JPS59216139A - 自己増感型感光性樹脂 - Google Patents

自己増感型感光性樹脂

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JPS59216139A
JPS59216139A JP9054383A JP9054383A JPS59216139A JP S59216139 A JPS59216139 A JP S59216139A JP 9054383 A JP9054383 A JP 9054383A JP 9054383 A JP9054383 A JP 9054383A JP S59216139 A JPS59216139 A JP S59216139A
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sensitizing
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copolymer
photosensitive resin
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Tatatomi Nishikubo
忠臣 西久保
Koji Iizawa
飯沢 孝司
Eiji Takahashi
栄治 高橋
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Japan Science and Technology Agency
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Research Development Corp of Japan
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0388Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable with ethylenic or acetylenic bands in the side chains of the photopolymer

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、自己増感型感光性樹脂に関する。更に詳しく
は、分子内に感光性基および増感性基を有する自己増感
型感光性樹脂に関する。
感光性樹脂を光架橋反応させて得られた硬化膜は、平版
、凸版などの製版用画像レジストとして、あるいはプリ
ント配線、集積回路などの腐食加工用レジストとして広
く利用されている。この他に、感光性樹脂は、塗料、接
着剤、カラーテレビブラウン管へのけい光体焼付け、更
には繊維、医療、生化学などへの広い用途が開発されて
いる。
このような多様な有用性を有する感光性樹脂の感度を高
めるために、感光性基を有する重合体に低分子増感剤を
添加するという方法がとられてき−た。しかしながら、
低分子増感剤の使用は、重合体への溶解性の問題、光照
射中の昇華や析出、人体に対する走性の問題など種々の
欠点が指摘されている。こうした欠点を解消させるため
に、分子内に感光性基および増感性基を有する自己増感
型の感光性樹脂が提案されるようになってきているが、
感度が低く、それだけでは実用性に欠けるものが多くみ
られる。
本発明は、それ自身で高感度を示す自己増感型感光性樹
脂に係り、この自己増感型感光性樹脂は、分子内にカチ
オン重合性ビニルエーテル基およびけい皮酸エステル型
感光性基を有する単量体と分子内にカチオン重合性ビニ
ルエーテル基およヒ増感性基を有する単量体との共重合
体よりなる。
感光性基含有単量体としてのカチオン重合性ビニルエー
テル基およびけい皮酸エステルm trlA 光性基を
有する単量体としては、例えば2−ビニロキシエチルシ
ンナメート、2−ビニロキシエチル−p−二ト、ロシン
ナメート、2−ビニロキシエチル−p−メトキシシンナ
メート、2−ビニロキシエf−k −p −クロルシン
ナメート、2−ビニロキシエチル−β−スチリルアクリ
レート、2−ビニロキシエチルメタクリレート、2−ビ
ニロキシエチルクロトネートなどが用いられ、好ましく
は2−ビニロキシエチルシンナメートが用いられる。
一方、増感性基含有単量体としてのカチオン重合性ビニ
ルエーテル基および増感性基を有する単量体としては、
一般式0H2−0H−o−(−aH2aH2o屋Ar−
No2(ここで、Arは置換または非置換のフェニル基
またはナフチル基であり、nは011または2である)
で表わされる化合物が用いられる。かかる化合物の例と
しては、4−ニトロフェニルビニルエーテル、4−ニト
ロ−1−f−7+ルビニルエーテル、4−ニトロフェニ
ル−2−ビニロキシエチルエーテル、4−ニトロ−1−
ナフチル−2−ビニロキシエチルエーテル、2−(4−
二トロフェノキシエチル) −2’ −ビニロキシエチ
ルエーテル、2−(4−ニトロ−1−ナフトキシエチル
)−2′−ビニロキシエチルエーテルなどが用いられ、
中でもnが1または2の化合物が好ましい。
感光性基含有単量体は、ビニル基とけい皮酸基との間に
オキシエチレン基が導入され、電子眼す1性基であるカ
ルボニル基の影響をそれによって弱め、またそこにエー
テル結合が存在するため、容易に増感性基含有単量体と
カチオン共重合する。
共重合反応は、三フッ化ホウ素エーテル錨体、四塩化錫
、三塩化アルミニウムなどの一般的なカチオン重合触媒
およびベンゼン、トルエン、キシレン、ジクロルメタン
などの溶媒の存在下で、約−80°〜0℃、好ましくは
約−60°〜−10℃で行われる。
増感性基含有単量体は、その種類にもよるが、それの仕
込み割合が約20〜30モル%迄の場合には、その割合
に応じた共単量体組成を有する共重合体が得られる。た
だし、前記一般式において、n = O(7)ニトロア
リ−ルビニルエーテルの場合には、オキシエチレン基が
存在しないため、アリール核に置換されたニトロ基の電
子吸収性がカチオン重合性を低下せしめ、その結果増感
性基含有単量体の共重合割合を少なくしているものと考
えられる。
得られた共重合体は、増感剤の添加なくして十分なる光
架橋反応性を示す自己増感型感光性樹脂を形成するが、
その光架橋反応性は増感性基含有単量体の共重合体中に
占める割合が高くなる程増加するが、この割合を高めす
ぎると共重合体自体が不溶性となってしまう。
これら諸々の観点から、感光性基含有単量体が約95〜
60モル%、好ましくは約85〜80モル%、また増感
性基含有単量体が約5〜40モル%、好ましくけ約15
〜20モル%の組成比で共重合している共重合体が感光
性樹脂として有用である。
この自己増感型感光性樹脂の光架橋反応性はきわめて良
好であり、第4図のグラフに示されるように、例えば後
記実施例3(増感性基含有単量体含有率9.2モル%)
および実施例9(同9.7モル%)の経時的な光架橋率
曲線Iおよび■は、ポリ(2−ビニロキシエチルシンナ
メート)にそれぞれ9.2モル%のp−ニトロアニソー
ルまたハ9.7モル%の1−メトキシ−4−二トロナフ
タリンを添加したものの経時的な光架橋率曲線■および
■よりも明らかにすぐれている。
従来知られている各種の自己増感型感光性樹脂の光架橋
反応性は、いずれも低分子増感剤を添加した感光性イ・
71脂のそれよりも劣っていたが、本発明に係る感光性
樹脂共重合体は、従来の感光性樹脂共f1(合体がアミ
ド基、スチレン基などのり、ジッドな構造の側鎖を有す
る共重合体であったのとは対照的に、側f“1の感光性
基および増感性基が柔軟性のあるオキシエチレン基によ
って主鎖と結合されているため(ただし、前記一般式で
n = 0の場合を除く)、その分子運動が容易となり
、高い光架橋反応性を示すようになったものと考えられ
る。
次に、実施例について本発明を説明する。なお、各参考
例tま、本発明に係る感光性樹脂共重合体の製造に用い
られる、新規物質たる増感性基含有彫量体の合成方法に
ついての記載である。
参考例1 0H2= OH−00H20H20+No。
4−ニトロフェノールのカリウムm 141.76 g
(0,80モル)ヲ、過剰ノクロルエチルビニルエーテ
ル842.00 g(7,9モル)中に加え、テトラブ
チルアンモニウムブロマイド触媒4.Oq < o、o
sモル)および2,6−ジ第3ブチルクレゾール安定剤
の少(jLの存在下で、12時間還流させた。その後、
室温に1時間放置した後生成した塩を口割し、過剰ノク
ロルエチルビニルエーテルを減圧下に留去した。1■製
吻103.71g (収率61,7%)を、25I!の
n−ヘキサンで再結晶すると、融点72,2〜73.0
℃の4−ニトロフェニル−2−ヒドロキシエチルエーテ
ルが88.587得られた。
元素分析値(a、。HjjOAN) 計算値 0 : 57.40%、H: 5.30%、N
: 6.69%実測値 0 : 57.49%、H: 
5.34%、Bl : 6.72%参考例2 4−ニトロ−1−ナフトールのカリウム塩56.669
  (0,25モル) ’j: 、a 側ノクロルエチ
ルビニルエーテル231.55り(2,17モル)中に
加え、テトラブチルアンモニウムブロマイド触媒7.4
7り(0,023モル)および2.6−ジ第3ブチルク
レゾール安定剤の少后の存在下で、12時間還流させた
。その後、室温に1時間放置した後生成した塩を皇別し
、過剰のクロルエチルビニルエーテルを減圧下ニ留夫し
た。■q物48.48g (収率72.0%)を、メタ
ノールで再結晶すると、融点79.0〜79.9℃の4
−=)rff−1−−)−フチルー2− ヒドロキシエ
チルエーテルが39.26タイ謬られた。
元素分析値(0,、H,304N ) 計算値 0 : 64.85%、H: 5.40%、N
 : 5.05%実1itll値 C: 64.64%
、H: 5.29%、N : 4.97%参考例3 0H,= 0II−(−OCH20H2馳+N024−
ニトロフエ/キシエタノール16.32 g(0,08
9モル)を、i剰のクロルエチルビニルエーテル86.
31 g(0,80モル)中に加え、テトラプチルアン
モニウムプ四マイトMat 2.879 (0,009
モル)および水酸化カリウム9.24 g(0,14モ
ル)の存在下で、12時間還流させた。生成した塩を口
割後、硫酸マグネシウムにより脱水し、過剰のクロルエ
チルビニルエーテルを留去した。粗製物8.84 g(
収率39,2%)を、n−ヘキサンで再結晶すると、融
点49.0〜50,2℃の2−(4−ニトロフェノール
ェfk)−2’−ビニロキシエチルエーテルカ4.46
9得られた。
元素分析値(0,2H,505N ) 計算値 o : 56.91%、H: 5.97%、N
 : 5.53%実測値 0 : 56.70%、H:
 5.99%、N : 5.59%実施例1 2−ビニロキシエチルシンナメート(VVO)10.7
47 (0,049モル)および4−ニトロフェニル−
2−ビニロキシエチルエーテル(Npvg )  0.
54 (1(0,0026モル)を、乾燥窒素気流中の
四ロフラスコに仕込み、50m1のトルエンで均一な溶
液とじた後−65℃に冷却し、そこに50−のトルエン
に溶解させた三フッ化ホウ素エーテル錯塩0.132 
m6(0゜モル;共単量体合計量に対し約2モル%)を
−閾に加えた。その後−65°〜−60℃で3時間共重
合J応を行ない、モノエタノールアミンで反応ヲ停」さ
せた後、メタノールによる再沈澱物を最少量cテトラヒ
ドロフランに溶かし、メタノールで再泪澱させた。
実施例2〜7 2−ビニロキシエチルシンナメートと4−ニトロフェニ
ル−2−ビニロキシエチルニーテルトCモル比を種々変
更し、実施例1と同様にして共■合反応が行われた。
以上の各実施例で得られた2−ビニロキシエザルシンナ
メ〜)−4−二トロフェニル−2−ビニロキシエチルエ
ーテル共重合体について、収i(’率)、共重合体中の
4−ニトロフェニル−2−ビニロキシエチルエーテルの
モル%(元素分析値ばよる)および還元粘度η凭/c(
0,5Vdlジメチル・ルムアミド、30℃)の測定を
それぞれ行なった得られた結果は、次の表1に示される
001           表1 、  2 10.31 1.10 90:10 11.
35 99.3  9.5  0.61、  3 29
,61 3.17 90:10 32.53 96.5
  9.2  0.374 10.15 1.72 8
5415 9.52 80.2  15.3  0.6
85 9.78 2.94 80:20 11.81 
97.4  19.2  0.356 7.16 2.
94 70:30 9.62 94.9  2B、1 
 0.247 5.80 3.72 60:40 8.
13 83.8  28.4  0.22実施例8 2−ビニロキシエチルシンナメート(vBa ) 10
.57り (0,048モル)および4−ニトロ−1−
ナフチル−2−ビニロキシエチルエーテル(1iNvx
 ) 0.66 g(0,0026モル)を用い、実施
例1と同様にして共重合反応を行なった。
]又   実施例9〜12 2−ビニロキシエチルシンナメートと4−二トロー1−
−j−7チルー2− ヒニロキシエチルエーテト  ル
とのモル比を種々変更し、実施例8と同様にして共重合
反応を行なった。
以上の実施例8〜12で得られた2−ビニロキシエチル
シンナメート−4−ニトロ−1−ナフチル−2−ビニロ
キシエチルエーテル共重合体について、収fa (収率
)、共重合体中の4−ニトロ−1−1−フチルー2−ビ
ニロキシエチルエーテルのモル%および還元粘度η[]
p/。の測定をそれぞれ行なった。得られた結果は、次
の表2に示される。
表2 3 8 う1 7 3 実施例13 上記各実施例で得られた共重合体をテトラヒドロフラン
に溶解し、その溶液をKRSプレートに一定の厚さで塗
布し、乾燥させた後、それを250W超高圧水金艮灯で
光源距離30rmで一定時間照射し、それを赤外線吸収
スペクトルにより、シンナモイル基ノ>O=O<伸m振
動に基< 吸収(1640cm−’ )の減少速度を経
時的に測定し、それを光架橋率とした。
測定結果は、第1〜3図のグラフに示される。
ffOち、第111は4−ニトロフェニル−2−ビニロ
キシエチルエーテル共重合体についての、また第2図は
4−ニトロ−1−す7チルー2−ビニロキシエチルエー
テル共重合体についての経時的な光架橋率を示すもので
あり、更に第3図は各共重合体中の増感性基の割合と光
照射時間10分間における光架橋率との関係を示したも
のである。
実施例14 前記各実施例で得られた共重合体0.1gをシクロへキ
サノン1.09に溶かし、この溶液を測定用プリント基
板3枚に塗布し、高速水平回転機によって塗布面を均一
にした後、乾燥させた。その後、ステップ・タブレット
(コダック・ホトグラフィック・ステップ・タブレット
A2)をプリント基板上νこのせ、感光面に十分密着さ
せた後、ケミカルランプ(15wx7)を用いて、光源
距m 3 cmから、室温で60秒間の露光を打なった
。照射後、プリント基板をトルエン中に2分間、ゆっく
り攪拌しながら浸漬させて未硬化部分を除去し、乾燥さ
ゼてから、歿った段数を求めた。なお、各共重合体の還
元粘度がそれぞれ異なるため、段数からの相対感度の測
定は行なえない。得られた結果は、次の表3に示される
表3 実施例  ステップ段数 9 6 5 4 7 9 11      12 実施例15 2−ビニロキシエチルシンナメート10.147(0,
046モル)および4−二トロフェニルビニルエーテル
(融点53.5〜55.2℃;文献値54〜56℃) 
0.867(0,005モル)を用い、実施例1と同様
にして共重合反応を行なった。
9.147(収率80.7%)の共重合体が得られ、こ
の共重合体は0.68モル%の割合で4−二トロフェニ
ルビニルエーテルを共重合させており、その還元粘度η
sp/。は0.33であった。この共重合体を用い、実
施例14と同様にして(ただし、露光時間け3分間)、
ステップ段数を測定すると3段であった。
【図面の簡単な説明】
第11Ju4−二トロフェニル−2−ヒニロキシエチル
エーテル共重合体についての、また第2図は4−二トロ
ー1−ナフチル−2−ヒニロキシエチルエーテル共重合
体についての経時的な光架橋率を示したグラフである。 第3図は、各共重合体中の増感性基の割合と光架橋率と
の関係を示したグラフである。また、第4図は、本発明
に係る自己増感型感光性樹脂と低分子増感剤含有感光性
樹脂との経時的な光架橋率を示したグラフである。 代理人 弁理士  吉 1)俊 夫

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、分子内にカチオン重合性ビニルエーテル基およびり
    い皮酸エステル型感光性基を有する単量体と分子内にカ
    チオン重合性ビニルエーテル基および増感性基を有する
    単量体との共重合体よりなる自己増感型感光性樹脂。 2、けい皮酸エステル型感光性基含有単量体が2−ビニ
    ロキシエチルシンナメートである共重合体よりなる特許
    請求の範囲第1項記載の自己増感型感光性樹脂。 3、増感性基含有単量体がニトロフェニル基含有単量体
    である共重合体よりなる特許請求の範囲第1項記載の自
    己増感型感光性樹脂。 4、増感性基含有単量体がニトロナフチル基含有型n1
    体である共重合体よりなる特許請求の範囲第1項記載の
    自己増感型感光性樹脂。 5、増感性基含有単量体が一般式0H2−OHO+0H
    20H204A r  NO2(ここで、Arは置換ま
    たは非置換のフェニル基またはナフチル基であり、nは
    0.1または2である)で表わされる化合物である共重
    合体よりなる特許請求の範囲第3項または第4項記載の
    自己増感型感光性樹脂。
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