JP2547904B2 - 光画像化可能電着可能フォトレジスト組成物 - Google Patents

光画像化可能電着可能フォトレジスト組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本出願は、1990年8月2日に出願され
た、Olsonらによる特許出願第07/562,05
7号の「光画像化電着可能フォトレジスト組成物」の一
部継続出願である。
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は電着可能なフォトレジス
ト組成物に関する。より詳細には、本発明は感光性およ
び解像力の改善された電着可能フォトレジスト組成物に
関する。このフォトレジスト組成物は、回路基板および
プリント平板の製造工業に特に有用である。
【0003】
【従来の技術】電着可能フォトレジスト組成物は、一般
に当技術分野に知られている。広い意味では、この技術
は、恒常的にまたは一次的に付着するフィルムを生成す
るための感光性電着可能組成物と説明されてきた。ペイ
ントの場合のようにフィルムが除去しにくい点で、これ
に関連した技術はフォトレジスト組成物としての領域で
は情報を与えない。
【0004】ここで興味の対象となるのは、プリント回
路またはリソグラフプリント平板のような光画像を形成
するフォトレジスト組成物である。かいつまんで述べる
と、フォトレジスト組成物は、フォトマスクの使用下に
化学線のようなエネルギー源により不溶化されるフィル
ムを形成する。これは、フィルムのマスクされまたはマ
スクされない領域を選択して照射することを可能にす
る。次いでフィルムは現像され、フォトレジストがネガ
かポジかにより、それぞれそのマスクされまたはマスク
されない領域が除去される。
【0005】フォトレジスト組成物の電着は、これ以外
のものが成功しても、いつも一般に使用可能というわけ
ではない。当技術に知られた電着可能フォトレジスト組
成物の欠点の幾つかは、粘着性またはネバツキの問題お
よび/または感光性および解像力の悪さに関連した問題
に帰する。当技術に知られた組成物のフィルムはねばつ
きやすく、あるいは、必要なパターンを作る工程で上に
載せられるフォトマスクに付着しやすい。フォトマスク
(またはフォトツール)はそれ自身で支持されるフィル
ムであり、その上には、基板に転写される所望の画像の
パターンがある。粘着性フィルムからフォトマスクを取
り除くことにより、フォトレジストおよび/またはフォ
トマスクが損傷され得る。損傷されたフォトレジスト
は、エッチング液に攻撃されやすくなり、従って許容さ
れ得ない画像の転写を生じ、その結果、最終生成物の欠
陥が生じる。損傷されたフォトマスクは次に使用し得な
くなり、従って生成物のコストが増加する。
【0006】従来技術では、上記の問題を克服する試み
として、被覆シートまたは塗膜を使用する。これらは、
フォトマスクがフォトレジストにひっつくのを防ぐた
め、典型的にはフォトレジスト上に置かれる。しかし、
被覆シートまたは塗膜の存在は、フィルムの解像力に不
利に作用する。なぜなら入射光が、マスクと被覆シート
または塗膜を通過する時に回折するからである。入射光
の回折または「拡散」は、フォトマスクとフォトレジス
トとの間の距離が増加すると、より著しくなる。感光性
もまた、被覆シートまたは塗膜が入射光をいくらかでも
吸収すると、不利に影響される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明により、良好な
感光性および解像力を有する非粘着性のフォトレジスト
組成物が提供される。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記に従い、本発明は
(a)水分散性不飽和カチオン性ポリマー物質、(b)
非イオン性不飽和物質、および(c)光開始剤;の水性
分散液を含む電着可能フォトレジスト組成物であって、
改善された感光性および解像力を有する薄く均一な電着
フィルムを成形するこにより特徴づけられ、該フィルム
が化学線に露光された時に選択的パターン化放射により
効果的に不溶化され、フィルムの露光されない部分が希
水性酸で除去可能であり、フィルムの露光された部分が
希水性酸に不溶性であることによりさらに特徴付られる
電着可能フォトレジスト組成物を包含する。
【0009】本発明の現在好ましい実施態様において
は、電着可能フォトレジスト組成物は酸で中和されたア
ミン官能性不飽和カチオン性ポリマー物質の水性分散液
を含む。アミン官能性不飽和カチオン性ポリマー物質は
好ましくはエポキシ−アミン付加物であり、例えば乳酸
のような酸で中和されたジグリシジルエーテルとメチル
エタノールアミンとの反応生成物である。エポキシ−ア
ミン付加物は、代表的にはそのなかにエチレン性不飽和
基を共有結合により組み入れて修飾される。非イオン性
不飽和化合物はトリメチロールプロパントリアクリレー
トのようなアクリレートであり得る。光開始剤はイソプ
ロピルチオキサトンであり得る。好ましい樹脂組成物は
改善された感光性および解像力を示すことが判った。上
記組成物はさらに電着され脱水されたときに非粘着性で
ある。
【0010】本発明はさらに、フォトレジストの製造方
法およびフォトレジストを応用する材料をも含む。本発
明のフォトレジストは、薄く均一な(滑らかでピンホー
ルの無い)電着フィルムによって特徴付けられる。
【0011】本明細書中、用語「非粘着性」は、フォト
レジスト組成物のフィルムがフォトマスクに、前記のよ
うにフォトレジストおよび/またはフォトマスクがそれ
と判るほど損傷されるようには粘着せず、あるいは付着
しないことを意味する。用語「感光性」は現像液に接触
したときにフィルムを不溶化させるのに必要な露光量に
関する。一般に、感度が高いと必要な露光量は低くな
る。露光量は平方センチメートル当りミリジュールで測
定される。用語解像力は、表面に正確に再現されるフォ
トマスクからの像の線および行間の最小幅に関する。
【0012】本発明の電着可能フォトレジスト組成物
は、改善された感光性および解像力を有し、薄く均一な
(滑らかでピンホールの無い)電着フィルムが形成され
得ることによって特徴付けられる。フィルムの厚みは約
0.01から3milであり、好ましくは約0.1から
1.5milであり得る。フィルムは、最終生成物に
(痕跡として)欠陥を生じ得るフィルムの不連続性が無
い点で、滑らかでピンホールが無いといえる。本発明の
好ましい実施態様においては、フォトレジスト組成物の
脱水フィルムは非粘着性である。
【0013】本発明の特徴は次の通りである。
【0014】本発明の電着可能フォトレジスト組成物は
(a)水分散性不飽和カチオン性ポリマー物質、(b)
非イオン性不飽和物質、および(c)光開始剤;の水性
分散液を含み、改善された感光性および解像力を有する
薄く均一な電着フィルムを形成すること、このフィルム
が化学線に露光された時に選択的パターン化照射により
効果的に不溶化されること、により特徴付けられ、さら
に、上記フィルムの露光されない部分が希水性酸で除去
可能であり露光された部分が希水性酸溶液に不溶性であ
ることを特徴とする。
【0015】好適な実施態様においては、前記水分散性
不飽和カチオン性ポリマー物質はアミン官能性不飽和ポ
リマー物質である。
【0016】好適な実施態様においては、前記水分散性
不飽和カチオン性ポリマー物質が、エポキシ官能性ポリ
マーおよびアミンまたはアミン混合物から作られる。好
適には前記アミンはアンモニア、第一アミン、第二アミ
ン、第三アミンまたはそれらの混合物に由来し、さらに
好適には、上記アミンはジブチルアミン、メチルエタノ
ールアミンまたはそれらの混合物、特にジブチルアミン
およびメチルエタノールアミンの混合物である。
【0017】好適な実施態様においては、前記アミン官
能性ポリマー物質はエポキシポリマーに由来し、このポ
リエポキシドはポリオールのポリグリシジルエーテルま
たはエポキシ官能性アクリルポリマーである。より好ま
しくは、上記エポキシポリマーは芳香族基を含有する。
【0018】好適な実施態様においては、前記不飽和カ
チオン性ポリマー物質は分子当り平均少なくとも1つの
エチレン性不飽和部分を含有する。
【0019】好適な実施態様においては、前記エチレン
性不飽和物は、ポリイソシアネートと活性水素含有エチ
レン性不飽和化合物との反応生成物である部分的ブロッ
クイソシアネートに由来する。好適には上記ポリイソシ
アネートはイソフォロンジイソシアネート、トルエンジ
イソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メ
チレンジフェニルジイソシアネートまたは水素添加メチ
レンジフェニルジシソシアネートであり、上記活性水素
含有エチレン性不飽和化合物が2−ヒドロキシエチルア
クリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2
−ヒドロキシプロピルアクリレートまたはメタクリレー
ト、あるいはt−ブチルアミノエチルメタクリレートま
たはアクリレートである。
【0020】好適な実施態様においては、前記非イオン
性不飽和物質は、ビスフェノールAのジグリシジルエー
テルのジアクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレートま
たはエトキシ化ジフェノールのジアクリレートエステル
およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【0021】好適な実施態様においては、前記光開始剤
はイソプロピルチオキサントンまたは2−クロロチオキ
サントンである。
【0022】好適な実施態様においては、前記電着可能
フォトレジスト組成物の脱水フィルムは室温で非粘着性
であることによりさらに特徴付けられ、より好ましくは
上記脱水フィルムは室温および相対湿度約55%で、約
10から50のSward硬度を有する。
【0023】好適な実施態様においては、前記電着可能
フォトレジスト組成物は、希水性酸溶液中の上記組成物
の電着され脱水されたフィルムを不溶化するために平方
センチメートル当り500ミリジュールより少ない露光
量が必要とされ、上記組成物のフィルムが0.4mil
に等しいかまたは少ない厚みを有する。
【0024】本発明は、フォトレジスト塗膜層を製造す
る方法を包含する。この方法は、(i)電極を含む電着
可能組成物中に電気伝導性基板を浸漬することにより電
気伝導性基板を電着する工程であって、電気伝導性基板
がカソードとして働き、請求項1に記載の電着可能組成
物に接触している該カソードとアノードとの間に電流が
通される、工程、次いで、(ii)電着組成物のフィルム
を脱水する工程、(iii)得られた電着塗装フィルムを
所定パターンの放射線に露光することにより、基板上の
塗膜にできた露光および非露光部分の間に溶解度の差を
生じさせる工程、次いで、(iv)希水性酸溶液の組成物
を用いて塗膜の可溶性部分を除去する工程、を包含す
る。
【0025】好適な実施態様においては、上記(iii)
得られた電着塗装フィルムを所定パターンの放射線に露
光する工程は、所定のパターンを含むフォトマスクを直
接、脱水した電着塗装フィルム上に該フィルムを放射線
に露光する前に置くことにより行われる。
【0026】以下により完全に述べるように、電着可能
フォトレジスト組成物の成分は、上記の特徴および他の
有用な組成物としてのおよび作用上の性質を生じさせる
ことに基づき選択される。組成物の主要な成分は、不飽
和イオン性ポリマー物質、非イオン性不飽和物質および
光開始剤、および選択的に着色剤である。
【0027】好ましい不飽和イオン性ポリマー物質は、
カチオン性、酸中和、不飽和アミン官能性ポリマー物質
である。その例示としての例は、不飽和エポキシ−アミ
ン付加物であり得る。有用なエポキシ物質は、分子当り
平均1つまたはそれ以上のエポキシ基を有する、モノマ
ーのまたはポリマーの化合物または化合物の混合物であ
り得る。モノエポキシドも使用され得るが、分子当り1
つより多いエポキシ基を有するエポキシ物質が好まし
い。エポキシ物質は本質的に任意の周知のエポキシドで
あり得る。特に有用なポリエポキシドのクラスは、ビス
フェノールAのようなポリフェノールのポリグリシジル
エーテルである。これらは、例えばポリフェノールをア
ルカリの存在下でエピクロロヒドリンでエーテル化する
ことにより生成され得る。フェノール性化合物は、例え
ば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)2,2−プロパ
ン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4
−ヒドロキシフェニル)1,1−エタン、ノニルフェノ
ール、レゾルシノール、カテコール、ビス(4−ヒドロ
キシフェニル)1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロ
キシターシャリーブチルフェニル)2,2−プロパン、
ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、1,5−ジヒ
ドロキシナフチレン等であり得る。多くの例で、幾分高
い分子量を有し、好ましくは芳香族基を含有するような
ポリエポキシドを使用することが望まれる。これらのポ
リエポキシドは、前記のジグリシジルエーテルをビスフ
ェノールAのようなポリフェノールと反応させることに
より作られ得る。好ましくは、ポリフェノールのポリグ
リシジルエーテルはエポキシド基に加えて遊離のヒドロ
キシル基を含有する。ポリフェノールのポリグリシジル
エーテルがそのまま使用され得る一方、反応部位の一部
(ヒドロキシルまたはある場合にはエポキシ)を修飾物
質と反応させて、樹脂のフィルム特性を変化させること
が、しばしば望まれる。
【0028】他のエポキシドの非常に有用なクラスは、
ノボラック樹脂または同様のポリフェノール樹脂から同
様にして製造される。多価アルコールの同様のポリグリ
シジルエーテルもまた好適である。これは、エチレング
リコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコ
ール、1,2−プロピレングリコール、1,4−プロピ
レングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,2,
6−ヘキサントリオール、グリセロール、ビス(4−ヒ
ドロキシシクロヘキシル)2,2−プロパン等の多価ア
ルコールに由来し得る。ポリカルボン酸のポリグリシジ
ルエーテルもまた使用可能であり、これはエピクロロヒ
ドリンまたは同様のエポキシ化合物に、シュウ酸、コハ
ク酸、グルタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフチレン
ジカルボン酸、二量化リノレン酸等のような脂肪族また
は芳香族ポリカルボン酸を反応させることにより製造さ
れる。この例はグリシジルアジペートおよびグリシジル
フタレートである。オレフィン系不飽和脂環式化合物の
エポキシド化に由来するポリエポキシドもまた有用であ
る。1以上のモノエポキシドを一部分含有するジエポキ
シドが含まれる。これらのポリエポキシドは非フェノー
ル性であり、脂環式オレフィンのエポキシド化により得
られ、例えば酸素と選択された金属触媒により、過安息
香酸により、アセトアルデヒドモノパーアセテートによ
り、または過酢酸により得られる。このようなポリエポ
キシドのなかには、エポキシ脂環式エーテルおよびエス
テルがあり、これらは当該分野で良く知られている。
【0029】他のエポキシ含有化合物には、米国特許第
3,365,471号に開示されているような窒素ジエ
ポキシド;米国特許第3,391,097号の1,1−
メチレンビス(5−置換ヒダントイン)に由来するエポ
キシ樹脂;米国特許第3,450,711号のビスイミ
ド含有ジエポキシド;米国特許第3,312,644号
のエポキシル化アミノエチルジフェニルオキシド;米国
特許第3,503,979号のヘテロ環状N,N’−ジ
グリシジル化合物;英国特許第1,172,916号の
アミンエポキシホスホネート;1,3,5−トリグリシ
ジルイソシアヌレートおよび当該分野で知られた他のエ
ポキシ含有物質が含まれる。エポキシ物質のエポキシ当
量重量(エポキシ当量あたりの固形樹脂のグラム)は1
00から5,000であり、好ましくは200から1,
000であり得る。
【0030】ポリエポキシドアミン付加物を調製するの
に有用なアミンは、アンモニア、第一、第二および第三
アミンおよびそれらの混合物であり得る。有用なアミン
の実例は、ジブチルアミン、メチルエタノールアミン、
ジメチルアミン、ジエタノールアミン、およびジエチレ
ントリアミンのジケチミン、Jeffamines(登
録商標)(Texaco Co.由来)のようなポリオ
キシアルキレンポリアミン、ジエチルアミン、モルホリ
ン、ジメチルアミン、プロピルアミン、ジイソプロパノ
ールアミン、ブチルアミン、エチルアミン、トリエチル
アミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールア
ミン等またはそれら、例えばジブチルアミンとメチルエ
タノールアミンとの混合物であり得る。エポキシ−アミ
ン付加物は、少なくとも部分的に酸で中和され、アミン
塩および/または4級アンモニウム塩の基を含むポリマ
ー生成物を形成し得る。米国特許第4,260,720
号第5欄第20行から第7欄第4行には、ポリエポキシ
ドアミン付加物およびそれを調製する方法が開示されて
おり、この部分はここに参考文献として援用される。
【0031】互いに反応する有機アミンとポリエポキシ
ドの量に関しては、相対量はカチオン性塩の基の形成の
ような所望のカチオン性塩基の量に依存し、これは次に
ポリマーの分子量に依存する。カチオン性塩の基形成の
程度および反応生成物の分子量は、得られるカチオン性
ポリマーが水性媒体に混合されるとき、安定な分散液が
形成されるように選択されるべきである。安定な分散液
とは、沈まないものであり、または沈澱ができたとして
も容易に分散され得るものである。分散液はさらに、そ
の水性分散液に浸漬されたアノードとカソードの間に電
圧をかけると分散されたポリマー粒子がカソードに向か
って移動するように、充分にカチオン性の性質を有する
べきである。
【0032】分子量、構造およびカチオン性塩の基の形
成程度は、分散されたポリマーが連続フィルムを電極上
に形成する(カチオン性電着の場合、カソード上にフィ
ルムが形成される)のに必要な流れを有するように制御
されるべきである。フィルムは、電着浴中にそれとわか
るほど再溶解しない、または浴から取り出した後に塗装
表面から水性溶液により容易にはすすぎ落とされない程
度に、湿気に非感受性であるべきである。さらに、分子
量、構造およびカチオン性塩の基の形成程度は、フォト
レジストフィルムの現像中に、付着し脱水されたフィル
ムが水性酸に溶解しないように制御されるべきである。
【0033】本発明に従って、アミンは、ある種の光開
始剤の存在下で芳香族アミンを含む光重合の「共開始
剤」として作用する。従って、ここで用いられるアミン
は型および/または量に関し、フォトレジストフィルム
の感光性にそれと判る効果を有し得る。特別な理論に結
び付けることなく、前に述べたアミンは、フォトレジス
ト組成物の不溶化反応に寄与し得る可能な架橋可能部位
の数を増加させると考えられる。これとは別に、フォト
レジスト組成物中の反応性部位の濃度は、このことによ
り増加する。このように、フォトレジスト組成物は、不
飽和基の比較的少ないが効果的な含量により、さらに容
易に不溶化され得る。エポキシ−アミン付加物および好
ましくは芳香族基を含有するエポキシポリマー、例えば
芳香族エポキシ−アミン付加物は、フォトレジスト組成
物の感光性を改善するのに特に有効であると考えられ
る。
【0034】一般に、本発明の実施に有用なカチオン性
ポリマー、例えばエポキシ−アミン付加物の大部分は、
約1,000から500,000の範囲内の重量平均分
子量を有し、樹脂固形分のグラム当り約0.1から2、
好ましくは約0.2から1.0ミリ当量の塩基性基、例
えばカチオン性基を含有する。ここに教示されるところ
により、分子量をカチオン性基の含有量に結び付けて満
足のいくポリマーに到達することができる。アミン化の
前のエポキシ当量重量は、100から5,000、好ま
しくは約200から1,000であり得る。一方、カチ
オン性基は、スルフィドまたはホスフィンおよび酸と共
に反応させてエポキシ基の中にいれることにより、ポリ
エポキシドに導入され得、このようにしてカチオン性ス
ルホニウムまたはホスホニウム基が形成される。スルホ
ニウムとアミン塩の基を共に含有するカチオン性樹脂
は、米国特許第3,935,087号の記載に従い作ら
れ得、これはここに参考文献として援用される。
【0035】不飽和部分がカチオン性ポリマー物質また
はその前駆体に導入され得る。得られた不飽和カチオン
性ポリマー物質は、分子当り平均少なくとも1つのエチ
レン性不飽和部分を有する。好ましい実施態様において
は、不飽和部分はイソフォロンジイソシアネートと、2
−ヒドロキシエチルアクリレートのような活性水素含有
エチレン性不飽和化合物との部分的な反応に由来する。
得られた生成物は、部分キャップ化または部分ブロック
イソシアネートといい得る。この部分キャップ化イソシ
アネートも、次に、前記ポリエポキシド付加物と反応さ
せる。イソフォロンジイソシアネートおよびヒドロキシ
エチルアクリレート以外に、他のポリイソシアネートお
よび他の化合物、好ましくは、ジイソシアネートがこれ
により置換され、不飽和部分を有する半キャップ化され
たイソシアネートが生成する。他のポリイソシアネート
の実例は、トリメチレン、テトラメチレン、ペンタメチ
レン、ヘキサメチレン、1,2−プロピレン、1,2−
ブチレン、2,3−ブチレン、1,3−ブチレン、エチ
リデンおよびブチリデンジイソシアネートのようなアル
キレンイソシアネート、および1,3−シクロペンタ
ン、1,4−シクロヘキサン、1,2−シクロヘキサン
ジイソシアネートのようなシクロアルキレンイソシアネ
ートのような脂肪族イソシアネート、並びにm−フェニ
レン、p−フェニレン、4,4’−ジフェニル、1,5
−ナフタレンおよび1,4−ナフタレンジイソシアネー
トのようなアリレンイソシアネート、および4,4’−
ジフェニルメタン、2,4−または2,6−トリレンま
たはそれらの混合物、4,4’−トルイジンおよび1,
4−キシリレンジイソシアネートのようなアルカリレン
イソシアネートのような芳香族イソシアネート;ジアニ
シジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテ
ルジイソシアネートおよびクロロジフェニレンジイソシ
アネートのような核置換芳香族化合物であり得る。トリ
フェニルメタン−4,4’,4’’−トリイソシアネー
ト、1,3,5−トリイソシアナートベンゼンおよび
2,4,6−トリイソシアナートトルエンのようなトリ
イソシアネート;および4,4’−ジフェニルジメチル
メタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネートの
ようなテトライソシアネート、ならびにトリレンジイソ
シアネート二量体および三量体のような重合ポリイソシ
アネート等もまた、ここで使用可能である。
【0036】さらに、ポリイソシアネートは、前記のよ
うに過剰のポリイソシアネートと反応してイソシアネー
ト末端のプレポリマーを形成するポリオールを含む、ポ
リエーテルポリオールまたはポリエステルポリオールの
ようなポリオールに由来するプレポリマーであり得る。
好適なイソシアネートプレポリマーの例は、米国特許第
3,799,854号第2欄第22から53行に記載さ
れており、これはここに参考文献として援用される。
【0037】不飽和部分が由来し得る他の化合物の実例
は、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、t−ブチルアミノエチルメタクリレ
ート、N−メチロールアクリルアミド、カプロラクト
ン:アクリル酸付加物、メタイソプロペニルα,α−ジ
メチル−イソシアネートおよびこれらの混合物であり得
る。得られた不飽和ポリマー物質はペンダント不飽和物
を有する。「ペンダント」とは、共有結合またはイオン
結合によりポリマーに付いた不飽和物を意味する。
【0038】代表的には、ペンダント不飽和物を有する
アミン官能性ポリマー物質である、有用な不飽和カチオ
ン性ポリマー物質は、約1,500から1,000,0
00、好ましくは約2,000から500,000の重
量平均分子量を有し得る。物質の不飽和当量(グラム樹
脂固形分/不飽和当量)は、約750から1,000,
000、好ましくは1,000から50,000であり
得る。典型的には、不飽和カチオン性ポリマー物質のガ
ラス転移温度(Tg)は0℃から130℃であり、より
好ましくは10℃から80℃である。塩基性基、例えば
カチオン性基のミリ当量は、樹脂固形分グラム当り0.
1から5.0、好ましくは0.2から1.0であり得
る。
【0039】アミン官能性ポリマー物質をカチオン性と
するときには、酸により、好ましくは水の存在下で、少
なくとも部分的に中和する。酸の実例は、乳酸および酢
酸、蟻酸、硫酸、燐酸、プロピオン酸、ヒドロキシ酢
酸、アクリル酸、メタクリル酸、グリコール酸、ブチル
酸、ジメチロールプロピオン酸、12ヒドロキシステア
リン酸等である。中和の間または中和の後、中和された
物質は水中に分散され得る。得られた分散液はカチオン
性電着組成物に有用である。その上、カチオン性ポリマ
ー物質、アニオン性ポリマー物質は電着可能組成物に使
用され得る。
【0040】前に述べたように、非イオン性不飽和物質
が前記不飽和ポリマーカチオン性物質と組み合わせて用
いられる。典型的には、非イオン性不飽和物質は水に分
散させる前に不飽和カチオン性物質に混合される。非イ
オン性不飽和物質は単一または多官能性不飽和物質、例
えばポリエポキシドのジアクリレート、またはエポキシ
ル化またはプロポキシル化ポリフェノールのアクリレー
トエステル、トリメチロールプロパンまたはペンタスリ
トリトールのアクリレートエステルまたはそれらの混合
物であり得る。浴の全樹脂固形分重量に基づき、非イオ
ン性不飽和物質の約1から70重量%、好ましくは約5
から40重量%の量が用いられ得る。これらの非イオン
性物質の不飽和当量重量は約90から1000またはそ
れ以上の範囲内であり得る。不飽和非イオン性物質の実
例は、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、
エーテルアクリレート、エステルアクリレートおよびア
クリル化メラミン樹脂およびアクリル化アクリル樹脂の
ようなエチレン性不飽和樹脂であり得る。しかしこれら
には限定されない。好ましくは、非イオン性不飽和物質
は分子当り2以上の不飽和基を有する。好ましい非イオ
ン性物質の特定の例は、ビスフェノールAのジグリシジ
ルエーテルのジアクリレート、トリメチロールプロパン
トリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレ
ート、エトキシル化ジフェノールのジアクリレートエス
テルおよびそれらの混合物であり得る。しかしこれらに
限定されない。
【0041】カチオン性物質に由来する不飽和物の当量
のパーセントは、フォトレジスト組成物の全不飽和当量
に対し約5から80%であり、好ましくは10から50
%である。非イオン性物質に由来する不飽和物の当量の
パーセントは、約95から20%、好ましくは90から
50%である。
【0042】光開始剤としては、フォトレジスト組成物
のフィルムが適当なエネルギーの化学線に露光された
時、電着可能フォトレジスト組成物の不飽和基の重合を
開始する化合物がここで使用される。光開始剤の実例
は、チオキサントン、ホスフィンオキシド、キノン、ベ
ンゾフェノン、ベンゾイン、アセトフェノン、ベンゾイ
ンエーテル、およびベンジルケタールであり得る。好ま
しい光開始剤は、イソプロピルチオキサントン、1−ク
ロロチオキサントン(または他のチオキサンタン誘導
体)、例えばIRGACURE907(Ciba Ge
igy Co.、登録商標)のようなベンゾインエーテ
ル、およびそれらの組み合せであり得る。光開始剤はこ
こで使用される樹脂性物質の完成部分をつくり得る。し
かし、本発明の好ましい実施態様においては、光開始剤
は樹脂性物質即ち不飽和カチオン性ポリマー物質のの外
部にある。光開始剤は、全樹脂固形分に基づいて約0.
05から12%、好ましくは約0.5から8%の量で使
用される。光開始剤は分散液が調製される前、間または
後に加えられる。
【0043】電着可能フォトレジスト組成物を調製する
時に、前記成分を混合して分散液を作成し得る。混合物
は次に、乳酸溶液のような水性酸の中に分散される。固
形分含有量を減らすため、分散液にさらに水を加え得
る。さらに、分散液は揮発性有機溶媒を除去するために
ストリップされ得る。得られた分散液は約5から50
%、好ましくは10から40%の樹脂固形分含有量を有
する。フォトレジスト組成物は、樹脂固形分グラム当り
約0.1から2.0の酸のミリ当量;樹脂固形分のグラ
ム当り約0.1から5のアミンのミリ当量;約500か
ら50,000の数平均分子量(Mn)、300から2
5,000の不飽和当量(不飽和当量当り樹脂固形分グ
ラム)を有し得、および得られた脱水フィルムのTgは
0℃から100℃であり得る。
【0044】上記化合物に加えて、様々な調合の付加物
がここで使用され得る。例えば、フィルムの滑らかさは
重要なので、表面の欠陥を減らし得る添加物、即ちクレ
ーター調節剤がここで使用され得る。その実例は、ポリ
エポキシド−ポリオキシアルキレンポリアミン付加物、
ポリプロピレンオキシド、および他の高分子量カチオン
性ポリマーのような鎖延長エポキシ物質であり得る。し
かしこれらには限定されない。有機シリコン流体のよう
なクレーター調節剤シリコン物質もここで使用され得、
これはスベリも増すことができるので、フォトマスクか
らのフォトレジストの遊離も改善される。
【0045】改善された感光性を得ることができ、その
結果、効果的な不溶化が比較的硬いフィルムと共に得ら
れ得ることが本願の際だった特徴である。フィルムの硬
度は軟化温度またはガラス転移点(Tg)により測定し
得る。本発明によれば、硬いフィルムは非粘着性であ
る。
【0046】電着可能フォトレジスト組成物として、そ
の樹脂固形分含有量は約3から25%、好ましくは5か
ら20%であり得、;pHは約3から9、好ましくは約
4から7であり得、電気伝導性はセンチメーター当り約
200から2,000マイクロモー、好ましくはセンチ
メーター当り約400から1,500マイクロモーであ
り得る。電着の過程で、フォトレジスト組成物の水性分
散液は電気伝導性アノードおよび電気伝導性カソードに
接触して置かれる。塗装される表面はカソードまたはア
ノードとされ得る。カチオン性電着の場合、これがここ
では好ましいのだが、塗装される表面はカソードであ
る。水性分散液に接触の後、電極間に充分な電圧がかけ
られると、塗装される電極上に塗装組成物の付着したフ
ィルムが電着された。電着を行う条件は、以下の通りで
あり得る。かけられる電圧は様々であり、例えば1ボル
トの低さから数千ボルトの高さまでであり得るが、典型
的には約10から400ボルトの間である。電流密度は
通常、平方フィート当り1アンペアと10アンペアの間
であり、電着の間に減少する傾向にあり、これは絶縁フ
ィルムの形成を示す。電着時間は5から200秒まで変
化し得る。0.01から3milの厚みを有する電着フ
ィルムは脱水時に実質的に粘着しない。一般に、電着さ
れたフィルムは赤外線焼付け、短時間のオーブン焼付
け、または空気にあてて脱水させる。フィルムの非粘着
性の性質は、例えば脱水されたフォトレジストフィルム
上に金属性ロッカーをおき、運動させ始めるSward
硬度テストにより測定し得る。フィルムが柔らかく粘着
性の高いほど、硬く粘着性の低いフィルムよりも振動運
動を速く停止させる。代表的には、脱水フィルムのSw
ardロッカー硬度は(ASTM D2134−66改
変)、室温で、55%の相対湿度のもとで測定して約5
から60、好ましくは約10から50である。
【0047】パターン化されたフォトレジストを調製す
る方法では、フォトマスクは脱水されたフォトレジスト
上に置かれ、その後化学線に露光される。本発明に従っ
て、脱水されたフォトレジストは直接フォトマスクで覆
われ、密接な接触がつくられ得る。フォトマスク(また
は器具)は、所望の像のネガ(またはポジ)であるパタ
ーンを印刷されたフィルムである。化学線は、フォトレ
ジストフィルムの、領域を通じて示され、フォトレジス
トフィルムはフォトマスクの像をフォトレジストフィル
ム上に転写するためにその光線に透明である。
【0048】クレームされた組成物のフィルムは特に滑
らかで非粘着性であるため、フィルムとフォトマスクと
の間には密接な接触が作られ得る。このことは、光がマ
スクから通るときに、照射源からの入射光の散乱を最小
にする。「密接な接触」は、フォトマスクとフォトレジ
ストとの間に空間が殆ど無いか全く残っていないことを
意味する。前記のように、従来のフォトレジストは典型
的には粘着性であり、従ってフォトマスクの保護のた
め、シートまたは保護塗膜の形態の被覆が必要である。
これらの被覆はフォトマスクとフォトレジストとの間の
密接な接触を不可能にする。フォトマスクとフォトレジ
ストとの間の距離が大きいほど、光がフォトレジスト上
に当たる前に起こる光の回折の量が多くなる。結果とし
て、フォトマスク像のフォトレジストへの転写の精度が
減少する。従って、像の転写および解像力の最大の精度
を得るためには、マスクとフォトレジストとの間の密接
な接触が望ましく、それは本発明に従って提供される。
本発明の場合、希水性酸溶液に曝されたときに、0.4
mil(平坦面上)に等しいかまたは少ない厚みを有す
る電着され脱水されたフィルムの不溶化には、平方セン
チメーター当り500ミリジュールより少なく、好まし
くは平方センチメーター当り200ミリジュールより少
ない露光量(照射)が必要である。照射は、<200か
ら700ナノメーター(nm)の平均出力波長を有する
様々なランプにより生じた紫外(UV)光により行われ
得る。一般に、照射の条件は照射源の性質、フィルム厚
等に依存する。
【0049】照射およびフォトマスクを取り除いた後、
フォトレジストフィルムを現像する。本発明の好ましい
実施態様では、フォトマスクは、その上に有意な量のフ
ォトレジストフィルムを残す事なく容易に取り除かれ
る。特別な理論に結び付ける事なく、電着可能組成物の
フィルムの非粘着性(または非ブロックキング性)の性
質のため、フォトマスクが効果的に除去されることが考
えられる。
【0050】フォトレジストフィルムの現像は、噴霧、
浸漬等により現像液に曝すことを必然的に伴う。カチオ
ン性ポリマー物質のための現像液は、通常酸の水性溶液
である。酸は通常ここでは、前記のポリマー物質の中和
に使用されるものと同一であり得る。実例として乳酸、
酢酸、蟻酸、プロピオン酸、およびジメチロルプロピオ
ン酸がここで使用され得、乳酸または酢酸が好ましい。
通常、フォトレジストフィルムは10秒から10分の時
間、0から180°Fの温度で現像される。代表的に
は、現像液中の酸の濃度は、水中で0.05から20重
量%であり得る。ネガのフォトレジストの露光部分は不
溶化、即ち、現像液に溶解しにくくなる。ポジのフォト
レジストについてはこの逆が正しい。このように、フォ
トレジストフィルムの露光および露光しない部分の間に
溶解度の差ができ、現像液は一方または他方を除去す
る。用語「溶解度の差」は、現像液によるフィルムの除
去が、露光されない部分に比べて露光部分(ネガレジス
ト)の方が遅いことを言う。ネガのフォトレジストで
は、フィルムの露光されない部分が除去される。現像の
後、フォトレジストで被覆されない基板の部分がエッチ
ングされ、回路が形成される。
【0051】エッチングには、フォトレジストフィルム
で被覆されない導電性基板の除去が含まれる。エッチン
グは、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅、アルカリアンモニ
ア性エッチング液または過酸化物を含むエッチング液に
被覆されない基板を曝すことにより行われる。エッチン
グ液は通常現像面に噴霧される。エッチング液は通常約
0から150°Fの温度で、さらされた銅金属を除去す
るのに充分な時間(約1から20分)基板の表面に留ま
る。カチオン性ポリマーがアルカリ性エッチング液に抵
抗性であることは注目される。アミン官能性エポキシ樹
脂は、アルカリ性溶液(エッチング液)中で膨らむこと
は予想されない。従って解像力を損なうことが無い。エ
ポキシ樹脂に由来するフィルムは一般に、産業界で使用
される様々なエッチング液による攻撃に抵抗性である
(即ち塩化第二銅、塩化第二鉄、および過酸化物:硫酸
(Printed Circuits Handboo
k,Clyde F.Coombs,Jr.Edito
r in Chief,Third Edition,
McGraw and Hill Book Co.
(1988))。
【0052】エツチングの後、残存するフォトレジスト
フィルムを基板から除去するために剥離手段が行われ
る。水性酸を含む剥離溶液は、カチオン性ポリマーが使
用されるときに用いられ得る。通常剥離は、エッチング
された基板を剥離溶液中に、約室温から約212°Fの
温度で、約10秒から10分の間入れることにより行わ
れる。フォトレジストフィルムはこの処理により、エッ
チングされない銅から除去される。
【0053】本発明の上記のおよび他の局面を、以下の
実施例により述べる。しかし、それに限定されない。
【0054】
【実施例】[実施例1A]IPDIと2−ヒドロキシエ
チルアクリレートとの反応によるウレタンアクリレート イソフォロンジイソシアネート”IPDI”(687.
4g、6.21NCO当量)を、攪拌機、温度計、滴下
ロート、およびコンデンサーを取り付けた、3Lの4口
の丸底フラスコに入れた。湿気を防ぐためにコンデンサ
ーに硫酸カルシウムの乾燥管を取り付けた。攪拌下にフ
ラスコを50℃に加熱した。ジブチルチンジラウレート
(0.4g)をIPDIに添加して、そして2−ヒドロ
キシエチルアクリレート(367.8g、3.17OH
当量)と、ジ−t−ブチル−p−クレゾールであるIO
NOL(登録商標)(6.3g)との混合物を、50℃
から55℃において、滴下ロートにより1.5時間かけ
てIPDIに添加した。添加の完了後、50℃におい
て、その混合物をさらに4時間攪拌してウレタンアクリ
レート(350.8NCO当量)を得た。これには0.
2%(wt/wt)のフリーのIPDIの存在がHPLC
(高圧液体クロマトグラフィー)により確認された。
【0055】[実施例1B]EPON(登録商標)10
01(Shell Chemical Co.製のエポキシ当量重量"EEW"=
534;1068.0gのエポキシ樹脂)と、4−メチル
−2−ペンタノン(224.3g)との混合物を、攪拌
機、温度計、およびDean-Starkコンデンサーを取り付け
た、3Lの4口の丸底フラスコに入れた。エポキシ樹脂
から湿気を除くためにフラスコを加熱して還流させた。
湿気を除いてからフラスコを65℃にまで冷却し、そし
て2−(メチルアミノ)エタノール(1.5mole,
112.7g)を、5分間かけて滴下ロートによって加
えた。添加が完了すると直ちに発熱反応が起こり、EE
Wが24,000以上になるまで反応温度を110℃に
保った。次に、エポキシアミン付加物を含有する、得ら
れた反応生成物が入ったフラスコを80℃まで冷却し、
実施例1Aのウレタンアクリレート(338.2g;
0.99NCO当量)と、4−メチル−2−ペンタノン
(300g)との混合物を、80℃から85℃の温度
で、もう一つの滴下ロートによって、3時間にわたて、
アミン−エポキシ付加物に添加した。得られた混合物
を、80℃においてさらに2時間攪拌し、完全にイソシ
アネート基を消費した。EBECRYL(登録商標)3
600(Radcure Corporation から入手可能なエポキシ
ジアクリレート、519.9g)を、暖めたアミン官能
性樹脂に添加して,そして全混合物をフラスコ中で、7
5℃にてよく混合した。配合樹脂混合物(2000g、
1590.8g固形分)を、乳酸(53.7g、0.5
27当量)の脱イオン水(838.7g)溶液中に添加
することによって分散させた。この水分散物をさらに脱
イオン水(1652g)の添加によって35.0%(wt
/wt)に希釈した。4−メチル−2−ペンタノンをこの
水分散物から、減圧下に共沸蒸留して、固形分:39.
1%、ミリ当量"MEQ"酸:0.124、MEQ塩基:0.3
04、粒子の大きさ:1440オングストローム、(数
平均分子量)"Mn":17,924、(重量平均分子
量)"Mw":95,125、(Z平均分子量)"Mz":46
8,738のアミン官能性樹脂の水分散物を得た。
【0056】[実施例2A]0.375mole(25
mole%)の2−(メチルアミノ)エタノールの代わ
りにジブチルアミン(48.5g)を用いた以外は、実
施例1Aおよび1Bの工程を繰り返した。水に分散し、
揮発性溶媒を除いた後、次のような特性を有する乳白色
の分散物を得た: (1)110℃での総固形分:37.2%;(2)グラ
ム当たりのミリ当量酸:0.147;(3)グラム当た
りのミリ当量塩基:0.305;(4)粒子の大きさ:
2290オングストローム(Coulter Company から入手
したCoulter N4粒子サイズ分析機によってレーザー光の
分散により測定した);および(5)分子量:Mn=12,13
0、Mw=75,883、Mz=611,366 。
【0057】[実施例2B]調製した樹脂を、まず脱イ
オン水を用いて30%固形分に希釈することにより、実
施例2Aから電着浴を準備した。この希釈ポリマー分散
物1425.7gを、48.6gのトリメチロールプロ
パントリアクリレートと、穏やかに攪拌して混合した。
次に、19.4gの2−イソプロピルチオキサントン
と、19.4gの2−ヒドロキシエチルn−ヘキサノー
ル[ヘキシルCELLOSOLVE(登録商標)]を穏
やかに攪拌しながら樹脂混合物に加えた。次ぎに、この
浴全体を脱イオン水を用いて10%固形分に希釈した。
得られた塗装浴はpH4.53であり、電気伝導度は7
50マイクロモー/cmであった。
【0058】片面に1フィート四方当たり1/2オンス
の銅を有する8cm×12cmに計り取った、エポキシ
−ガラス繊維回路基板(Nelco,Inc.から入手可能)を、
165°Fで5分間界面活性剤溶液(ASTM D 2
248−65)に入れた。次ぎに、パネルを熱水で洗浄
した後、脱イオン水ですすいで、82℃のオーブンで5
分間焼き付けた。そのパネルを、5cm×24cmのス
テンレススチールの電極を取り付けた、準備した電着浴
に沈めた。各々のパネルを、パネルをカソードにしステ
ンレススチールをアノードにして、直流(DC)電源に
つないだ。カソードとアノードとの距離を約5cmに離
し、この基板の銅面が浴中のステンレススチールのアノ
ードに面するようにした。浴槽を85°Fに保って、マ
グネティックスターラーで穏やかに攪拌した。30秒間
30ボルトの電圧をかけて、その後パネルを取り出し、
ウォータースプレーですすぎ、その後、すすぎ用の脱イ
オン水当たり0.1重量%のSURFYNOL(登録商
標)TG(Air Products Corporation から入手可能)
を加えた。パネルを、82℃の強制通風オーブン中で6
0秒間露光した。
【0059】1ミルフィルム厚の1メーター四方当たり
30gの塗装重量に仮定すると、フィルムの厚さは5ミ
クロンとなった。塗膜は、滑らかでしわもなく、目だっ
たピンホールあるいはクレーターもなかった。この被覆
された回路基板を、20ミルから2ミルまで2ミルごと
の線および行間が示されたポリエステルフィルムのフォ
トマスクを有するKepro(登録商標)Model
BTX−200A UV露光フレームと、”Stouf
fer 21 step density Step
Tab”(Kepro Circuit Systems,Inc.から入手可能)
とに取り付けた。このステップタブレットとは、光学濃
度の変化に基づく種々の濃度のタブレットのことであ
る;これは、露光量に伴ったレジスト重合のレベルの変
化を示すために用いられる。露光時間は3分であった。
露光後、被覆回路基板からその光学器具を簡単に取り除
いた。その光学器具上には、外見上被覆物質は残ってい
なかった。露光された塗膜は80°Fの10重量%乳酸
溶液に、75秒間浸漬して現像した。次ぎに、そのパネ
ルをウォータースプレーですすぎ、風乾した。ステップ
8は、Stouffer 21 step − Ste
p Tab Tester(Kepro Circuit Systems,In
c.から入手可能)上に保持して、2ミルの線および行間
の解像力が光学器具のイメージから再現された。エッチ
ングは、Kepro(登録商標)Model BTE−
202 Bench Top Etcher(Kepro Ci
rcuit Systems,Inc.から入手可能)で、塩化第二鉄溶液
を用いてサンプルをスプレーすることによって行った。
エッチング液の温度は110°Fで、さらした時間は1
40秒であった。エッチングの後で、2ミルの線および
行間の解像力が得られた。140°Fで120秒間10
重量%乳酸浴に、エッチングしたパネルを入れて、剥膜
し、ウォータースプレーした。パネルの半分をテープで
覆い、そして被膜パネルを、再度剥膜効果を確かめるた
めにエッチングした。110°Fの塩化第二鉄溶液に1
20秒間浸した後、そのテープで覆われていないパネル
表面から銅の全てを取り除いた。
【0060】[実施例3A]実施例1Aのウレタンアクリ
レートを490g(1.49当量)使用した以外は
(0.99当量の代わりに)、実施例2Aの工程を繰り
返した。以下の性質を有する乳白色の分散物を得た。
【0061】(1)110℃での総固形分:34.4
%;(2)ミリ当量酸/g:0.129;(3)ミリ当
量塩基/g:0.265;(4)粒子の大きさ:125
0オングストローム;および、(5)GPC分子量:Mn
=12,550、Mw=93,689、Mz=652,833。
【0062】[実施例3B]実施例3Aの分散物61
9.7gを、トリメチロールプロパントリアクリレート
21.8gと混合して電着浴を調製した。2−イソプロ
ピルチオキサントン9.7gとヘキシルセルソルブ9.
7gとの溶液を、穏やかに攪拌しながら混合物に加え
た。この電着浴全体を脱イオン水を用いて10%固形分
に希釈した。得られた電着浴は、pH4.35、電気伝
導度635マイクロモー/cmであった。パネルの調
製、電着浴の設定、露光時間、現像およびエッチングの
条件は、実施例2Bと同様であった。塗装条件は、浴温
度85°F、電圧50ボルト、30秒間であった。5.
7ミクロンのフィルム形成は、被覆濃度30g/m2
milの設定に基づいて得た。塗膜は、滑らかでしわも
なく、目だったピンホールもクレーターもなかった。露
光後、光学器具を回路基板から簡単に取り外した。光学
器具には外見上塗装物質は残っていなかった。現像
後、”ステップ10”は、Stouffer 21 S
tep Tabに保持して、4ミルの線および行間の解
像力が光学器具のイメージから再現された。何本かの2
ミルの線は、現像の間に除かれた。エッチングの後、4
ミルの解像力を得た。
【0063】[比較実施例1A]分散の前に樹脂にEB
ECRYL(登録商標)3600、およびウレタンアク
リレートを加えなかったこと以外は、実施例2Aの工程
を繰り返した。これらの物質はトリメチロールプロパン
トリアクリレート”TMPTA”で当量基材に対して当
量置き換えた。乳白色の分散物は次の性質を有してい
た。(1)110℃での総固形分:33.8%;(2)
ミリ当量酸/g:0.128;(3)ミリ当量塩基/
g:0.388;(4)粒子の大きさ:1330オング
ストローム;および(5)分子量:Mn=7,331、Mw=15,73
4、Mz=30,861。分子量は、ポリスチレン標準を用いて、
ゲル透過クロマトグラフィー”GPC”によって測定し
た。
【0064】[比較実施例1B]比較実施例1Aで得た
分散物567.1gとトリメチロールプロパントリアク
リレート24.3gとを混合して電着浴を調製した。2
−イソプロピルチオキサントン9.7gと、2−ヒドロ
キシエチルn−ヘキサノール9.7gとの溶液を、穏や
かに攪拌しながらこの樹脂混合物に添加した。浴全体
を、脱イオン水を用いて10%固形分に希釈した。得ら
れた塗装浴は、pH5.85、電気伝導度1040マイ
クロモー/cmであった。
【0065】パネルの調製、電着浴の設定、露光時間、
および現像の条件は、実施例2Bと同様であった。塗装
条件は、浴温度85°F、電圧30ボルト、30秒間で
あった。7.6ミクロンのフィルム形成は、被覆濃度3
0g/m2 /milの設定に基づいて得た。塗膜は、滑
らかでしわもなく、目だったピンホールもクレーターも
なかった。露光後、光学器具へのパネルの付着が認めら
れた。パネルを取り除いた後には、その光学器具上にい
くらかの塗装残渣が残った。現像後、”ステップ3”を
Stoufferガイドに保持し、そして、2ミルの線
および行間の解像力が光学器具のイメージから再現され
た。
【0066】[比較実施例2A]アミン官能性アクリル
感光性重合体組成物は、実施例1、Emmonsらの米国特許
第4,592,816号の方法に従って得た。
【0067】[比較実施例2B]比較実施例2Aを電着
浴として用いた。塗装浴の設定およびパネルのクリーニ
ング調製は、実施例2Bと同様であった。塗装条件は、
米国特許第4,592,816号に従って再現した。塗装完了
後、サンプルを82℃で、5分間閃光焼付けした。露光
条件は、Kepro(登録商標)Model BTX−
200A UV露光ユニットを用いて、3分間であっ
た。システムはべとつき、光学器具に有意な付着が認め
られた。現像は、15重量%の酢酸溶液中で、室温にお
いて120秒間行った。水ですすいだ後、検査の結果、
回路パターンの行間に多くの物質が残っているのがわか
った。エッチングは行わなかった。
【0068】現像時間を30分に増やした。このことで
露光されていない部分が膨張し、剥がれはじめた。まだ
現像は完了していなかった。
【0069】[実施例4Aおよび5A]EPON 10
01(Shell Chemical Co.から入手可能なエポキシ樹
脂)(1481.2g、3.8当量)と、メチルイソブ
チルケトン(490g)との混合物を、5Lのフラスコ
にいれて、機械的に攪拌しながら溶解するまで65℃に
加熱した。この温度において、2−(メチルアミノ)エ
タノール(118.3g、1.575mole)とジブ
チルアミン(67.9g,0.525mole)との混
合物を、3分間にわたって添加した。95℃まで発熱が
起こった。発熱後、樹脂を110℃まで加熱して3時間
保持した。存在する水を除くために、Dean−Sta
rkトラップを用いて、樹脂を加熱還流した(119
℃)。次にこの混合物の一部(1001.5g)を別の
3Lのフラスコに移した。別のフラスコに移さなかった
アミン−エポキシ付加物の溶液の一部に、実施例1Aで
述べたウレタンアクリレートの80重量%溶液(メチル
イソブチルケトン中)319.3gを、70℃において
45分間にわたって添加した。赤外(IR)分光分析で
混合物中にイソシアネート基が検出されなくなるまで、
その混合物を攪拌しながら70℃に保持した。この時点
で、382.9gのEBECRYL(登録商標)360
0(エポキシジアクリレート)を加えた。この混合物
(1600g)を、88%乳酸(44.6g,0.43
6当量)と脱イオン水(824.7g)との混合物に、
50℃において激しく攪拌しながら添加した。攪拌しな
がら30分間維持してからこの分散物をさらに548.
7gの脱イオン水で希釈し、さらに30分間維持してか
ら、最終的に1509gの水で希釈した。このようにし
て得た分散物をメチルイソブチルケトンを除くために真
空共沸蒸留に付した。得られた分散物は次の特性を有し
ていた: (a)総固形分:32.2%;(b)ミリ当量酸/g:
0.082;(c)ミリ当量塩基/g:0.258;
(d)粒子の大きさ:1820オングストローム;およ
び(e)GPC分子量:Mn=11,423、Mw=110,507、Mz=69
4,537。
【0070】[比較実施例5A]実施例4Aで述べたエ
ポキシ−アミン付加物溶液の、別のフラスコに移した分
(1001.5g)を、チッソの存在下に70℃に加熱
した。この溶液に、n−プロポキシプロパノール1mo
leとイソホロンジイソシアネート(2イソシアネート
当量)1moleとから得た付加物の、276.8gの
80重量%溶液(メチルイソブチルケトン中)を45分
間にわたって添加した。この付加物の合成は、実施例1
Aで述べたウレタンアクリレートの合成にと全く同様で
あった。この付加物を加えた後、メチルイソブチルケト
ン150gを、溶液の粘度を調整するために加えた。赤
外分光分析で残存するイソシアネート基が認められなく
なるで、この混合物を70℃から73℃に維持した。次
に、EBECRYL(登録商標)3600(331.8
g)を加えて十分に攪拌した。次に、この混合物(14
75.8g)を、脱イオン水570.2gと88%乳酸
37.6gとの混合物に、50℃において添加した。3
0分間激しく攪拌した後、さらに463.1gの水を加
えて、そしてその混合物をさらに30分間攪拌した。最
後に、脱イオン水1273.3gを徐々に加えた。この
分散物中のメチルイソブチルケトンを、真空共沸蒸留に
よって除去した。この最終分散物の分析データーは次の
ようであった: (a)総固形分:33.7%;(b)ミリ当量酸/g:
0.083;(c)ミリ当量塩基/g:0.272;
(d)粒子の大きさ:3370オングストローム;およ
び(e)GPC分子量:Mn=9,337、Mw=47,481、Mz=418,
441。
【0071】このように、実施例4Aおよび比較実施例
5Aで述べた分散樹脂は、4Aで述べた樹脂はペンダン
ト不飽和物を有するが、比較実施例5Aで述べた樹脂は
ペンダント不飽和物を有しないこと以外は全く同様であ
る。
【0072】[実施例4B]4Aの混合物655.9g
を24gのトリメチロールプロパントリアクリレートと
穏やかに攪拌しながら混合して、実施例4Aから電着浴
を調製した。次に、9.7gのヘキシルセルソルブと、
9.7gの2−イソプロピルチオキサントンとからなる
溶液を、穏やかに攪拌しながら樹脂混合物に加えた。次
に浴全体を脱イオン水を用いて10.2%固形分に希釈
した。得られた浴は、pH4.79、電気伝導度835
マイクロモー/cmであった。
【0073】片面に1フィート四方当たり1/2オンス
の銅を有する8cm×12.5cmに計り取った、エポ
キシ−ガラス繊維回路基板(Nelco,Inc.から得た)を、
165°Fで5分間、界面活性剤溶液中(ASTM D
2248−65)に浸した。次にパネルを熱水で洗浄
し、脱イオン水ですすいだ後、82℃で5分間オーブン
で焼き付けた。そのパネルを、5cm×24cmのステ
ンレススチールの電極と共に調製した電着浴に浸した。
パネルをカソードにし、ステンレススチールをアノード
にして、各々の電極をDC電源に接続した。浴中では、
基板の銅を有する面をステンレススチールのアノードに
面して、カソードとアノードとの間を約5cmに離し
た。浴の温度を85°Fに維持して、マグネチックスタ
ーラーで穏やかに攪拌した。60ボルトの電圧を30秒
間用いた。その後、パネルを取り外し、ウォータースプ
レーですすいでから、0.1重量%SURFYNOL
(登録商標)TG/脱イオン水ですすいだ。次に、パネ
ルを強制通風オーブン中、120℃で60分間閃光し
た。5.3ミクロンのフィルム厚が得られた。被覆パネ
ルは、Stouffer 21 step−step
tabを取り付けたKepro(登録商標)Model
BTX−200A UV 露光フレームに置いた。露
光時間は、3.5分であった。露光フィルムは、パネル
を10重量%乳酸溶液に80°Fで75分間浸して、現
像した。次にそのパネルをウォータースプレーですすい
で、風乾した。Kepro(登録商標)Model B
TE−202Bench Top Etcherを用い
て、Kepro(登録商標)E−4G塩化第二鉄溶液を
サンプルにスプレーすることによってエッチングした。
エッチング液の温は、110°Fで、さらした時間は
3.5分であった。エッチングの後、ステップ9をステ
ップタブに保持した。
【0074】粘着性の度合を、Paul M.Gard
ner Co.製のSward hardness r
ocker,Model C を用いてテストした。こ
のテストは塗膜上に置かれた”ロッカー”を減衰させる
のに用する時間に基づいている。柔らかくてより粘着性
のフィルムほどロッキングは早く止められる(ASTM
D2134−66の変法)。約0.2ミル厚のフィル
ムをアルミニウムのパネル上に電着し、120℃で1分
間閃光焼付けした。露光されていないパネルを、テスト
を行う前に、4時間、恒温(72°F)、恒湿度(55
R.H.)下においた。
【0075】各々のパネルを水平に置き、その表面にロ
ッカーを設置した。左のチューブの気泡が目盛りを越え
なくなったとき計数を始める。右のチューブの気泡が目
盛りを越えなくなったとき計数するのを止める。全振動
数の2倍の数が硬度である。各々のパネルの平均値は、
6回の繰り返し操作による。
【0076】アルミニウムのパネルを60Vの電圧で被
覆した。120℃で1分間焼き付けた後、平均Swar
d硬度は15.3であった(テスト回数n=6;レンヂ
=1Swardユニット)。Sward硬度は72°
F、相対湿度55%のもとで行った。
【0077】[実施例5B]電着浴は、5Aの626.
7gをトリメチロールプロパントリアクリレート24g
と、穏やかに攪拌しながら混合することによって、実施
例5Aから調製した。9.7gのヘキシルセロソルブ
と、9.7gの2−イソプロピルチオキサントンとから
なる溶液を、穏やかに攪拌しながら、その樹脂混合物に
添加した。次に浴全体を脱イオン水で10.2重量%固
形分に希釈した。得られた塗装浴は、pH4.92、電
気伝導度890マイクロモー/cmであった。
【0078】基板の調製および塗装装置は、実施例4B
と同様であった。60Vの電圧を30秒間かけた。12
0℃で60秒間焼き付けた後、6.1ミクロン厚のフィ
ルムを得た。露光、現像およびエッチング条件は、実施
例4Bと同様であった。エッチングの後、ステップ6を
ステップタブに保持した。
【0079】アルミニウムのパネルを60Vの電圧で被
覆した。120℃で1分間焼き付けた後の平均のSwa
rd硬度は17.7であった(n=6、レンヂ=4Sw
ardユニット)。
【0080】[実施例5C]電着浴は、5Aの599.
7gをトリメチロールプロパントリアクリレート33g
と、穏やかに攪拌しながら混合することによって、実施
例5Aから調製した。実施例5B以上のTMPTAの増
加は、より高い全アクリレート官能性を示している。
9.7gのヘキシルセロソルブと、9.7gの2−イソ
プロピルチオキサントンからなる溶液を、穏やかに攪拌
しながら樹脂混合物に添加した。次に浴全体を、脱イオ
ン水で、10.2%固形分に希釈した。得られた浴は、
pH4.91、電気伝導度840マイクロモー/cmで
あった。
【0081】基板の調製および塗装装置は、実施例4B
と同様であった。50Vの電圧を30秒間かけた。12
0℃で60秒間焼き付けた後、5.3ミクロン厚のフィ
ルムを得た。露光、現像およびエッチング条件は、実施
例4Bおよび5Bと同様であった。エッチングの後、ス
テップ6をステップタブに保持した。
【0082】アルミニウムのパネルを50Vの電圧で被
覆した。120℃で1分間焼き付けた後の平均のSwa
rd硬度は13.3であった(n=6、レンヂ=2Sw
ard硬度ユニット)。
【0083】[実施例5D]電着浴は、5Aの484.
3gをトリメチロールプロパントリアクリレート48g
と、穏やかに攪拌しながら混合することによって、実施
例5Aから調製した。次に9.7gのヘキシルセロソル
ブと、9.7gの2−イソプロピルチオキサントンから
なる溶液を、穏やかに攪拌しながら樹脂混合物に添加し
た。次に浴全体を、脱イオン水で、10.2%固形分に
希釈した。得られた浴は、pH4.92、電気伝導度6
40マイクロモー/cmであった。
【0084】基板の調製および塗装装置は、実施例4B
と同様であった。25Vの電圧を30秒間かけた。12
0℃で60秒間焼き付けた後、6.1ミクロン厚のフィ
ルムを得た。露光、現像およびエッチング条件は、実施
例4Bと同様であった。エッチングの後、ステップ8を
ステップタブに保持した。
【0085】アルミニウムのパネルを25Vの電圧で被
覆した。120℃で1分間焼き付けた後の平均のSwa
rd硬度は7であった(n=6、レンヂ=2Sward
ユニット)。
【0086】硬化感光性およびフィルム硬度に対する、
アクリレートの量および位置の効果を、表1に示した。
実施例5Bは、アクリレートのレベルが低く、全ては低
分子量種であった[EBECRYL(登録商標)360
0およびTMPTA]。相対的にSward硬度は高か
ったが、感光性は低かった。実施例5Cおよび5Dで
は、これらの系にさらに低分子量のアクリレート種(T
MPTA)を添加することによって、アクリレート官能
性は増大した。この場合には、フィルムの硬度を犠牲に
して感光性の増加が認められ得る。実施例4Bは、主要
ポリマー骨格に結合したアクリレート官能性部分を有す
る。これは、感光性およびフィルム硬度の両者に都合が
良い。
【0087】
【表1】
【0088】(1)現像後、溶解しないで残ったSto
uffer 21スッテプタブレット上のステップ番
号。番号が大きいほど感光性が良い。
【0089】(2)27ページに述べたASTM D2
134−66の変法による。
【0090】
【発明の効果】本発明により、良好な感光性および解像
力を有する電着用のフォトレジスト組成物が提供され
る。好適な実施態様においては本発明のフォトレジスト
組成物は電着後脱水することにより非粘着性となり、フ
ォトマスクに付着する事なく容易に除去され得、従って
フォトマスク保護のための被覆を必要とせず、フォトマ
スクとフォトレジストとの間の密接な接触により像の転
写および解像力の最大の精度が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ エフ. カール,ザ セカ ンド アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15101,アリソン パーク,コベントリ ー ドライブ 8466 (72)発明者 マイケル ジー. サンダラ アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15101,アリソン パーク,ハーツ ラ ン ロード 3125 (72)発明者 中島 将行 アメリカ合衆国 オハイオ 44138,オ ルムステッド タウンシップ,ウィンウ ッド ウェイ 7146 (72)発明者 スティーブン アール. ザワッキー アメリカ合衆国 ペンシルベニア 15237,ピッツバーグ,オールド イン グリッシュ ロード 124 (56)参考文献 特開 昭63−68835(JP,A) 特開 平3−179064(JP,A) 特開 平4−66948(JP,A) 特開 平4−86666(JP,A) 特開 平4−116181(JP,A) 特開 平4−235557(JP,A) 特開 平6−16978(JP,A)

Claims (19)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)水分散性不飽和カチオン性ポリマー
    物質であって、1分子当たり少なくとも1つのエポキシ
    基を有する第1反応成分と、アミン、スルフィド、ホス
    フィン、およびそれらの混合物からなる群から選択され
    る第2反応成分との反応生成物を、ペンダントアクリレ
    ートまたはメタクリレート不飽和を有するようにさらに
    反応させることによって得られる、不飽和カチオン性ポ
    リマー物質、 (b)非イオン性不飽和物質、および (c)光開始剤; の水性分散液を含む電着可能フォトレジスト組成物であ
    って、ここで該組成物の全不飽和当量が300〜25,
    000(グラム樹脂固形分/不飽和当量)であり、該不
    飽和カチオン性ポリマー物質成分(a)の量が、該成分
    (a)由来の不飽和が全不飽和の5〜80%となるよう
    に選択され、そして該非イオン性不飽和物質成分(b)
    の量が、該成分(b)由来の不飽和が全不飽和の95〜
    20%となるように選択され、そして ここで該電着可能フォトレジスト組成物が、 改善された
    感光性および解像力を有する薄く均一な電着フィルムを
    形成すること、該フィルムが化学線に露光された時に選
    択的パターン化照射により効果的に不溶化されること、
    により特徴付けられ、さらに、該フィルムの露光されな
    い部分が希水性酸で除去可能であり該フィルムの露光さ
    れた部分が希水性酸溶液に不溶性であることを特徴とす
    る、電着可能フォトレジスト組成物。
  2. 【請求項2】前記水分散性不飽和カチオン性ポリマー物
    質が、エポキシドとアミンとの反応生成物である、請求
    項1に記載の、電着可能フォトレジスト組成物。
  3. 【請求項3】前記アミンがアンモニア、第一アミン、第
    二アミン、第三アミンまたはそれらの混合物からなる群
    から選択される、請求項2に記載の電着可能フォトレジ
    スト組成物。
  4. 【請求項4】前記アミンがジブチルアミン、メチルエタ
    ノールアミンまたはそれらの混合物である、請求項3に
    記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  5. 【請求項5】前記アミンがジブチルアミンおよびメチル
    エタノールアミンの混合物である、請求項4に記載の電
    着可能フォトレジスト組成物。
  6. 【請求項6】前記エポキシドがポリエポキシドである、
    請求項2に記載の電着可能フォレジスト組成物。
  7. 【請求項7】前記ポリエポキシドがポリオールのポリグ
    リシジルエーテルまたはエポキシ基を有するアクリルポ
    リマーである、請求項6に記載の電着可能フォトレジス
    ト組成物。
  8. 【請求項8】前記ポリエポキシドが芳香族基を含有す
    る、請求項6に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  9. 【請求項9】前記不飽和カチオン性ポリマー物質が、分
    子当り平均1つを超えるエチレン性不飽和部分を含有す
    る、請求項1に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  10. 【請求項10】前記エチレン性不飽和が、ポリイソシア
    ネートと活性水素含有エチレン性不飽和化合物との反応
    生成物である部分的ブロックイソシアネートに由来す
    る、請求項9に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  11. 【請求項11】前記ポリイソシアネートがイソフォロン
    ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサ
    メチレンジイソシアネート、メチレンジフェニルジイソ
    シアネートまたは水素添加メチレンジフェニルジシソシ
    アネートである、請求項10に記載の電着可能フォトレ
    ジスト組成物。
  12. 【請求項12】前記活性水素含有エチレン性不飽和化合
    物が2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキ
    シエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアク
    リレートまたはメタクリレート、あるいはt−ブチルア
    ミノエチルメタクリレートまたはアクリレートである、
    請求項10に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  13. 【請求項13】前記非イオン性不飽和物質が、ビスフェ
    ノールAのジグリシジルエーテルのジアクリレート、ト
    リメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリト
    リトールトリアクリレートまたはエトキシ化ジフェノー
    ルのジアクリレートエステルおよびそれらの混合物から
    なる群から選択される、請求項1に記載の電着可能フォ
    トレジスト組成物。
  14. 【請求項14】前記光開始剤がイソプロピルチオキサン
    トンまたは2−クロロチオキサントンである、請求項1
    に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  15. 【請求項15】前記組成物の脱水フィルムが室温で非粘
    着性であることによりさらに特徴付けられる、請求項1
    に記載の電着可能フォトレジスト組成物。
  16. 【請求項16】前記組成物の脱水フィルムが室温および
    相対湿度約55%で、約10から50のSward硬度
    を有する、請求項15に記載の電着可能フォトレジスト
    組成物。
  17. 【請求項17】希水性酸溶液中の前記組成物で電着され
    脱水されたフィルムを不溶化するために平方センチメー
    トル当り500ミリジュールより少ない露光量が必要と
    され、該組成物のフィルムが0.4milに等しいかま
    たは少ない厚みを有する請求項1に記載の電着可能フォ
    トレジスト組成物。
  18. 【請求項18】フォトレジスト塗膜層を製造する方法で
    あって、 (i)電極を含む電着可能組成物中に電気伝導性基板を
    浸漬することにより該電気伝導性基板を電着する工程で
    あって、電気伝導性基板がカソードとして働き、請求項
    1に記載の電着可能組成物に接触している該カソードと
    アノードとの間に電流が通される、工程、次いで、 (ii)電着組成物のフィルムを脱水する工程、 (iii)得られた電着塗装フィルムを所定パターンの放
    射線に露光することにより、基板上の塗膜にできた露光
    および非露光部分の間に溶解度の差を生じさせる工程、
    次いで、 (iv)希水性酸溶液の組成物を用いて塗膜の可溶性部分
    を除去する工程、 を包含する、方法。
  19. 【請求項19】前記得られた電着塗装フィルムを所定パ
    ターンの放射線に露光する工程が、所定のパターンを含
    むフォトマスクを直接、脱水した電着塗装フィルム上に
    該フィルムを放射線に露光する前に置くことにより行わ
    れる、請求項18に記載の方法。
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