株)社製、AL-700)により、感光性樹脂積層体をロール温度105℃でラミネートして試験片を得た。エアー圧は0.35MPaとし、ラミネート速度は1.5m/分とした。
直接描画式露光装置(ビアメカニクス株式会社製、DE-1DH、主波長405nm)により15mJ/cm2の露光量で露光を行った。
感光性樹脂積層体からポリエチレンテレフタレートフィルムを剥離した後、(株)フジ機工製現像装置を用い、フルコーンタイプのノズルにて、現像スプレー圧0.15MPaで、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を所定時間スプレーして現像し、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去した。このとき、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て測定し、最小現像時間の2倍の時間で現像してレジストパターンを作製した。その際、水洗工程は、フラットタイプのノズルにて水洗スプレー圧0.15MPaで、現像工程と同時間処理した。
<テント性>
幅2.0mm×長さ15mmのスルーホールを有する0.6mm厚の両面銅張積層板を、ジェットスクラブ研磨機により表面処理した。上記<ラミネート>において説明した方法により両面にラミネートを行い、直接描画式露光装置(ビアメカニクス株式会社製、DE-1DH、主波長405nm)により両面を全面露光した。上記<現像>において説明した方法によって現像したときに、破れたテント穴数を計測し、全テント穴に対する破れ率を算出して、以下の基準によりランク分けした。
◎◎(最良):現像後の膜破れ率が、2%以下である。
◎(極めて良好):現像後の膜破れ率が、2%を超え、かつ4%以下である。
○(良好):現像後の膜破れ率が、4%を超え、かつ10%以下である。
×(不良):現像後の膜破れ率が、10%を超える。
接触角(水残りショート不良抑制性)の評価では、上記<ラミネート>において説明した方法によりラミネートを行なった後、上記<露光>において説明した方法によって全面現像を行い、続いて上記<現像>において説明した方法によって現像を行なった。
現像後、30分以内にサンプルを接触角の測定に供した。
接触角の測定はJIS R3257の静滴法に準拠し、株式会社ニック製の光学顕微鏡式接触角計「LSE-B100」を用い、温度23℃、湿度50RH%の環境下で硬化膜上に0.5μLの純水を滴下した後、接触角の測定を開始し、120秒後の値を採用して、以下の基準によりランク分けした。接触角の値が大きい場合、硬化レジストの疎水性が高いことを示し、水残りショート不良を抑制することができる。
◎(極めて良好):接触角が、35°以上である。
○(良好):接触角が、30°以上35°未満である。
△(許容):接触角が、25°以上30°未満である。
×(不良):接触角が、25°未満である。
実施例1~12の評価結果を下記表5に示し、かつ比較例1~5の評価結果を下記表6に示す。
(1)原料物性値の測定
<重量平均分子量の測定>
高分子の重量平均分子量は、日本分光(株)製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(ポンプ:Gulliver、PU-1580型、カラム:昭和電工(株)製Shodex(登録商標)(KF-807、KF-806M、KF-806M、KF-802.5)4本直列、移動層溶媒:テトラヒドロフラン、ポリスチレン標準サンプル(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM-105)による検量線使用)を用い、ポリスチレン換算値として求めた。
本明細書において、酸当量とは、分子中に1当量のカルボキシル基を有する重合体の質量(グラム)を意味する。平沼産業(株)製平沼自動滴定装置(COM-555)を使用し、0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いる電位差滴定法により酸当量を測定した。
<感光性エレメントの作製>
表8に示した各成分を混合し、更にメチルエチルケトン(MEK)を追加して、固形分濃度56質量%の感光性樹脂組成物を調製した。表8における各成分欄の数字は、組成物の調製に供した各成分の量(質量部)である。
得られた感光性樹脂組成物を、支持体である厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポンフィルム(株)製GR-16、ヘーズ値2.7%)上に、バーコーターを用いて均一に塗布した後、95℃に調温した乾燥機中で3分20秒加熱乾燥させて、支持体上に厚み33μmの感光性樹脂層を形成した。
次いで、上記感光性樹脂層の支持体と反対側の面上に、保護層である厚み19μmのポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製GF-18)を貼付することにより、感光性エレメントを得た。
評価用基板としては、35μm圧延銅箔を積層した1.6mm厚の銅張積層板の表面を湿式バフロール研磨により整面した物を用いた。研磨は、スリーエム(株)製、スコッチブライト(登録商標)HD♯600を用い、2回通しにより行った。
整面後の基板上に、各実施例又は比較例で得た感光性エレメントのポリエチレンフィルムを剥がしながら、ホットロールラミネーター(旭化成(株)製、AL-70)により、ロール温度105℃、エアー圧力0.35MPa、及びラミネート速度1.5m/分の条件下でラミネートした。
直接描画露光機(日立ビアメカニクス(株)製、DE-1AH、光源:GaN青紫ダイオード、主波長405±5nm)により、所定のDI露光用のマスクパターンを用いて、照度15mW/cm2の条件下で露光した。
露光パターンおよび露光量については、各評価項目の項で後述する。
露光後の感光性樹脂層から支持体を剥離した後、アルカリ現像機(フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用いて、29℃の0.8質量%Na2CO3水溶液を最小現像時間の2倍の時間スプレーして、感光性樹脂層の未露光部分を溶解除去した。現像後、現像時間と同じ時間純水で洗浄し、水洗後は温風乾燥処理を行わず基板を自然乾燥させることによって、評価用硬化膜を有する基板を得た。
上記最小現像時間とは、感光性樹脂層の未露光部分が完全に溶解除去されるまでに要する最小の時間をいい、現像液の濃度又は温度、スプレーの向き又は噴霧量、圧力、オシレーションの周波数などに依存して変化する。
ここで、最小現像時間を以下のようにランク分けした:
○:最小現像時間が30秒を超える。
×:最小現像時間が30秒以下。
感度の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、ライン/スペース=40μm/40μmのライン10本のマスクパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。得られたレジストパターンの、レジストトップ幅を光学顕微鏡により測定し、レジストトップ幅が39μmとなる露光量を感度の評価とした。
ここで、レジストラインの測定場所は、10本あるラインのうちの端から5本目のライン、長さ方向の端から約5mmの位置とし、測定値として3回測定の平均値を用いた。パターンの端と中央部とでは、現像液及び水洗水の拡散の影響で線幅が異なり、端側のレジストラインが細くなる傾向があるため、測定位置を特定することは重要である。
○:39μm線幅となる露光量が28mJ/cm2以下。
×:39μm線幅となる露光量が28mJ/cm2を超える。
解像性の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、種々のサイズのライン/スペース=1/1のパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
得られたパターンについて、形成されていた最小のパターン幅を光学顕微鏡により観察し、以下の基準によって解像性を評価した。
○:形成されていた最小のパターン幅が28μm以下。
×:形成されていた最小のパターン幅が28μmを超える。
密着性の評価には、上記<ラミネート>後、15分経過後のラミネート基板を用いた。
該ラミネート基板に対し、種々のサイズの独立ラインのパターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
得られたパターンを光学顕微鏡により観察し、以下の基準によって密着性を評価した。
ここで、ラインパターンが正常に形成されなかった場合とは、該ラインパターンが倒れていた場合、該ラインパターンが蛇行していた場合、又は基板上に該ラインパターンが存在していなかった場合をいう。
○:形成されていた最小のパターン幅が28μm以下。
×:形成されていた最小のパターン幅が28μmを超える。
光重合性樹脂積層体中の厚さ50μm、面積0.6m2の感光層(レジスト層)を、200mlの1質量%Na2CO3水溶液に溶解させ、循環式スプレー装置を用いてスプレー圧0.1MPaで3時間スプレーを行った。その後、現像液を1日静置し、凝集物の発生を観察した。凝集物が多量に発生するとスプレー装置の底面及び側面に粉状物又は油状物が観察される。現像液凝集性が良好な組成物においては、上記のような凝集物が全く発生しない。凝集性を、凝集物の発生状態に基づき、以下のようにランク分けした:
○:凝集物が全く発生しない。
△:スプレー装置の底部又は側面の一部に凝集物が見られる。
×:スプレー装置全体に凝集物が見られる。
上記<ラミネート>において説明した処理の後15分経過した基板を用い、該ラミネート基板に対し、4cm×6cmの長方形パターンを直接描画露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
得られた基板上の硬化レジストを50℃、3質量%のNaOHに浸し、レジストが基板から完全に剥離するまでの時間を測定し、剥離時間とした。
ここで、剥離性を以下のようにランク分けした:
○:完全に剥離するまでの時間が40秒以下。
×:完全に剥離するまでの時間が40秒を超える。
実施例及び比較例で用いた感光性樹脂組成物の組成を表8に、表8に記載の各成分名の詳細を表9に、それぞれ示した。表8における各成分の配合量は、いずれも、固形分換算の質量部である。
各組成物を用いて行った評価結果も表8に示した。
Claims (8)
- (A)アルカリ可溶性高分子;
(B)エチレン性不飽和結合含有化合物;及び
(C)光重合開始剤;
を含む感光性樹脂組成物であって、
前記(A)アルカリ可溶性高分子は、酸モノマー単位の含有割合が15質量%~23質量%かつスチレン単位の含有割合が30質量%以上の第一の共重合体を含み、
前記(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量が50,000以上であり、
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物の重量平均分子量が、900以下であり、
前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物は、下記一般式(II):
で表されるアルキレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物、及び下記一般式(III):
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物を含み、かつ前記(B)エチレン性不飽和結合含有化合物のうちの50質量%以上が、上記一般式(II)で表されるアルキレンオキサイド変性ビスフェノールA型ジ(メタ)アクリレート化合物である感光性樹脂組成物。 - 前記(C)光重合開始剤は、アクリジン化合物を含む、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記(A)アルカリ可溶性高分子は、芳香族モノマー単位の含有割合が45質量%~90質量%である第二の共重合体を含む、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- ヒンダードフェノールとして、下記一般式(V):
- ダイレクトイメージング露光用である、請求項1~4のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層が支持体上に積層された、感光性エレメント。
- 請求項6に記載の感光性エレメントの前記感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された前記感光性樹脂層を露光する露光工程;及び
露光された前記感光性樹脂層を現像する現像工程;
を含む、レジストパターンの形成方法。 - 請求項6に記載の感光性エレメントの前記感光性樹脂層を導体基板上に積層するラミネート工程;
積層された前記感光性樹脂層を露光する露光工程;
露光された前記感光性樹脂層を現像して、前記導体基板上にレジストパターンを形成する現像工程;
前記レジストパターンが形成された前記導体基板をエッチング又はめっきする導体パターン形成工程;及び
前記レジストパターンを剥離する剥離工程;
を含む、配線板の製造方法。
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