JPWO2017018129A1 - 積層配線の形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態に係る積層配線の形成方法は、
第1導電層を最表層に有する基材を用意する工程(A)、
上記基材の表面に、絶縁膜を形成する工程(B)、及び
第2導電層を形成する工程(C)
を備え、
上記絶縁膜形成工程(B)が、
絶縁塗膜を形成する工程(B−1)、及び
親液性表面領域を形成する工程(B−2)
を備える。
ビア用孔を形成する工程(B−3)
を備えることが好ましく、
放射線が照射された絶縁塗膜を加熱する工程(B−4)
を備えることも好ましい。
下地塗膜を形成する工程(A−1)、
親液性表面領域を形成する工程(A−2)、及び
第1導電層を形成する工程(A−4))
を備えることが好ましい。
第1導電層形成工程(A−4)の前に、
放射線が照射された上記下地塗膜を加熱する工程(A−3)
を備えることが好ましい。
第1導電層形成工程(A−4)の後に、
第1導電層が形成された側の面の全面に放射線を照射する工程(A−5)
を備えることが好ましい。
用意工程(A)は、第1導電層を最表層に有する基材を用意する工程である。用意工程(A)は、以下の工程(A−1)〜(A−5)から好ましくは構成される。
下地塗膜形成工程(A−1)は、下地膜形成用組成物により、撥液性の表面を有する下地塗膜を形成する工程である。下地膜形成用組成物は、酸解離性基を有する重合体(第2重合体)及び酸発生体(第2酸発生体)を含む。酸解離性基とは、例えばフェノール性水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基等の酸性官能基中の水素原子を置換した基をいい、酸の存在下で解離する基をいう。この下地膜形成用組成物については、後に詳述する。工程(A−1)は、具体的には、図1(a)に示すように、基板10表面への下地膜形成用組成物の塗布により、下地塗膜11を形成する。なお、この下地塗膜11は、最終的に下地膜15になる(図1(e)参照)。
親液性表面領域形成工程(A−2)は、図1(b)に示すように、例えば、下地塗膜11の一部の表面領域への放射線(hν)の照射(露光)により、親液性表面領域12を形成する工程である。なお、下地膜形成用組成物から得られる下地塗膜11の表面は、撥液性を有しており、放射線が照射された領域が親液性表面領域12となる。一方、放射線が照射されていない領域は撥液性表面領域13である。ここで、撥液性と親液性とは、相対的な概念である。
加熱工程(A−3)は、放射線が照射された下地塗膜11を加熱する工程である。この加熱により、放射線が照射された領域(親液性表面領域12)において解離した成分をさらに揮発させることができる。これにより、親液性表面領域12(凹部)がさらに深くなる(図1(c)参照)。また、解離した成分が揮発することにより、親液性表面領域12の濡れ性がより高まる。
第1導電層形成工程(A−4)は、放射線が照射された下地塗膜11表面への第1導電層形成用材料の接触により、第1導電層14を形成する工程である(図1(d)参照)。
放射線照射工程(A−5)は、第1導電層形成用材料が塗布された側、すなわち第1導電層14が形成された側の面の全面に放射線(hν)を照射する工程である。このように、露出している下地塗膜11の表面全面に放射線を照射することにより、撥液性表面領域13の表面全面が親液性となる。これにより、後述する後工程における下地膜15表面への絶縁膜形成用組成物の塗布性が向上する。
絶縁膜形成工程(B)は、例えば、基材16の表面に、撥液性表面領域19と、ビア用孔20が設けられている親液性表面領域18とを有する絶縁膜23を形成する工程である(図2(c)参照)。なお、図2(c)等においては、絶縁膜23の親液性表面領域18にビア用孔20を形成しているが、ビア用孔20は形成されていなくてもよい。
絶縁塗膜形成工程(B−1)は、絶縁膜形成用組成物により、撥液性の表面を有する絶縁塗膜17を形成する工程である。絶縁膜形成用組成物は、酸解離性基を有する重合体(第1重合体)及び酸発生体(第1酸発生体)を含む。この絶縁膜形成用組成物については、後に詳述する。工程(B−1)においては、具体的には、図2(a)に示すように、基材16の第1導電層14が形成されている側の面への絶縁膜形成用組成物の塗布により、絶縁塗膜17を形成する。絶縁塗膜17は、最終的に絶縁膜23になる。
親液性表面領域形成工程(B−2)は、絶縁塗膜17の一部の表面領域への放射線(hν)の照射により、親液性表面領域を形成する工程である(図2(b)参照)。下地膜形成用組成物から得られる下地塗膜11と同様に、絶縁塗膜17の表面は、撥液性を有しており、放射線が照射された領域が親液性表面領域18となる。一方、放射線が照射されていない領域は撥液性表面領域19である。また、下地塗膜11と同様に、親液性表面領域18は凹部(凹パターン)となる。
ビア用孔形成工程(B−3)は、ビア用孔20を形成する工程である(図2(c)参照)。このビア用孔20の形成方法は特に限定されないが、好ましくは絶縁塗膜17の親液性表面領域18の一部の領域へのレーザーの照射により行うことができる。このようなレーザーアブレーションにより、第1導電層14と第2導電層21(図3参照)とを連結させるためのビア用孔20が形成される。このビア用孔20は、絶縁塗膜17を貫通している。なお、ビア用孔20の形成をレーザーアブレーション以外の方法により行うこともできる。例えば、フォトマスクを介した十分な露光量の放射線照射などによりビア用孔20を形成してもよい。
加熱工程(B−4)は、放射線が照射された絶縁塗膜17を加熱する工程である。この加熱により、放射線が照射された領域(親液性表面領域18)において解離した成分をさらに揮発させることができる。これにより、親液性表面領域18(凹部)がさらに深くなる。また、解離した成分が揮発することにより、親液性表面領域18の濡れ性がより高まる。
第2導電層形成工程(C)は、絶縁膜23の表面への第2導電層形成用材料の接触により、絶縁膜23の親液性表面領域18へ積層される第2導電層21(配線)を形成する工程である。この際、第2導電層形成用材料により、第2導電層21と共に、第1導電層14と第2導電層21とを接続するビア導体22も形成される。第2導電層形成用材料の具体例及び好ましい例については、上述した第1導電層形成用材料と同様である。
以下、下地膜形成用組成物及び絶縁膜形成用組成物(以下、両組成物をまとめて「膜形成用組成物」ともいう。)について詳説する。下地膜形成用組成物と、絶縁膜形成用組成物とは、異なった組成であってもよいし、同一の組成であってもよいが、同一の組成物であることが好ましい。これらが同一の組成物であることで、積層配線を効率的に製造することができる。
重合体(A)は、酸解離性基を有する重合体である限り特に限定されないが、通常、この酸解離性基を有する構造単位(I)を有する重合体である。この構造単位(I)は、アセタール結合及びヘミアセタールエステル結合のいずれかを含む構造であることが好ましい。酸解離性基を含む構造単位(I)としては、下記式(5−1)又は(5−2)で表される基を含むことがより好ましい。
本方法では、水酸基又はカルボキシ基を有するモノマーを重合することにより水酸基又はカルボキシ基を有する重合体を得て、この重合体に化合物(a)を反応させて、重合体(A)を得る。
本方法では、水酸基又はカルボキシ基を有する重合性化合物の水酸基又はカルボキシ基に上記化合物(a)を反応させることで所望するモノマーを得て、このモノマーを重合させることで、重合体(A)を得る。このような重合体(A)の製造方法は、公知の方法を参考にすることができる。
酸発生体(B)は、例えば、加熱や放射線等に感応して酸を発生する機能を有する。酸発生体(B)は、感放射線性酸発生体であることが好ましい。酸発生体(B)は、所謂酸発生剤として、化合物の形態で含有されていてもよいし、重合体(A)等の重合体の一部に組み込まれた形態であってもよい。膜形成用組成物が、酸発生体(B)を含有することで、重合体(A)から酸解離性基を脱離させることができる。
上記オキシムスルホネート化合物としては、下記式(6)で表されるオキシムスルホネート基を含む化合物が好ましい。
上記オニウム塩としては、例えばジフェニルヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム塩、アルキルスルホニウム塩、ベンジルスルホニウム塩、ジベンジルスルホニウム塩、置換ベンジルスルホニウム塩、ベンゾチアゾニウム塩、テトラヒドロチオフェニウム塩等を挙げることができる。
上記スルホンイミド化合物としては、例えばN−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)スクシンイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(2−フルオロフェニルスルホニルオキシ)フタルイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ジフェニルマレイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロブタンスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)−7−オキサビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−5,6−オキシ−2,3−ジカルボキシイミド、N−(トリフルオロメチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(カンファスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(フェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(2−トリフルオロメチルフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(4−フルオロフェニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ペンタフルオロエチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ヘプタフルオロプロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ノナフルオロブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(エチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(プロピルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ブチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ペンチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ヘキシルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ヘプチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(オクチルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド、N−(ノニルスルホニルオキシ)ナフチルジカルボキシイミド等が挙げられる。
上記ハロゲン含有化合物としては、例えばハロアルキル基含有炭化水素化合物、ハロアルキル基含有ヘテロ環状化合物等を挙げることができる。
上記ジアゾメタン化合物としては、例えばビス(トリフルオロメチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(フェニルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(2,4−キシリルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−クロロフェニルスルホニル)ジアゾメタン、メチルスルホニル−p−トルエンスルホニルジアゾメタン、シクロヘキシルスルホニル(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(1,1−ジメチルエチルスルホニル)ジアゾメタン、フェニルスルホニル(ベンゾイル)ジアゾメタン等を挙げることができる。
上記スルホン化合物としては、例えばβ−ケトスルホン化合物、β−スルホニルスルホン化合物、ジアリールジスルホン化合物等を挙げることができる。
上記スルホン酸エステル化合物としては、例えばアルキルスルホン酸エステル、ハロアルキルスルホン酸エステル、アリールスルホン酸エステル、イミノスルホネート等を挙げることができる。
上記カルボン酸エステル化合物としては、例えばカルボン酸o−ニトロベンジルエステル等を挙げることができる。
溶媒(C)としては特に限定されないが、重合体(A)及び酸発生体(B)の他、他の成分を均一に溶解又は分散することができる溶媒が好ましい。
ベンジルアルコール等の芳香族アルコール類;
エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル等のエチレングリコールモノアルキルエーテル類;
プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類;
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のジプロピレングリコールモノアルキルエーテル類等を挙げることができる。
溶媒(C)の含有量の下限としては、膜形成用組成物の溶媒(C)以外の成分100質量部に対して、200質量部が好ましく、400質量部がより好ましい。一方、この上限としては、1600質量部が好ましく、1000質量部がより好ましい。溶媒(C)の含有量を上記範囲とすることによって、塗布性が向上し、塗布ムラ(筋状ムラ、ピン跡ムラ、モヤムラ等)の発生が抑制され、膜厚均一性の向上した塗膜を得ることができる。
増感剤(D)は、膜形成用組成物の放射線感度を向上させる機能を有する。増感剤(D)は、放射線を吸収して電子励起状態となる化合物であることが好ましい。電子励起状態となった増感剤(D)は、酸発生体(B)と接触して、電子移動、エネルギー移動、発熱等が生じ、これにより酸発生体(B)は化学変化を起こして分解し、酸を生成する。
フルオレッセイン、エオシン、エリスロシン、ローダミンB、ローズベンガル等のキサンテン類;
キサントン、チオキサントン、ジメチルチオキサントン、ジエチルチオキサントン(2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン等)、イソプロピルチオキサントン(2−イソプロピルチオキサントン等)等のキサントン類;
チアカルボシアニン、オキサカルボシアニン等のシアニン類;
メロシアニン、カルボメロシアニン等のメロシアニン類;
ローダシアニン類;
オキソノール類;
チオニン、メチレンブルー、トルイジンブルー等のチアジン類;
アクリジンオレンジ、クロロフラビン、アクリフラビン等のアクリジン類;
アクリドン、10−ブチル−2−クロロアクリドン等のアクリドン類;
アントラキノン等のアントラキノン類;
スクアリウム等のスクアリウム類;
スチリル類;
2−[2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル]ベンゾオキサゾール等のベーススチリル類;
7−ジエチルアミノ4−メチルクマリン、7−ヒドロキシ4−メチルクマリン、2,3,6,7−テトラヒドロ−9−メチル−1H,5H,11H[l]ベンゾピラノ[6,7,8−ij]キノリジン−11−ノン等のクマリン類等を挙げることができる。
クエンチャー(E)は、酸発生体(B)からの酸の拡散を制御する機能を有する。クエンチャー(E)としては、例えばアミン化合物、アミド基含有化合物、ウレア化合物、含窒素複素環化合物等が挙げられる。
膜形成用組成物は、重合性化合物(F)を含有することで、硬化性を高めることができる。重合性化合物(F)は、通常、エチレン性不飽和結合を有する重合性化合物である。
感放射線性重合開始剤(G)は、放射線の照射を受けて、重合性化合物(F)の重合を開始又は促進させる化合物である。従って、膜形成用組成物が重合性化合物(F)を含有する場合、感放射線性重合開始剤(G)を用いることが好ましい。
上記膜形成用組成物は、さらに、本発明の効果を損なわない限りその他の任意成分を含有することができる。その他の任意成分としては、界面活性剤、保存安定剤、接着助剤、耐熱性向上剤等を挙げることができる。その他の任意成分は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。
本発明の一実施形態に係る積層配線は、上記積層配線の形成方法により得られた積層配線である。当該積層配線は、上記形成方法により得られるものであるため、生産性に優れ、低コスト化を可能にすることができる。
本発明の積層配線の形成方法及び積層配線は、上記実施形態に限定されるものでは無い。例えば、当該積層配線の形成方法において、3層以上の導電層(配線)を有する多層の積層配線を形成することもできる。この場合、例えば工程(B)と工程(C)とを複数回繰り返すことなどによって、多層の積層配線を形成することができる。一方、第1導電層を最表層に有する基材を用意する工程(A)として、下地膜形成用組成物等を用いて第1導電層を形成するかわりに、既存の導電層付き基板を用意してそのまま使用することなどもできる。なお、当該積層配線の形成方法は、放射線の照射後、現像液を用いた現像工程を経ずにパターンを得ることができる方法である。但し、当該形成方法において、例えば放射線照射後の加熱に代えて、又は加熱と共に、現像処理あるいは洗浄処理を行うこともできる。
以下の合成例で得られた重合体のポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)及び分子量分布(Mw/Mn)は、以下の条件で測定した。
・測定方法:ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法
・標準物質:ポリスチレン換算
・装置 :東ソー社の「HLC−8220」
・カラム :東ソー社のガードカラム「HXL−H」、「TSK gel G7000HXL」、「TSK gel GMHXL」2本、及び「TSK gel G2000HXL」を順次連結したもの
・溶媒 :テトラヒドロフラン
・サンプル濃度:0.7質量%
・注入量 :70μL
・流速 :1mL/min
1H−NMRは、溶媒としてCDCl3を用い、核磁気共鳴装置(Bruker社の「AVANCEIII AV400N」)を用い、温度25℃の条件下で測定した。
[合成例1]
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)8質量部、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン2質量部、及び、ジエチレングリコールジメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸2−ヒドロキシエチル42質量部及びメタクリル酸ベンジル58質量部を仕込み、窒素雰囲気下で緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持して重合することにより、共重合体である重合体(A−1)を含む溶液を得た(固形分濃度=34.6質量%)。なお、固形分濃度は共重合体溶液の全質量に占める共重合体質量の割合を意味する。得られた溶液を大過剰のヘキサンに滴下し、沈殿物を乾燥させることで白色固体状の重合体(A−1)を得た(Mw=26000、Mw/Mn=2.2)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)8質量部、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン2質量部、及びジエチレングリコールジメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸2−ヒドロキシエチル42質量部、N−シクロヘキシルマレイミド37質量部、及びスチレン21質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持して重合することにより、共重合体である重合体(A−2)を含有する溶液を得た。得られた溶液を大過剰のヘキサンに滴下し、沈殿物を乾燥させることで白色固体状の重合体(A−2)を得た(Mw=20100、Mw/Mn=2.1)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)8質量部、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン2質量部、及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート200質量部を仕込んだ。引き続きメタクリル酸30質量部及びメタクリル酸ベンジル70質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持して重合することにより、共重合体である重合体(A−3)を含有する溶液を得た。得られた溶液を大過剰のヘキサンに滴下し、沈殿物を乾燥させることで白色固体状の重合体(A−3)を得た(Mw=24000、Mw/Mn=2.2)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)8質量部、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン2質量部、及びジエチレングリコールジメチルエーテル200質量部を仕込んだ。引き続きp−ヒドロキシフェニルメタクリレート56質量部、N−シクロヘキシルマレイミド28質量部、及びスチレン16質量部を仕込み、窒素置換した後、緩やかに攪拌しつつ、溶液の温度を80℃に上昇させ、この温度を4時間保持して重合することにより、共重合体である重合体(A−4)を含有する溶液を得た。得られた溶液を大過剰のヘキサンに滴下し、沈殿物を乾燥させることで白色固体状の重合体(A−4)を得た(Mw=20500、Mw/Mn=2.0)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ポリビニルフェノール(丸善石油化学社の「マルカリンカーS−4P」)5質量部を加え、テトラヒドロフラン50質量部で溶かし、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−ビニルオキシオクタン16質量部を加え、十分に攪拌した後にトリフルオロ酢酸0.50質量部を加え、窒素雰囲気下、60℃で9時間反応させた。続いて反応溶液を室温まで冷却し、ピリジン0.5質量部を加え反応をクエンチした。得られた反応溶液を過剰量のメタノールに滴下することにより再沈殿精製を行った。続いて沈殿物を再度30質量部のテトラヒドロフランに溶解させた後、ヘキサンに滴下することにより再沈殿精製を行い、沈殿物を乾燥させることで白色固形状の共重合体として重合体(P−5)を得た。得られた重合体(P−5)について1H−NMRを用いて分析を行い、アセタール化が進行していることを確認した(化学シフト:5.48ppm、アセタール基C−H)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、下記式で示されるフェノールノボラック樹脂(荒川化学工業社の「P−200」)5質量部を加え、テトラヒドロフラン60質量部で溶かし、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10−ヘプタデカフルオロ−1−ビニルオキシデカン20質量部を加え、十分に攪拌した後にトリフルオロ酢酸0.50質量部を加え、窒素雰囲気下、60℃で9時間反応させた。続いて反応溶液を室温まで冷却し、ピリジン0.5質量部を加え反応をクエンチした。得られた反応溶液を過剰量のメタノールに滴下することにより再沈殿精製を行った。続いて沈殿物を再度30質量部のテトラヒドロフランに溶解させた後、ヘキサンに滴下することにより再沈殿精製を行い、沈殿物を乾燥させることで白色固形状の共重合体として重合体(P−6)12.1質量部を得た。得られた重合体(P−6)について1H−NMRを用いて分析を行い、アセタール化が進行していることを確認した(化学シフト:5.49ppm、アセタール基C−H)。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル25質量部、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−ビニルオキシ−オクタン101質量部、トリフルオロ酢酸(TFA)2.0質量部及びテトラヒドロフラン(THF)200質量部を仕込み、窒素雰囲気下、60℃で9時間保持して反応させた。冷却後、反応液にピリジン2.1質量部を加えクエンチした。得られた反応液を水洗、分液し、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、減圧蒸留により未反応成分を除去することにより下記のアセタール化生成物(M−1)を得た。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、ヒドロキシフェニルメタクリレート25質量部、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロ−1−ビニルオキシ−オクタン82質量部、トリフルオロ酢酸(TFA)1.6質量部、及びテトラヒドロフラン(THF)200質量部を仕込み、窒素雰囲気下、60℃で9時間保持して反応させた。冷却後、反応液にピリジン1.7質量部を加えクエンチした。得られた反応液を水洗、分液し、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、減圧蒸留により未反応成分を除去することにより下記のアセタール化生成物(M−2)を得た。
冷却管及び撹拌機を備えたフラスコに、メタクリル酸2−(2−ビニロキシエトキシ)エチル(日本触媒社の「VEEM」)25質量部、3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクタノール45質量部、パラトルエンスルホン酸ピリジニウム(PPTSA)1.6質量部、及びテトラヒドロフラン(THF)200質量部を仕込み、窒素雰囲気下、室温で8時間保持して反応させた。反応終了後、反応液にピリジン0.7質量部を加えクエンチした。得られた反応液を水洗、分液し、ロータリーエバポレーターで溶媒を除去し、減圧蒸留により未反応成分を除去することにより以下のアセタール化生成物(M−3)を得た。
実施例及び比較例で用いた各成分の詳細を以下に示す。
<重合体(A)>
P−1:合成例1で合成した重合体(P−1)
P−2:合成例2で合成した重合体(P−2)
P−3:合成例3で合成した重合体(P−3)
P−4:合成例4で合成した重合体(P−4)
P−5:合成例5で合成した重合体(P−5)
P−6:合成例6で合成した重合体(P−6)
P−7:合成例7で合成した重合体(P−7)
P−8:合成例8で合成した重合体(P−8)
P−9:合成例9で合成した重合体(P−9)
A−1:合成例1で合成した重合体(A−1)
A−3:合成例3で合成した重合体(A−3)
<酸発生剤(B)>
C−1:N−ヒドロキシナフタルイミド−トリフルオロメタンスルホン酸エステル
C−2:4,7−ジ−n−ブトキシ−1−ナフチルテトラヒドロチオフェニウム トリフルオロメタンスルホネート
C−3:(5−オクチルスルフォニルオキシイミノ)−(4−メトキシフェニル)アセトニトリル(BASF社の「CGI725」)
<増感剤(D)>
D−1:2−イソプロピルチオキサントン
D−2:2,4−ジエチルチオキサンテン−9−オン
<クエンチャー(E)>
E−1:2−フェニルベンゾイミダゾール
E−2:4−(ジメチルアミノ)ピリジン
<重合性化合物(F)>
F−1:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
F−2:1,9−ノナンジオールジアクリレート
<感放射線性重合開始剤(G)>
G−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ン−1−オン(BASF社の「イルガキュア(登録商標)907」)
G−2:2−ジメチルアミノ−2−(4−メチルベンジル)−1−(4−モルフォリン−4−イル−フェニル)−ブタン−1−オン(BASF社の「イルガキュア(登録商標)379」)
G−3:エタノン−1−〔9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル〕−1−(O−アセチルオキシム)(BASF社の「イルガキュア(登録商標)OXE02」)
表1に示す種類、含有量の各成分を混合し、固形分濃度が10質量%となるように、それぞれ溶媒(B)として、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを加えた。その後、孔径0.5μmのメンブレンフィルターでろ過することにより、各膜形成用組成物を調製した。なお、表1中の「−」は該当する成分を使用しなかったことを表す。
調製例1〜9及び比較調製例で調製した各膜形成用組成物を用い、積層配線の形成を行い、以下の評価を実施した。結果を表2に示す。調製例1〜9の膜形成用組成物を用いたものがそれぞれ実施例1〜9であり、比較調製例1〜2の膜形成用組成物を用いたものがそれぞれ比較例1〜2である。
ガラス基板(コーニング社の「EAGLE−XG」)上に、調製例1〜9又は比較調製例1〜2で調製した膜形成用組成物をそれぞれスピンナーで塗布した後、90℃のクリーンオーブン上で5分間プレベークすることにより0.2μm厚の塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に、高圧水銀ランプ(大日本科研社の「MA−1400」)を用い、石英マスク(L/S=50μm/450μm、コンタクト)を介して、露光量を250mJ/cm2として放射線照射を行った。その後、ホットプレートを用い110℃で15分ベークすることにより、親撥パターニング基板(撥液性表面領域と親液性表面領域とを有する下地膜を有する基材)を形成した。
上記工程にて得られた第1導電層が形成された基板上に、調製例1〜9又は比較調製例1〜2で調製した膜形成用組成物をそれぞれスピンナーで塗布した後、90℃のホットプレート上で2分間プレベークすることにより、1.0μm厚の2層目塗膜を形成した。このときの塗膜に塗布ムラが無ければ良好(A)、顕著な塗布ムラがあれば不良(B)として目視にて確認した。
上記「第2層目の膜形成用組成物の塗布性」で形成された塗膜に対して、高圧水銀ランプを用い(大日本科研社の「MA−1400」)、石英マスク(コンタクト)を介して露光量を250mJ/cm2として放射線照射を行った。その後、ホットプレートを用い110℃で15分ベークすることにより、親液性表面領部(露光部)と撥液性表面領域(非露光部)とを形成した。
上記「第2層目の膜形成用組成物の塗布性」で形成された塗膜において、高圧水銀ランプ(大日本科研社の「MA−1400」)を用い、石英マスク(L/S=50μm/450μm、コンタクト)を介して、露光量を250mJ/cm2として放射線照射を行った。その後、ホットプレートを用い110℃で15分ベークすることにより、第2層目に親撥パターンを有する基板を形成した。その後、親液性表面領域である露光部(凹部)及び撥液性表面領域である非露光部(凸部)の膜厚を接触式膜厚計(キーエンス社の「アルファステップIQ」)で測定し、凹部の深さを求めた。なお、実施例1の「第2層目に親撥パターンが形成された基板」の画像を図5に示す。図5においては、左右方向に第2層目の親撥パターンが形成されている。
上記「第2層目に形成された塗膜の凹パターニング性確認」で得られた2層目に親撥パターンを有する基板のパターニング面を銀ナノインク(ハリマ化成社の「NPS−JL」に浸漬し、すぐに引き上げて基板を45°以上に傾けた状態で1分間保持することにより、第2層目の銀ナノインクがパターニングされた基板を形成した。その後、銀ナノインクがパターニングされた基板全面に高圧水銀ランプ(大日本科研社の「MA−1400」)を用い、露光量を250mJ/cm2として放射線照射を行った後にホットプレートで120℃/30分ベークした。これにより、2層目の撥液部が除去され、L/S=50μm/450μmの銀配線が形成された基板を得た。この時、L/S=50μm/450μmの銀配線がパターニング性よく形成されていれば良好(A)、パターニング不良があれば不良(B)として、目視及び光学顕微鏡(ニコン社の「エクリプスL200D」)で確認した。なお、実施例1の「第2層目の銀配線(第2導電層)が形成された基板」の画像を図6及び図7に示す。
調製例1〜9及び比較調製例1〜2で調製した膜形成用組成物を用いて、ITO基板上での膜形成を行い、以下の評価を実施した。結果を表2に示す。
ITOが成膜されたガラス基板上に、調製例1〜9又は比較調製例1〜2で調製した膜形成用組成物をそれぞれスピンナーで塗布した後、90℃のクリーンオーブン上で5分間プレベークすることにより0.2μm厚の塗膜を形成した。次いで、得られた塗膜に高圧水銀ランプ(大日本科研社の「MA−1400」)を用い、石英マスク(L/S=50μm/450μm、コンタクト)を介して、露光量を250mJ/cm2として放射線照射を行った。その後、ホットプレートを用い110℃で15分ベークすることにより、親撥パターニング基板を形成した。
上記「ITO基板上への凹パターン形成及びレーザー加工によるホール形成」にて得られたホールを有する親撥パターン基板の親液部にインクジェット装置(富士フィルム社の「Dimatix DMP−2831」)を用いて銀ナノインク(ハリマ化成社の「NPS−JL」)を塗布し、親液部にのみ銀ナノインクのパターンを形成した。その後ホットプレートで120℃/30分ベークすることにより、50μm幅の銀配線が形成された基板を得た。レーザー加工により形成されたホールはSEM観察により銀ナノインクから生じた銀により埋められていることが確認された。なお、実施例1の「銀配線(第2導電層及びビア導体)が形成された基板」の画像を図8及び図9に示す。図8は平面視した画像であり、図9はSEM画像である。
11 下地塗膜
12 親液性表面領域
13 撥液性表面領域
14 第1導電層
15 下地膜
16 基材
17 絶縁塗膜
18 親液性表面領域
19 撥液性表面領域
20 ビア用孔
21 第2導電層
22 ビア導体
23 絶縁膜
24 積層配線
hν 放射線
Claims (14)
- 第1導電層を最表層に有する基材を用意する工程、
上記基材の表面に、撥液性表面領域と親液性表面領域とを有する絶縁膜を形成する工程、及び
上記絶縁膜の表面への第2導電層形成用材料の接触により、上記絶縁膜の親液性表面領域へ積層される第2導電層を形成する工程
を備え、
上記絶縁膜形成工程が、
酸解離性基を有する第1重合体と第1酸発生体とを含む絶縁膜形成用組成物により、撥液性の表面を有する絶縁塗膜を形成する工程、及び
上記絶縁塗膜の一部の表面領域に上記親液性表面領域を形成する工程
を備える積層配線の形成方法。 - 上記絶縁膜形成工程が、
上記絶縁塗膜の上記親液性表面領域の一部の領域へのレーザーの照射により、ビア用孔を形成する工程
をさらに備え、
上記第2導電層形成工程において、上記第2導電層形成用材料により、上記第2導電層と共に、上記第1導電層と第2導電層とを接続するビア導体を形成する請求項1に記載の積層配線の形成方法。 - 上記第1酸発生体が感放射線性酸発生体であり、
上記親液性表面領域形成工程を上記絶縁塗膜の一部の表面領域への放射線の照射により行う請求項1又は請求項2に記載の積層配線の形成方法。 - 上記放射線の照射を、フォトマスクを介した露光により行う請求項3に記載の積層配線の形成方法。
- 上記絶縁膜形成工程が、
放射線が照射された上記絶縁塗膜を加熱する工程
をさらに備える請求項3又は請求項4に記載の積層配線の形成方法。 - 上記絶縁膜に形成された親液性表面領域が凹部である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。
- 上記酸解離性基が、フッ素原子を含有する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。
- 上記第1重合体が、下記式(1)から下記式(4)でそれぞれ表される構造単位の少なくとも一つを有する請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。
- 上記用意工程が、
酸解離性基を有する第2重合体と第2酸発生体とを含む下地膜形成用組成物により、撥液性の表面を有する下地塗膜を形成する工程、
上記下地塗膜の一部の表面領域に親液性表面領域を形成する工程、及び
上記親液性表面領域が形成された上記下地塗膜の表面への第1導電層形成用材料の接触により、上記第1導電層を形成する工程
を備える請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。 - 上記第2酸発生体が感放射線性酸発生体であり、
上記下地塗膜への親液性表面領域形成工程を、上記下地塗膜の一部の表面領域への放射線の照射により行う請求項9に記載の積層配線の形成方法。 - 上記用意工程が、上記第1導電層形成工程の後に、
上記第1導電層が形成された側の面の全面に放射線を照射する工程
をさらに備える請求項10に記載の積層配線の形成方法。 - 上記用意工程が、上記第1導電層形成工程の前に、
放射線が照射された上記下地塗膜を加熱する工程
をさらに備える請求項10又は請求項11に記載の積層配線の形成方法。 - 上記下地塗膜に形成された親液性表面領域が凹部である請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。
- 上記絶縁膜形成用組成物と上記下地膜形成用組成物とが同一の組成物である請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の積層配線の形成方法。
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