專利名稱：能使顯影劑殘渣減少的水性顯影液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及堿性的顯影水溶液，如用于顯影光刻膠的顯影液。
在制造印刷線路板的方法中，使用了可UV固化的光刻膠。光刻膠的曝光部分變得不溶于顯影液(稀的堿溶液)并形成保護(hù)性的阻擋層以免其它加工用的化學(xué)品(如蝕刻和電鍍液)的侵蝕。光刻膠的未曝光部分需要能容易地用稀堿溶液(如1％碳酸鈉單水合物的水溶液)從線路板上清洗掉。發(fā)生顯影是因?yàn)楣饪棠z中的聚合物含有酸官能團(tuán)。在有機(jī)聚合物基質(zhì)中的這些酸官能團(tuán)在堿溶液中被中和，形成水溶性有機(jī)鹽。隨著溶解的光刻膠在溶液中積聚(稱為顯影劑載荷)，在顯影容器中開始形成不溶的有機(jī)物，最終形成非水溶性的浮渣或殘渣。消泡添加劑(常加入顯影液以減少泡沫)的存在極大地增加了形成浮渣的傾向。形成一定量的浮渣后，這些非水溶性殘渣重新沉積在顯影過的線路板上的幾率增加了。這些重新沉積的殘渣隔絕了蝕刻液(蝕刻化學(xué)物質(zhì)難以滲透有機(jī)殘渣)。在蝕刻受到阻止處發(fā)生短路，形成不合格的線路板。除了可能會增加不合格線路板以外，這些殘渣還會造成難以清洗設(shè)備，延長了維修時間。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種顯影液，這種顯影液減少了浮渣和殘渣的積聚。另外，本發(fā)明所述的顯影劑不僅僅減少浮渣，還可以減少甚至消除對單獨(dú)的消泡劑的需求。
本發(fā)明通過加入約0.05-1.0重量％的表面活性劑或表面活性劑的混合物來改善約含有0.1-3.0重量％堿的堿性顯影水溶液，所述一種或多種表面活性劑具有下列通式[R-O-(AO)n]m-X(Ⅰ)其中AO是選自氧化乙烯單元(CH2-CH2-O)和氧化丙烯單元(CH(CH3)-CH2-O)或(CH2-CH(CH3)-O)的氧化烯單元，R是疏水性基團(tuán)，通常是烴基；X是H或陰離子基團(tuán)，如羧酸根、磷酸根、或硫酸根；m為1-3；n至少約為8，較好至少約為10，條件是在表面活性劑或表面活性劑的混合物中全部氧化乙烯單元與全部氧化丙烯單元之間的摩爾比約為1∶4-4∶1，較好約為3∶2-2∶3。在實(shí)踐中，n可高達(dá)150。
該顯影液還可含有消泡劑，如約含0.01-1.0重量％的消泡劑。
通常使用本發(fā)明的水性顯影液已知用于顯影光刻膠組合物，該光刻膠組合物包括基本的光刻膠和用于形成硬的永久層(如適合作為焊接掩模的層)的光刻膠。這種光刻膠和堿性顯影水溶液的例子可參見，例如美國專利5,576,145、5,609,991、5,393,643和5,364,736，這些專利的報道在此引為參考。
光刻膠組合物隨組分而異，但是這種光刻膠組合物通常包括A)約20-80重量％酸值約40-250的粘合劑聚合物，B)約15-50重量％α,β-烯鍵不飽和化合物，通常是單體和短鏈低聚物，和C)約0.1-25重量％光引發(fā)劑或光引發(fā)劑化學(xué)體系，所述重量百分?jǐn)?shù)均按A)+B)+C)的總重量為基準(zhǔn)。
通常，堿性水溶液是碳酸鈉的溶液，如1％碳酸鈉單水合物。但是，其它堿(如NaOH、KOH、三乙醇胺、碳酸鉀等)可用于提供顯影這種類型的光刻膠所需的堿度。顯影液的堿與粘合劑聚合物的酸官能團(tuán)(通常是羧酸官能團(tuán))一起形成鹽，使得粘合劑聚合物溶解在堿性水溶液中。因此，將這種光刻膠施涂在基材上形成一層，置于帶圖案的光化輻照中曝光，并在堿性水溶液中顯影，該溶液洗去光刻膠層的未曝光未聚合的部分。
本發(fā)明使用的乙氧基化物/丙氧基化物表面活性劑極大地減少了光刻膠浮渣而不降低顯影性能。
在堿性顯影水溶液中乙氧基化物表面活性劑本身能減少浮渣，尤其是當(dāng)乙氧基鏈至少約長10個單元，較好至少約長30個單元時。丙氧基化物表面活性劑的效果明顯較低。但是令人驚奇的和未曾預(yù)料到的是發(fā)現(xiàn)當(dāng)表面活性劑或表面活性劑的混合物含有氧化乙烯單元和氧化丙烯單元的混合物時，這些單元產(chǎn)生協(xié)同效果，明顯減少了顯影液中的浮渣。因此，與例如使用全部含氧化乙烯單元的表面活性劑相比，可使用具有較短氧化烯鏈的表面活性劑或使用較少的表面活性劑。
疏水性端基(即上式(Ⅰ)中的R)幾乎可以是分子量約為43或更大的任何烴基醇，包括烷基醇、烷芳基醇、芳烷基醇、環(huán)烷基醇等。用于形成疏水性端基的醇包括，例如壬基酚、辛基酚和三苯乙烯基苯酚。
用于減少浮渣和殘渣的最有效的乙氧基化物表面活性劑是陰離子乙氧基化物表面活性劑，如其中的X為磷酸根(m=1-2)的表面活性劑。根據(jù)酯化乙氧基鏈的離子部分的不同，m可為1-3。但是，乙氧基化物可以是非酯化的(X是H,m=1)，使得乙氧基化物是非離子的。
氧化乙烯單元和氧化丙烯單元可結(jié)合入同一表面活性劑分子的鏈中。但是，為了便于從市場上購得，使用含氧化乙烯單元和氧化丙烯單元的表面活性劑混合物以形成所需的氧化乙烯單元的摩爾比。適用于本發(fā)明的乙氧基化物表面活性劑可購自，例如Rhone-Polenc商標(biāo)為Rhodafac和Igepal的商品。適用于本發(fā)明的丙氧基化物表面活性劑可購自，例如BASF牌號為Macol的商品。
堿性水溶液還可含有消泡劑，如購自Morton International的Antifoam 80。
下面將通過具體的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
實(shí)施例1-8(1-4為比較例)向300ml含有1重量％的碳酸鈉單水合物和0.5重量％消泡劑的溶液中加入5.4gMorton International 38G297光刻膠和總共3g(1重量％)的表面活性劑或表面活性劑的混合物。徹底混合該溶液并記錄泡沫的形成。過濾溶液并將濾液干燥并稱重。結(jié)果列于下表。
權(quán)利要求
1．一種用于光刻膠的堿性顯影水溶液，它包括0.1-3.0重量％的堿，其特征在于所述顯影液包括0.05-1.0重量％的氧化烯表面活性劑或表面活性劑的混合物，所述一種或多種表面活性劑具有下列通式[R-O-(AO)n]m-X(Ⅰ)其中AO是選自氧化乙烯單元CH2-CH2-O和氧化丙烯單元CH(CH3)-CH2-O或CH2-CH(CH3)-O的氧化烯單元，R是疏水性基團(tuán)，X是H或陰離子基團(tuán)，m為1-3；n至少為8，并且全部氧化乙烯單元與全部氧化丙烯單元之間的摩爾比為1∶4-4∶1。
2．如權(quán)利要求1所述的溶液，其中n至少為10。
3．如權(quán)利要求1所述的溶液，其中X是磷酸根，m=1-2。
4．如權(quán)利要求1所述的溶液，其中X為H,m為1。
5．如權(quán)利要求1所述的溶液，其特征在于全部氧化乙烯單元與全部氧化丙烯單元之間的摩爾比為2∶3-3∶2。
6．如權(quán)利要求1所述的溶液，它還含有0.01-1.0重量％的消泡劑。
7．一種在基材上形成帶圖案的光刻膠圖案的方法，包括在基材上形成光刻膠層，所述光刻膠包括酸官能的粘合劑聚合物和可光致聚合的化合物，將所述光刻膠層置于帶圖案的光化輻照中曝光，和在含有0.1-3.0重量％堿的用于光刻膠的堿性顯影水溶液中顯影所述光刻膠層，其改進(jìn)的特征在于所述用于光刻膠的堿性顯影水溶液包括0.05-1.0重量％的氧化烯表面活性劑或表面活性劑混合物，所述一種或多種表面活性劑具有下列通式[R-O-(AO)n]m-X(Ⅰ)其中AO是選自氧化乙烯單元CH2-CH2-O和氧化丙烯單元CH(CH3)-CH2-O或CH2-CH(CH3)-O的氧化烯單元，R是疏水性基團(tuán)，X是H或陰離子基團(tuán)，m為1-3；n至少為8，并且全部氧化乙烯單元與全部氧化丙烯單元之間的摩爾比為1∶4-4∶1。
8．如權(quán)利要求7所述的方法，其中n至少為10。
9．如權(quán)利要求7所述的方法，其中X是磷酸根，m=1-2。
10．如權(quán)利要求7所述的方法，其中X為H,m為1。
11．如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于全部氧化乙烯單元與全部氧化丙烯單元之間的摩爾比為2∶3-3∶2。
12．如權(quán)利要求7所述的方法，所述堿性顯影水溶液還含有0.01-1.0重量％的消泡劑。
全文摘要
一種用于顯影光刻膠等的堿性顯影水溶液,它含有下列通式的乙氧基化的表面活性劑作為抗浮渣劑,其中AO是選自氧化乙烯單元CH
文檔編號G03F7/32GK1233783SQ9910642
公開日1999年11月3日 申請日期1999年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月29日
發(fā)明者R·巴爾, D·E·倫迪 申請人:日合-莫頓株式會社