JP7223864B2 - 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、並びにそれを用いる感光性エレメント、ラミネート方法及び導体パターンの製造方法等に関する。
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、先ず、銅張積層板、フレキシブル基板等の基板上に積層された感光性樹脂層に対し、パターン露光する。感光性樹脂層の露光部は、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、硬化レジストパターン(以下、「レジストパターン」ともいう)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。
エッチング又はめっき処理による導体パターンの形成プロセスは、2つに大別される。第一の方法は、レジストパターンによって覆われていない基板表面(例えば銅張積層板等の銅面)をエッチング除去した後、レジストパターン部分を現像液よりも強いアルカリ水溶液で除去する方法である。第二の方法は、基板表面に銅、半田、ニッケル又はスズ等のめっき処理を行った後、同様にレジストパターン部分の除去、さらに現れた基板表面をエッチングする方法(めっき法)である。いずれの場合もエッチングには塩化第二銅、塩化第二鉄、銅アンモニア錯体溶液等が用いられる。
一般に、フォトリソグラフィー法における感光性樹脂層の形成では、感光性樹脂組成物の溶液を基板に塗布して乾燥させる方法、又はドライフィルムレジスト(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樹脂積層体)の感光性樹脂層を基板に積層する方法のいずれかが使用される。また、フォトリソグラフィー法では、多種の外形(例えば、平面、凹凸、非平面、溝、予め形成されたライン/スペース等)を有する基板も使用されている。
近年、プリント配線板の精細化及び高密度化に対応するために、従来よりもファインパターンが形成可能なDLP(Digital Light Processing)露光法が、レーザー直接描画(DI)法として検討されており、そしてDLPのための感光性樹脂組成物も検討されていた(特許文献1)。
また、感光性樹脂組成物の組成については、感光性を向上させるためのピリジン化合物又はシアン化合物(特許文献2)、2-(2-ヒドロキシフェニル)-1H-ベンズイミダゾールを出発物質として合成される塩基発生剤(特許文献3)などの窒素含有化合物の使用も検討されていた。
国際公開第2009/133817号 特開2005-309384号公報 特開2015-075551号公報
上記で説明されたフォトリソグラフィー法において、基板とドライフィルムレジストから成る積層体の形成については、基板上にドライフィルムレジストをラミネートするときに、液体の非存在下でラミネートを行う方法(いわゆる「ドライラミネーション」)、基板とドライフィルムレジストの間に液体を適用して、基板とドライフィルムレジストの隙間を液体で埋める方法(いわゆる「ウェットラミネーション」)、大気圧未満の気圧下でラミネートを行う方法(いわゆる「真空ラミネーション」)等が知られている。
中でも、真空ラミネーションにおけるレジスト材料の基板に対する追従性と密着性の実現が求められている。特に、レジスト材料を基板へラミネートしたときの段差追従性と、基板が銅(Cu)基板であるときのCu基板への密着性とを両立することが、重要な課題である。
しかしながら、特許文献1~3に記載される感光性樹脂組成物及びそれから得られるレジスト材料は、真空ラミネーションにおける挙動に着目していない。
したがって、本発明は、基板に対する追従性と密着性を両立することができる感光性樹脂組成物、並びにそれを用いる感光性エレメント、ラミネート方法及び導体パターンの製造方法を提供することを目的とする。
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。
[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):
Figure 0007223864000001
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択される。}
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):
Figure 0007223864000002
{式中、Rは、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基であり、かつRは、
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。
本発明によれば、レジスト材料と基板のラミネーションにおいて基板に対する追従性と密着性を両立することができ、そして追従性と密着性を両立する感光性エレメント及び導体パターンを提供することができる。また、本発明によれば、特に真空ラミネーションにおいて、段差に対する追従性とCu基板への密着性とを両立することができる。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
<感光性樹脂組成物>
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。
本発明の一実施形態では、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):
Figure 0007223864000003
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択される。}
で表される化合物を含有する。
所望により、感光性樹脂組成物は、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。
感光性樹脂組成物は、レジスト材料の形成、例えばドライフィルムレジストなどの形成に加えて、基板とのラミネーション、フォトマスクを使用する露光又はフォトマスクを使用せず直接描画装置を使用する露光(ダイレクトイメージング露光)、及び現像による導体パターンの形成に使用されることができる。感光性樹脂組成物の構成要素について以下に説明する。
(A)アルカリ可溶性高分子
(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。
(A)アルカリ可溶性高分子中のカルボキシル基は、感光性樹脂組成物がアルカリ水溶液から成る現像液及び剥離液に対して現像性及び剥離性を有するために必要である。酸当量は、100~600が好ましく、より好ましくは250~450である。溶媒又は感光性樹脂組成物中の他の成分、特に後述する(b)付加重合性モノマーとの相溶性を確保するという観点から100以上が好ましく、また、現像性及び剥離性を維持するという観点から600以下であることが好ましい。ここで、酸当量とは、その中に1当量のカルボキシル基を有する熱可塑性共重合体の質量(グラム)をいう。なお、酸当量の測定は、タイトレーター(例えば平沼レポーティングタイトレーター(COM-555))を用い、0.1mol/LのNaOH水溶液で電位差滴定法により行われる。
熱可塑性共重合体の重量平均分子量は、5,000~500,000であることが好ましい。ドライフィルムレジストの厚みを均一に維持し、現像液に対する耐性を得るという観点から5,000以上が好ましく、また、現像性を維持するという観点から500,000以下が好ましい。より好ましくは、上記重量平均分子量は、20,000~100,000である。なお、重量平均分子量の測定条件は、下記実施例において詳述される。
熱可塑性共重合体は、後述する第一の単量体の1種以上と後述する第二の単量体の1種以上とから成る共重合成分を共重合させて得られることが好ましい。
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が挙げられる。中でも、特に(メタ)アクリル酸が好ましい。ここで、(メタ)アクリルとはアクリル又はメタクリルを示す。以下同様である。
第二の単量体は、非酸性で、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、iso-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-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、酢酸ビニル等のビニルアルコールのエステル類、(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が挙げられる。中でも、特にメチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、スチレン、及びベンジル(メタ)アクリレートが好ましい。
本実施形態に係る感光性樹脂組成物中に含有される(A)アルカリ可溶性高分子の量(但し、感光性樹脂組成物固形分総量に対してである。以下、特別に規定される場合以外は、含有各成分において同じ。)は、現像性の観点から35質量%以上であることが好ましく、アルカリ現像性とタック性のバランスとを取るという観点から、40質量%~70質量%であることがより好ましく、40質量%~60質量%、41質量~58質量%、42質量%~57質量%、又は43質量%~56質量%であることがさらに好ましい。
(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。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、下記(b)~(b):
(b)下記一般式(I):
Figure 0007223864000004
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、かつmは、2~40を満たす数である。}
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;
(b)下記一般式(II):
Figure 0007223864000005
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、AはCであり、BはCであり、n、n、n及びnは、n+n+n+n=2~50の関係を満たす整数であり、-(A-O)-及び-(B-O)-の繰り返し単位の配列は、ランダムであってもブロックであってもよく、ブロックの場合、-(A-O)-と-(B-O)-とのいずれがビスフェニル基側でもよい。}
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;
(b)下記一般式(III):
Figure 0007223864000006
{式中、R~Rは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、Xは、炭素数2~6のアルキレン基を表し、m、m及びmは、それぞれ独立に、0~40の整数であり、m+m+mは、1~40であり、そしてm+m+mが2以上である場合には、複数のXは、互いに同一であるか、又は異なっていてよい}
で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物;
(b)下記一般式(IV):
Figure 0007223864000007
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、Yは、炭素数2~6のアルキレン基を表し、Zは、2価の有機基を表し、かつs及びtは、それぞれ独立に、0~40の整数であり、かつs+t≧1である}
で表されるウレタンジ(メタ)アクリレート化合物;
(b)下記一般式(V):
Figure 0007223864000008
{式中、Rは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表し、かつnは、0~30の整数であり、かつ全てのnの合計値が1以上である。}
で表されるヘキサ(メタ)アクリレート化合物;
(b)下記一般式(VI):
Figure 0007223864000009
{式中、Aは、Cを表し、R61は、水素原子又はメチル基を表し、R62は、水素原子、メチル基又はハロゲン化メチル基を表し、R63は、炭素数1~6のアルキル基、ハロゲン原子又は水酸基を表し、aは、1~4の整数であり、kは0~4の整数であり、そしてkが2以上の整数である場合には、複数のR63は同一であっても異なっていてもよい}
で表されるo-フタレート化合物;
(b)下記式(VII):
Figure 0007223864000010
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基を表す。}
で表されるエポキシ(メタ)アクリレート化合物;及び
(b)上記(b)~(b)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。
上記で説明された(b)~(b)の中でも、レジストパターンの解像性及び剥離性の観点から、(b)成分、(b)成分及び(b)成分から成る群から選択される少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、レジストパターンの剥離時間及び剥離片のサイズを調整するという観点から、(b)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を含むことが好ましい。
一般式(I)において、mは、剥離時間及び剥離片サイズの観点から2以上であることが好ましく、エッチングプロセス後のショート不良抑制性の観点から20以上であることが好ましく、解像性、耐めっき性及び耐エッチング性の観点から40以下であることが好ましい。真空ラミネーションを含むフォトリソグラフィーにおいてレジストパターンの現像性又は解像性の観点から、mは、2~29、4~20、又は6~15、であることが好ましい。
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の具体例としては、m=4のテトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、m=9のノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート(例えば、ジメタクリレートの場合には、アルケマ(株)から入手可能な製品名「SR610」など)、m=14のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、m=23のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、m=30のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、又はm=40のポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートが好ましい。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、エッチングプロセス後のショートを抑制するという観点から、(b)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ことが好ましい。一般式(II)中のBは、-CHCHCH-又は-CH(CH)CH-でよい。
一般式(II)中の芳香環上の水素原子は、ヘテロ原子及び/又は置換基で置換されていてよい。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。
一般式(II)中のR及びRは、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基でよいが、感光性樹脂組成物から成る感光性樹脂層の露光直後にコントラストを確保するという観点から、RとRの一方又は双方が水素原子であることが好ましく、RとRの双方が水素原子であることがより好ましい。
(b)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には、エッチングショート不良抑制と解像度の両立の観点から、10モル以上のアルキレンオキシドが付加されていることが好ましい。より詳細には、一般式(II)において、n、n、n及びnは、好ましくはn+n+n+n=4~50の関係を満たし、より好ましくはn+n+n+n=6~40の関係を満たし、さらに好ましくはn+n+n+n=8~30の関係を満たし、よりさらに好ましくはn+n+n+n=10~20の関係を満たす。
一般式(II)において、n+nは、真空ラミネーションを含むフォトリソグラフィーにおいて感光性、現像性又は解像性の観点から、(b)成分が(B1)モノマーを形成する場合には、3~30又は5~20であることが好ましく、(b)成分が(B2)モノマーを形成する場合には、3~30であることが好ましく、5~20であることがより好ましい。
(b)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の好ましい具体例としては、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均1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のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均2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のジ(メタ)アクリレート(例えば、ジメタクリレートの場合には、日油(株)から入手可能な製品名「ブレンマーPDBE-200」など)、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均2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のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均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のジ(メタ)アクリレート(例えば、ジ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-BPE-10」など、ジメタクリレートの場合には日立化成(株)から入手可能な製品名「FA-321」、新中村化学工業(株)から入手可能な製品名「BPE-500」など)、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均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のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均6モルのエチレンオキサイドと平均2モルのプロピ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、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均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、ビスフェノールAの両端にそれぞれ平均15モルのエチレンオキサイドと平均2モルのプロピ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)アクリレート等が挙げられる。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、解像性の観点から、(b)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ことが好ましい。一般式(III)中のXは、炭素数2~6のアルキレン基であり、例えば、-CHCH-、-CHCHCH-、-CH(CH)CH-等でよい。上記で説明されたEO単位を有するモノマーとして(b)成分を使用するときには、一般式(III)中の少なくとも1つのXの炭素数は2である。
(b)一般式(III)で表されるトリ(メタ)アクリレート化合物の好ましい具体例としては、エチレンオキサイド(EO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(EO平均付加モル数:2~40、3~35、3~20、又は30~35)、プロピレンオキサイド(PO)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート(PO平均付加モル数:10~40)等が挙げられる。
EO平均付加モル数が3であるEO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートは、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-3EO」などであることができる。EO平均付加モル数が9であるEO変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートは、例えば、トリアクリレートの場合には、Miwon Specialty Chemical社から入手可能な製品名「Miramer M3160」などであることができる。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、解像性の観点から、(b)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ことが好ましい。
一般式(IV)において、Zは、2価の有機基を表し、例えば、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数2~10のアルキレンオキサイド基、置換基を有していてもよい炭素数3~10の2価の脂環式基等でよい。一般式(IV)において、Yは、炭素数2~6のアルキレン基を表し、例えば、-CHCH-、-CHCHCH-、-CH(CH)CH-等でよい。
テント性の観点から、一般式(IV)中の-(Y-O)-部分及び-(Y-O)-部分は、それぞれ独立に、-(CO)-(CO)-で置換されていることが好ましい。エッチングプロセス後のショートを抑制するという観点から、一般式(IV)においてs+t=20~40が好ましい。
(b)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の好ましい具体例としては、β位に水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーとイソホロンジイソシアネート、2,6-トルエンジイソシアネート、2,4-トルエンジイソシアネート及び1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート等のジイソシアネート化合物との付加反応物、トリス((メタ)アクリロキシテトラエチレングリコールイソシアネート)ヘキサメチレンイソシアヌレート、EO変性ウレタンジ(メタ)アクリレート並びにEO,PO変性ウレタンジ(メタ)アクリレートが挙げられる。中でも、ヘキサメチレンジイソシアネートとポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレートとのウレタン化物が好ましい。なお、EOはエチレンオキサイドを示し、EO変性された化合物はエチレンオキサイド基のブロック構造を有する。また、POはプロピレンオキサイドを示し、PO変性された化合物はプロピレンオキサイド基のブロック構造を有する。
EO変性ウレタンジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、新中村化学工業(株)製、商品名「UA-11」等が挙げられる。また、EO,PO変性ウレタンジ(メタ)アクリレートとしては、例えば、新中村化学工業(株)製、商品名「UA-13」等が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、解像性の観点から、(b)一般式(V)で表されるヘキサ(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましい。
解像性をさらに向上させるために、一般式(V)において、全てのnの平均値が6以上であるか、又はnがそれぞれ1以上であることが好ましい。一般式(V)中のnの合計値については、真空ラミネーションを含むフォトリソグラフィーにおける感光性、現像性又は解像性の観点から、180以下であることが好ましく、30~180、30~36、1~29、又は6~29であることがより好ましい。
(b)一般式(V)で表されるヘキサ(メタ)アクリレート化合物の好ましい具体例としては、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1~36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、及び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)アクリレートが挙げられる。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、解像性の観点から、(b)一般式(VI)で表されるo-フタレート化合物を含むことができる。一般式(VI)で表されるo-フタレート化合物としては、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-ヒドロキシエチル-β’-(メタ)アクリロイルオキシエチル-o-フタレート、及び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-フタレート等が挙げられる。これらの中でも、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-フタレートが好ましい。これらは1種を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、真空ラミネーションを含むフォトリソグラフィーにおける感光性、現像性及び解像性の観点から、(b)一般式(VII)で表されるエポキシ(メタ)アクリレート化合物を含むことが好ましく、(b)成分と、後述される(b)成分としてのトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとを併用することがより好ましい。理論に拘束されることを望まないが、(b)成分の一般式(VII)において、重合性末端以外の箇所に存在するヒドロキシ基が、レジストパターンの剥離性に寄与することが考えられる。
(b)成分と後述される(b)成分としてのトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートとの混合比については、(b)成分)の質量/トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートの質量=50~80/50~20であることが好ましく、より好ましくは55~75/45~25であり、さらに好ましくは60/40である。
(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、(b)成分として、(b)~(b)成分以外の付加重合性モノマーを含んでよい。
(b)成分としては、(b)、(b)及び(b)成分以外のジ(メタ)アクリレート、例えば、ポリプロピレングリコール-ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリブチレングリコールジ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレートが挙げられる。より詳細には、(b)成分として、平均12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-ルに対してエチレンオキサイドをさらに両端にそれぞれ平均3モルずつ付加したポリアルキレングリコ-ルのジ(メタ)アクリレ-トを使用してよい。
さらに、(b)成分としては、以下の:
・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;
・(b)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。
解像性及びエッチング後のショート不良抑制性の観点から、感光性樹脂組成物中の全ての(B)エチレン性不飽和二重結合を有する化合物の総量は、好ましくは1質量%~49質量%、より好ましくは、1質量%~44質量%、2質量%~47質量%又は2質量%~42質量%、さらに好ましくは4質量%~39質量%、特に好ましくは、15質量%~38質量%、20質量%~35質量%又は30質量%~34質量%の範囲内である。
(C)光重合開始剤
(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では、(C)光重合開始剤は、アクリジン誘導体、アントラセン誘導体、及びピラゾリン誘導体から成る群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。アクリジン誘導体、アントラセン誘導体、及びピラゾリン誘導体から成る群から選択される少なくとも1つを用いることで感光性組成物の紫外線に対する高い感度を達成することができ、かつ、真空ラミネーションプロセスにおける追従性と密着性が良好になる傾向にある。このような観点から、(C)光重合開始剤の中でも、アクリジン誘導体がより好ましい。(C)光重合開始剤は、アクリジン誘導体、アントラセン誘導体及びピラゾリン誘導体の任意の組み合わせを含むことができ、これらの誘導体と他の光重合開始剤とを併用することもできる。
アクリジン誘導体の例としては、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)ドデカン等が挙げられ、中でも9-フェニルアクリジンが好ましい。
感度及び/又は解像性の改良と良好な追従性及び密着性との観点から、上記アクリジン誘導体とN-アリールアミノ酸を併用することが好ましい。N-アリールアミノ酸の例としては、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、中でもN-フェニルグリシンが好ましい。
本明細書では、用語「アントラセン誘導体」は、アントラセン及びそれから誘導される化合物の両方を含むものである。アントラセン誘導体としては、例えば、アントラセン、9,10-ジアルコキシアントラセン、9,10-ジメトキシアントラセン、9,10-ジエトキシアントラセン、9,10-ジブトキシアントラセン、9,10-ジフェニルアントラセン、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などが挙げられる。
ピラゾリン誘導体としては、例えば、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-(4-(ベンゾオキサゾール-2-イル)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、1-フェニル-3-(4-ビフェニル)-5-(4-tert-オクチル-フェニル)-ピラゾリン等が挙げられる。
本実施形態で使用可能な(C)光重合開始剤として、上記の誘導体とヘキサアリールビスイミダゾール誘導体(以下、トリアリールイミダゾリル誘導体の二量体、又はトリアリールイミダゾリル二量体ともいう)とを併用することもできる。トリアリールイミダゾリル二量体としては、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(以下、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニル-1,1’-ビスイミダゾール、ともいう)、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、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)-イミダゾリル二量体が挙げられる。特に、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジフェニルイミダゾリル二量体は解像性及び硬化膜の強度に対して高い効果を有する光重合開始剤であり、好ましく用いられる。
上記以外で(C)光重合開始剤として使用できる化合物としては、例えば、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、及び3-クロロ-2-メチルアントラキノン等のキノン類、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]、及び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類、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、及びエチルベンゾイン等のベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタール、2,4-ジエチルチオキサントン等のチオキサントン類とアルキルアミノ安息香酸との組み合わせ、並びに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、及び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類が挙げられる。
なお、上述のチオキサントン類とアルキルアミノ安息香酸との組み合わせとしては、例えばエチルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸エチルとの組み合わせ、2-クロルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸エチルとの組み合わせ、及びイソプロピルチオキサントンとジメチルアミノ安息香酸エチルとの組み合わせが挙げられる。また、ヘキサアリールビスイミダゾール誘導体と芳香族ケトン類との組み合わせが好ましい。
(D)一般式(1)で表される化合物
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):
Figure 0007223864000011
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択される。}
で表される化合物を含む。
一般式(1)で表される化合物は、アゾ基(R-N=N-R’)を含まず、シアノ基(-CN)を含む。一般式(1)で表される化合物のシアノ基中のC≡N結合は、双極子モーメントが大きく、銅(Cu)と相互作用し易い。したがって、感光性樹脂組成物は、成分(A)~(C)とともに、一般式(1)で表される化合物を含むことによって、銅(Cu)基板などのCu表面と相互作用して密着性を高めることができ、基板とのラミネーション時に基板に対する追従性と密着性を両立する傾向にある。この傾向は、基板が段差を有するか、又は基板が銅(Cu)を含む場合に顕著である。
支持体と感光性樹脂組成物の積層体と基板とのラミネーションにおいて、追従性が良好であると、レジスト材料と基板の間に隙間が生じないため、ラミネーション後の配線形成工程において欠陥が生じ難いというメリットがある。他方、ラミネーションにおいて、密着性が良くなるほど、より細いレジストパターンを形成することができるというメリットがある。
一般式(1)で表される化合物は、25℃で固体であることが好ましい。25℃で固体の化合物は、基板とのラミネーション時の加熱によって軟化し、柔軟性が発現することによって基板に対する追従性が良くなることが考えられる。なお、一般式(1)で表される化合物が、25℃で液体又はワックス状であると、基板とのラミネーション時に温度応答性が無いことが考えられる。
一般式(1)で表される化合物を25℃で固体にする手段としては、一般式(1)で表される化合物の分子量を適切な範囲内に制御することが好ましく、その分子量を100g/mol以上250g/mol以下の範囲内に制御することがより好ましく、111g/mol以上240g/mol以下の範囲内に制御することがさらに好ましい。
一般式(1)で表される化合物の分子量は、上述のとおりに25℃で固体状態であるという観点、及び感光性樹脂組成物又は感光性エレメントの基板に対する追従性の観点から、100g/mol以上250g/mol以下であることが好ましい。この分子量が100g/mol以上であると、一般式(1)で表される化合物は25℃で固体になり、基板とのラミネーション時に温度応答性を獲得し易い。他方、この分子量が250g/mol以下であると、一般式(1)で表される化合物及びそれを含む感光性樹脂組成物の軟化点が低下し、それにより柔軟性を発現し易い。
さらに、分子量が100g/mol以上250g/mol以下の範囲内にある化合物を感光性樹脂組成物に含有させておくことによって、25℃では固体だった化合物がラミネーション時の加熱によって軟化し、柔軟性が発現し、それにより基板に対する追従性が良くなる傾向にある。このような観点から、一般式(1)で表される化合物の分子量は、より好ましくは、111g/mol以上240g/mol以下の範囲内にある。
一般式(1)で表される化合物の具体的な構成について以下に説明する。
一般式(1)において、R及びRの両方が、アゾ基(R-N=N-R’)を含まない。アゾ基には加熱・光照射によって分解し、ラジカルを発生させる性質があるため、一般式(1)において、R及びRの少なくとも一方にアゾ基を含まないことによって、保管・使用中における本発明の感光性樹脂組成物の意図しない重合反応を抑止することができる。
一般式(1)において、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まず、かつ炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択されるものである。基R及びRの炭素数は、ラミネーションにおける基板への密着性と追従性の観点から、好ましくは1~19であり、鎖状基の場合には、1~16、1~14、1~12、1~10、1~9、1~8又は1~7であることがより好ましく、環状基の場合には、3~19、3~18、3~15、3~12、3~9、3~8、3~7、6~18又は6~12であることがより好ましい。
炭素数1~20の1価の有機基は、所望により、置換基、ヘテロ原子又はハロゲン原子を有してよい。炭素数1~20の1価の有機基としては、例えば、以下に示される基が挙げられる:
・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:
Figure 0007223864000012
{式中、R=C1~9アルキル基}
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:
Figure 0007223864000013
{式中、R=C1~9又はC1~8アルキル基}
で表される基など。
一般式(1)においてRとRが同じである場合には、RとRの好ましい組み合わせとしては、芳香族基同士、例えば、ベンジル基同士、フェニル基同士などがある。
一般式(1)においてRとRが互いに異なる場合には、RとRの好ましい組み合わせは、以下のとおりであることができる:
・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。
化合物(D)としては、一般式(1)中のR及び/又はRにアミド結合を備える化合物が好ましく、下記一般式(2)又は(2A):
Figure 0007223864000014
{式中、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択される。}
Figure 0007223864000015
{式中、Rは、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基であり、かつRは、
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。
一般式(2)又は(2A)で表される化合物は、シアノ基に加えて、アミド結合を有することによって、Cu基板などのCu表面との相互作用の力を増大させ、基板との密着性に優れる傾向にある。
一般式(2)中の基R及びRと一般式(2A)中の基Rは、それぞれに、一般式(1)において定義された基R及びRと同じでよい。また、一般式(2A)中の基Rは、炭素数1~19である限り、一般式(1)において定義された基Rと同じでよい。
本発明の一実施形態に係る感光性樹脂組成物は、上記で説明された化合物(D)を、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%以下の量で含有することが好ましく、0.0001質量%以上0.0100質量%以下の量で含有することがより好ましく、0.0001質量%以上0.0050質量%以下の量で含有することがさらに好ましい。化合物(D)の含有量が0.0001~0.0150質量%の範囲内に調整されると、感光性樹脂組成物から形成される感光性エレメントを、段差のある銅(Cu)基板へラミネートした際に段差追従性とCu密着性を両立できる傾向にある。
その他の成分
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
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
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。
感光性樹脂組成物中の染料の量は、好ましくは0.001質量%~0.3質量%の範囲内であり、より好ましくは0.01質量%~0.12質量%の範囲内である。染料の量は、良好な着色性が認識できるようにする観点から0.001質量%以上であることが好ましく、感度維持の観点から0.3質量%以下であることが好ましい。
可塑剤
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。
感光性樹脂組成物中の可塑剤の量は、好ましくは0.1質量%~50質量%であり、より好ましくは1質量%~20質量%、さらに好ましくは3質量%~10質量%である。可塑剤の量は、粘度安定性を確保し、現像時間の遅延を抑え、かつ硬化膜に柔軟性又は剥離性を付与するという観点から0.1質量%以上であることが好ましく、また、硬化不足及びコールドフローを抑えるという観点から50質量%以下であることが好ましい。
酸化防止剤
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
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
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
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
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。
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)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-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(例えば、アミン付加モル数:3)、及びジフェニルニトロソアミンが挙げられる。
チアゾール類としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール、6-アミノ-2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプト-5-メトキシベンゾチアゾール、5-クロロ-2-メルカプトベンゾチアゾール等が挙げられる。
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。
ベンゾトリアゾール類としては、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-(N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル)-1,2,3-ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
カルボキシベンゾトリアゾール類としては、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、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、及び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混合物が挙げられる。
クレゾール類としては、例えば、4,4’-ブチリデンビス(6-tert-ブチル-m-クレゾール)、具体的には、川口化学工業(株)から入手可能な製品名「アンテージW-300」などが挙げられる。
感光性樹脂組成物中の安定化剤の合計量は、好ましくは0.001質量%~4.0質量%であり、より好ましくは0.01質量%~2.0質量%であり、さらに好ましくは0.05質量%~1.9質量%である。この合計量は、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%以上が好ましく、また、感度を良好に維持するという観点から4.0質量%以下が好ましい。
<感光性樹脂組成物調合液>
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。
<感光性エレメント(感光性樹脂積層体)>
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。
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ものが望ましい。このような支持体としては、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、及びセルロース誘導体フィルム等が挙げられる。必要に応じて、これらのフィルムの延伸物も支持体として使用可能である。また、支持体として使用されるフィルムのヘーズは、5以下であることが好ましく、その厚みは、薄いほど画像形成性及び経済性の観点では有利であるが、強度を維持する観点から、10μm~30μmであることが好ましい。
また、感光性エレメントに用いられる保護層の重要な特性は、感光性樹脂層との密着力について、支持体よりも保護層の方が小さく、容易に剥離できることである。例えば、ポリエチレンフィルム、及びポリプロピレンフィルム等が保護層として好ましい。また、保護層として、例えば、特開昭59-202457号公報に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。
感光性エレメントにおける感光性樹脂層の厚みは、好ましくは3μm~100μm、より好ましくは5μm~60μmである。感光性樹脂層が薄いほど解像度は向上し、また、厚いほど膜強度が向上するので、用途に応じて適宜選択することができる。
支持体、感光性樹脂層、及び所望により保護層を順次積層して、感光性エレメントを作製する方法としては、従来知られている方法を採用することができる。例えば、感光性樹脂層を形成するために用いる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形成しておき、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積層する。次いで、必要により、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作製することができる。
<ラミネーション>
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。
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気泡(ボイド)又は皺の発生を抑制するという観点から、真空ラミネーションであることが好ましく、具体的には、大気圧未満の気圧下で行われることが好ましい。真空ラミネーションは、例えば、ダイヤフラム方式ラミネーター、油圧プレス方式ラミネーターなどで行われることができる。
感光性エレメントがドライフィルムレジストである場合には、ドライフィルムレジストと基板のラミネーションは、液体の非存在下で行われるドライラミネーション、又は基板とドライフィルムレジストの間に液体を適用して、基板とドライフィルムレジストの隙間を液体で埋めるウェットラミネーション、大気圧未満の気圧下で行われる真空ラミネーションであることができ、中でも、ドライフィルムレジストの基板に対する追従性及び密着性の観点から、真空ラミネーションが好ましい。なお、真空ラミネーションは、例えば、1~1000Pa、好ましくは50~500Paの真空度で行うことができる。
<レジストパターン形成方法>
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。
ドライラミネーション/真空ラミネーション後に、露光工程において、露光機を用いて感光性樹脂層中の感光性樹脂組成物を活性光に露光する。感光性樹脂層の露光部は、重合硬化(感光性樹脂組成物がネガ型の場合)又は現像液に対して可溶化(感光性樹脂組成物がポジ型の場合)する。露光は、必要ならば支持体を剥離した後に行うことができる。フォトマスクを通しての露光の場合、露光量は、光源照度及び露光時間より決定され、光量計を用いて測定してもよい。露光工程においては、マスクレス露光方法を用いてよい。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の半導体レーザー又は超高圧水銀灯等が用いられる。描画パターンはコンピューターによって制御され、この場合の露光量は、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。
次に、現像工程において、露光後の感光性樹脂層における未露光部(感光性樹脂組成物がネガ型の場合)又は露光部(感光性樹脂組成物がポジ型の場合)を、現像装置を用いて現像液により除去する。露光後、感光性樹脂層上に支持体がある場合にはこれを除く。続いてアルカリ水溶液から成る現像液を用いて未露光部又は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、NaCO、又はKCO等の水溶液が好ましい。これら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NaCO水溶液が一般的である。アルカリ水溶液中には、表面活性剤、消泡剤、現像を促進させるための少量の有機溶剤等を混ぜてよい。なお、現像工程における現像液の温度は、20℃~40℃の範囲内で一定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が、場合によっては、さらに100℃~300℃の加熱工程を行うこともできる。この加熱工程を実施することにより、パターンの更なる耐薬品性向上が可能となる。加熱には、熱風、赤外線、又は遠赤外線等の方式の加熱炉を用いることができる。
<導体パターンの製造方法>
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。
本発明の一実施形態に係る導体パターンの製造方法は、基板として金属板又は金属皮膜絶縁板を用い、上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、導体パターン形成工程を経ることにより実施されることができる。例えば、上述のドライラミネーション/真空ラミネーション後に、感光性樹脂層を露光する露光工程;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;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が、この順に行われることができる。
導体パターン形成工程においては、上述したような方法でレジストパターンが形成された基板において、現像により露出した基板表面(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してよい。
さらに、本発明は例えば以下のような用途において好適に適用される。
<プリント配線板の製造>
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。
<リードフレームの製造>
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。
<凹凸パターンを有する基材の製造>
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、SiO、Al、CaCO、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。
<半導体パッケージの製造>
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。
本発明を以下の実施例において詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
実施例1~15及び比較例1~2の評価用サンプルの作製方法並びに得られたサンプルについての評価方法及び評価結果について示す。
<評価用サンプルの作製方法>
評価用サンプルを以下のように作製した。
<感光性エレメントの作製>
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。
<基板整面>
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%HSO水溶液で基板表面を洗浄した。
<ラミネート>
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。
<露光>
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。
<現像>
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%NaCO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。
<評価>
サンプルの評価方法を以下に説明する。
<化合物(D)の定量方法>
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。
<追従性>
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
<密着性>
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
<評価結果>
実施例1~15及び比較例1~2の評価結果を表1~3に示す。
Figure 0007223864000016
Figure 0007223864000017
Figure 0007223864000018
Figure 0007223864000019

Claims (10)

  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):
    Figure 0007223864000020
    {式中、R及びRは、それぞれ独立に、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基から成る群から選択される。}
    で表される化合物(ただし、2-シアノ-2-プロピルドデシルトリチオカルボナートを除く。);
    を含有し、
    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%以下含有する感光性樹脂組成物。
  2. 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。
  3. 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。
  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0.0100質量%以下含有する、請求項1~のいずれか一項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0.0050質量%以下含有する、請求項1~のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  6. 前記化合物(D)が、下記一般式(2A):
    Figure 0007223864000021
    {式中、Rは、アゾ基を含まない炭素数1~20の1価の有機基であり、かつRは、
    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、請求項1~のいずれか一項に記載の感光性樹脂組成物。
  7. 支持体と、前記支持体上に形成された、請求項1~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。
  8. ドライフィルムレジストである、請求項に記載の感光性エレメント。
  9. 請求項又は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。
  10. 導体パターンの製造方法であって、
    請求項又は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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