JP7223864B2 - 感光性樹脂組成物、及び感光性エレメント - Google Patents
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Description
[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;及び
(D)下記一般式(1):
で表される化合物;
を含有する感光性樹脂組成物。
[2]
前記化合物(D)が25℃で固体である、項目[1]に記載の感光性樹脂組成物。
[3]
前記化合物(D)の分子量が、100g/mol以上250g/mol以下である、項目[1]又は[2]に記載の感光性樹脂組成物。
[4]
前記化合物(D)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.0001質量%以上0.0150質量%以下含有する、項目[1]~[3]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
[5]
前記化合物(D)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.0001質量%以上0.0100質量%以下含有する、項目[1]~[4]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
[6]
前記化合物(D)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.0001質量%以上0.0050質量%以下含有する、項目[1]~[5]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。
[7]
前記化合物(D)が、下記一般式(2A):
アゾ基を含まない炭素数1~19の1価の有機基である。}
で表される化合物である、[1]~[6]のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
[8]
支持体と、前記支持体上に形成された、項目[1]~[7]のいずれかに記載の感光性樹脂組成物から成る層とを備える、感光性エレメント。
[9]
ドライフィルムレジストである、項目[8]に記載の感光性エレメント。
[10]
項目[8]又は[9]に記載の感光性エレメントを大気圧未満の気圧下で基板にラミネートする方法。
[11]
導体パターンの製造方法であって、
項目[8]又は[9]に記載の感光性エレメントを大気圧未満の気圧下で基板にラミネートする工程を含む方法。
本発明の一態様は、感光性樹脂組成物である。感光性樹脂組成物は、フォトリソグラフィー法において使用されたり、ドライフィルムレジストなどの感光性エレメントの製造において使用されたりすることができる。
で表される化合物を含有する。
(A)アルカリ可溶性高分子は、アルカリ可溶性の観点から、カルボキシル基を含有することが好ましく、現像性及び剥離性の観点から、ヒドロキシ基を含むことが好ましい。(A)アルカリ可溶性高分子は、典型的には、カルボキシル基含有単量体を共重合成分として含む、カルボキシル基含有量が酸当量で100~600、かつ重量平均分子量が5,000~500,000の熱可塑性共重合体である。
(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を有することによって重合性を有することができる。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(V):
で表されるヘキサ(メタ)アクリレート化合物;
(b6)下記一般式(VI):
で表されるo-フタレート化合物;
(b7)下記式(VII):
で表されるエポキシ(メタ)アクリレート化合物;及び
(b8)上記(b1)~(b7)以外の付加重合性モノマー;
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。
・モノ(メタ)アクリレート、例えば、4-ノニルフェニル-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(例えば、アクリレートの場合には、日油(株)から入手可能な製品名「ディスパノールLS-100A」)等;
・(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(例えば、トリアクリレートの場合には、新中村化学工業(株)から入手可能な製品名「A-TMPT」など)、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;
・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;及び
・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;
が挙げられる。
(C)光重合開始剤としては感光性樹脂の分野で一般的に用いられる光重合開始剤を使用できる。感光性樹脂組成物中の(C)光重合開始剤の量は、0.1質量%~20質量%である。この量は、感度の観点から0.1質量%以上であり、解像度の観点から20質量%以下である。好ましい含有量は、0.1質量%~15質量%であり、0.9質量%~10質量%がより好ましい。(C)光重合開始剤としては、1種類単独で使用してもよいし、2種類以上組み合わせて用いてもよい。
本発明の一実施形態に係る感光性樹脂組成物は、化合物(D)として、下記一般式(1):
で表される化合物を含む。
・例えば、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、s-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、ネオペンチル、n-ヘキシル、n-ヘプチル、n-オクチル、n-ノニル、及びn-デシル基などの直鎖又は分岐鎖アルキル基;
・例えば、ビニル、アリル、プロペニル、3-ブテニル、2-ブテニル、ペンテニル、シクロペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、及びヘキシニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基;
・例えば、アルコキシ、エポキシ基等のヘテロ原子含有基;
・例えば、モノ-,ジ-又はトリ-フルオロメチル、モノ-,ジ-又はトリ-クロロメチル基等のハロゲン含有基;
・シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、及びシクロオクチル基等のシクロアルキル基;
・例えば、フェニル基、アリール基、ベンジル基、フェノキシ基、ベンゾイル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基などの芳香族基、及びこれらのハロゲン化物:
・アミド結合及びC1~19分岐鎖炭化水素基を有する基、例えば、下記式:
で表される基など;
・シアノ基及びC1~19分岐鎖炭化水素基を有する基、例えば、下記式:
で表される基など。
・互いに炭素数の異なる直鎖アルキル基同士の組み合わせ;
・直鎖アルキル基と分岐鎖アルキル基の組み合わせ;
・直鎖アルキル基と芳香族基の組み合わせ;
・分岐鎖アルキル基と芳香族基の組み合わせ;
・直鎖アルキル基と、アミド結合及びC1~19分岐鎖炭化水素基を有する基との組み合わせ;
・直鎖アルキル基と、シアノ基及びC1~19分岐鎖炭化水素基を有する基との組み合わせ。
アゾ基を含まない炭素数1~19の1価の有機基である。}
で表される化合物がより好ましい。
感光性樹脂組成物は、上記で説明された成分(A)~(D)に加えて、各種の添加剤、例えば、変色剤、染料、可塑剤、酸化防止剤、有機ハロゲン化合物、非イオン性界面活性剤、架橋剤、及び安定化剤などをさらに含んでよい。
変色剤としては、ロイコ染料及びフルオラン染料が挙げられる。ロイコ染料としては、例えばロイコクリスタルバイオレット、ロイコマラカイトグリーン等が挙げられる。感光性樹脂組成物中の変色剤の含有量としては、良好な着色性(すなわち発色性)が認識できるようにする観点から0.01質量%以上が好ましく、色相安定性の観点及び良好な画像特性を得る観点から5質量%以下が好ましい。
染料としては、例えば、ベイシックグリーン1[CAS:633-03-4](例えば、Aizen Diamond Green GH、商品名、保土谷化学工業(株)製)、マラカイトグリーンしゅう酸塩[2437-29-8](例えばAizen Malachite Green、商品名、保土谷化学工業(株)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]、ベイシックブルー7[2390-60-5](例えば、Aizen Victoria Pure Blue BOH、商品名、保土谷化学工業(株)製)、ローダミンB[81-88-9]、ローダミン6G[989-38-8]、ベイシックイエロー2[2465-27-2]等が挙げられ、中でもベイシックグリーン1、マラカイトグリーンしゅう酸塩、及びベイシックブルー7が好ましい。
可塑剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール(例えばMw≒2000)、ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンモノメチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノメチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノメチルエーテル、ポリオキシエチレンモノエチルエーテル、ポリオキシプロピレンモノエチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンモノエチルエーテル等のグリコール・エステル類、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及びp-トルエンスルホン酸アミド等のスルホンアミド類、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、及びアセチルクエン酸トリ-n-ブチルが挙げられる。中でも、スルホンアミド類が好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、トリフェニルフォスファイト(例えば(株)ADEKA製、商品名:TPP)、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)フォスファイト(例えば(株)ADEKA製、商品名2112)、トリス(モノノニルフェニル)フォスファイト(例えば(株)ADEKA製、商品名:1178)、及びビス(モノノニルフェニル)-ジノニルフェニルフォスファイト(例えば(株)ADEKA製、商品名:329K)が挙げられる。感光性樹脂組成物中の酸化防止剤の含有量は、好ましくは0.01~0.8質量%の範囲であり、より好ましくは、0.01~0.3質量%の範囲である。上記含有量が0.01質量%以上である場合、感光性樹脂組成物の色相安定性に優れる効果が良好に発現し、感光性樹脂組成物の露光時における感度が良好である。また、上記含有量が0.8質量%以下である場合、発色性が抑えられることで色相安定性が良好であるとともに密着性も良好である。
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、及びクロル化トリアジン化合物が挙げられ、中でも特にトリブロモメチルフェニルスルホンが好ましく用いられる。感光性樹脂組成物中の有機ハロゲン化合物の量は、好ましくは0.001質量%~3質量%、より好ましくは0.005質量%~2.5質量%、又は0.01質量%~1.0質量%である。
非イオン性界面活性剤としては、低毒性、乳化作用、防錆性及び帯電防止性の観点から、ソルビタン・脂肪酸化合物、例えば、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート(例えば、日本乳化剤(株)から入手可能な製品名「ニューコール3-85」など)が好ましい。感光性樹脂組成物中の非イオン性界面活性剤の量は、好ましくは0.001質量%~3質量%、より好ましくは0.01質量%~2.5質量%、さらに好ましくは、0.5質量%~2.0質量%、又は1質量%~2質量%である。
架橋剤としては、耐水性又は耐熱性の観点から、トリアジン骨格を有するジチオール化合物、例えば、2-(ジブチルアミノ)-1,3,5-トリアジン-4,6-ジチオール(例えば、川口化学工業(株)から入手可能な製品名「BSH」など)が好ましい。感光性樹脂組成物中の架橋剤の量は、好ましくは0.001質量%~3質量%、より好ましくは0.005質量%~2.5質量%、0.01質量%~1.0質量%、又は0.02質量%~0.1質量%である。
安定化剤としては、感光性樹脂組成物の熱安定性及び/又は保存安定性を向上させるという観点から、ラジカル重合禁止剤、チアゾール類、チアジアゾール類、ベンゾトリアゾール類、カルボキシベンゾトリアゾール類、及びクレゾール類から成る群から選ばれる1種以上の化合物が好ましい。
チアジアゾール類としては、例えば、2‐アミノ‐5‐メルカプト‐1,3,4‐チアジアゾール等が挙げられる。
本発明の感光性樹脂組成物は、これに溶媒を添加して形成した感光性樹脂組成物調合液として用いてもよい。好適な溶媒としては、メチルエチルケトン(MEK)に代表されるケトン類、並びにメタノール、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類が挙げられる。感光性樹脂組成物調合液の粘度が25℃で500mPa・sec~4000mPa・sec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。
本発明の別の態様は、支持体と、支持体上に積層された、上述の本発明に係る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(以下、感光性エレメントともいう。)を提供する。感光性エレメントは、感光性樹脂層、及び該感光性樹脂層を支持する支持体に加え、必要により、感光性樹脂層の支持体形成側と反対側の表面に保護層を有していてもよい。感光性エレメントは、フォトリソグラフィー法に使用されるという観点から、ドライフィルムの形態を有するレジスト材料(以下、ドライフィルムレジストともいう。)であることが好ましい。
本発明の別の態様は、上述した本発明の感光性エレメントを基板にラミネートする方法である。
上記で説明されたラミネーション後に、感光性エレメントの感光性樹脂層を露光する露光工程;及び露光後の感光性樹脂層を現像液で現像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順に行うレジストパターン形成方法を提供することができる。上記で説明されたドライラミネーション及び/又は真空ラミネーションを用いて、レジストパターンを形成する具体的な方法の一例を示す。
本発明の別の態様は、上述した感光性エレメントと基板のラミネーションを含む導体パターンの製造方法である。導体パターンの製造においても、感光性エレメントと基板のラミネーションは、感光性エレメントと基板の積層体におけるボイド又は皺の発生を抑制するという観点から、大気圧未満の気圧下で行われることが好ましい。上記で説明されたドライラミネーション及び/又は真空ラミネーションを用いる導体パターンの製造方法の一例を以下に示す。
なお、本発明に従い上記のような方法で導体パターンを製造した後、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プリント配線板を得ることができる。プリント基板の製造においては、基板として、好ましくは銅張積層板又はフレキシブル基板を用いる。剥離用のアルカリ水溶液(以下、「剥離液」ともいう。)について特に制限はないが、2質量%~5質量%の濃度の、NaOH又はKOHの水溶液が一般的に用いられる。剥離液には少量の水溶性溶媒を加えることが可能である。剥離工程における剥離液の温度は、40℃~70℃の範囲内であることが好ましい。
基板として銅、銅合金、又は鉄系合金等の金属板を用い、前述の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、レジストパターンを上述のプリント配線板の製造方法と同様の方法で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。
本発明のレジストパターン形成方法によって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。このときの基板としては、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、前述の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、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経て、基板上に微細な凹凸パターンを有する基材を製造することができる。サンドブラスト処理工程に用いるブラスト材としては公知のものを使用でき、例えばSiC、SiO2、Al2O3、CaCO3、ZrO、ガラス、ステンレス等の粒径2μm~100μmの微粒子が用いられる。
基板として、大規模集積回路(LSI)が形成されたウェハを用いて、これに前述の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、はんだ等の柱状のめっきを施して、導体パターンを形成する工程を行う。その後、レジストパターンを上述のプリント配線板の製造方法と同様の方法で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。
評価用サンプルを以下のように作製した。
後掲する表1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。)、及び固形分濃度55%になるように計量したメチルエチルケトンを十分に攪拌、混合して、感光性樹脂組成物調合液を得た。表1中に示した成分の詳細を表2及び表3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(東レ(株)製、16FB40)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2分30秒間乾燥して、感光性樹脂層を形成した。感光性樹脂層の乾燥厚みは25μmであった。
次いで、感光性樹脂層のポリエチレンテレフタラートフィルムを積層していない側の表面上に、保護層として19μm厚のポリエチレンフィルム(タマポリ(株)製、GF-18)を貼り合わせて感光性エレメントを得た。
なお、表1中の化合物(D)の含有量は、感光性樹脂組成物中の固形分全量を基準とした濃度を意味する。
画像性の評価基板として、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で研削剤(宇治電化学工業(株)製、#400)を用いてジェットスクラブ研磨した後、10質量%H2SO4水溶液で基板表面を洗浄した。
感光性エレメントのポリエチレンフィルム(保護層)を剥がしながら、50℃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、感光性エレメントをロール温度105℃でラミネートした。エアー圧は0.35MPaとし、ラミネート速度は1.5m/minとした。
ラミネート後2時間経過した評価用基板に、直接描画露光機((株)アドテックエンジニアリング製、INPREX IP―8 8000)により、ストーファー41段ステップタブレットを用いて露光した。露光は、前記ストーファー41段ステップタブレットをマスクとして露光、現像したときの最高残膜段数が14段となる露光量で行った。
感光性エレメントからポリエチレンテレフタレートフィルム(支持フィルム)を剥離した後、アルカリ現像機((株)フジ機工製、ドライフィルム用現像機)を用い、30℃の1質量%Na2CO3水溶液を所定時間に亘ってスプレーして現像を行った。現像スプレーの時間は最短現像時間の2倍の時間とし、現像後の水洗スプレーの時間は最短現像時間の2倍の時間とした。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短い時間を最短現像時間とした。
サンプルの評価方法を以下に説明する。
感光性樹脂組成物中の化合物(D)含有量は、(株)島津製作所製のガスクロマトグラフィー(以下、GCと略記する)を用いた内部標準法で求めた。検出器は水素炎イオン化検出器(以下、FIDと略記する)であり、かつ内部標準にはn-ドデカンを使用した。
銅張積層板に、市販のドライフィルムレジスト(DFR)を使ってラミネート、露光、現像、エッチング、及び剥離を行ない、直径310μm、深さ約10μmの円形窪みが形成されたピット基板を作製した。このピット基板に、上記で得られた感光性エレメントをロール式熱真空ラミネーター((株)エム・シー・ケー製、MVR-250)を用いて、ロール温度80℃、シリンダー圧0.4MPa、真空度=100Pa、及び速度1m/分の条件下で、感光性エレメント(膜厚=25μm)の保護フィルムが剥離された面をラミネートした。その際に、感光性エレメントが追従しきれずにピット内部に残ったエアーの直径10点の平均値を算出し、次の基準に沿って評価を行った。評価が「可」以上であれば合格とした。
(評価基準)
優:100μm以下
良:100μm超150μm以下
可:150μm超200μm以下
不可:200μm超
上述の露光工程において、露光部と未露光部の幅がxμm:200μmの比率のラインパターンを有する描画データを使用して露光した。上述の現像条件に従って現像し、硬化レジストラインが正常に形成されている最小ライン幅を光学顕微鏡により測定した。この測定を4本のラインについて行い、その4つの線幅の平均値を密着性の値として求め、次の基準に沿って評価を行った。評価が「可」以上であれば合格とした。
(評価基準)
優:7μm以下
良:7μm超9μm以下
可:9μm超11μm以下
不可:12μm超
実施例1~15及び比較例1~2の評価結果を表1~3に示す。
Claims (10)
- 前記化合物(D)が25℃で固体である、請求項1に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記化合物(D)の分子量が、100g/mol以上250g/mol以下である、請求項1又は2に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記化合物(D)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.0001質量%以上0.0100質量%以下含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 前記化合物(D)を、前記感光性樹脂組成物の固形分の総量に対して0.0001質量%以上0.0050質量%以下含有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
- 支持体と、前記支持体上に形成された、請求項1~6のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物から成る層とを備える、感光性エレメント。
- ドライフィルムレジストである、請求項7に記載の感光性エレメント。
- 請求項7又は8に記載の感光性エレメントを大気圧未満の気圧下で基板にラミネートする方法。
- 導体パターンの製造方法であって、
請求項7又は8に記載の感光性エレメントを大気圧未満の気圧下で基板にラミネートする工程を含む方法。
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