JP7214875B2 - 感光性樹脂組成物、及び感光性エレメント - Google Patents

感光性樹脂組成物、及び感光性エレメント Download PDF

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Description

本発明は感光性樹脂組成物、及び感光性エレメントに関する。
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。
プリント配線板の製造においては、支持体上に感光性樹脂層が積層された感光性エレメント(ドライフィルムレジスト)を使用することが多い。この感光性エレメントを用いる配線パターンの形成方法、及びこれに好適な感光性樹脂組成物として、多くの公知例が存在し、例えば、以下の特許文献1~5が挙げられる。
特許文献1は、特に紫外光や可視光に対して高感度でレーザー描画により硬化可能であり、かつ基材への膜形成後及び描画後の保存安定性に優れる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。その解決手段として、特許文献1は、テトラゾール-又はその誘導体、或いはトリアゾール又はその誘導体を含む、感光性樹脂組成物を記載している。テトラゾール-又はその誘導体としては、1H-1,2,3,4-テトラゾール-、5アミノ-1H-テトラゾール-、及び5メチル-1H-テトラゾール-が挙げられ、トリアゾール又はその誘導体としては、1,2,4-トリアゾール又は5クロロベンゾトリアゾールが挙げられている。
特許文献2は、銅表面との密着性が優れ、しかも塗装または積層後の経時変化に影響されない極めて安定なレジスト膜を形成しうる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。その解決手段として、特許文献2は、トリアゾール類、テトラゾール-類及びイミダゾール類からなる群から選択される1種又は2種以上のヘテロ環化合物を含む、感光性樹脂組成物を記載している。
特許文献3は、感度が高く、良好なレジストパターン形状が得られ、かつテント膜強度が強く、高精細で高アスペクト比のパターンを形成することができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。その解決手段として、特許文献3は、分子量が180~2,000のモノカルボン酸化合物を含む、感光性樹脂組成物を記載している。
特許文献4は、はく離片を細分化(はく離後のレジスト片のサイズを小さく)することができ、且つ耐めっき性に優れ、感度、解像度及び密着性に優れる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。その解決手段として、特許文献4は、少なくとも(メタ)アクリル酸及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリル酸エステルを共重合成分として含むバインダーポリマーを含有し、さらに、密着性付与剤として、ベンゾトリアゾール及び特定の一般式で表されるカルボキシベンゾトリアゾール誘導体を含有する、感光性樹脂組成物を記載している。
特許文献5は、導体層に対して十分に優れた密着性を有しており、しかも導体層の変色を引き起こし難いレジストを形成することができる感光性樹脂組成物を提供することを目的とする。その解決手段として、特許文献5は、バインダーポリマーと、エチレン性不飽和基を有する光重合性化合物と、光重合開始剤と、特定の一般式で表されるベンゾトリアゾール誘導体とを含む、感光性樹脂組成物を記載している。
特開2002-317005号公報 特許第4883537号公報 特開2011-81391号公報 特開2010-72535号公報 特許第4449983号公報
近年では、電子機器の小型化及び軽量化に伴い、プリント配線板の微細化及び高密度化が進んでおり、感光性エレメントの製造工程において、サイドエッチング(以下単に「サイドエッチ」ともいう。)を低減し、より均一な銅ライン幅を提供することにできる、高性能感光性エレメントが求められている。また、感光性エレメントは、一般に、現像後銅箔の上に形成されたレジストパターンをコントラストよく視認できるように、染料を含む。染料は、DFが露光された際に露光部分の色を変化させる機能を有する。
本発明は、サイドエッチ量が低減され、銅ライン幅の均一性に優れ、露光時に染料の発色を促し、露光部の視認性に優れた感光性樹脂組成物を提供することを目的のひとつとする。
本願発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、アルカリ可溶性高分子と、エチレン性不飽和二重結合を有する化合物と、光重合開始剤と、染料と、特定の構造を有する化合物とを含有する、感光性樹脂組成物により上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
(A)アルカリ可溶性高分子、
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物、
(C)光重合開始剤、
(D)染料、及び
(E)下記一般式(3)で表される化合物:
Figure 0007214875000001
{式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、水素原子又は炭素数1~20の有機基からなる群から独立して選択され、ただし、R及びRのうち少なくとも一つは、pKa5以下の酸性基を有する。}を含む、感光性樹脂組成物。
[2]
式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、水素原子又は炭素数1~3の有機基からなる群から独立して選択され、ただし、R及びRのうち少なくとも一つは、pKa5以下の酸性基を有する、項目1に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、R及びRのうち一方は、pKa5以下の酸性基を有する炭素数1~3の有機基であり、他方は水素原子である、項目2に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
上記酸性基が、カルボキシ基、リン酸基、又はスルホン酸基のいずれかである、項目1~3のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[5]
上記酸性基が、カルボキシ基である、項目4に記載の感光性樹脂組成物。
[6]
上記染料(D)が、ロイコ染料である、項目1~5のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[7]
上記化合物(E)を、上記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.001~0.5質量%含有する、項目1~6のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
上記化合物(E)が、25℃で固体である、項目1~7のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[9]
上記アルカリ可溶性高分子(A)が、その分子構造中に芳香環を含む、項目1~8のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[10]
支持体と、上記支持体上に形成された、項目1~9のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物層とを備える、感光性エレメント。
本発明によれば、サイドエッチ量が低減され、銅ライン幅の均一性に優れ、露光時に染料の発色を促し、露光部の視認性に優れた感光性樹脂組成物を提供することができる。なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。本発明の更なる実施形態及びその利点は、以下の記載を参照することにより明らかとなる。
以下、本発明の実施形態(以下、「本実施形態」という。)を例示する目的で詳細に説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。本願明細書において、各数値範囲の上限値及び下限値は任意に組み合わせることができる。
[感光性樹脂組成物]
本実施形態の感光性樹脂組成物は、(A)アルカリ可溶性高分子と、(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物と、(C)光重合開始剤と、(D)染料と、(E)特定の複素環構造を有する化合物とを含有する。化合物(E)は、後述する一般式(3)で表される化合物である。本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記構成を有することによって、サイドエッチ量が低減され、銅ライン幅の均一性に優れ、露光時に染料の発色を促し、露光部の視認性に優れた感光性樹脂組成物を提供することができる。
その理由は未だ明らかではなく、本発明は理論に限定されるものではないが、発明者らは、以下のように推察している。
サイドエッチ量の低減には、硬化したレジストと銅界面との密着力及び反応率が重要である。エッチング処理により、エッチング液がレジスト-銅界面に染み込むため、ドライフィルムの線幅とエッチング後の銅ライン幅の差(サイドエッチ)が発生する。レジスト-銅界面の相互作用が強固であれば、エッチング液が染み込みにくく、サイドエッチ量が小さくなる。銅との相互作用が強い化合物としては、イミダゾール・トリアゾール・テトラゾール-などが知られているが、これらの化合物の疎水性が高いと、現像後にも基板上に残り、エッチング残を発生するという問題がある。そこで、発明者らは、アルカリ水溶液可溶性の高い、pKa5以下の酸性基を有する化合物(E)を用いることで、エッチング残を低減できることを見いだした。また、サイドエッチ量の低減には、膨潤量が小さい方が有利なため、硬化後レジストの反応率も重要である。特にテトラゾール-は、約200nmの短波長域でラジカル開裂するため、これらが多く存在する特に銅界面(レジスト底部)の反応率が上昇し、レジスト底部の膨潤率が抑えられ、低サイドエッチに寄与すると考えられる。
他方、染料の発色は、露光部の視認性の点で好ましく、検査機等が露光のための位置合わせマーカーを読み取る場合、露光部と未露光部とのコントラストが大きい方が認識し易く有利である。露光時に反応したpKa5以下の酸性基を有する化合物(E)が、染料、好ましくはロイコクリスタルバイオレット(DMA)のカチオンを安定化するために発色が良好になり、露光コントラストが良好になると考えられる。
〈(A)アルカリ可溶性高分子〉
(A)アルカリ可溶性高分子は、後述する第一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ものであることが好ましい。また、(A)アルカリ可溶性高分子は、第一の単量体の少なくとも1種と、後述する第二の単量体の少なくとも1種とを共重合することにより得られるものであることがより好ましい。
第一の単量体は、分子中にカルボキシル基を含有する単量体である。第一の単量体としては、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、マレイン酸無水物、及びマレイン酸半エステル等が挙げられる。これらの中でも、特に(メタ)アクリル酸が好ましい。本明細書では、「(メタ)アクリル」とはアクリル及びメタクリルを意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及び「メタクリレート」を意味する。
(A)アルカリ可溶性高分子における第一の単量体の共重合割合は、全モノマーの合計質量に対して、10質量%~35質量%であることが好ましく、15質量%~30質量%であることがより好ましく、16質量%~28質量%であることがより好ましい。
第二の単量体は、非酸性であり、かつ分子中に重合性不飽和基を少なくとも1個有する単量体である。第二の単量体としては、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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸エステル;酢酸ビニル等のビニルアルコールのエステル類;並びに(メタ)アクリロニトリル、スチレン、及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、スチレントリマーなど)などが挙げられる。これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、スチレン、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。サイドエッチを抑制する観点からベンジル(メタ)アクリレートが特に好ましい。
(A)アルカリ可溶性高分子における第二の単量体の共重合割合は、(A)アルカリ可溶性高分子となる共重合体を構成する全モノマーの合計質量に対して、70質量%~90質量%であることが好ましく、70質量%~85質量%であることがより好ましく、72質量%~84質量%であることがより好ましい。
本実施形態では、レジストパターンの解像性を向上させるという観点から、(A)アルカリ可溶性高分子は、その分子構造中に芳香環を含むことが好ましく、その構造の側鎖に芳香族基を有することがより好ましい。
側鎖に芳香族基を有する(A)アルカリ可溶性高分子は、上記の第一の単量体及び第二の単量体のうちの少なくとも1種の単量体として、芳香族基を有する化合物を使用することにより調製されることができる。芳香族基を有する単量体としては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸アラルキルエステルの他、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、スチレン、ケイ皮酸、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、スチレントリマーなど)などが挙げられる。サイドエッチを抑制する観点から、(メタ)アクリル酸アラルキルエステルとスチレンが好ましく、特にベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
上記の芳香族基を有する化合物の共重合割合は、全モノマーの合計質量に対して、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、又は80質量%以上であることが好ましい。アルカリ可溶性を維持する観点からは、芳香族基を有する化合物の共重合割合は、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下である。
本実施形態では、(A)アルカリ可溶性高分子は、上記の第一の単量体及び第二の単量体から選択される1種以上の単量体を、既知の重合法、好ましくは付加重合、より好ましくはラジカル重合により、調製することができる。
(A)アルカリ可溶性高分子の酸当量(複数種のコポリマーを含む場合には、その混合物全体についての酸当量)は、感光性樹脂層の耐現像性、並びにレジストパターンの解像性及び密着性の観点から100以上であることが好ましく、感光性樹脂層の現像性及び剥離性の観点から600以下であることが好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子の酸当量は、200~500であることがより好ましく、250~450であることがさらに好ましい。
(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量(以下、「Mw」と略記することがある)(複数種のアルカリ可溶性高分子を併用する場合には、その全体のMwを意味する)としては、5,000~500,000であることが好ましく、5,000~100,000であることがより好ましく、10,000~65,000であることが更に好ましい。重量平均分子量と数平均分子量(以下、「Mn」と略記することがある)の比である分散度(Mw/Mn)(複数種のアルカリ可溶性高分子を併用する場合には、その全体の分散度)としては、1.0~6.0であることが好ましく、1.5~5.0であることがより好ましく、2.0~5.0であることが更に好ましく、2.5~4.5であることがより更に好ましく、3.0~4.2であることが特に好ましい。
(A)アルカリ可溶性高分子の重量平均分子量及び分散度が上記の範囲にあることは、適度の現像性、高い塗膜強度、及びレジスト厚みの均一性を得られる観点で好ましい。
(A)アルカリ可溶性高分子として、複数種のアルカリ可溶性高分子を併用する場合には、
(A-1)Mwが50,000未満であるアルカリ可溶性高分子、及び
(A-2)Mwが50,000以上であるアルカリ可溶性高分子、
を含むことが、特に好ましい。
上記アルカリ可溶性高分子(A-1)のMwは、5,000以上50,000未満であることがより好ましく、10,000~45,000であることが更に好ましく、10,000~35,000であることが特に好ましい。アルカリ可溶性高分子(A-1)のMwがこの範囲にあることは、現像性と解像性を両立する観点で好ましい。
一方、上記アルカリ可溶性高分子(A-2)のMwは、50,000~100,000であることがより好ましく、50,000~75,000であることが更に好ましく、50,000~65,000であることが特に好ましい。アルカリ可溶性高分子(A-2)のMwがこの範囲にあることは、本実施形態の感光性樹脂組成物を感光性エレメント(「ドライフィルムレジスト」ともいう。)に適用する場合の製品ライフをより長いものとする観点で好ましい。
アルカリ可溶性高分子(A-1)成分の、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対する含有割合は、好ましくは3質量%以上30質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上25質量%以下であり、更に好ましくは10質量%以上20質量%以下である。(A-1)成分の使用割合を上記の範囲に設定することは、解像性と小さいサイドエッチ量とを両立する観点で好ましい。
アルカリ可溶性高分子(A-2)成分の、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して含有割合は、好ましくは5質量%以上50質量%以下であり、より好ましくは15質量%以上48質量%以下であり、更に好ましくは18質量%以上45質量%以下である。(A-2)成分の使用割合を上記の範囲に設定することは、本実施形態の感光性樹脂組成物を感光性エレメント(ドライフィルムレジスト)に適用する場合の製品ライフをより長いものとする観点で好ましい。
本実施形態の感光性樹脂組成物における(A)アルカリ可溶性高分子の使用割合は、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して、25質量%~85質量%が好ましく、35質量%~75質量%がより好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子の使用割合を上記の範囲に設定することは、解像度、現像性、露光部分の現像液膨潤性、レジストパターンの剥離性、感光性エレメントの製品ライフの観点から好ましい。
〈(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物〉
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、その構造中にエチレン性不飽和二重結合を有することによって重合性を有する化合物である。このような化合物としては、ポリアルキレンオキシドの片方の末端に(メタ)アクリル酸を付加した化合物、ポリアルキレンオキシドの片方の末端に(メタ)アクリル酸を付加し、他方の末端をアルキルエーテル又はアリルエーテル化した化合物、等(第1群の化合物);アルキレンオキシド鎖の両末端に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、エチレンオキシド鎖とプロピレンオキシド鎖とがランダム又はブロックで結合したアルキレンオキシド鎖の両末端に(メタ)アクリロイル基を有する化合物、ビスフェノールAを変性した化合物、等(第2群の化合物);一分子中に3個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物、等(第3群の化合物);等を挙げることができる。
第1群のその他の化合物として、具体的には、例えば、ポリエチレングリコールをフェニル基に付加した化合物の(メタ)アクリレートであるフェノキシヘキサエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、平均2モルのプロピレンオキサイドを付加したポリプロピレングリコールと平均7モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールをノニルフェノールに付加した化合物の(メタ)アクリレートである4-ノルマルノニルフェノキシヘプタエチレングリコールジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、平均1モルのプロピレンオキサイドを付加したポリプロピレングリコールと平均5モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールをノニルフェノールに付加した化合物の(メタ)アクリレートである4-ノルマルノニルフェノキシペンタエチレングリコールモノプロピレングリコール(メタ)アクリレート平均8モルのエチレンオキサイドを付加したポリエチレングリコールをノニルフェノールに付加した化合物のアクリレートである4-ノルマルノニルフェノキシオクタエチレングリコール(メタ)アクリレート(例えば東亞合成(株)製、M-114)等が挙げられる。
第2群のその他の化合物として、具体的には、例えば、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ペンタエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘキサエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ヘプタエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、オクタエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、デカエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、12モルのエチレンオキシド鎖の両末端に(メタ)アクリロイル基を有する化合物等のポリエチレングリコ-ル(メタ)アクリレ-ト;ポリプロピレングリコ-ルジ(メタ)アクリレ-ト;ポリブチレングリコ-ルジ(メタ)アクリレ-ト等を挙げることができる。化合物中にエチレンオキシド基とプロピレンオキシド基とを含むポリアルキレンオキシドジ(メタ)アクリレート化合物としては、例えば、平均12モルのプロピレンオキシドを付加したポリプロピレングリコールにエチレンオキシドをさらに両末端にそれぞれ平均3モル付加したグリコールのジメタクリレート、平均18モルのプロピレンオキシドを付加したポリプロピレングリコールにエチレンオキシドをさらに両末端にそれぞれ平均15モル付加したグリコールのジメタクリレート等が挙げられる他、
ビスフェノールAにアルキレンオキシドを付加したポリアルキレングリコールの両末端にエチレン性不飽和二重結合を有する化合物等を挙げることができる。
上記第2群の化合物のうちのビスフェノールAを変性した化合物として、ビスフェノールAにアルキレンオキシドを付加したポリアルキレングリコールの両末端にエチレン性不飽和二重結合を有する化合物を用いることは、解像性及び密着性の観点から好ましい。この化合物中のエチレン性不飽和二重結合は、(メタ)アクリロイル基に含まれる形で該化合物に含有されることが好ましい。
ビスフェノールAにアルキレンオキシドを付加して変性するには、例えば、エチレンオキシド変性、プロピレンオキシド変性、ブチレンオキシド変性、ペンチレンオキシド変性、へキシレンオキシド変性等が知られている。ビスフェノールAにエチレンオキシドを付加したポリアルキレングリコールの両末端に(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましい。
このような化合物としては、例えば、2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシジエトキシ)フェニル)プロパン(例えば新中村化学工業(株)製NKエステルBPE-200)、2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシトリエトキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシテトラエトキシ)フェニル)プロパン、2,2-ビス(4-((メタ)アクリロキシペンタエトキシ)フェニル)プロパン(例えば新中村化学工業(株)製NKエステルBPE-500)等が挙げられる。さらに、ビスフェノールAの両末端にそれぞれ平均2モルのプロピレンオキサイドと平均6モルのエチ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、又はビスフェノールAの両末端にそれぞれ平均2モルのプロピレンオキサイドと平均15モルのエチ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)アクリレート等のように、エチレンオキシド変性及びプロピレンオキシド変性した化合物も好ましい。ビスフェノールAをアルキレンオキシド変性することにより両末端に(メタ)アクリロイル基を有している化合物中のエチレンオキシド、プロピレンオキシドのモル数は、解像性、密着性、及び柔軟性を向上させる観点から、1モル以上60モル以下が好ましく、4モル以上40モル以下がより好ましく、5モル以上20モル以下が更に好ましい。
上記第3群の化合物は、分子内にアルキレンオキシド基を付加させることができる基を3モル以上有する中心骨格に、エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基、ブチレンオキシ基等のアルキレンオキシ基を付加させて得られたアルコールを(メタ)アクリレート化することによって得られる。中心骨格になることができる化合物としては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、イソシアヌレート環等を挙げることができる。
より具体的には、例えば、トリメチロールプロパンのエチレンオキシド(EO)3モル変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンのEO6モル変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンのEO9モル変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンのEO12モル変性トリアクリレート等を挙げることができる。このような化合物としては、例えば、グリセリンのEO3モル変性トリアクリレート(例えば新中村化学工業(株)製A-GLY-3E)、グリセリンのEO9モル変性トリアクリレート(例えば新中村化学工業(株)製A-GLY-9E)、グリセリンのEO6モル及びプロピレンオキシド(PO)6モル変性トリアクリレート(A-GLY-0606PE)、グリセリンのEO9モルPO9モル変性トリアクリレート(A-GLY-0909PE)等を挙げることができる。更にペンタエリスリトールの4EO変性テトラアクリレート(例えばサートマージャパン(株)社製SR-494)、ペンタエリスリトールの35EO変性テトラアクリレート(例えば新中村化学工業(株)社製NKエステルATM-35E)等を挙げることができる。
エチレン性不飽和二重結合を有する化合物として、イソシアヌレート化合物も挙げることができる。
このような化合物の具体例としては、例えば、エトキシ化イソシアヌル酸トリ(メタ)アクリレート、ε-カプロラクトン変性トリス(2-(メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、下記式:
Figure 0007214875000002
で表される化合物、(EO)変性イソシアヌレート誘導トリ(メタ)アクリレート(エチレンオキサイド平均27mol付加物)等を挙げることができる。
このような化合物としては市販品を用いることができ、例えば、UA-7100、A-9300-1CL(以上、新中村化学工業社製);アロニックスM-327(東亞合成社製)等を挙げることができる。
ウレタン結合とエチレン性不飽和二重結合を有する化合物として、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、またはジイソシアネート化合物(例えば、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート)と、一分子中にヒドロキシル基と(メタ)アクリル基を有する化合物(例えば、2-ヒドロキシプロピルアクリレート、オリゴプロピレングリコールモノメタクリレート)とのウレタン化合物が挙げられる。具体的には、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)との反応物である。
フタル酸構造とエチレン性不飽和二重結合を有する化合物としては、例えば、γ-クロロ-β-ヒドロキシプロピル-β’-(メタ)アクリロイルオキシエチル-o-フタレート、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-フタレートなどが挙げられる。
その他にも、(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物としてトリシクロデカンジ(メタ)アクリレートや(2,2-ビス{4-(メタクリロキシペンタエトキシ)シクロヘキシル}プロパン等を含んでもよい。
本実施形態の感光性樹脂組成物は、ビスフェノールAを変性した化合物を含むことが望ましい。本実施形態の感光性樹脂組成物における、ビスフェノールAを変性した化合物の使用割合は、感光性樹脂組成物の固形分の合計質量に対して、12質量%~45質量%が好ましく、17質量%~40質量%がより好ましく、20質量%~40質量%が更に好ましい。使用割合をこの範囲とすることは、解像度、現像性のバランスに優れる感光性樹脂組成物を得る観点で好適である。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物の感光性樹脂組成物の全固形分質量に対する割合は、好ましくは5質量%~70質量%である。この割合を5質量%以上にすることは、感度、解像性及び密着性の観点から好ましく、この割合を15質量%以上にすることがより好ましく、20質量%以上にすることが更に好ましい。一方で、この割合を70質量%以下にすることは、エッジフューズ及び硬化レジストの剥離遅延を抑えるという観点から好ましく、この割合を60質量%以下にすることがより好ましい。
〈(C)光重合開始剤〉
(C)光重合開始剤としては、例えば、ヘキサアリールビイミダゾール化合物、N-アリール-α-アミノ酸化合物、キノン化合物、芳香族ケトン化合物、アセトフェノン化合物、アシルフォスフィンオキサイド化合物、ベンゾイン化合物、ベンゾインエーテル化合物、ジアルキルケタール化合物、チオキサントン化合物、ジアルキルアミノ安息香酸エステル化合物、オキシムエステル化合物、アクリジン化合物、ピラゾリン誘導体、N-アリールアミノ酸のエステル化合物、ハロゲン化合物等が挙げられる。
ヘキサアリールビ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-ジフェニルビイミダゾール、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’-ジフェニルビイミダゾール、2,4-ビス-(o-クロロフェニル)-5-(3,4-ジメトキシフェニル)-ジフェニルビイミダゾール、2,4,5-トリス-(o-クロロフェニル)-ジフェニルビイミダゾール、2-(o-クロロフェニル)-ビス-4,5-(3,4-ジメトキシフェニル)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、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)-ビイミダゾール、及び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)-ビイミダゾール等が挙げられる。中でも、高感度、解像性及び密着性の観点から、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が好ましい。
N-アリール-α-アミノ酸化合物としては、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が挙げられる。特にN-フェニルグリシンは増感効果が高く好ましい。
キノン化合物としては、例えば、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、2-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、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を挙げることができる。
芳香族ケトン化合物としては、例えば、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、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン等を挙げることができる。
アセトフェノン化合物としては、例えば、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニルプロパン-1-オン、1-(4-イソプロピルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、1-(4-ドデシルフェニル)-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパン-1-オン、4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル(2-ヒドロキシ-2-プロピル)ケトン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、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、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等を挙げることができる。アセトフェノン化合物の市販品としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のイルガキュア-907、イルガキュア-369、及びイルガキュア-379を挙げることができる。密着性の観点からは、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンが好ましい。
アシルフォスフィンオキサイド化合物としては、例えば、2,4,6-トリメチルベンジルジフェニルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フォスフィンオキサイド、ビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルフォスフォンオキサイド等が挙げられる。アシルフォスフィンオキサイド化合物の市販品としては、例えば、BASF社製のルシリンTPO、及びチバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のイルガキュア-819が挙げられる。
ベンゾイン化合物及びベンゾインエーテル化合物としては、例えば、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を挙げることができる。
ジアルキルケタール化合物としては、例えば、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール等を挙げることができる。
チオキサントン化合物としては、例えば、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、2-クロルチオキサントン等を挙げることができる。
ジアルキルアミノ安息香酸エステル化合物としては、例えば、ジメチルアミノ安息香酸エチル、ジエチルアミノ安息香酸エチル、エチル-p-ジメチルアミノベンゾエート、2-エチルヘキシル-4-(ジメチルアミノ)ベンゾエート等を挙げることができる。
オキシムエステル化合物としては、例えば、1-フェニル-1,2-プロパンジオン-2-O-ベンゾイルオキシム、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)オキシム等が挙げられる。オキシムエステル化合物の市販品としては、例えば、チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製のCGI-325、イルガキュア-OXE01、及びイルガキュア-OXE02が挙げられる。
アクリジン化合物としては、感度、解像性、入手性等の点で、1,7-ビス(9,9’-アクリジニル)ヘプタン又は9-フェニルアクリジンが好ましい。
ピラゾリン誘導体としては、密着性及びレジストパターンの矩形性の観点から、1-フェニル-3-(4-tert-ブチル-スチリル)-5-(4-tert-ブチル-フェニル)-ピラゾリン、1-フェニル-3-(4-ビフェニル)-5-(4-tert-ブチル-フェニル)-ピラゾリン及び1-フェニル-3-(4-ビフェニル)-5-(4-tert-オクチル-フェニル)-ピラゾリンが好ましい。
N-アリールアミノ酸のエステル化合物としては、例えば、N-フェニルグリシンのメチルエステル、N-フェニルグリシンのエチルエステル、N-フェニルグリシンのn-プロピルエステル、N-フェニルグリシンのイソプロピルエステル、N-フェニルグリシンの1-ブチルエステル、N-フェニルグリシンの2-ブチルエステル、N-フェニルグリシンのtertブチルエステル、N-フェニルグリシンのペンチルエステル、N-フェニルグリシンのヘキシルエステル、N-フェニルグリシンのペンチルエステル、N-フェニルグリシンのオクチルエステル等が挙げられる。
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、ジアリルヨードニウム化合物等が挙げられ、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。
本実施形態の感光性樹脂組成物における(C)光重合開始剤の使用割合は、該感光性樹脂組成物の固形分の合計質量に対して、0.01質量%~20質量%が好ましく、0.5質量%~10質量%がより好ましい。(C)光重合開始剤の使用割合をこの範囲とすることにより、十分な感度を得られ、レジスト底部にまで十分に光を透過させることができ、高解像性を得られると共に、導体パターンにおけるサイドエッチ量とのバランスに優れる感光性樹脂組成物を得ることができる。
(C)光重合開始剤として、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物を使用することが好ましい。この場合、ヘキサアリールビスイミダゾール化合物の使用割合は、該感光性樹脂組成物の固形分の合計質量に対して、0.1質量%~10質量%が好ましく、0.5質量%~5質量%がより好ましい。
(C)光重合開始剤としては、芳香族ケトン化合物とヘキサアリールビスイミダゾール化合物とを併用することが特に好ましい。この場合、芳香族ケトン化合物の使用割合は、該感光性樹脂組成物の固形分の合計質量に対して、0.5質量%以下が好ましく、0.01質量%~0.4質量%がより好ましい。ヘキサアリールビスイミダゾール化合物の使用割合は、該感光性樹脂組成物の固形分の合計質量に対して、0.1質量%~10質量%が好ましく、0.5質量%~5質量%がより好ましい。
〈(D)染料〉
本実施形態の感光性樹脂組成物は、染料(D)を含む。感光性樹脂組成物が染料を含有することにより露光部分が発色するので視認性の点で好ましく、また、検査機等が露光のための位置合わせマーカーを読み取る場合、露光部と未露光部とのコントラストが大きい方が認識し易く有利である。本実施形態における化合物(E)と組み合せたときに、露光部と未露光部とのコントラストが大きい染料としては、好ましくはロイコ染料及びフルオラン染料であり、より好ましくはロイコ染料である。
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:DMA)、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、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(DMA)が好ましい。
本実施形態の感光性樹脂組成物における染料の使用割合は、露光部と未露光部とのコントラストの観点から、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.01質量%~2質量%であることが好ましく、0.1質量%~1.5質量%であることがより好ましい。ロイコ染料の使用割合をこの範囲に設定することにより、良好な発色性と感度とを実現することができる。
本実施形態において、染料は、ベース染料を含んでもよい。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]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、及びベーシックブルー7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。
本実施形態の感光性樹脂組成物におけるベース染料の使用割合は、該感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.001質量%~3質量%が好ましく、より好ましくは0.01質量%~2質量%の範囲であり、更に好ましくは、0.01質量%~1.2質量%の範囲である。この範囲の使用割合とすることにより良好な着色性を得ることができる。
〈(E)特定の複素環構造を有する化合物〉
本実施形態において、化合物(E)は、アミノ基を有さず、かつ、pKa5以下の酸性基と、窒素原子を4個有する複素環構造とを有する化合物である。化合物(E)は、常温(25℃)で固体であることが好ましい。
化合物(E)は、以下に記載する一般式(3)で表される化合物である。
Figure 0007214875000003
一般式(3)中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、水素原子又は炭素数1~20の有機基からなる群から独立して選択され、好ましくは水素原子及び炭素数1~10の有機基からなる群から独立して選択され、更に好ましくは水素原子及び炭素数1~3の有機基からなる群から独立して選択される。ただし、一般式(3)中、R及びRのうち少なくとも一つは、pKa5以下の酸性基を有する。R及び/又はRが、pKa5以下の酸性基を有する有機基である場合、「炭素数」とは、pKa5以下の酸性基の炭素数を含む有機基全体の炭素数をいう。
一般式(3)において、炭素数1~20の有機基として、具体的には、オクタデシル基、ヘプタデシル基、ヘキサデシル基、ペンタデシル基、テトラデシル基、トリデシル基、ドデシル基、ウンデシル基、及びデシル基が挙げられる。
一般式(3)において、炭素数1~10の有機基として、具体的には、ノニル基、オクチル基、ヘプチル基、ヘキシル基、ペンチル基、及びブチル基が挙げられる。
一般式(3)において、炭素数1~3の有機基として、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、及びiso-プロピル基等が挙げられる。
一般式(3)において、pKa5以下の酸性基として、具体的には、カルボキシ基、リン酸基、及びスルホン酸基が挙げられる。優れた発色性、及び低サイドエッチングの観点から、酸性基は、カルボキシ基であることが好ましい。
化合物(E)が、一般式(3)で表される化合物であることにより、優れた発色性、及び低サイドエッチングが得られる。
優れた発色性、及び低サイドエッチングの観点から、一般式(3)で表される化合物としては、R及びRのうち一方が、pKa5以下の酸性基を有する炭素数1~3の有機基であり、他方が水素原子及び炭素数1~3の有機基からなる群から独立して選択されることが更に好ましく、R及びRのうち一方が、pKa5以下の酸性基を有する炭素数1~3の有機基であり、他方が水素原子であることがより更に好ましい。
一般式(3)で表される化合物として、具体的には、1H-テトラゾール-1-カルボン酸、1H-テトラゾール-5-カルボン酸、1H-テトラゾール-1-酢酸、1H-テトラゾール-5-酢酸、1H-テトラゾール-1-プロピオン酸、1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、5-メチル-1H-テトラゾール-1-カルボン酸、1-メチル-1H-テトラゾール-5-カルボン酸、5-メチル-1H-テトラゾール-1-酢酸、1-メチル-1H-テトラゾール-5-酢酸、5-メチル-1H-テトラゾール-1-プロピオン酸、1-メチル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、5-エチル-1H-テトラゾール-1-カルボン酸、1-エチル-1H-テトラゾール-5-カルボン酸、5-エチル-1H-テトラゾール-1-酢酸、1-エチル-1H-テトラゾール-5-酢酸、5-エチル-1H-テトラゾール-1-プロピオン酸、1-エチル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、5-プロピル-1H-テトラゾール-1-カルボン酸、1-プロピル-1H-テトラゾール-5-カルボン酸、5-プロピル-1H-テトラゾール-1-酢酸、1-プロピル-1H-テトラゾール-5-酢酸、5-プロピル-1H-テトラゾール-1-プロピオン酸、1-プロピル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-オクタデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-へプタデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ヘキサデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ペンタデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-テトラデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-トリデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ドデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ウンデシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-デシル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ノニル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-オクタ-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-へプタ-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ヘキサ-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ペンタ-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-ブチル-1H-テトラゾール-5-酢酸、1-オクタデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-へプタデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ヘキサデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ペンタデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-テトラデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-トリデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ドデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ウンデシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-デシル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ノニル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-オクタ-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-へプタ-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ヘキサ-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ペンタ-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸、1-ブチル-1H-テトラゾール-5-プロピオン酸等が挙げられる。これらのなかでも、優れた発色性、及び低サイドエッチングの観点から、一般式(3)で表される化合物としては、1H-テトラゾール-1-酢酸、及び1H-テトラゾール-5-酢酸が好ましく、1H-テトラゾール-5-酢酸がより好ましい。
感光性樹脂組成物中の化合物(E)の含有量は、優れた発色性、及び低サイドエッチングの観点から、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.001質量%~5質量%の範囲であってよく、好ましくは0.001質量%~0.5質量%、より好ましくは0.001質量%~0.3質量%、更に好ましくは0.001質量%~0.2質量%、より更に好ましくは0.001質量%~0.1質量%である。感光性樹脂組成物中の化合物(E)の含有量の下限値は、感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して、0.01質量%であってよく、0.02質量%であってよく、0.03質量%であってよい。
〈その他の成分〉
本実施形態の感光性樹脂組成物は、上記に説明した(A)~(E)成分のみを含有していてもよいし、これらとともにその他の成分を含有していてもよい。ここで使用できるその他の成分としては、例えば安定化剤を挙げることができる。
安定化剤は、感光性樹脂組成物の熱安定性若しくは保存安定性、又はこれらの双方を向上させる観点から好ましい。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、及びグリシジル基を有するアルキレンオキシド化合物から成る群から選ばれる少なくとも1つの化合物が挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
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)、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩(例えば、ニトロソフェニルヒドロキシルアミンが3モル付加したアルミニウム塩など)、ジフェニルニトロソアミンなどが挙げられる。これらの中でも、トリエチレングリコール-ビス[3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]やニトロソフェニルヒドロキシルアミンが3モル付加したアルミニウム塩が好ましい。また、これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
ベンゾトリアゾール化合物としては、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、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、1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-5-カルボキシルベンゾトリアゾールと1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-6-カルボキシルベンゾトリアゾールの1:1混合物などが挙げられる。これらの中でも、1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-5-カルボキシルベンゾトリアゾールと1-(2-ジ-n-ブチルアミノメチル)-6-カルボキシルベンゾトリアゾールの1:1混合物が好ましい。また、これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
カルボキシベンゾトリアゾール化合物としては、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、及び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などが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
グリシジル基を有するアルキレンオキシド化合物としては、例えば、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル(例えば、共栄社化学(株)製エポライト1500NP)、ノナエチレングリコールジグリシジルエーテル(例えば、共栄社化学(株)製エポライト400E)、ビスフェノールA-プロピレンオキシド 2モル付加物ジグリシジルエーテル(例えば、共栄社化学(株)製エポライト3002)、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(例えば、共栄社化学(株)製エポライト1600)などが挙げられる。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて使用されることができる。
本実施形態では、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、及びグリシジル基を有するアルキレンオキシド化合物の、感光性樹脂組成物中の合計含有量は、好ましくは0.001質量%~3質量%の範囲であり、より好ましくは0.05~1.5質量%の範囲である。この合計含有量は、感光性樹脂組成物に良好な保存安定性を付与するという観点から0.001質量%以上であることが好ましい一方、感光性樹脂層の感度を維持するという観点から3質量%以下であることが好ましい。
[感光性樹脂組成物調合液]
本実施形態では、上記のような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調製することができる。ここで使用される好適な溶媒としては、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン;メタノール、エタノール、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。感光性樹脂組成物調合液の粘度が、25℃において500mPa・sec~4,000mPa・secとなるように、感光性樹脂組成物に溶媒を添加して調合液を調製することが好ましい。
[感光性エレメント]
本実施形態における感光性エレメント(ドライフィルムレジストともいう。)は、支持体と、上述の本実施形態の感光性樹脂組成物から当該支持体上に形成された感光性樹脂組成物層とを備える。本実施形態の感光性エレメントは、必要により、前記感光性樹脂組成物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]
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(フィルム基材、以下「支持フィルム」ともいう。)が好ましい。このような支持フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、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。
支持体のヘーズとしては、0.01%~5.0%が好ましく、0.01%~3.5%がより好ましく、0.01%~2.5%が更に好ましく、0.01%~1.0%がより更に好ましい。
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、10~30μm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]
本実施形態の感光性エレメントにおける感光性樹脂組成物層は、上述した本実施形態の感光性樹脂組成物から成る層である。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、該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。
本実施形態の感光性エレメントにおける感光性樹脂組成物層の厚みは、好ましくは5~100μmであり、より好ましくは5~50μm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。
[保護膜]
本実施形態の感光性エレメントにおけ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、10~100μmが好ましく、10~50μmがより好ましい。
[感光性エレメントの製造方法]
本実施形態の感光性エレメントは、支持体及び感光性樹脂組成物層、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、感光性樹脂組成物層、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、本実施形態の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、支持体上に該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。
[レジストパターンの形成方法]
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、本実施形態の感光性エレメントを用いて基板の上に感光性樹脂組成物層を形成するラミネート工程、該感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、及び該感光性樹脂組成物層の未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を形成する現像工程を、上記に記載の順に含む。
本実施形態のレジストパターンの形成方法においては、先ず、ラミネート工程において、ラミネーターを用いて基板上に感光性樹脂組成物層を形成する。具体的には、感光性エレメントが保護層を有する場合には保護層を剥離した後、ラミネーターを用いて感光性樹脂組成物層を基板表面に加熱圧着しラミネートする。使用される基板の材質としては、例えば、銅、ステンレス鋼(SUS)、ガラス、酸化インジウムスズ(ITO)、導体薄膜が積層されたフレキシブル基材等が挙げられる。上記導体薄膜としては、例えば、ITO、銅、銅-ニッケル合金、銀等を;上記フレキシブル基材を構成する材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)等を;
それぞれ挙げることができる。上記の基板は、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。
本実施形態の感光性エレメントは、エッチング工法によるタッチパネルセンサーの製造に好適に適用可能である。タッチパネルセンサーにおける配線(導体パターン)の形成には、エッチング工法が一般的である。上述のように、タッチパネルセンサーにおいては、通常のプリント配線板と比較して、遥かにファインなサイズの配線形成が求められる。ここで、従来技術における感光性エレメントを用いたエッチング工法を採用すると、形成される導体パターンのサイドエッチ量が大きいため、タッチパネルセンサー製造の製品歩留まりに限界があった。しかしながら本実施形態の感光性エレメントはサイドエッチ量の低減に優れるため、タッチパネルセンサーを高い歩留まりで製造することが可能となるのである。
ここで、感光性樹脂組成物層は、基板表面の片面だけにラミネートしてもよいし、必要に応じて基板両面にラミネートしてもよい。この時の加熱温度は、40℃~160℃とすることが好ましい。加熱圧着を2回以上行うことにより、得られるレジストパターンの基板に対する密着性がより向上する。2回以上の圧着を行う場合には、二連のロールを備えた二段式ラミネーターを使用してもよいし、基板と感光性樹脂組成物層との積層物を何回か繰り返してロールに通して圧着してもよい。
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。
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の何れの方法によってもよい。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。
マスクレス露光においては、フォトマスクを使用せず、基板上に直接描画装置によって露光する。光源としては、波長350nm~410nmの半導体レーザー、超高圧水銀灯等が用いられる。マスクレス露光において、描画パターンはコンピューターによって制御され、露光量は、露光光源の照度及び基板の移動速度によって決定される。
本実施形態の感光性エレメントは、フォトマスクを介して露光する方法に適用することが、解像度を向上し、かつサイドエッチ量を低減する効果が最大限に発揮される点で、好ましい。
次に、現像工程において、感光性樹脂組成物層の未露光部を、現像液により除去する。露光後、感光性樹脂組成物層上に支持体がある場合には、これを除いた後に現像工程に供することが好ましい。
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、NaCO、KCO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NaCO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、18℃~40℃の範囲で一定温度に保つことが好ましい。
上述の工程によってレジストパターンが得られる。場合によっては、更に100℃~300℃の加熱工程を行ってもよい。この加熱工程を実施することにより、更なる耐薬品性向上が可能となる。加熱には、熱風、赤外線、遠赤外線等の適宜の方式の加熱炉を用いることができる。
[配線板の形成方法]
本実施形態における配線板の形成方法は、本実施形態の感光性エレメントを用いて基板の上に感光性樹脂組成物層を形成するラミネート工程、該感光性樹脂組成物層を露光する露光工程、該感光性樹脂組成物層の未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を形成する現像工程、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、上記に記載の順に含む。上記の方法により、基板上に所望の導線パターンが形成されて成る配線板を得ることができる。
ラミネート工程、露光工程、及び現像工程については、上記[レジストパターンの形成方法]と同様である。上記のレジストパターンの形成方法によってレジストパターンを形成した後に、以下の導体パターン形成工程及び剥離工程を経ることにより、基板上に導体パターンが形成された配線板を得ることができる。
導体パターン形成工程においては、レジストパターンが形成された基板上で、現像工程によって露出した基板表面(例えば銅面)に、公知のエッチング法又はめっき法を用いて導体パターンを形成することができる。
本実施形態の感光性樹脂組成物を用いて得られたレジストパターンのサイドエッチ量は、5.5μm以下であることが好ましい。より好ましくは5.4μm以下である。更により好ましくは5.3μm以下である。
また、銅のラインパターンのトップ幅としては、4.2μm以上が望ましい。より好ましくは4.5μm以上である。更により好ましくは4.8μm以上である。
このことにより、ファインな配線形成が可能になる利点が得られ、好ましい。
本実施形態における感光性樹脂組成物、感光性エレメント、及び導体パターンの形成方法は、例えば、プリント配線板、リードフレーム、凹凸パターンを有する基材、半導体パッケージ、タッチパネルセンサー等の製造に、極めて好適に適用することができる。
[タッチパネルセンサー]
本実施形態における感光性樹脂組成物、感光性エレメント、及び導体パターンの形成方法は、特に、タッチパネルセンサーの製造に好適である。タッチパネルセンサーは、スパッタ銅層を有するフレキシブル基材上に、上記の方法によって形成された導体パターンから成る引き出し配線を形成することにより、製造される。そして、液晶表示素子、上記のタッチパネルセンサー、及びガラスをこの順に積層することにより、タッチパネルを得ることができる。
上述した各種パラメータの評価値については、特に断りのない限り、後述する実施例における測定方法に準じて測定される測定値である。
以下、実施例及び比較例により本実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例及び比較例に限定されるものではない。
<重量平均分子量及び分散度>
試料をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレン(昭和電工(株)製Shodex STANDARD SM-105)の検量線を用いて、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、及び分散度(Mw/Mn)を算出した。
具体的には、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を使用して、以下の条件で測定した。
示差屈折率計:RI-1530
ポンプ:PU-1580
デガッサー:DG-980-50
カラムオーブン:CO-1560
カラム:順にKF-8025、KF-806M×2、及びKF-807を直列に接続
溶離液:THF
<酸当量>
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。
<ガラス転移温度>
アルカリ可溶性高分子のガラス転移温度は、各コモノマーのTgとして上述の文献値を用い、上記Fox式(I)によって算出した。
<感光性エレメントの作製>
表1に示す各成分を混合し、更にメチルエチルケトン(MEK)を追加して、固形分濃度61質量%の感光性樹脂組成物を調製した。また、表1に示す各成分についての説明を表2に示す。
得られた感光性樹脂組成物を、支持フィルムである厚み16μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ(株)製、品名「FB40」)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5分間加熱乾燥させて、支持フィルム上に厚み5μm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フィルムと反対側の面上に、保護層である厚み33μmのポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、品名「GF-858」)を貼付することにより、感光性エレメントを得た。
<評価に使用した基板>
評価用基板としては、PET上にITO及び5μm以下の薄膜銅がこの順に蒸着されたフレキシブル基材を用いた。
<ラミネート>
前記基板上に、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。
<露光>
クロムガラスマスクを用いて、平行光露光機((株)オーク株式会社、HMW-801)により、露光、現像した後に得られるレジストのトップ幅が、マスク設計値比0μm~+1μmとなる露光量で露光した。
<コントラスト>
感光性エレメントからポリエチレンフィルムを剥がし、上記の露光量にて露光後15分経過した後、スペクトロメーター(日本電色工業(株)、NF333)を用いて、ポリエトレンテレフタラート側から露光部と未露光部のコントラストを測定した。
コントラスト=露光部透過率(%)/未露光部透過率(%)
<現像>
露光後の感光性樹脂組成物層から支持フィルムを剥離した後、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%NaCO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、水洗処理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。
<密着性>
長さ30mmの独立細線を上記現像条件で測定した際にパターンが残っている最小線幅を密着力とした
<サイドエッチ量>
サイドエッチ量の評価には、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=10μm/10μmのパターンを露光した後、上記<現像>に記載の方法によって現像した。
先ず、該パターンのレジストボトム幅Wbを、光学顕微鏡により測定した。
次いで、このライン/スペースパターンを有する基板につき、ディップ方式を用いて、塩酸濃度2質量%、塩化第二鉄2質量%、及び温度30℃で、70秒間(条件I)又は30秒間(条件II)エッチングした。
上記エッチング後、剥離液として濃度3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のラインパターンのトップ幅Wtを光学顕微鏡により測定した。
そして、下記数式:
サイドエッチ(μm)=Wb-Wt
によりサイドエッチ量を算出した。
<銅ライン幅の均一性>
上記<現像>に記載の方法によって現像した後に、銅ラインを100mmの長さに渡って測定し、銅ラインの最外端と最内端とを決定し、以下の基準で評価した。
◎:ライン最外端からライン最内端までの距離が0.2μm未満
○:ライン最外端からライン最内端までの距離が0.2μm以上0.5μm未満
△:ライン最外端からライン最内端までの距離が0.5μm以上
<実施例1~5及び比較例1~5>
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にそれぞれ示す。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。各感光性樹脂組成物を用いて行った、密着性、サイドエッチ量、銅ライン幅の均一性、及びコントラストの評価結果を表1にまとめる。表1中、実施例1~5のいずれも、評価項目「サイドエッチ量」、「銅ライン幅の均一性」及び「コントラスト」のバランスが良く、各々の評価結果も良好である結果が得られた。特に、実施例2及び4は、感光性樹脂組成物中の化合物(E)の含有量が少ないにも関わらず、良好な結果が得られている。
Figure 0007214875000004
Figure 0007214875000005
本実施形態の感光性樹脂組成物は、例えば、限定されないが、配線形成用ドライフィルム、染料の発色助剤、レジスト-基材間へのエッチング液の浸透防止剤に利用することができる。

Claims (11)

  1. 支持体と、前記支持体上に形成された感光性樹脂組成物層とを備える、感光性エレメントであって、前記感光性樹脂組成物層は、以下:
    (A)アルカリ可溶性高分子、
    (B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物、
    (C)光重合開始剤、
    (D)染料、及び
    (E)下記一般式(3)で表される化合物:
    Figure 0007214875000006
    {式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、水素原子又は炭素数1~20の有機基からなる群から独立して選択され、ただし、R及びRのうち少なくとも一つは、pKa5以下の酸性基を有する。}を含む、感光性エレメント。
  2. 式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、水素原子又は炭素数1~3の有機基からなる群から独立して選択され、ただし、R及びRのうち少なくとも一つは、pKa5以下の酸性基を有する、請求項1に記載の感光性エレメント。
  3. 式中、R及びRは、いずれもアミノ基を有さず、R及びRのうち一方は、pKa5以下の酸性基を有する炭素数1~3の有機基であり、他方は水素原子である、請求項2に記載の感光性エレメント。
  4. 前記酸性基が、カルボキシ基、リン酸基、又はスルホン酸基のいずれかである、請求項1~3のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  5. 前記酸性基が、カルボキシ基である、請求項4に記載の感光性エレメント。
  6. 前記染料(D)が、ロイコ染料である、請求項1~5のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  7. 前記化合物(E)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.001~0.5質量%含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  8. 前記化合物(E)が、25℃で固体である、請求項1~7のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  9. 前記アルカリ可溶性高分子(A)が、その分子構造中に芳香環を含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  10. レジストパターン形成用である、請求項1~9のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
  11. 前記支持体の厚みが10μm~30μmである、請求項1~10のいずれか一項に記載の感光性エレメント。
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