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TW202340860A - 感光性樹脂片、硬化膜及多層配線基板 - Google Patents

感光性樹脂片、硬化膜及多層配線基板 Download PDF

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TW202340860A
TW202340860A TW112104927A TW112104927A TW202340860A TW 202340860 A TW202340860 A TW 202340860A TW 112104927 A TW112104927 A TW 112104927A TW 112104927 A TW112104927 A TW 112104927A TW 202340860 A TW202340860 A TW 202340860A
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TW
Taiwan
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photosensitive resin
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resin layer
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TW112104927A
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Inventor
濱野翼
小森悠佑
Original Assignee
日商東麗股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種圖案的剖面形狀為矩形形狀,能夠形成微細的圖案,圖案缺損部位的判別容易,且不會透視到下層部的金屬配線的感光性樹脂片。一種感光性樹脂片,具有支撐膜、及感光性樹脂層,所述感光性樹脂片的特徵在於,所述感光性樹脂層是由感光性樹脂組成物形成的層,所述感光性樹脂組成物是含有鹼可溶性聚醯亞胺(A)、光聚合性化合物(B)、光聚合起始劑(C)、及著色材(D)的樹脂組成物,所述感光性樹脂層在將600 nm下的透過率設為Tb600,將500 nm~800 nm下的透過率最小值設為TbVL時,滿足以下的關係A,關係A:滿足式1及式2中的至少一個。 式1:0.10%≦Tb600≦40% 式2:0.10%≦TbVL≦40%

Description

感光性樹脂片、硬化膜及多層配線基板
本發明是有關於一種感光性樹脂片、硬化膜及多層配線基板。
聚醯亞胺由於電特性、機械特性、及耐熱性優異,因此有效用於作為半導體元件的表面保護膜、層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜的用途。特別是,賦予了感光性的感光性聚醯亞胺材料能夠利用光微影技術進行微細加工,能夠實現配線的高密度化。感光性聚醯亞胺材料一般是液狀或片狀的材料,特別是片狀材料與液狀材料相比,由於容易形成厚膜,能夠削減步驟,因此具有生產效率高等優點。
迄今為止,作為感光性聚醯亞胺樹脂組成物,提出有含有具有碳-碳不飽和雙鍵的聚醯亞胺或聚醯亞胺前驅物、以及藉由活性光線放射產生自由基的化合物的感光性樹脂組成物(專利文獻1)。但是,為了使聚醯亞胺前驅物閉環,需要超過300℃的高溫下的熱處理,而容易使作為配線材料的金屬材料氧化,故在電子零件的電性質或可靠性方面存在問題。
因此,作為使用了已閉環聚醯亞胺的感光性樹脂組成物,提出有如下的感光性樹脂組成物,即,含有在主鏈末端具有選自由羧基、酚性羥基、磺酸基及硫醇基所組成的群組中的至少一種基的聚醯亞胺、含不飽和鍵的聚合性化合物、咪唑矽烷及光聚合起始劑的感光性樹脂組成物(專利文獻2)。藉由該技術,無需進行高溫下的熱處理,就能夠對聚醯亞胺樹脂組成物進行光圖案化,進一步提高配線的高密度化的要求。
在形成多層配線結構的情況下,保護絕緣膜需要進行厚膜加工。一般而言,由於已閉環聚醯亞胺對活性光線的光吸收大,因此在光圖案化的曝光步驟中,難以充分地光硬化至感光性樹脂組成物的厚膜的深部。在所述情況下,存在如下問題:感光性樹脂組成物所形成的圖案的剖面形狀容易成為倒錐形形狀(以活性光線的入射側為表面,朝向背面變細的形狀),而難以獲得矩形的圖案。因此,在將倒錐形形狀的圖案用於半導體元件的配線絕緣膜等的情況下,成為配線的金屬的埋入不充分,容易產生導通不良,因此要求形成矩形的圖案。因此,為了提高透光性,發明了各種感光性樹脂組成物(例如,專利文獻3)。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本專利特開2016-8992號公報 專利文獻2:日本專利特開2011-17897號公報 專利文獻3:國際公開第2016/158389號
[發明所欲解決之課題] 通常,圖案的剖面形狀為矩形形狀,能夠形成微細圖案的厚膜的感光性樹脂片成為提高了透光性的材料。因此,圖案形成後的圖案部的視認性差,難以判別圖案的缺損部位。另外,在多層配線形成基板的檢查中,由於透視到下層部的金屬配線圖案,因此在保護絕緣膜的圖案的檢查中引起誤檢測,因此,品質不良的產品流動到後續步驟而成為成品率降低、成本增加的主要原因。
鑒於所述狀況,本發明的目的在於提供一種圖案的剖面形狀為矩形形狀,能夠形成微細的圖案,圖案缺損部位的判別容易,且不會透視到下層部的金屬配線的感光性樹脂片。 [解決課題之手段]
用於解決所述課題的本發明包括以下的結構。 [1] 一種感光性樹脂片,具有支撐膜、及感光性樹脂層,所述感光性樹脂片的特徵在於, 所述感光性樹脂層是由感光性樹脂組成物形成的層, 所述感光性樹脂組成物是含有鹼可溶性聚醯亞胺(A)、光聚合性化合物(B)、光聚合起始劑(C)、及著色材(D)的樹脂組成物, 所述感光性樹脂層在將600 nm下的透過率設為Tb600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TbVL時,滿足以下的關係A。 關係A:滿足式1及式2中的至少一個 式1:0.10%≦Tb600≦40% 式2:0.10%≦TbVL≦40% [2] 如[1]所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層在將365 nm下的透過率設為Tb365,將405 nm下的透過率設為Tb405,將436 nm下的透過率設為Tb436時,滿足以下的關係B。 關係B:滿足式3至式5中的至少一個 式3:3.0%≦Tb365≦70% 式4:3.0%≦Tb405≦70% 式5:3.0%≦Tb436≦70% [3] 如[1]或[2]所述的感光性樹脂片,其中所述鹼可溶性聚醯亞胺(A)為已閉環聚醯亞胺。 [4] 如[1]至[3]中任一項所述的感光性樹脂片,更具有保護膜,且將所述支撐膜、所述感光性樹脂層、及所述保護膜以所述順序直接積層。 [5] 如[1]至[4]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層在450 nm下的透過率Tb450滿足以下的關係。
40%≦Tb450≦95% [6] 如[1]至[5]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述著色材(D)的含量相對於所述鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份而為0.1質量份以上且50質量份以下。 [7] 如[1]至[6]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述著色材(D)包含蒽醌系化合物。 [8] 如[1]至[7]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂組成物含有無機粒子。 [9] 如[8]所述的感光性樹脂片,其中所述無機粒子的平均粒徑D50為30 nm~150 nm。 [10] 如[1]至[9]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層的膜厚為15 μm~40 μm。 [11] 如[1]至[10]中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂組成物在80℃下的熔融黏度為1500 Pa·s~50000 Pa·s。 [12] 一種硬化膜,是將如[1]至[11]中任一項所述的感光性樹脂片的感光性樹脂層加熱硬化而形成。 [13] 如[12]所述的硬化膜,其中在將450 nm下的透過率設為Tc450,將600 nm下的透過率設為Tc600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TcVL時,滿足以下的式6及關係C。
式6:20%≦Tc450≦90% 關係C:滿足式7及式8中的至少一個 式7:0.10%≦Tc600≦50% 式8:0.10%≦TcVL≦50% [14]如[12]或[13]所述的硬化膜,其中線膨脹係數(α)為30×10 -6/K以上且55×10 -6/K以下。 [15]如[12]至[14]中任一項所述的硬化膜,其中玻璃轉移溫度為250℃~350℃。 [16]一種多層配線基板,具有如[12]所述的硬化膜。 [發明的效果]
藉由本發明,可獲得圖案的剖面形狀為矩形形狀,能夠形成微細的圖案,圖案缺損部位的判別容易的感光性樹脂片。由本發明的感光性樹脂片獲得的硬化膜由於電特性、機械特性、及耐熱性優異,因此有效用於作為半導體元件的表面保護膜、層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜的用途。
本發明是一種感光性樹脂片,具有支撐膜、及感光性樹脂層,所述感光性樹脂片的特徵在於,所述感光性樹脂層是由感光性樹脂組成物形成的層,所述感光性樹脂組成物是含有鹼可溶性聚醯亞胺(A)、光聚合性化合物(B)、光聚合起始劑(C)、及著色材(D)的樹脂組成物,所述感光性樹脂層在將600 nm下的透過率設為Tb600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TbVL時,滿足以下的關係A。 關係A:滿足式1及式2中的至少一個 式1:0.10%≦Tb600≦40% 式2:0.10%≦TbVL≦40% 以下,對此進行詳細說明。
〔鹼可溶性聚醯亞胺(A)〕 形成本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層的感光性樹脂組成物含有鹼可溶性聚醯亞胺(A)。藉由含有鹼可溶性聚醯亞胺(A),感光性樹脂片的厚膜形成變得容易,根據用途的膜厚調整變得容易。
鹼可溶性聚醯亞胺(A)的主骨架並無特別限定,可使用(甲基)丙烯酸聚合物、環氧聚合物、聚胺基甲酸酯、聚苯並噁嗪、聚苯並噁唑前驅物、聚苯並噁唑、聚醯亞胺前驅物、聚醯亞胺等。其中,就耐熱性的觀點而言,鹼可溶性聚醯亞胺(A)較佳為選自由聚醯亞胺、聚苯並噁唑、該些中的任一種的前驅物、以及該些的共聚物所組成的群組中的至少一種樹脂,即,聚苯並噁唑前驅物、聚苯並噁唑、聚醯亞胺前驅物、已閉環聚醯亞胺、該些的共聚物。而且鹼可溶性聚醯亞胺(A)更佳為聚醯亞胺前驅物、已閉環聚醯亞胺,就抑制金屬配線的腐蝕而提高配線基板的電可靠性、降低圖案加工後的加熱處理溫度的觀點而言,特佳為已閉環聚醯亞胺。
鹼可溶性聚醯亞胺(A)較佳為溶解於顯影液中,至少具有鹼可溶性。此處所謂的鹼可溶性是指在2.38重量%氫氧化四甲基銨(tetramethyl ammonium hydroxide,TMAH)水溶液中的溶解度達到0.1 g/100 mL以上。藉由對感光性樹脂片中的鹼可溶性聚醯亞胺(A)賦予鹼可溶性,可促進感光性樹脂片在鹼顯影液中的溶解,從而獲得良好的圖案形狀。作為對鹼可溶性聚醯亞胺(A)賦予鹼可溶性的官能基、即,鹼可溶性基,可列舉酚性羥基、硫醇基、羧基、磺酸基等,作為鹼可溶性基較佳為具有酚性羥基、羧基的任一者或兩者。
關於鹼可溶性聚醯亞胺(A),以下示出聚醯亞胺的較佳的例子。
作為鹼可溶性聚醯亞胺(A),較佳為含有具有下述通式(1)所表示的結構單元的一種以上的聚醯亞胺,進而佳為含有下述通式(2)或通式(3)所表示的一種以上的聚醯亞胺。
[化1]
通式(1)~通式(3)中,X表示具有羧基、酚性羥基、磺酸基及硫醇基中的至少一個的一價有機基。Y表示具有羧基、酚性羥基、磺酸基及硫醇基中的至少一個的二價有機基。X及Y較佳為具有酚性羥基或硫醇基,特佳為具有酚性羥基。
另外,R 1表示四價有機基~二十二價有機基,R 2表示二價有機基~二十價有機基。R 3及R 4分別獨立地表示羧基、酚性羥基、磺酸基或硫醇基。R 3及R 4較佳為酚性羥基、或羧基,特佳為酚性羥基。
另外,α及β分別獨立地表示0~10的範圍的整數。在此種α及β中,α+β較佳為1以上。n表示聚合物的結構單元的重複數。該n的範圍是3~200。若n為3以上,則可進一步提高感光性樹脂片的厚膜加工性。就提高所述厚膜加工性的觀點而言,n較佳為5以上。另一方面,若n為200以下,則可提高鹼可溶性聚醯亞胺(A)相對於對鹼顯影液的溶解性。就提高所述溶解性的觀點而言,n較佳為100以下。
在所述通式(1)~通式(3)中,R 1是具有源自四羧酸二酐的結構的四價有機基~二十二價有機基。其中R 1較佳為含有芳香族基或環狀脂肪族基的碳原子數5~45的有機基。
作為四羧酸二酐,例如可列舉:芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧酸二酐等。作為芳香族四羧酸二酐,例如可列舉:均苯四甲酸二酐、3,3',4,4'-聯苯四羧酸二酐、2,3,3',4'-聯苯四羧酸二酐、2,2',3,3'-聯苯四羧酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2',3,3'-二苯甲酮四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、9,9-雙(3,4-二羧基苯基)芴酸二酐、9,9-雙{4-(3,4-二羧基苯氧基)苯基}芴酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、2,3,5,6-吡啶四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、2,2',3,3'-二苯基磺酸四羧酸二酐、乙烯四羧酸二酐、環己烷-1,2,4,5-四羧酸二酐、4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸酐、4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-4-甲基-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸二酐、4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-7-甲基-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸二酐、降冰片烷-2-螺環-2'-環戊酮-5'-螺環-2''-降冰片烷-5,5'',6,6''-四羧酸二酐、降冰片烷-2-螺環-2'-環己酮-6'-螺環-2''-降冰片烷-5,5'',6,6''-四羧酸二酐等。
作為脂肪族四羧酸二酐,例如可列舉:丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5,6-環己烷四羧酸二酐、艾比克隆(EPICLON)(註冊商標)B-4400(大日本油墨化學工業(股))、理家德(Rikacid)TDA-100及BT-100(新日本理化(股))等。
另外,作為四羧酸二酐,可列舉具有下述所示結構的酸二酐。在本實施方式中,作為四羧酸二酐,亦可使用上述芳香族四羧酸二酐、脂肪族四羧酸二酐以及具有下述所示結構的酸二酐中的兩種以上。
[化2]
此處,R 5表示選自氧原子、C(CF 3) 2、C(CH 3) 2及SO 2的基,R 6及R 7分別獨立地表示選自羧基、羥基、磺酸基及硫醇基的基。
在所述通式(1)~通式(3)中,R 2為具有源自二胺的結構的二價有機基~十二價有機基。其中較佳為含有芳香族基或環狀脂肪族基的碳原子數5~40的有機基。
作為二胺,例如可列舉含羥基的二胺、含羧基的二胺、含硫醇基的二胺、芳香族二胺、用烷基或鹵素原子取代該些芳香族環的氫原子中的至少一部分而得的化合物、脂肪族二胺等。
作為含羥基的二胺,例如可列舉:雙-(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)亞甲基、雙(3-胺基-4-羥基苯基)醚、雙(3-胺基-4-羥基)聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)芴、2,2'-二-三氟甲基-5,5'-4,4'-二胺基聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)芴、2,2'-雙(三氟甲基)-5-5'-二羥基聯苯胺等。作為含羧基的二胺,例如可列舉:2,2-雙[3-胺基-4-羧基苯基]丙烷、2,2-雙[4-胺基-3-羧基苯基]丙烷、2,2-雙[3-胺基-4-羧基苯基]六氟丙烷、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯基甲烷、3,3'-二胺基-4,4'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-3,3'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-2,2'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯基醚、3,3'-二胺基-4,4'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-3,3'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-2,2'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-羧基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基-3-羧基苯氧基)苯基]碸等。作為含硫醇基的二胺,例如可列舉二巰基苯二胺等。
作為芳香族二胺,例如可列舉:3,3'-二胺基二苯基醚、3,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基醚、3,3'-二胺基二苯基甲烷、3,4'-二胺基二苯基甲烷、4,4'-二胺基二苯基甲烷、3,3'-二胺基二苯基碸、3,4'-二胺基二苯基碸、4,4'-二胺基二苯基碸、3,4'-二胺基二苯基硫醚、4,4'-二胺基二苯基硫醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、聯苯胺、間苯二胺、對苯二胺、1,5-萘二胺、2,6-萘二胺、雙(4-胺基苯氧基苯基)碸、雙(3-胺基苯氧基苯基)碸、雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙{4-(4-胺基苯氧基)苯基}醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、2,2'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-二乙基-4,4'-二胺基聯苯、3,3'-二甲基-4,4'-二胺基聯苯、3,3'-二乙基-4,4'-二胺基聯苯、2,2',3,3'-四甲基-4,4'-二胺基聯苯、3,3',4,4'-四甲基-4,4'-二胺基聯苯、2,2'-二(三氟甲基)-4,4'-二胺基聯苯、9,9-雙(4-胺基苯基)芴等。作為脂肪族二胺,例如可列舉環己基二胺、亞甲基雙環己胺等。
另外,作為二胺,例如可列舉具有下述所示結構的二胺。在本實施方式中,作為二胺,可使用所述的含羥基的二胺、含羧基的二胺、含硫醇基的二胺、芳香族二胺、將該些的芳香族環的氫原子中的至少一部分用烷基或鹵素原子取代而得的化合物、脂肪族二胺、及具有下述所示結構的二胺中的兩種以上。
[化3]
此處,R 5表示選自氧原子、C(CF 3) 2、C(CH 3) 2及SO 2的基,R 6~R 9分別獨立地表示選自羧基、羥基、磺酸基及硫醇基的基。
所述二胺中,較佳為雙-(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)亞甲基、雙(3-胺基-4-羥基苯基)醚、雙(3-胺基-4-羥基)聯苯、雙(3-胺基-4-羥基苯基)芴、2,2-雙[3-胺基-4-羧基苯基]丙烷、2,2-雙[4-胺基-3-羧基苯基]丙烷、2,2-雙[3-胺基-4-羧基苯基]六氟丙烷、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯甲烷、3,3'-二胺基-4,4'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-3,3'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-2,2'-二羧基二苯基醚、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯基醚、3,3'-二胺基-4,4'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-3,3'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-2,2'-二羧基二苯碸、4,4'-二胺基-2,2',5,5'-四羧基二苯碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-羧基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基-3-羧基苯氧基)苯基]碸、3,3'-二胺基二苯基醚、3,4'-二胺基二苯基醚、4,4'-二胺基二苯基醚、3,3'-二胺基二苯甲烷、3,4'-二胺基二苯甲烷、4,4'-二胺基二苯甲烷、3,3'-二胺基二苯碸、3,4'-二胺基二苯碸、4,4'-二胺基二苯碸、3,4'-二胺基二苯硫醚、4,4'-二胺基二苯硫醚、間苯二胺、對苯二胺、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)芴及具有以下所示結構的二胺。
[化4]
另外,在所述通式(1)~通式(3)中,R 3及R 4如上所述分別獨立地表示羧基、酚性羥基、磺酸基或硫醇基。藉由調整所述R 3及R 4的鹼可溶性基的量,鹼可溶性聚醯亞胺(A)相對於鹼水溶液的溶解速度發生變化,因此可獲得具有所需的溶解速度的感光性樹脂片。
而且,為了提高與基板的接著性,可在不使耐熱性降低的範圍內在R 2上共聚合具有矽氧烷結構的二胺。具體而言,作為二胺成分,可列舉:將1莫耳%~10莫耳%的雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基-苯基)八甲基五矽氧烷等加以共聚合而成者等。
在通式(2)中,X源自作為末端封端劑的一級單胺。作為用作末端封端劑的一級單胺,較佳為5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基硫酚、3-胺基硫酚、4-胺基硫酚等。該些單獨使用或組合使用兩種以上。
另外,在通式(3)中,Y源自作為末端封端劑的二羧酸酐。作為用作末端封端劑的酸酐,較佳為4-羧基鄰苯二甲酸酐、3-羥基鄰苯二甲酸酐、順-烏頭酸酐等。該些單獨使用或組合使用兩種以上。
本發明中所用的鹼可溶性聚醯亞胺(A)可為僅包含通式(1)~通式(3)所示的結構者,亦可為與具有鹼可溶性的其他結構的混合體。此時,較佳為相對於鹼可溶性聚醯亞胺整體的重量,含有50重量%以上的通式(1)~通式(3)所示的結構的鹼可溶性聚醯亞胺(A)。進而佳為60重量%以上。若為50重量%以上,則可抑制熱硬化時的收縮,而適合於厚膜製作。混合的鹼可溶性樹脂的種類及量較佳為在不損害最終藉由加熱處理而得的聚醯亞胺的耐熱性的範圍內進行選擇。
鹼可溶性聚醯亞胺(A)可將二胺的一部分替換為作為末端封端劑的單胺,或者將四羧酸二酐替換為作為末端封端劑的二羧酸酐,利用公知的方法進行合成。例如利用以下方法獲得聚醯亞胺前驅物:在低溫中使四羧酸二酐、二胺化合物以及單胺反應的方法;在低溫中使四羧酸二酐、二羧酸酐以及二胺化合物反應的方法;藉由四羧酸二酐與醇獲得二酯,然後在二胺、單胺以及縮合劑的存在下進行反應的方法等。然後,可利用使用公知的醯亞胺化反應法使所得的聚醯亞胺前驅物進行完全醯亞胺化的方法合成已閉環聚醯亞胺。
本發明中使用的已閉環聚醯亞胺較佳為藉由所述方法聚合後,投入至大量的水或甲醇及水的混合液等中,使其沈澱並進行過濾分離、乾燥,而加以分離。乾燥溫度較佳為40℃~100℃,更佳為50℃~80℃。藉由該方法,未反應的單體或寡聚物成分被去除,可提高熱硬化膜的膜特性。
另外,鹼可溶性聚醯亞胺(A)的醯亞胺化率例如可藉由如下方法而容易地求出。此處,所謂醯亞胺化率,是指在如上所述般經由聚醯亞胺前驅物而合成已閉環聚醯亞胺時,在聚醯亞胺前驅物中多少莫耳%轉化為聚醯亞胺。首先,測定聚合物的紅外吸收光譜,確認因聚醯亞胺引起的醯亞胺結構的吸收峰值(1780 cm -1左右、1377 cm -1左右)的存在。繼而,對所述聚合物在350℃下進行1小時熱處理後,再次測定紅外吸收光譜,將熱處理前與熱處理後的1377 cm -1左右的峰值強度加以比較。將熱處理後的聚合物的醯亞胺化率設為100%,求出熱處理前的聚合物的醯亞胺化率。本發明中,將聚合物的醯亞胺化率為50%以上者作為已閉環聚醯亞胺。鹼可溶性聚醯亞胺(A)較佳為已閉環聚醯亞胺,特佳為聚合物的醯亞胺化率為70%以上,更佳為80%以上,進而佳為90%以上。在加熱步驟(硬化)中,藉由在低溫的溫度條件下的加熱處理可獲得硬化膜,因此可獲得低應力化的效果,從而可抑制裂紋或基板的破裂。另外,由於源自聚醯亞胺前驅物的羧酸基少,因此可抑制金屬配線的腐蝕。
導入至鹼可溶性聚醯亞胺(A)的末端封端劑可藉由如下方法檢測。例如,將導入了末端封端劑的聚醯亞胺溶解於酸性溶液,而分解為作為聚醯亞胺的構成單元的胺成分與羧酸酐成分,並藉由氣相層析法(Gas Chromatography,GC)、或核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,NMR)對其進行測定。與其不同的是,即便直接使用熱解氣相層析儀(Pyrolysis Gas Chromatograph,PGC)或紅外光譜及 13碳核磁共振(Carbon- 13nuclear magnetic resonance, 13CNMR)光譜測定導入了末端封端劑的聚醯亞胺,亦可進行檢測。
於除去後述的無機粒子的感光性樹脂層的固體成分100質量%中,鹼可溶性聚醯亞胺(A)的含量較佳為20質量%以上,更佳為30質量%以上,進而佳為40質量%以上。鹼可溶性聚醯亞胺(A)的含量越多,越能夠提高硬化膜的彈性係數及耐壓性、耐熱性。另一方面,於除去後述的無機粒子的感光性樹脂層的固體成分100質量%中,鹼可溶性聚醯亞胺(A)的含量較佳為80質量%以下,更佳為70質量%以下,進而佳為60質量%以下。鹼可溶性聚醯亞胺(A)的含量越少,越可提高感光性樹脂片的層壓性。
〔光聚合性化合物(B)〕 形成本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層的感光性樹脂組成物含有光聚合性化合物(B)。光聚合性化合物(B)是指在分子內具有顯示自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基的化合物。作為顯示自由基聚合性的官能基,例如可列舉乙烯基、烯丙基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、炔丙基等。該些中,就聚合性方面而言,較佳為具有丙烯醯基、甲基丙烯醯基的化合物。以下,將具有丙烯醯基或甲基丙烯醯基的化合物稱為(甲基)丙烯酸化合物。另外,作為具有顯示陽離子聚合性的官能基的化合物,可列舉:環狀醚化合物(環氧化合物及氧雜環丁烷化合物等)、乙烯性不飽和化合物(乙烯基醚及苯乙烯類等)、雙環原酸酯、螺環原碳酸酯及螺環原酸酯等。
光聚合性化合物(B)中的顯示自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基的當量(以下記作光聚合性官能基當量)平均為70 g/eq~200 g/eq。光聚合性化合物(B)的光聚合性官能基當量平均較佳為70 g/eq以上,更佳為80 g/eq以上,進而佳為90 g/eq以上,特佳為100 g/eq以上。光聚合性官能基當量越大,越可提高硬化膜的伸長率,從而能夠抑制裂紋的產生。另一方面,光聚合性化合物(B)的光聚合性官能基當量平均較佳為200 g/eq以下,更佳為180 g/eq以下,進而佳為160 g/eq以下,特佳為140 g/eq以下。光聚合性官能基當量越小,越能夠提高硬化膜的耐熱性或彈性係數,從而硬化膜的可靠性提高。另外,能夠形成高解析度的圖案。推測其原因在於,光硬化時曝光部的聚合反應更良好地進行,曝光部與未曝光部對顯影液的溶解對比度差變大。
光聚合性官能基當量由下述式求出。 光聚合性官能基當量=(分子量/同一分子中的顯示自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基的數量) 作為光聚合性化合物(B)的顯示自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基數,較佳為2以上,更佳為3以上。官能基數越大,越能夠提高硬化膜的耐熱性。另外,光硬化後使曝光部在顯影液中的溶解性降低,能夠實現圖案的高解析化。另一方面,作為光聚合性化合物(B)的顯示自由基聚合性或陽離子聚合性的官能基數,較佳為16以下,更佳為6以下。官能基數越小,越能夠抑制硬化膜產生裂紋。
光聚合性化合物(B)只要是光聚合性官能基當量為70 g/eq~200 g/eq,則並無特別限定,作為(甲基)丙烯酸化合物,例如,可列舉:二乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸環己酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸4-羥基丁酯縮水甘油醚、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,9-壬二醇二甲基丙烯酸酯、1,10-癸二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二甲基丙烯酸酯、1,3-金剛烷二丙烯酸酯、1,3-金剛烷二甲基丙烯酸酯、1,3,5-金剛烷三丙烯酸酯、1,3,5-金剛烷三甲基丙烯酸酯、5-羥基-1,3-金剛烷二丙烯酸酯、5-羥基-1,3-金剛烷二甲基丙烯酸酯、五環十五烷二甲醇二丙烯酸酯、五環十五烷二甲醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、1,3-二丙烯醯氧基-2-羥基丙烷、1,3-二甲基丙烯醯氧基-2-羥基丙烷、甲基丙烯酸2,2,6,6-四甲基哌啶酯、丙烯酸2,2,6,6-四甲基哌啶酯、甲基丙烯酸N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶酯、丙烯酸N-甲基-2,2,6,6-四甲基哌啶酯、二噁烷二醇二丙烯酸酯、環氧乙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、環氧乙烷改質雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧丙烷改質雙酚A二丙烯酸酯、環氧丙烷改質雙酚A甲基丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、丙氧基化乙氧基化雙酚A二甲基丙烯酸酯、環氧乙烷改質季戊四醇四甲基丙烯酸酯、環氧丙烷改質季戊四醇四丙烯酸酯、異氰脲酸環氧乙烷改質二丙烯酸酯、異氰脲酸環氧乙烷改質二甲基丙烯酸酯、異氰脲酸環氧乙烷改質三丙烯酸酯、異氰脲酸環氧乙烷改質三甲基丙烯酸酯等。
作為適合作為光聚合性化合物(B)的環氧化合物,可使用公知者等,可列舉芳香族環氧化合物、脂環式環氧化合物及脂肪族環氧化合物。
作為芳香族環氧化合物,可列舉:具有至少一個芳香環的1價或多價的苯酚(苯酚、雙酚A、苯酚酚醛清漆及該些的環氧烷加成物的化合物)的縮水甘油醚等。
作為脂環式環氧化合物,可列舉:藉由用氧化劑將具有至少一個環己烯或環戊烯環的化合物環氧化而獲得的化合物(3,4-環氧環己基甲基-3,4-環氧環己烷羧酸酯等)。
作為脂肪族環氧化合物,可列舉:脂肪族多元醇或所述環氧烷加成物的聚縮水甘油醚(1,4-丁二醇二縮水甘油醚、1,6-己二醇二縮水甘油醚等)、脂肪族多元酸的聚縮水甘油醚(四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯等)、長鏈不飽和化合物的環氧化物(環氧化大豆油及環氧化聚丁二烯等)。
作為氧雜環丁烷化合物,可使用公知的化合物等,例如可列舉:3-乙基-3-羥基甲基氧雜環丁烷、2-乙基己基(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、2-羥乙基(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、2-羥丙基(3-乙基-3-氧雜環丁基甲基)醚、1,4-聯[(3-乙基-3-氧雜環丁基甲氧基)甲基]苯、氧雜環丁基倍半氧雜環丁烷以及苯酚酚醛清漆氧雜環丁烷等。
作為乙烯性不飽和化合物,可使用公知的陽離子聚合性單體等,包括脂肪族單乙烯基醚、芳香族單乙烯基醚、多官能乙烯基醚、苯乙烯以及陽離子聚合性含氮單體。
作為脂肪族單乙烯基醚,可列舉甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚以及環己基乙烯基醚等;作為芳香族單乙烯基醚,可列舉2-苯氧基乙基乙烯基醚、苯基乙烯基醚以及對甲氧基苯基乙烯基醚等;作為多官能乙烯基醚,可列舉:丁二醇-1,4-二乙烯基醚以及三乙二醇二乙烯基醚等;作為苯乙烯類,可列舉:苯乙烯、a-甲基本乙烯、對甲氧基苯乙烯以及對第三丁氧基苯乙烯等;作為陽離子聚合性含氮單體,可列舉:N-乙烯基咔唑以及N-乙烯基吡咯啶酮等;作為雙環原酸酯,可列舉:1-苯基-4-乙基-2,6,7-三氧雜雙環[2.2.2]辛烷以及1-乙基-4-羥甲基-2,6,7-三氧雜環-[2.2.2]辛烷等;作為螺環原碳酸酯,可列舉:1,5,7,11-四氧雜螺環[5.5]十一烷以及3,9-二苄基-1,5,7,11-四氧雜螺環[5.5]十一烷等;作為螺環原酸酯,可列舉:1,4,6-三氧雜螺環[4.4]壬烷、2-甲基-1,4,6-三氧雜螺環[4.4]壬烷以及1,4,6-三氧雜螺環[4.5]癸烷等。
該些陽離子聚合性化合物中,較佳為環氧化合物、氧雜環丁烷化合物及乙烯基醚,特佳為環氧化合物及氧雜環丁烷化合物。作為多官能環氧化合物的「代那科(Denacol)」EX-810、「代那科(Denacol)」EX-850、「代那科(Denacol)」EX-821、「代那科(Denacol)」EX-830、「代那科(Denacol)」EX-841、「代那科(Denacol)」EX-201、「代那科(Denacol)」EX-211、「代那科(Denacol)」EX-212、「代那科(Denacol)」EX-252、「代那科(Denacol)」EX-920、「代那科(Denacol)」EX-991L(商品名,均為長瀨化成(Nagase chemtex)(股)製造),「艾比克隆(EPICLON)」EXA-4850、「艾比克隆(EPICLON)」HP-7250(商品名,均為迪愛生(DIC)(股)製造),YL-980、YL-983、YX-6677(商品名,均為三菱化學(股)製造),「賽羅西德(Celloxide)」2021P、「賽羅西德(Celloxide)」2081(商品名,均為大賽璐(Daicel)(股)製造),「艾迪科古立西羅(Adeka Glycirol)」ED-503、「艾迪科古立西羅(Adeka Glycirol)」ED-506、「艾迪科古立西羅(Adeka Glycirol)」ED-523T、「艾迪科古立西羅(Adeka Glycirol)」ED505(商品名,均為艾迪科(ADEKA)(股)製造),「索福瑞(SHOFREE)」CDMDG、「索福瑞(SHOFREE)」PETG、「索福瑞(SHOFREE)」BATG(商品名,均為昭和電工(股)製造),作為多官能氧雜環丁烷化合物的「艾塔納科(ETERNACOLL)」OXBP、「艾塔納科(ETERNACOLL)」OXIPA(商品名,均為宇部興產(股)製造),「艾珀卡里庫(EPOCHALIC)」DE-102、DE-103(商品名,均為引能仕(ENEOS)(股)製造),「亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)」OXT-121、「亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)」OXT-191、「亞龍氧雜環丁烷(Aron Oxetane)」OXT-221(商品名,均為東亞合成(股)製造)等。就提高與鹼可溶性聚醯亞胺(A)的相容性、獲得微細的圖案加工性的方面、以及不使良好的玻璃轉移溫度及良好的機械特性下降的觀點而言,更佳為含有氮原子的環氧化合物。進而,作為含有異氰脲酸酯骨架的環氧化合物,例如可列舉:作為三縮水甘油基異氰脲酸酯的特皮科(TEPIC)-S、特皮科(TEPIC)-L、特皮科(TEPIC)-VL、特皮科(TEPIC)-PASB22、特皮科(TEPIC)-FL(商品名,均為日產化學(股)製造)等。 該些光聚合性化合物單獨使用或組合兩種以上使用。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份,感光性樹脂組成物中的光聚合性化合物(B)的含量較佳為10質量份以上,更佳為20質量份以上,進而佳為30質量份以上。藉由設為10質量份以上,可降低顯影時的曝光部的膜減少。另一方面,相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份,感光性樹脂組成物中的光聚合性化合物(B)的含量較佳為200質量份以下,更佳為150質量份以下,進而佳為120質量份以下。藉由設為200質量份以下,可提高硬化膜的耐熱性。
作為光聚合性化合物(B),較佳為含有通式(4)、通式(5)、通式(6)所表示的化合物的任一者。
[化5]
[化6]
[化7]
通式(4)中,R 10表示碳數1~5的烴基,R 11表示氫或甲基。Z表示有機基。a表示0~1的整數,b表示2~10的整數。a較佳為0。在Z不具有環狀骨架的情況下,b較佳為4~8,在Z具有環狀骨架的情況下,b較佳為2~4,在具有環狀骨架的情況下,環狀骨架較佳為脂環骨架。
通式(5)、通式(6)中,R 12表示碳數1~5的烴基、R 13表示氫、甲基或乙基。Z表示有機基。c表示0~2的整數,d表示2~10的整數。
在將光聚合性化合物(B)的總質量設為100質量%時,通式(4)~通式(6)所表示的化合物的含量較佳為70質量%以上且100質量%以下,更佳為80質量%以上且100質量%以下,進而佳為90質量%以上且100質量%以下。可提高硬化膜的耐熱性及彈性係數。
進而,本發明的感光性樹脂片中的通式(4)~通式(6)所表示的光聚合性化合物(B)較佳為含有不具有環狀結構,光聚合性官能基當量為80 g/eq~120 g/eq的光聚合性化合物(以下,稱為(B-H)成分)。藉由含有(B-H)成分,能夠在光微影加工時實現組成物的高感度化。另外,可提高硬化膜的耐熱性及彈性係數。
(B-H)成分的官能基數較佳為2以上,進而佳為3以上。藉由使官能基數為3以上,能夠提高硬化膜的耐熱性。另一方面,(B-H)成分的官能基數較佳為16以下,更佳為12以下,更佳為8以下。藉由使官能基數為16以下,能夠抑制硬化膜產生裂紋。
作為(B-H)成分的具體例,可列舉:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四丙烯酸酯、二-三羥甲基丙烷四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇五甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、聚季戊四醇丙烯酸酯、聚季戊四醇甲基丙烯酸酯等,但並不限定於該些。
通式(4)~通式(6)所表示的光聚合性化合物(B)較佳為含有具有脂環結構,光聚合性官能基當量為130 g/eq~200 g/eq的光聚合性化合物(以下,稱為(B-L)成分)。藉由含有(B-L)成分,可提高硬化膜的伸長率並且降低吸水率。
(B-L)成分的官能基數較佳為2以上。藉由使官能基數為2以上,可提高硬化膜的耐熱性。另一方面,(B-L)成分的官能基數較佳為6以下,更佳為4以下。藉由使官能基數為6以下,可抑制硬化膜產生裂紋。
作為(B-L)成分的具體例,可列舉:二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基三環癸烷二甲基丙烯酸酯、1,3-金剛烷二丙烯酸酯、1,3-金剛烷二甲基丙烯酸酯、1,3,5-金剛烷三丙烯酸酯、1,3,5-金剛烷三甲基丙烯酸酯、5-羥基-1,3-金剛烷二丙烯酸酯、5-羥基-1,3-金剛烷二甲基丙烯酸酯、雙-(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、三-(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、環氧乙烷改質雙酚A二丙烯酸酯等,但並不限定於該些。
〔光聚合起始劑(C)〕 形成本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層的感光性樹脂組成物含有光聚合起始劑(C)。藉由含有光聚合起始劑(C),利用由活性光線生成的活性種進行所述的光聚合性化合物(B)的聚合,感光性樹脂層的曝光部相對於鹼顯影液不溶化,藉此可形成負型的圖案。
作為光聚合起始劑(C)的例子,較佳為光自由基產生劑或光酸產生劑。具體而言,可列舉:二苯甲酮類、甘胺酸類、巰基類、肟類、醯基膦類、α-胺基烷基苯酮類等,其中較佳地使用醯基膦類、肟類、芳香族碘鎓錯鹽、芳香族鋶錯鹽等。光聚合起始劑(C)可使用一種,亦可組合兩種以上使用。
作為光聚合起始劑(C)的具體例,可列舉:二苯甲酮、米其勒酮、4,4-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、3,3,4,4-四(第三丁基過氧基羰基)二苯甲酮等二苯甲酮類,3,5-雙(二乙基胺基亞苄基)-N-甲基-4-哌啶酮、3,5-雙(二乙基胺基亞苄基)-N-乙基-4-哌啶酮等亞苄基類,7-二乙基胺基-3-壬基香豆素、4,6-二甲基-3-乙基胺基香豆素、3,3-羰基雙(7-二乙基胺基香豆素)、7-二乙基胺基-3-(1-甲基甲基苯並咪唑基)香豆素、3-(2-苯並噻唑基)-7-二乙基胺基香豆素等香豆素類,2-第三丁基蒽醌、2-乙基蒽醌、1,2-苯並蒽醌等蒽醌類,安息香甲醚、安息香乙醚、安息香異丙醚等安息香類,2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮等噻噸酮類,乙二醇二(3-巰基丙酸酯)、2-巰基苯並噻唑、2-巰基苯並噁唑、2-巰基苯並咪唑等巰基類,N-苯基甘胺酸、N-甲基-N-苯基甘胺酸、N-乙基-N-(對氯苯基)甘胺酸、N-(4-氰基苯基)甘胺酸等甘胺酸類,1-苯基-1,2-丁二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-甲氧基羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-苯甲醯基)肟、雙(α-異亞硝基苯丙酮肟)間苯二甲醯、1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(O-苯甲醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)等肟類,2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦等醯基膦類,2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁烷-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙烷-1-酮等α-羥基烷基苯酮類,2,2'-雙(鄰氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基聯咪唑、二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽、二苯基碘鎓六氟磷酸鹽、二苯基碘鎓六氟銻酸鹽、二(4-壬基苯基)碘鎓六氟磷酸鹽等芳香族碘鎓錯鹽類等。
其中,作為較佳的醯基膦類及肟類的例子,為2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基羰基)肟、1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-苯甲醯基)肟、雙(α-異亞硝基苯丙酮肟)間苯二甲醯、1,2-辛二酮-1-[4-(苯硫基)苯基]-2-(O-苯甲醯基肟)、乙酮-1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙醯基肟)、選自艾迪科(ADEKA)股份有限公司製造的艾迪科亞庫魯茲(ADEKA ARKLS)(註冊商標)N-1919、艾迪科亞庫魯茲(ADEKA ARKLS)NCI-831、艾迪科亞庫魯茲(ADEKA ARKLS)NCI-930、艾迪科亞庫魯茲(ADEKA ARKLS)NCI-730、巴斯夫(BASF)股份有限公司製造的「豔佳固(Irgacure)」OXE-01、「豔佳固(Irgacure)」OXE-02、「豔佳固(Irgacure)」OXE-03、「豔佳固(Irgacure)」OXE-04、「豔佳固(Irgacure)」250、「豔佳固(Irgacure)」270、三亞普羅(San-Apro)股份有限公司製造的CPI-110B、CPI-110S、CPI-210S、CPI-310B、CPI-310S、CPI-310FG、CPI-410B的化合物。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份,感光性樹脂組成物中的光聚合起始劑(C)的含量較佳為0.5質量份以上,更佳為1質量份以上,進而佳為2質量份以上。藉由使光聚合起始劑(C)的含量為0.5質量份以上,可提高感光性樹脂組成物對曝光的感度。另一方面,感光性樹脂組成物中的光聚合起始劑(C)的含量在鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份中較佳為30質量份以下,更佳為25質量份以下,進而佳為20質量份以下。藉由使光聚合起始劑(C)的含量為30質量份以下,能夠使光透過至感光性樹脂片的深部,可在顯影後獲得良好的圖案形狀。
〔著色材(D)〕 形成本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層的感光性樹脂組成物含有著色材(D)。本發明的著色材(D)是指在可見光區域具有極大吸收,能夠溶解於有機溶媒的有機材料。藉由感光性樹脂組成物含有著色材(D),可賦予自透過感光性樹脂片的光或自感光性樹脂片反射的光遮蔽著色材(D)吸收的波長的光的遮光性。藉由賦予遮光性,能夠高精度地判別本發明的感光性樹脂片及硬化膜中所含的缺陷/瑕疵部位,因此可提高成品率及產品的可靠性。另外,使後述的感光性樹脂片進行曝光、加熱硬化後獲得的硬化膜較佳為不褪色而著色的狀態,著色材較佳為在後續步驟中不脫色的具有耐氣候性及耐熱性的著色材。進而佳為在曝光步驟中的活性光線的波長區域中透過性高。
如上所述,著色材(D)至少包含有機染料,例如可列舉將使用一種染料的方法、混合使用兩種以上染料的方法組合使用的方法等。
著色材(D)較佳為在500 nm~800 nm處具有極大吸收,更佳地選擇在530 nm~750 nm處、進而佳為530 nm~700 nm處具有極大吸收的著色材。若著色材的極大吸收波長小於500 nm,則在曝光步驟中會發生活性光線的吸收,有時塗膜的曝光感度降低。在著色材的極大吸收波長為500 nm以上的情況下,可抑制塗膜的曝光感度的下降,而可獲得良好形狀的圖案。另一方面,在著色材的極大吸收波長大於800 nm的情況下,可見光區域的吸收變弱,視認性下降,因此有時難以判別塗膜的缺陷/瑕疵部位、及圖案缺損部位。
著色材(D)較佳為有機染料。在作為著色劑(D)使用的有機染料中,藉由選擇能夠溶解於有機溶媒等的著色劑,在配製塗材時,著色材的分散簡便,可抑制在塗材中的組成不均,因此可提高感光性樹脂片中的遮蔽能力的均勻性。作為能夠溶解於有機溶媒的有機染料的著色劑(D),例如可列舉:油溶性染料、分散染料、反應性染料、或酸性染料等。
作為有機染料的骨架結構,可列舉:蒽醌系、偶氮系、酞菁系、次甲基系、噁嗪系、喹啉系、三芳基甲烷系、呫噸系等,但並不限定於該些。該些中,就對有機溶媒的溶解性、或就曝光步驟及硬化膜的褪色的觀點而言具有耐候性的方面、加熱硬化後具有電可靠性的方面而言,較佳為具有蒽醌系、三芳基甲烷系、呫噸系的骨架結構。進而,就加熱硬化步驟時的褪色的觀點而言,著色材(D)較佳為包含具有耐熱性的蒽醌系化合物。另外,所述各染料可單獨使用,亦可以含金屬錯鹽系的形式使用。具體而言,可分別自:蘇米蘭(Sumilan)染料、拉尼爾(Lanyl)染料(住友化學工業(股)製造),奧麗素(Orasol)染料、奧麗色(Oracet)染料、富麗美(Filamid)染料、豔佳色(Irgasperse)染料(汽巴精化(Ciba speciality chemicals)(股)製造),色寶(Zapon)染料、麗色寶(Neozapon)染料、尼普頓(Neptune)染料、阿西多(Acidol)染料(巴斯夫(BASF)(股)製造),卡亞塞特(Kayaset)染料、卡亞卡侖(Kayakalan)染料(日本化藥(股)製造),瓦利法斯特顏色(Valifast Colors)染料(奧潤特(Orient)化學工業(股)製造),沙芬尼(Savinyl)染料、桑多普(Sandoplast)染料、珀利斯太蘭(Polysynthren)染料、蘭納素(Lanasyn)染料(日本科萊恩(Clariant Japan)(股)製造),愛染斯皮隆(Aizen Spilon)染料(保土谷化學工業(股)製造),功能性色素(山田化學工業(股)製造),普拉斯特顏色(Plast Color)染料,油溶性顏料(Oil Color)染料(有本化學工業(股)製造)等獲得,但並不限定於該些。這些染料可以單獨或混合使用。
將該些中使用的有機染料的具體例利用顏色指數(Color Index,CI)編號表示。作為黃色染料的例子,可列舉:溶劑黃(Solvent Yellow)16、18、21、33、34、35、43、54、93、112、128、157、159、160、201;酸性黃(Acid Yellow)17、19、23、25,39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222或227;鹼性黃(Basic Yellow)1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39或40等。
作為紅色染料的例子,可列舉:直接紅(Direct Red)2、4、26、28、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、111、173、184、207、211、212、225、226、240、241、242、243或247;酸性紅(Acid Red)35、42、51、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、145、151、154、157、158、211、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、319、336、337、361、396或397;鹼性紅(Basic Red)1、12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45或46;溶劑紅(Solvent Red)18、52、111、135、168、179、207、蘇丹、油紅O等。
作為紫色染料的例子,可列舉:直接紫(Direct Violet)7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100或101;酸性紫(Acid Violet)5、9、11、34、43、47、48、51、75、90、103或126;活性紫(Reactive Violet)1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33或34;鹼性紫(Basic Violet)1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40或48等。
作為藍色染料的例子,可列舉:直接藍(Direct Blue)55、68、83、95、158、172、190、194、196、198、211、218、226、244、271、273、274或277;酸性藍(Acid Blue)5、13、40、52、55、56、69、86、98、142、143、145、200、202、208、209、210、243或252;活性藍(Reactive Blue)11、20、24、31、34、36、60、76、90、108、128、131、140、146或151;鹼性藍(Basic Blue)8、12、46、48、67、75、89、91、105、106、107、108、110、115、129、131、135或137;溶劑藍(Solvent Blue)7、12、34、36、44、45、49、50、52、53、78、82、87、91、92、93、94、95、97、98、99、103、105、109、110、111、112、116或134;分散藍(disperse blue)9、31、59、70、149、189、190、192、200、201、205、222、224、225、227、240、247、250、251、252、253、254、257、266、267、270、297、301、310或312等。
作為綠色染料的例子,可列舉:酸性綠(Acid Green)1、5、16、65、82、83、92、94或104;鹼性綠(Basic Green)10;直接綠(Direct Green)6、27、30、34或68等。另外,亦可使用該些以外的染料。特別是,藉由在曝光步驟中使用對活性光線吸收少的紫色染料、藍色染料,可抑制曝光量的增大,抑制圖案形狀成為倒錐形形狀。
本發明中使用的著色材(D)較佳為具有在使後述的感光性樹脂片加熱硬化而形成硬化膜的情況下不會分解及/或昇華的耐熱性。
相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份,本發明中使用的著色材(D)的含量較佳為0.1質量份以上且50質量份以下,進而佳為1質量份以上且10質量份以下,特佳為3質量份以上且8質量份以下。藉由使著色材(D)的含量為0.1質量份以上,可在檢查步驟中吸收與後述的檢查機對應的可見光波長的光。另外,藉由設為50質量份以下,可在維持感光性樹脂片與基板的密接強度或熱處理後硬化膜的耐熱性、機械特性的同時,獲得良好形狀的圖案。
在本發明中,作為著色材(D)使用的有機染料視需要亦可使用實施了松香處理、酸性基處理、鹼性基處理等表面處理的有機染料。另外,根據情況,著色劑(D)可與分散劑一起使用。分散劑例如可列舉:陽離子系、陰離子系、非離子系、兩性、矽酮系、氟系的表面活性劑。
<熱顯色性化合物> 本發明的感光性樹脂片可更含有熱顯色性化合物。熱顯色性化合物是藉由後述的加熱處理步驟而顯色,在350 nm以上且700 nm以下具有極大吸收的熱顯色性化合物。熱顯色性化合物較佳為在作為感光性樹脂片的曝光波長區域的350 nm~450 nm處吸收少的熱顯色性化合物。藉由與所述(D)成分併用,使用熱顯色性化合物,可減少感光性樹脂片的曝光波長區域350 nm~450 nm的吸收,抑制感度的降低。
熱顯色性化合物在加熱硬化前對可見光或紫外光沒有遮蔽性,因此難以高精度地判別樹脂片的缺陷/瑕疵。另外,加熱硬化後的遮蔽性與同量添加的著色材料相比弱,因此為了判別缺陷/瑕疵,需要添加大量的熱顯色性化合物,硬化膜的耐熱性、機械強度降低。因此,根據各種特性,熱著色性化合物較佳為與著色材(D)併用。
本發明中,熱顯色性化合物較佳為在高於120℃的高溫下顯色的化合物,更佳為在高於180℃的高溫下顯色的熱顯色性化合物。熱顯色性化合物的顯色溫度越高,在高溫條件下的耐熱性越優異,並且經長時間的紫外光及可見光的照射而褪色的情況少,耐光性優異。
在本發明中,熱顯色性化合物可為一般的感熱色素或感壓色素、或者亦可為其他化合物。作為熱顯色性化合物的例子,可列舉:藉由在加熱處理步驟時共存於體系中的酸性基的作用,使其化學結構或電荷狀態變化而顯色的化合物、或者藉由空氣中的氧的存在引起熱氧化反應等而顯色的化合物等。
作為熱顯色性化合物的骨架結構,可列舉:三芳基甲烷骨架、二芳基甲烷骨架、螢烷骨架、雙內酯骨架、苯酞(phthalide)骨架、呫噸骨架、若丹明內醯胺骨架、芴骨架、啡噻嗪骨架、啡噁嗪骨架、螺吡喃骨架等。其中,由於熱顯色溫度高、耐熱性優異,因此較佳為三芳基甲烷骨架。
作為三芳基甲烷骨架的具體例,可列舉:2,4',4''-伸次甲基三苯酚、4,4',4''-伸次甲基三苯酚、4,4'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙(苯胺)、4,4'-[(4-胺基苯基)次甲基]雙苯酚、4,4'-[(4-胺基苯基)次甲基]雙[3,5-二甲基苯酚]、4,4'-[(2-羥基苯基)次甲基]雙[2,3,6-三甲基苯酚]、4-[雙(4-羥基苯基)甲基]-2-甲氧基苯酚、4,4'-[(2-羥基苯基)次甲基]雙[2-甲基苯酚]、4,4'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙[2-甲基苯酚]、4-[雙(4-羥基苯基)甲基]-2-乙氧基苯酚、4,4'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙[2,6-二甲基苯酚]、2,2'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙[3,5-二甲基苯酚]、4,4'-[(4-羥基-3-甲氧基苯基)次甲基]雙[2,6-二甲基苯酚]、2,2'-[(2-羥基苯基)次甲基]雙[2,3,5-三甲基苯酚]、4,4'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙[2,3,6-三甲基苯酚]、4,4'-[(2-羥基苯基)次甲基]雙[2-環己基-5-甲基苯酚]、4,4'-[(4-羥基苯基)次甲基]雙[2-環己基-5-甲基苯酚]、4,4'-[(3-甲氧基-4-羥基苯基)次甲基]雙[2-環己基-5-甲基苯酚]、4,4'-[(3,4-二羥基苯基)次甲基]雙[2-甲基苯酚]、4,4'-[(3,4-二羥基苯基)次甲基]雙[2,6-二甲基苯酚]、4,4'-[(3,4-二羥基苯基)次甲基]雙[2,3,6-三甲基苯酚]等。該些可單獨使用或混合使用。再者,具有三芳基甲烷骨架的含羥基化合物亦可使萘醌二疊氮化物的磺酸與該化合物進行酯鍵結,而作為醌二疊氮化物使用。
本發明中,相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份,含有熱顯色性化合物時的含量較佳為0.5質量份~50質量份,更佳為1質量份~10質量份,進而佳為5質量份~10質量份。只要熱顯色性化合物的含量為0.5質量份以上,則可減少硬化膜在紫外光或可見光區域的透過率。另外,只要為50質量份以下,則可維持硬化膜的耐熱性或強度。
<增感劑> 本發明的感光性樹脂片為了吸收紫外線等活性光線,並將吸收的光能提供給光聚合起始劑而可含有公知的增感劑。作為增感劑的一例,例如較佳為在9位與10位具有烷氧基的蒽化合物(9,10-二烷氧基-蒽衍生物)。作為烷氧基,例如可列舉甲氧基、乙氧基、丙氧基等C1~C4的烷氧基。9,10-二烷氧基-蒽衍生物可更具有取代基。作為取代基,例如可列舉氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等鹵素原子、甲基、乙基、丙基等C1~C4的烷基或磺酸烷基酯基、羧酸烷基酯基等。作為磺酸烷基酯基或羧酸烷基酯中的烷基,例如可列舉甲基、乙基、丙基等C1~C4的烷基。該些取代基的取代位置較佳為2位。
〔無機粒子〕 形成本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層的感光性樹脂組成物較佳為含有無機粒子。藉由含有無機粒子,可提高對感光性樹脂層進行加熱硬化而形成的硬化膜的彈性係數等機械特性或耐化學品性。另外,可改變硬化膜的透光性,提高圖案的缺陷/瑕疵部的視認性。
作為無機粒子,可列舉:滑石、無定形二氧化矽、結晶性二氧化矽、熔融二氧化矽及球狀二氧化矽等氧化矽、由各種金屬氧化物構成的玻璃粒子、氧化鈦、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、碳酸鈣、碳酸鎂、氫氧化鈣、氫氧化鋁、氫氧化鎂、雲母、水滑石、矽酸鋁、矽酸鎂、矽酸鈣、鈦酸鉀、硫酸鎂、硫酸鈣、磷酸鎂、氮化硼、硼酸鋁、水合鋁、水合石膏及硫酸鋇等。該些可單獨使用或混合使用。特別是就絕緣可靠性的觀點而言,可較佳地使用氧化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化鎂、氫氧化鋁、玻璃粒子。進而,就降低包括感光性樹脂層的硬化膜的線膨脹的觀點而言,較佳為氧化矽。
無機粒子的平均粒徑D50較佳為30 nm~150 nm,更佳為40 nm~120 nm,進而佳為60 nm~120 nm。藉由無機粒子的平均粒徑D50為30 nm以上,無機粒子在塗料中良好地分散,因此可獲得均勻線寬的圖案。藉由使無機粒子的平均粒徑D50為150 nm以下,可使圖案加工後的感光性樹脂片表面及硬化膜表面的平滑性良好。另外,可抑制曝光時的紫外線的散射,從而可獲得高解析的圖案。無機粒子的平均粒徑D50是使用動態光散射粒度分佈計測定的50%體積粒徑的值。
作為無機粒子的形狀,可列舉:球狀、針狀、纖維狀、無定形的粒狀、板狀、破碎狀等,但並無特別限定。
當將本發明的感光性樹脂層中的固體成分的總質量設為100質量%時,無機粒子的含量較佳為1質量%以上,更佳為3質量%以上,進而佳為5質量%以上。另一方面,就提高圖案加工性或伸長率的觀點而言,相對於感光性樹脂層中的固體成分的總質量100質量%,無機粒子的含量較佳為40質量%以下,更佳為30質量%以下,進而佳為20質量%以下。藉由使無機粒子的含量為1質量%以上,硬化膜的機械特性、耐化學品性、圖案瑕疵部的視認性提高。另一方面,藉由使無機粒子的含量為40質量%以下,感光性樹脂片的層壓性良好,能夠形成微細的圖案。
另外,為了使無機粒子分散於感光性樹脂片的感光性樹脂層中,視需要亦可進行藉由矽烷偶合劑的表面處理。作為矽烷偶合劑的具體例,可使用信越化學工業的乙烯基三甲氧基矽烷(KBM-1003)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403)、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(KBM-303)、琥珀酸酐三甲氧基矽烷(KBM-967TR-1)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-503)、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(KBM-603)、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(KBM-573)等。關於無機粒子的表面處理,可列舉:對無機粒子添加矽烷偶合劑及少量的水並攪拌的乾式表面處理的方法;在有機溶媒中添加無機粒子與矽烷偶合劑並攪拌的濕式表面處理的方法等。另外,可列舉在感光性樹脂組成物中添加無機粒子與矽烷偶合劑並攪拌的濕式表面處理的方法等。
<熱交聯劑> 本發明的感光性樹脂片的感光性樹脂層較佳為含有熱交聯劑。熱交聯劑是藉由圖案加工後的加熱處理而硬化的成分,藉此可提高硬化物的耐熱性、機械特性或耐化學品性。作為熱交聯劑,較佳為含有烷氧基甲基、羥甲基、環氧基及氧雜環丁烷基中的至少一種的化合物,更佳為含有烷氧基甲基、羥甲基、環氧基及氧雜環丁烷基中的至少兩種的化合物。
作為熱交聯劑中具有烷氧基甲基或羥甲基的化合物,例如可列舉:46DMOC、46DMOEP(以上為商品名、旭有機材工業公司製造)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DML-BisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP、HMOM-HAP(以上為商品名,本州化學工業公司製造)、「尼卡拉克(NIKALAC)」(註冊商標)MX-290、「尼卡拉克(NIKALAC)」MX-280、「尼卡拉克(NIKALAC)」MX-270、「尼卡拉克(NIKALAC)」MX-279、「尼卡拉克(NIKALAC)」MW-100LM、「尼卡拉克(NIKALAC)」MX-750LM(以上為商品名,三和化學公司製造)等。
作為熱交聯劑中具有環氧基的化合物,例如可列舉:雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚、聚甲基(縮水甘油氧基丙基)、 含有環氧基的矽酮等。具體而言可列舉:「艾比克隆(Epiclon)」(註冊商標)850-S、「艾比克隆(Epiclon)」HP-4032、「艾比克隆(Epiclon)」HP-7200、「艾比克隆(Epiclon)」HP-820、「艾比克隆(Epiclon)」HP-4700、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4710、「艾比克隆(Epiclon)」HP-4770、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-859CRP、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-1514、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4880、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4850-150、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4850-1000、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4816、「艾比克隆(Epiclon)」EXA-4822(以上為商品名,大日本油墨化學工業公司製造),「理化樹脂(Rikaresin)」(註冊商標)BEO-60E、「理化樹脂(Rikaresin)」BPO-20E、「理化樹脂(Rikaresin)」HBE-100、「理化樹脂(Rikaresin)」DME-100、「理化樹脂(Rikaresin)」L-200、「理化樹脂(Rikaresin)」BPO-20E、「理化樹脂(Rikaresin)」BEO-60E(以上為商品名,新日本理化公司製造),「艾迪科樹脂(ADEKA resin)」EP-4003S、「艾迪科樹脂(ADEKA resin)」EP-4000S、「艾迪科樹脂(ADEKA resin)」EP-4005、「艾迪科樹脂(ADEKA resin)」EP-4100G(以上為商品名,艾迪科(ADEKA)公司製造),PG-100、CG-500、EG-200(以上為商品名,大阪燃氣化學(Osaka Gas Chemicals)公司製造),NC-3000、NC-6000(以上為商品名,日本化藥公司製造),「EPOX」(註冊商標)-MK R508、「EPOX」-MK R540、「EPOX」-MK R710、「EPOX」-MK R1710、VG3101L、VG3101M80(以上為商品名,普林泰科(Printec)公司製造),「賽羅西德(Celloxide)」(註冊商標)2021P、「賽羅西德(Celloxide)」2081、「賽羅西德(Celloxide)」2083、「賽羅西德(Celloxide)」2085(以上為商品名,大賽璐(Daicel)化學工業公司製造)等。
熱交聯劑可將兩種以上組合使用。 相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量%,本發明的感光性樹脂片中的熱交聯劑的含量較佳為5質量%以上,更佳為10質量%以上,進而佳為15質量%以上。藉由使熱交聯劑的含量為5質量%以上,可提高硬化物的耐熱性、機械特性或耐化學品性。另一方面,相對於鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量%,熱交聯劑的含量較佳為100質量%以下,更佳為50質量%以下,進而佳為40質量%以下。藉由將熱交聯劑的含量設為100質量%以下,可提高感光性樹脂組成物的保存穩定性。另外,可在獲得硬化膜的加熱步驟中抑制硬化收縮。
<其他成分> 另外,本發明的感光性樹脂片亦可更含有聚合抑制劑。藉由含有聚合抑制劑,而調節激子的濃度,因此可形成剖面形狀為矩形形狀的圖案。另外,藉由聚合抑制劑能夠抑制過度的光響應性,可而擴大曝光裕度。進而,由於可抑制感光性樹脂組成物的塗料及片材的黏度上升,因此能夠提高品質。
作為聚合抑制劑的例子,例如可列舉:對苯二酚(hydroquinone)、氫醌(hydroquinone)單甲醚、第三丁基兒茶酚等酚系聚合抑制劑、啡噻嗪、2-甲氧基啡噻嗪、1-萘酚、1,4-二羥基萘、4-甲氧基-1-萘酚、1-甲氧基萘、1,4-二甲氧基萘、2,6-二甲氧基萘、2,7-二甲氧基萘、1,4-二乙氧基萘、2,6-二乙氧基萘、2,7-二乙氧基萘、2,6-二丁氧基萘、2-乙基-1,4-二乙氧基萘、1,4-二丁氧基萘、1,4-二苯乙氧基萘、1,4-萘醌、2-羥基-1,4-萘醌、2-甲基-1,4-萘醌、9-丁氧基蒽、9,10-丁氧基蒽、9-蒽酮、9,10-蒽醌、2-乙基-9,10-蒽醌等。該些聚合抑制劑單獨使用或組合二種以上而使用。
另外,本發明的感光性樹脂片可更含有密接改良材。密接改良材使基板及形成於基板的電路構成材料與感光性樹脂片中的感光性樹脂層及/或該些的硬化膜的密接性良好。作為基板,可列舉矽晶圓、有機系電路基板、低溫共燒陶瓷(Low-Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)或高溫共燒陶瓷(High-Temperature Co-fired Ceramic,HTCC)等陶瓷基板、無機系電路基板等。作為有機系電路基板的例子,可列舉:玻璃布-環氧銅箔積層板等玻璃基材銅箔積層板,玻璃不織布-環氧銅箔積層板等複合銅箔積層板,聚醚醯亞胺樹脂基板、聚醚酮樹脂基板、聚碸系樹脂基板等耐熱-熱塑性基板,聚酯銅箔膜基板、聚醯亞胺銅箔膜基板等可撓性基板。作為無機系電路基板的例子,可列舉:氧化鋁基板、氮化鋁基板、碳化矽基板等陶瓷基板,鋁基材基板、銅基材基板、鐵基材基板等金屬系基板。電路的構成材料可列舉:含有金、銀、銅、鋁、鎳、鉻、鈦等的導體,無機系氧化物等的電阻體等。
作為密接改良材的例子,可列舉:信越化學工業(股)製造的乙烯基三甲氧基矽烷(KBM-1003)、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-403)、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷(KBM-303)、琥珀酸酐三甲氧基矽烷(KBM-967TR-1)、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-503)、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷(KBM-5103)、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(KBM-603)、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷(KBM-573)、三-(三甲氧基矽烷基丙基)異氰脲酸酯(KBE-9007N)、3-巰基丙基三甲氧基矽烷(KBM-803)、邁圖(Momentive)(股)製造的西爾奎斯特(Silquest)(註冊商標)A-151、西爾奎斯特(Silquest)A-174、西爾奎斯特(Silquest)A-187、西爾奎斯特(Silquest)A-1871,高士(CoatOSil)(註冊商標)2287、高士(CoatOSil)MP200等矽烷偶合劑,松本精細化學(Matsumoto Fine Chemical)(股)製造的乙醯丙酮鈦(TC-100)、四乙醯丙酮鈦(TC-401)等鈦螯合劑,城北化學工業的1,2,3-苯並三唑(BT-120)、羧基苯並三唑(CBT-1、CBT-SG)、5-羧基苯並三唑(CBT-5)、1-(1',2'-二羧基乙基)苯並三唑(BT-M)、1-[N,N-雙(2-乙基己基)胺基甲基]苯並三唑(BT-LX)2,2'-[[甲基-1H-苯並三唑-1-基]甲基]亞胺基]雙乙醇、5-甲基苯並三唑(5M-BTA)等三唑化合物,昭和電工(股)製造的卡倫茨(Karenz)MT(註冊商標)PE1、卡倫茨(Karenz)MT BD1、卡倫茨(Karenz)MT NR1、卡倫茨(Karenz)MT TPMB等硫醇系化合物等。
本發明的感光性樹脂片視需要亦可含有有機溶媒、分散劑、增塑劑等。
〔感光性樹脂組成物的製造方法〕 以下示出用於製造本發明的感光性樹脂片的感光性樹脂組成物的製造方法的例子。感光性樹脂組成物的第一形態是將各種原料溶解、稀釋於有機溶媒中的清漆材料。作為溶解的方法,可列舉超聲波、葉片攪拌、球磨機等,視需要亦可進行過濾器過濾。過濾方法並無特別限定,較佳為使用保留粒徑1 μm~50 μm的過濾器藉由加壓過濾進行過濾的方法。作為稀釋的有機溶媒並無特別限定,可列舉:乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇二丁醚等醚類,乙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸異丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乙酸酯類,丙酮、甲基乙基酮、乙醯基丙酮、甲基丙基酮、甲基丁基酮、甲基異丁基酮、環戊酮、2-庚酮等酮類,丁醇、異丁醇、戊醇、4-甲基-2-戊醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、二丙酮醇等醇類,甲苯、二甲苯等芳香族烴類,除此以外,可列舉:N-甲基-2-吡咯啶酮、N-環己基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、γ-丁內酯等。
〔感光性樹脂片的製造方法〕 本發明的感光性樹脂片的形態是將感光性樹脂組成物塗敷於進行支撐的膜(亦稱為支撐膜)上並進行乾燥,在支撐膜上形成包含感光性樹脂組成物的層(以下,感光性樹脂層)的感光性樹脂片。即,本發明的感光性樹脂片是具有支撐膜,且在該支撐膜上具有由感光性樹脂組成物形成的層(感光性樹脂層)的片。
本發明的感光性樹脂片中使用的支撐膜並無特別限定,能夠使用:聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)膜等聚酯膜、聚苯硫醚膜、聚醯亞胺膜等通常市售的各種膜。為了調整密接性與剝離性,可在支撐膜與感光性樹脂層的接合面實施矽酮劑、矽烷偶合劑、鋁螯合劑、聚脲等的表面處理。支撐膜的厚度並無特別限定,就作業性的觀點而言,較佳為10 μm~100 μm的範圍,更佳為30 μm~80 μm的範圍。若支撐膜的厚度為10 μm以上,則能夠抑制塗敷感光性樹脂組成物並使其乾燥後的感光性樹脂片的捲曲,從而能夠捲繞成卷。另一方面,若支撐膜的厚度為100 μm以下,則在隔著支撐膜對感光性樹脂片進行曝光的情況下,曝光光在支撐膜內擴展,圖案加工性惡化。另外,支撐膜的霧度較佳為2.0%以下。霧度大於2.0%時,會產生曝光光的散射,因此圖案加工性惡化。
另外,為了保護感光性樹脂片,亦可在由感光性樹脂層及支撐膜構成的感光性樹脂片中的感光性樹脂層側具有保護膜。即,較佳為將所述支撐膜、所述感光性樹脂層、及保護膜以所述順序直接積層的狀態的感光性樹脂片。藉此,可保護感光性樹脂片的感光性樹脂層的表面不受大氣中的污垢或塵土等污染物質的影響。作為保護膜,可列舉:聚乙烯(Polyethylene,PE)膜、聚丙烯(Polypropylene,PP)膜、聚酯膜、聚乙烯醇膜等。另外,保護膜較佳為達到感光性樹脂層與保護膜不容易剝離的程度者,另外較佳為較感光性樹脂層與支撐膜的密接力弱者。
作為將感光性樹脂組成物塗敷於支撐膜的方法,可列舉:使用旋轉器的旋轉塗佈、噴霧塗佈、輥塗佈、網版印刷、刮刀塗佈機、模塗機、砑光塗佈機、彎液面塗佈機、棒塗機、輥塗機、缺角輪輥塗機、凹版塗佈機、網版塗佈機、狹縫模塗機等方法。另外,塗佈膜厚根據塗佈方法、組成物的固體成分濃度、黏度等而不同,通常感光性樹脂層的乾燥後的膜厚較佳為3 μm以上且100 μm以下。
本發明的感光性樹脂片的感光性樹脂層的膜厚較佳為15 μm~40 μm,更佳為15 μm~35 μm,進而佳為18 μm~35 μm。在使用本發明的感光性樹脂片形成多層配線的情況下,感光性樹脂層的膜厚為15 μm以上時,可利用層壓良好地被覆金屬配線,且可確保金屬配線間的絕緣性。另一方面,感光性樹脂層的膜厚越厚,高精細的加工越困難,硬化步驟中的收縮應力增加導致的基板翹曲量增加,材料成本增加,因此膜厚較佳為40 μm以下。
本發明的感光性樹脂片是藉由如下方式而獲得:將感光性樹脂組成物塗敷於支撐膜後,利用熱風烘箱、加熱板、紅外線乾燥爐等乾燥設備進行加熱乾燥,從而將感光性樹脂組成物製成感光性樹脂層。乾燥溫度及乾燥時間只要為能夠使有機溶媒揮發的範圍即可,較佳為適當設定如感光性樹脂層成為未硬化或半硬化狀態的範圍。具體而言,較佳為在40℃~120℃的範圍內在1分鐘~120分鐘以內進行。另外,亦可將該些溫度或時間加以組合而階段性地升溫,亦可適當調整,以使乾燥後的塗膜的粗糙度或異物等品質不降低。
本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層較佳為調整後述的曝光步驟的對活性光線的透光性。感光性樹脂層較佳為在將365 nm下的透過率設為Tb365、將405 nm下的透過率設為Tb405、將436 nm下的透過率設為Tb436時,滿足以下的關係B。
關係B:滿足式3至式5中的至少一個。
式3:3.0%≦Tb365≦70% 式4:3.0%≦Tb405≦70% 式5:3.0%≦Tb436≦70% 對此進行詳細說明。本發明的感光性樹脂片在曝光步驟中利用波長405 nm的紫外線進行曝光的情況下,當將所述感光性樹脂層的膜厚設為26 μm時的感光性樹脂層在波長405 nm下的透過率Tb405較佳為3.0%以上且70%以下,更佳為5.0%以上且50%以下,進而佳為5.0%以上且40%以下。在透過率Tb405為3.0%以上的情況下,圖案的剖面形狀成為矩形或正錐形形狀,金屬配線層的形成變得容易。另一方面,藉由使透過率為70%以下,可使利用曝光光的光聚合反應良好地進行。
同樣地,在曝光步驟中利用波長365 nm的紫外線對本發明的感光性樹脂片進行曝光的情況下,透過率Tb365較佳為3.0%以上且70%以下,更佳為5.0%以上且50%以下,進而佳為5.0%以上且40%以下。另外,在曝光步驟中利用波長436 nm的紫外線進行曝光的情況下,透過率Tb436較佳為3.0%以上且70%以下,更佳為5.0%以上且50%以下,進而佳為5.0%以上且40%以下。
Tb365、Tb405及Tb436可根據感光性樹脂片中所含的材料的種類或該些的調配比率,藉由各波長下的光吸收來適當調整。特別是,鹼可溶性聚醯亞胺(A)、光聚合起始劑(C)、著色材(D)及無機粒子大大有助於曝光波長下的透光性。為了形成負型圖案,需要光聚合起始劑(C)有效率地吸收曝光波長的活性光線,進行光聚合性化合物(B)的聚合。另一方面,其他材料需要抑制活性光線的光吸收,同時能夠實現高的電性質、可靠性及圖案檢查性。因此,如上所述,在選定各材料的基礎上,藉由使含量在規定範圍內,可獲得雖然是厚膜但具有優異的圖案加工性的感光性樹脂片及硬化膜圖案。
本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層在波長450 nm下的透過率Tb450為40%以上且95%以下,較佳為50%以上且90%以下,更佳為55%以上且80%以下。此處,感光性樹脂層的波長450 nm下的透過率Tb450重要的是不管其膜厚如何而為40%以上且95%以下。如此,在透過率Tb450為40%以上的情況下,在進行光罩與基板的對準時,可視認位置對準標記。另外,可在圖案加工後的硬化膜上獲得無裂紋的高精細的圖案。另一方面,透過率Tb450為95%以下時,可視認而檢測圖案加工後附著的異物或缺陷。
一種感光性樹脂片,其特徵在於,本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層在將600 nm下的透過率設為Tb600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TbVL時,滿足以下的關係A。
關係A:滿足式1及式2中的至少一個。
式1:0.10%≦Tb600≦40% 式2:0.10%≦TbVL≦40% 本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層在波長600 nm下的透過率Tb600為0.10%以上且40%以下,較佳為1.0%以上且20%以下,更佳為3.0%以上且10%以下。此處,感光性樹脂層在波長600 nm下的透過率Tb600重要的是不管其膜厚如何而為0.10%以上且40%以下。在透過率Tb600小於0.1%的情況下,所需的著色材料的含量增加,因此硬化膜的耐熱性或機械強度降低。另一方面,在透過率Tb600大於40%的情況下,由於在圖案加工後的檢查中透視到內部的配線圖案,因此有時會引起異物或缺陷的誤檢測。
本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層在500 nm~800 nm下的透過率的最小值TbVL為0.10%以上且40%以下,較佳為1.0%以上且20%以下,更佳為3.0%以上且10%以下。此處,透過率的最小值TbVL重要的是不管其膜厚如何而為0.10%以上且40%以下。在透過率的最小值TbVL小於0.1%的情況下,所需的著色材的含量增加,因此硬化膜的耐熱性或機械強度降低。另一方面,在透過率的最小值TbVL大於40%的情況下,由於在圖案加工後的檢查中透視到內部的配線圖案,因此有時會引起異物或缺陷的誤檢測。在圖案加工後的檢查步驟中,檢查所使用的檢查光的波長選擇500 nm~800 nm下的透過率最小的波長,藉此可提高圖案的瑕疵/缺陷部的視認性。
感光性樹脂層的透過率Tb365、Tb405、Tb436、Tb450、Tb600、TbVL是在透明基材上利用加熱輥層壓貼合感光性片樹脂後,剝離支撐膜來準備樣品,利用紫外可見分光光度計測定350 nm~800 nm的波長區域的透過率。將透明基材的透過率校正為100%後,對貼合有感光性樹脂層的樣品的透過率進行測定,可獲得透過率Tb365、Tb405、Tb436、Tb450、Tb600、TbVL。
本發明的感光性樹脂片的感光性樹脂層的80℃下的熔融黏度較佳為1,500 Pa·s~50,000 Pa·s。藉此,能夠以覆蓋平坦、或者因配線等而具有凹凸的基板的形式黏接感光性樹脂層,從而使黏接後的感光性樹脂層的表面成為平坦的狀態。在感光性樹脂層的熔融黏度低於1,500 Pa·s的情況下,感光性樹脂層的強度不足,因此在支撐膜的剝離步驟中,在感光性樹脂層的表面產生條紋,發生感光性樹脂層的破裂,因此有時成品率惡化。另外,與包含有機溶媒等的清漆或塗料同樣,由於在感光性樹脂層中殘存的揮發成分的殘存量多,因此在具有凹凸的基板中感光性樹脂層的表面不充分平坦,在多層配線基板上產生瑕疵,或者金屬配線或感光性樹脂層或硬化膜的圖案線寬或厚度不按照設計,因此多層配線基板的成品率惡化。另一方面,在感光性樹脂層的熔融黏度高於50,000 Pa·s的情況下,有時產生由感光性樹脂層的黏接性降低引起的向基板的貼合不良,而無法將樹脂層埋入凹凸部的不良,因此成品率惡化。
〔感光性樹脂片的硬化膜〕 本發明的硬化膜是將本發明的感光性樹脂片中所含的感光性樹脂層加熱硬化而形成的硬化膜。本發明的硬化膜可藉由使本發明的感光性樹脂層加熱硬化而獲得。
加熱硬化而形成的硬化膜的膜厚較佳為相對於感光性樹脂層的膜厚變化少。具體而言,較佳為將感光性樹脂層的膜厚除以硬化膜的膜厚而獲得的硬化收縮率為80%~105%。在硬化收縮率小於80%的情況下,發生感光性樹脂組成物的分解及/或昇華,耐熱性降低。另外,硬化膜容易產生裂紋。另一方面,硬化收縮率大於105%的情況下,由於硬化膜中內包感光性樹脂層的分解物,因此有時電特性或可靠性降低。
硬化膜的膜厚較佳為12 μm~40 μm,更佳為12 μm~35 μm,進而佳為14 μm~30 μm。硬化膜的膜厚為12 μm以上時,可確保金屬配線間的絕緣性。另一方面,硬化膜的膜厚越厚,硬化步驟中的收縮應力越增加,另外,內包於硬化膜中的分解物越增加,因此硬化膜的膜厚較佳為40 μm以下。
本發明的硬化膜的玻璃轉移溫度(Tg)較佳為250℃~350℃。更詳細而言,硬化膜的玻璃轉移溫度(Tg)較佳為250℃以上,更佳為280℃以上,進而佳為300℃以上。硬化膜的玻璃轉移溫度(Tg)為250℃以上時,硬化膜的耐熱性優異,作為半導體元件的表面保護膜、層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜的情況下,可抑制自配線的剝離或裂紋。另一方面,在硬化膜的玻璃轉移溫度大於350℃的情況下,由於在由感光性樹脂層獲得硬化膜的加熱硬化步驟中的硬化收縮,有時在硬化膜自身上產生微細的裂紋。本發明中的玻璃轉移溫度(Tg)藉由差示掃描量熱法(DSC(Differential scanning calorimetry)法)測定而得,將對測定硬化膜時的熱量變化曲線進行微分而得的曲線顯示最大值時的溫度作為玻璃轉移溫度(Tg)。
本發明的硬化膜的線膨脹係數(α)較佳為30×10 -6/K以上且55×10 -6/K以下,更佳為35×10 -6/K以上且50×10 -6/K以下。藉由使硬化膜的線膨脹係數(α)為55×10 -6/K以下,在作為半導體元件的表面保護膜、層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜的情況下,可抑制自配線的剝離或裂紋。另一方面,在硬化膜的線膨脹係數(α)小於30×10 -6/K時,難以獲得高精細的圖案。本發明中的線膨脹係數(α)是將藉由熱機械分析(Thermal Mechanical Analyzer,TMA),以升溫速度5℃/min,進行測定而得的30℃~150℃的斜率作為線膨脹係數(α)。
本發明的硬化膜在將450 nm下的透過率設為Tc450,將600 nm下的透過率設為Tc600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TcVL時,較佳為滿足以下的式6及關係C。
關係C:滿足式7及式8中的至少一個 式6:20%≦Tc450≦90% 式7:0.10%≦Tc600≦50% 式8:0.10%≦TcVL≦50% 對此進行詳細說明。關於本發明的硬化膜,針對藉由使本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層加熱硬化而獲得的硬化膜,波長450 nm下的透過率Tc450較佳為20%以上且90%以下,更佳為20%以上且80%以下,進而佳為25%以上且70%以下。此處,硬化膜的波長450 nm下的透過率Tc450較佳為不管其膜厚如何而為20%以上且90%以下。如此,在硬化膜的透過率Tc450為20%以上的情況下,可在進行了圖案加工的硬化膜上獲得無裂紋的高精細的圖案。另一方面,在硬化膜的透過率Tc450大於90%的情況下,著色材分解及/或昇華,有時會影響電特性或可靠性。
關於本發明的硬化膜,針對使本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層加熱硬化而成的硬化膜,波長600 nm下的透過率Tc600較佳為0.10%以上且50%以下,更佳為0.10%以上且20%以下,進而佳為1.0%以上且10%以下。此處,硬化膜的波長600 nm下的透過率Tc600較佳為不管其膜厚如何而為0.10%以上且50%以下。如此,在硬化膜的透過率Tc600小於0.10%的情況下,所需的著色材的含量增加,因此硬化膜的耐熱性或機械強度降低。另一方面,在透過率Tc600大於50%的情況下,在加熱硬化後的圖案檢查中,由於透視到內部的配線圖案而引起誤檢測,著色材分解及/或昇華,有時會影響電特性或可靠性。
本發明的感光性樹脂片中的感光性樹脂層在500 nm~800 nm下的透過率的最小值TcVL為0.10%以上且50%以下,較佳為0.10%以上且20%以下,更佳為1.0%以上且10%以下。此處,透過率的最小值TcVL重要的是不管其膜厚如何而為0.10%以上且50%以下。在透過率的最小值TcVL小於0.1%的情況下,所需的著色材的含量增加,因此硬化膜的耐熱性或機械強度降低。另一方面,在透過率的最小值TcVL大於50%的情況下,由於在加熱硬化後的圖案檢查中透視到內部的配線圖案,因此有時會引起誤檢測。在加熱硬化後的圖案檢查步驟中,檢查所使用的檢查光的波長選擇500 nm~800 nm下的透過率最小的波長,藉此可提高圖案的瑕疵/缺陷部的視認性。
感光性樹脂層的透過率Tb與硬化膜的透過率Tc的關係可利用Tc/Tb表示,可表示硬化前後的膜色調的變化。作為硬化前後的膜色調的變化的Tc450/Tb450較佳為0.3~1.0,更佳為0.4~0.8,進而佳為0.5~0.8。針對膜色調的變化,推測主要是由於感光性組成物的硬化反應引起的透過率變化、著色材的分解及/或昇華引起的透過率變化而引起膜色調的變化。膜色調的變化Tc450/Tb450為0.3以上時,曝光時具有高透過率,因此可獲得高解析的圖案,硬化步驟後可有效率地吸收紫外區域的檢查光,因此瑕疵的檢測變得容易。另一方面,在Tc450/Tb450大於1.0的情況下,感光性樹脂組成物中的著色材由於分解/昇華而失去著色性,無法有效率地吸收檢查光,引起無法檢測瑕疵的情況。另外,硬化膜中殘存的分解物有時會影響電特性或可靠性。
另外,作為硬化前後的膜色調的變化的Tc600/Tb600較佳為0.5~2.0,Tc600/Tb600更佳為0.7~1.5,Tc600/Tb600進而佳為0.8~1.2。Tc600/Tb600為0.5以上時,硬化膜的色調偏差少,可抑制檢查時的誤檢測。另一方面,Tc600/Tb600為2.0以下時,著色材由於分解/昇華而失去著色性,無法有效率地吸收檢查光,引起無法檢測瑕疵的情況。或者,硬化膜中殘存的分解物有時會影響電特性或可靠性。 作為硬化前後的膜色調的變化的TcVL/TbVL較佳為0.5~2.0,Tc600/Tb600更佳為0.7~1.5,Tc600/Tb600進而佳為0.8~1.2。Tc600/Tb600為0.5以上時,硬化膜的色調偏差少,可抑制檢查時的誤檢測。另一方面,Tc600/Tb600為2.0以下時,著色材由於分解/昇華而失去著色性,無法有效率地吸收檢查光,引起無法檢測瑕疵的情況。或者,硬化膜中殘存的分解物有時會影響電特性或可靠性。
[感光性樹脂片的加工例] 其次,舉例說明對本發明的感光性樹脂片進行圖案加工,形成永久抗蝕劑的方法,但並不限定於此。
首先,在感光性樹脂片具有保護膜的情況下,將其剝離,將感光性樹脂片與基板以相互相向的方式配置並藉由熱壓接進行貼合。作為所述熱壓接方法,例如可列舉:熱壓處理、熱層壓處理、熱真空層壓處理等。就提高感光性樹脂層對基板的密接性、埋入性的觀點而言,熱壓接溫度較佳為40℃以上。另一方面,就抑制熱壓接時的感光性樹脂層的過度硬化的觀點而言,熱壓接溫度較佳為150℃以下。
其次,將藉由所述方法形成於基板的感光性樹脂片上的支撐膜剝離後,經由具有所需圖案的遮罩對感光性樹脂層照射活性光線,進行將該感光性樹脂層曝光為圖案狀的曝光步驟。作為曝光步驟中的活性光線,可列舉紫外線、可見光線、電子射線、X射線等。在本發明中,較佳為使用能夠根據光聚合起始劑的吸收波長輸出i射線(365 nm)、h射線(405 nm)、g射線(436 nm)的活性光線的超高壓水銀燈、紫外發光二極體(Light Emitting Diode,LED)燈、雷射等。
一般而言,感光性樹脂層對短波長側的活性光線的感度高,因此,利用超高壓水銀燈輸出的i射線(365 nm)、h射線(405 nm)、g射線(436 nm)中實質上利用i射線進行曝光。對於該些活性光線,藉由波長截止濾波器或帶通濾波器選擇曝光波長,從而可控制圖案形狀。具體而言,針對超高壓水銀燈等輸出的i射線(365 nm),藉由使用i射線截止濾波器而能夠進行h射線曝光。另外,藉由使用h射線帶通濾波器,能夠進行不包含i射線及g射線的h射線曝光。另外,藉由使用i射線帶通濾波器,能夠進行不包含h射線及g射線的i射線曝光。進而,藉由使用g射線帶通濾波器,能夠進行不包含i射線及h射線的g射線曝光。在感光性樹脂片中,在支撐膜為相對於該些活性光線透明的材質的情況下,亦可不自感光性樹脂片剝離支撐膜而進行曝光。
較佳為在感光性樹脂層曝光後進行烘烤。藉由進行曝光後烘烤,硬化反應良好地進行,可期待顯影後的解析度提高或顯影條件的容許幅度增大等效果。曝光後烘烤可使用烘箱、加熱板、紅外線、閃光退火裝置或雷射退火裝置等。作為曝光後烘烤溫度,較佳為40℃~150℃,更佳為60℃~120℃。曝光後烘烤時間較佳為10秒~60分鐘以內。在不剝離感光性樹脂片的支撐膜而進行曝光的情況下,較佳為在曝光後烘烤前剝離支撐膜。
在所述感光性樹脂層曝光後或烘烤後,使用顯影液,利用曝光部分與未曝光部分相對於顯影液的溶解度差進行顯影,主要溶解、除去未曝光部,形成圖案。作為該顯影液,較佳為氫氧化四甲基銨(Tetramethylammonium hydroxide,TMAH)水溶液、二乙醇胺、二乙基胺基乙醇、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、三乙胺、二乙胺、二甲胺、2-胺基乙醇等顯示鹼性的化合物的水溶液。作為顯影方式,可為噴霧、覆液、浸漬、超音波等方式。顯影液溫度、顯影時間根據圖案形狀等適當設定,但較佳為分別為15℃~35℃、30秒~10分鐘。
繼而,亦可利用純水對藉由顯影形成的圖案進行淋洗處理。作為該淋洗液,根據顯影後的圖案殘渣適當選擇,亦可於純水中加入乙醇、異丙醇等醇類、乳酸乙酯、丙二醇單甲醚乙酸酯等酯類等進行淋洗處理。
將顯影後的圖案在150℃~400℃的溫度條件下進行加熱處理而形成硬化膜。該加熱步驟(固化)藉由使感光性樹脂層中所含的光聚合性化合物或熱交聯劑等低分子化合物聚合,可獲得提高了耐熱性、耐化學品性的硬化膜。該加熱硬化步驟中加熱溫度較佳為150℃~400℃,更佳為200℃~300℃,進而佳為250℃~290℃。加熱溫度為150℃以上時,可使聚合反應良好地進行。另一方面,藉由使加熱溫度為400℃以下,可抑制由基板與硬化膜的線膨脹差引起的硬化膜的裂紋或基板的破裂。使用了已閉環聚醯亞胺的感光性樹脂層的硬化無需進行聚醯亞胺前驅物的環化反應,因此能夠在300℃以下的低溫下硬化,而能夠抑制裂紋的產生,降低基板翹曲。加熱處理時間較佳為15分鐘~6小時以內。加熱環境能夠選擇大氣、氧、氫、氮環境等各種環境,但就耐熱性的觀點而言,較佳為在氮環境下使其硬化。
對感光性樹脂層進行曝光及顯影後,使其加熱硬化,藉此獲得圖案化的永久抗蝕劑。相對於感光性樹脂層的初始膜厚,較佳為曝光、顯影、加熱硬化後的硬化膜的膜厚的變化率小。具體而言,將硬化膜的膜厚除以感光性樹脂層的初始膜厚而算出的計算值定義為硬化膜的殘膜率,該殘膜率較佳為70%以上,更佳為75%以上,進而佳為80%以上。藉由使殘膜率為70%以上,可在具有凹凸的基板上獲得平坦性高的硬化膜圖案。
硬化物的用途並無特別限定,例如可應用於:安裝基板或使用晶圓水準封裝等半導體的系統用基板或內藏在封裝中的表面保護膜、層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜等抗蝕劑、多種電子零件、裝置。另外,由於硬化膜的優異的耐熱性,因此硬化膜特別是可較佳地用於永久抗蝕劑、即,圖案形成的層間絕緣膜、或對圖案形成後的基板、玻璃、半導體元件等與被黏接體熱壓接的接著劑用途。 [實施例]
以下列舉實施例等說明本發明,但本發明並不受該些例子限定。
<鹼可溶性聚醯亞胺(A)> 使用藉由以下方法合成的鹼可溶性聚醯亞胺。
鹼可溶性聚醯亞胺A1藉由以下的方法合成。 在乾燥氮氣流下,使2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷(32.78 g(0.0895莫耳))、1,3-雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷(1.24 g(0.005莫耳))溶解於N-甲基-2-吡咯啶酮(100 g)。以下,「N-甲基-2-吡咯啶酮」稱為「NMP」。於所述溶液中,與NMP(30 g)一起添加雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐(31.02 g(0.10莫耳)),在20℃下攪拌1小時,繼而在50℃下攪拌4小時。於該攪拌後的溶液中,添加3-胺基苯酚(1.09 g(0.01莫耳)),在50℃下攪拌2小時後,在180℃下攪拌5小時而獲得樹脂溶液。繼而,將該樹脂溶液投入至水(3 L)中而產生白色沈澱。藉由過濾而收集所述白色沈澱,用水清洗3次後,用80℃的真空乾燥機乾燥5小時。為所獲得的聚醯亞胺(A1)的醯亞胺化率為94%的已閉環聚醯亞胺。另外,相對於23℃的四甲基銨水溶液(2.38質量%)的聚醯亞胺的溶解度為0.5 g/100 g以上。
鹼可溶性聚醯亞胺A2藉由以下的方法合成。 在乾燥氮氣流下,將2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷(32.96 g、0.09莫耳)添加至GBL 80 g中,在120℃下進行攪拌使其溶解。其次,與GBL 20 g一起加入4-(2,5-二氧代四氫呋喃-3-基)-1,2,3,4-四氫萘-1,2-二羧酸二酐(30.03 g、0.1莫耳),在120℃下攪拌1小時,其次在200℃下攪拌4小時,獲得樹脂溶液。其次,將該樹脂溶液投入至水(3 L)中,生成白色沈澱。將該沈澱過濾收集並利用水清洗3次後,利用80℃的真空乾燥機乾燥5小時。為所獲得的聚醯亞胺(A2)的醯亞胺化率為91%的已閉環聚醯亞胺。另外,相對於23℃的四甲基銨水溶液(2.38質量%)的聚醯亞胺的溶解度為0.5 g/100 g以上。
<光聚合性化合物(B)> B1:DPE-6A(共榮社化學股份有限公司)。化合物名:二季戊四醇六丙烯酸酯,光聚合性官能基當量:96,官能基數:6。相當於(BH)成分。相當於通式(4)。
B3:DCP-A(共榮社化學股份有限公司)。化合物名:二羥甲基三環癸烷二丙烯酸酯,光聚合性官能基當量:152,官能基數:2。相當於(B-H)成分。相當於通式(4)。
B2:BP-6EM(共榮社化學股份有限公司)。化學名:環氧乙烷改質雙酚A二甲基丙烯酸酯,光聚合性官能基當量:314,官能基數:2。相當於(B-L)成分。並不相當於通式(4)。
B4:TEPIC-VL(日產化學股份有限公司)。光聚合性官能基等量:138,官能基數:3。相當於(B-L)成分。
B5:PETG(昭和電工股份有限公司)。光聚合性官能基等量:90,官能基數:4。相當於(B-H)成分。
B6:BATG(昭和電工股份有限公司)。光聚合性官能基等量:113,官能基數:4。相當於(B-H)成分。
[化8]
<光聚合起始劑(C)> 「豔佳固(Irgacure)」OXE-04(巴斯夫(BASF)股份有限公司) 「艾迪科亞庫魯茲(ADEKA ARKLS)」NCI-930(艾迪科(ADEKA)股份有限公司) CPI-310FG(三亞普羅(San-Apro)股份有限公司) <著色材(D)> 著色材A:C.I.溶劑藍5與松香改質苯乙烯馬來酸異丙酯共聚物的混合染料(油藍(OilBlue)613,奧潤特(Orient)化學工業(股),三芳基甲烷系染料) 著色材B:C.I.溶劑藍44(酞菁系染料) 著色材C:C.I.溶劑藍45(蒽醌系染料) 著色材D:C.I.鹼性紫3(三芳基甲烷系染料) 著色材E:油紅(Oil Red)O(富士軟片(股),偶氮系染料) <無機粒子> 無機粒子A:SE2050-YNB(亞都瑪科技(Admatechs)股份有限公司)二氧化矽,平均粒徑:500 nm(固體成分70重量%/乳酸乙酯分散液) 無機粒子B:Y50SZ-AY1(亞都瑪科技(Admatechs)股份有限公司)平均粒徑:50 nm,二氧化矽(固體成分40重量%/乳酸乙酯分散液) 無機粒子C:Y100SZ-AY1(亞都瑪科技(Admatechs)股份有限公司)平均粒徑:100 nm,二氧化矽(固體成分40重量%/乳酸乙酯分散液) 無機粒子D:(「奧普拓萊克(Optolake)」註冊商標)TR-527(觸媒化成工業股份有限公司)二氧化矽/二氧化鈦複合粒子,平均粒徑:15 nm(固體成分20重量%/PGMEA分散液) <熱交聯材料> HMOM-TPHAP(本州化學工業股份有限公司) <聚合抑制劑> 啡噻嗪(東京化成工業股份有限公司) 奎諾帕瓦(Kinopower)QS-30(川崎化成工業股份有限公司) <密接改良劑> KBM-403(信越化學工業股份有限公司) CBT-1(城北化學工業股份有限公司) <增感劑> UVS-1331(川崎化成工業股份有限公司) <硬化膜的玻璃轉移溫度、線膨脹係數的評價> 剝離由各實施例及各比較例獲得的感光性樹脂片的保護膜,以包含感光性樹脂組成物的層朝向矽晶圓的方式配置,在80℃、0.3 MPa的條件下在4英吋的矽晶圓上進行輥層壓。
將所獲得的感光性樹脂片的支撐膜剝離後,利用以超高壓水銀燈為光源的曝光機,以曝光量1000 mJ/cm 2(使用i射線截止濾波器,h射線換算)進行曝光。利用惰性烘箱在氮環境下,在290℃下,進行60分鐘的熱處理,在矽晶圓上形成硬化膜。將所獲得的硬化膜自矽晶圓剝離,製作單膜。
針對玻璃轉移溫度測定用樣品,利用單刃將該單膜切成5 mm×50 mm,藉由黏彈性測定裝置(精工儀器(Seiko Instruments)公司製造的DMS6100),以5℃/min自25℃升溫至450℃,測定將熱量變化曲線微分後的曲線顯示最大值的溫度。再者,在振幅寬度為5 μm、最小張力為10 mN、力振幅初始值為50 mN的條件下進行測定。 針對線膨脹係數測定用樣品,利用單刃將該單膜切成5 mm×20 mm,用熱機械分析裝置(島津製作所製造,TMA-60)以5分鐘/min自25℃到150℃反覆進行升溫/降溫,將第二次升溫時的線膨脹係數作為評價結果。
<感光性樹脂層的熔融黏度的評價> 自感光性樹脂片剝離保護膜,利用加熱至80℃的輥層壓機將感光性樹脂層彼此貼合。將積層物中的單面的支撐膜剝離,再次將感光性樹脂層彼此貼合。重覆所述操作,獲得膜厚400 μm~800 μm的感光性樹脂層積層物。將該積層物的兩面的支撐膜剝離,夾在黏彈性測定裝置的直徑15 mm的探針中,在40℃~100℃的範圍內以升溫速度2℃/分鐘進行測定,將80℃下的複黏度設為熔融黏度。
<圖案加工性評價(解析性、圖案剖面形狀)> 剝離由實施例1獲得的感光性樹脂片的保護膜,以感光性樹脂片朝向矽晶圓的方式配置,在80℃、0.3 MPa的條件下,在4英吋的矽晶圓、及形成有銅配線(100 μm寬、高度5 μm)的矽晶圓上進行輥層壓。
剝離所獲得的包括支撐膜以及感光性樹脂層的感光性樹脂片的支撐膜後,放置光罩,該光罩具有配置有20個通孔直徑為5、10、15、與以5 μm為刻度到100 μm的通孔圖案的通孔形成部位、以及配置有20行以間距100 μm等間隔地配置有線與空間的條紋圖案的條紋圖案形成部位,利用以超高壓水銀燈為光源的曝光機,以曝光量1000 mJ/cm 2(使用i射線截止濾波器,h射線換算)進行曝光。曝光後,利用100℃的加熱板加熱5分鐘。其次,使用四甲基氫氧化銨的2.38重量%水溶液,藉由180秒的噴淋顯影除去未曝光部,利用水進行60秒的淋洗處理,然後進行旋轉乾燥。進而,利用惰性烘箱在290℃下進行60分鐘的熱處理,在矽晶圓上形成在矽晶圓上加工有通孔圖案及條紋圖案的硬化膜圖案。
利用顯微鏡觀察通孔圖案,以通孔開口的最小尺寸為解析性。此處所謂的通孔開口是以相對於光罩的設計值而開口50%以上來作為通孔開口。針對通孔開口,開口有30 μm以下通孔者判定為圖案解析性A、開口有35 μm~50 μm通孔者判定為圖案解析性B,開口有55 μm~100 μm通孔者判定為圖案解析性C。
另外,以與條紋圖案正交的方式進行割斷後,利用光學顯微鏡進行圖案剖面的觀察。將矽晶圓上的接地的圖案寬度作為底部寬度進行測定,將與矽晶圓相向的圖案表面側的寬度作為頂部寬度進行測定。作為頂部寬度與底部寬度之差的絕對值ΔW,將ΔW小於5 μm者判定為圖案剖面形狀A,將ΔW為5 μm~10 μm者判定為圖案剖面形狀B,將ΔW大於10 μm者判定為圖案剖面形狀C。
<感光性樹脂層及硬化膜的透過率評價> 將剝離了由各實施例及各比較例獲得的感光性樹脂片的保護膜的感光性樹脂片在80℃、0.3 MPa的條件下輥層壓於鈉玻璃基板(1.1 mm厚)後,剝離支撐膜,藉此製作感光性樹脂層的透過率測定樣品。使用紫外可見分光光度計(日立高新技術科技(Hitachi High-Tech Science)公司製造,U-3900)對該樣品測定3次波長350 nm~800 nm下的透過率,將波長365 nm、405 nm、436 nm中成為曝光波長的波長下的透過率、450 nm及600 nm下的透過率的平均值作為評價結果。測定3次波長500 nm~800 nm下的透過率的最小值,將該些波長區域中成為最小的波長下的透過率的平均值作為評價結果。再者,感光性樹脂層的透過率測定在參照:鈉玻璃基板,掃描速度:300 nm/min,取樣間隔:0.5 nm的條件下實施。
關於硬化膜透過率測定用樣品,對如下的樣品,即,對感光性樹脂層測定用樣品利用將超高壓水銀燈作為光源的曝光機以1000 mJ/cm 2(使用i射線截止濾波器,h射線換算)的曝光量進行曝光,利用惰性烘箱在氮環境下,在290℃下進行60分鐘熱處理,在玻璃基板上形成硬化膜的樣品作為測定樣品,在與感光性樹脂層相同的測定條件下實施。
<塗膜檢查性的判定> 針對形成有感光性樹脂層的膜的矽晶圓,利用超純水清洗後,使異物附著。在附著有異物的基板上利用10倍透鏡的光學顯微鏡將焦點對準塗膜表面而進行觀察,若可清晰地檢測出異物,則設為表面檢查性A,若異物的輪廓不清晰,則設為表面檢查性B,若無法檢測出異物,則設為表面檢查性C。
另外,在具有銅配線(寬度100 μm/厚度5 μm)的基板上形成有感光性樹脂層的膜。將焦點對準該膜表面,若無法檢測出埋入的銅配線的輪廓則設為瑕疵檢測性A,若輪廓不清晰則設為瑕疵檢測性B,若銅配線的輪廓清晰則設為瑕疵檢測性C。在銅配線的輪廓清晰的情況下,在自動瑕疵檢查中會引起塗膜表面的誤檢測,或者會引起檢查光的干涉而導致誤檢測。
較佳為表面檢查性及瑕疵檢測性均為A或B。
<實施例1> 以下作為一例示出實施例1的感光性樹脂組成物的調配方法。
添加鹼可溶性聚醯亞胺(A1、35 g)、作為光聚合性化合物的DPE-6A(B1、2 g)、BP-6EM(B2、18 g)、作為光聚合起始劑(C)的NCI-930(3 g)、作為著色材(D)的著色材D1(0.64 g)、作為熱交聯材的HMOM-TPHAP的γ-丁內酯溶液(30 g(以固體成分計為6 g))、作為聚合抑制劑的QS-30(0.01 g)、作為密接改良劑的KBM-403(2 g)、作為稀釋溶劑的乳酸乙酯(52 g),在室溫下攪拌120分鐘,使用保留粒徑10 μm的過濾器對所獲得的溶液進行加壓過濾,獲得感光性樹脂組成物的塗料1。
使用缺角輪輥塗機在支撐膜(厚度38 μm的PET膜 露米勒(lumirror)S10)上塗佈所得的感光性樹脂組成物的塗料1,在85℃下乾燥5分鐘後,對作為保護膜的厚度30 μm的PP膜(東麗特克(TORETEC)7332K)進行層壓,而獲得感光性樹脂層的膜厚為26 μm的感光性樹脂片。藉由所述方法評價所獲得的感光性樹脂片,將實施例1的評價結果示於表1。
如上所述,進行圖案加工性評價,感光性樹脂片的支撐膜與保護膜均能夠自感光性樹脂層良好地剝離。使用規定的光罩,以表1中記載的曝光波長及曝光量進行曝光,形成硬化膜圖案,進行圖案解析性與圖案剖面形狀的評價,進行判定。圖案解析性為A,圖案剖面形狀為A,結果良好。
另外,進行感光性樹脂層及硬化膜的透過率評價。算出感光性樹脂層在作為曝光波長的405 nm下的透過率Tb405、450 nm下的透過率Tb450、成為波長500 nm~800 nm下的透過率的最小值的Tb600或TbVL,算出硬化膜在450 nm下的透過率Tc450、成為波長500 nm~800 nm下的透過率的最小值的Tc600或TcVL。
如上所述,進行塗膜的檢查性評價,可清晰地觀察到塗膜表面的異物,銅配線的輪廓清晰,因此判定為表面檢查性A及瑕疵檢測性C。
<實施例2~實施例23、比較例1~比較例3> 在本發明的實施例2~實施例23及相對於本發明的比較例1~比較例3中,將所述的實施例1中的感光性樹脂組成物的組成及膜厚、進行圖案加工性評價的圖案加工條件變更為表1~表3所示的組成及膜厚,除此以外,按照與實施例1同樣的方法製作感光性樹脂片。使用所獲得的感光性樹脂片,利用所述方法變更為表1~表3所示的圖案加工條件,除此以外,按照與實施例1同樣的方法進行評價,實施例2~實施例23、比較例1~比較例3的評價結果示於表1~表3。
<實施例24~實施例27> 在本發明的實施例24~實施例27中,將所述實施例1中的支撐膜變更為厚度50 μm的PET膜(科斯磨閃(Cosmoshine)A4160),將感光性樹脂組成物的組成及膜厚、進行圖案加工性評價的圖案加工條件變更為表3所示的組成及膜厚,除此以外,按照與實施例1同樣的方法製作感光性樹脂片。使用所獲得的感光性樹脂片,利用所述方法變更為表3所示的圖案加工條件,除此以外,按照與實施例1同樣的方法進行評價。利用將超高壓水銀燈作為光源的曝光機,使用i射線帶通濾波器,進行以i射線換算為規定量的曝光量的曝光。支撐膜與保護膜均能夠自感光性樹脂層良好地剝離,實施例24~實施例27的評價結果如表3所示。
[表1] [表1]
實施例1 實施例2 實施例3 實施例4 實施例5 實施例6 實施例7 實施例8 實施例9 實施例10
塗材1 塗材2 塗材3 塗材4 塗材5 塗材6 塗材7 塗材8 塗材9 塗材10
感光性樹脂組成物 鹼可溶性 聚醯亞胺(A) A1 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
A2
光聚合性 化合物(B) B1 2 2 2 2 2 2 2 2 1.3 1.3
B2 18 18 18 18 18 18 18 18 12 12
B3
B4
B5
B6
光聚合 起始劑(C) NCI-930 3 3 3 3 3 3 3
OXE-04 6 6 6
CPI-310FG
著色材(D) 著色材A 0.64
著色材B 0.64 0.64
著色材C 0.64 1.28 1.92 2.56 3.84 0.64
著色材D 0.64
著色材E
無機粒子 無機粒子A
無機粒子B
無機粒子C
無機粒子D
熱交聯材 HMOM-TPHAP 6 6 6 6 6 6 6 12.6 12.6 12.6
聚合抑制劑 QS-30 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
增感劑 UVS-1331
密接改良材 KBM-403 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
CBT-1 1 1 1 1 1 1
感光性樹脂片 片1 片2 片3 片4 片5 片6 片7 片8 片9 片10
評價結果 感光性樹脂層的評價 感光性樹脂層的膜厚 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26
曝光量(mJ/cm 2 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
曝光波長 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線
透過率Tb365 0.2 0.4 0.7 0.3 0.3 0.2 0.2 0.3 0.6 0.4
透過率Tb405 58 59 54 48 40 30 19 28 25 28
透過率Tb436 89 83 87 85 82 80 73 86 84 85
透過率Tb450 92 93 93 91 88 86 81 92 89 92
透過率Tb600 2.1 1.0 24 8.3 3.9 1.5 0.4 30 26 30
透過率TbVL 1.3 0.8 20 6.3 2.2 0.9 0.2 10 21 11
熔融黏度 18000 18000 18000 14000 18000 15000 14000 12000 10000 12000
硬化膜的評價 玻璃轉移溫度 288 285 293 288 285 282 279 285 318 320
線膨脹係數 51 54 53 53 54 55 58 54 50 51
透過率Tc450 62 60 72 69 66 62 55 43 38 42
透過率Tc600 88 81 26 9.1 4.3 1.6 0.21 34 35 32
透過率TcVL 78 71 21 7.3 3.4 1.3 0.16 5.1 28 4.2
圖案加工性的評價 圖案解析性 A A A A A A A A A A
圖案剖面形狀 A A A A A A C A B A
塗膜檢查性的評價 表面檢查性 A B A A A A A B B B
瑕疵檢測性 C C B A A A A B B B
[表2] [表2]
實施例11 實施例12 實施例13 實施例14 實施例15 實施例16 實施例17 實施例18 實施例19 實施例20
塗材11 塗材12 塗材13 塗材14 塗材15 塗材16 塗材17 塗材18 塗材19 塗材20
感光性樹脂組成物 鹼可溶性 聚醯亞胺(A) A1 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
A2
光聚合性 化合物(B) B1 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3 1.3
B2 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
B3
B4
B5
B6
光聚合 起始劑(C) NCI-930
OXE-04 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
CPI-310FG
著色材(D) 著色材A
著色材B
著色材C 0.64 1.28 1.92 2.56 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92 1.92
著色材D
著色材E
無機粒子 無機粒子A 1.6
無機粒子B 8 8 8 8 12.3 17.5 8 6.4
無機粒子C 8
無機粒子D 16
熱交聯材 HMOM-TPHAP 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6 12.6
聚合抑制劑 QS-30 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
增感劑 UVS-1331
密接改良材 KBM-403 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
CBT-1 1
感光性樹脂片 片11 片12 片13 片14 片15 片16 片17 片18 片19 片20
評價結果 感光性樹脂層的評價 感光性樹脂層的膜厚 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26
曝光量(mJ/cm 2 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000
曝光波長 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線 h射線
透過率Tb365 0.2 0.2 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1
透過率Tb405 16 13 11 8.9 9.1 7.9 4.0 3.0 11 3.6
透過率Tb436 49 48 47 44 43 39 41 35 46 38
透過率Tb450 58 55 53 52 50 44 45 40 53 41
透過率Tb600 19 10 4.2 1.6 4.1 4.0 5.1 3.5 4.5 4.9
透過率TbVL 17 6.8 2.6 1.1 2.8 2.7 3.0 2.1 2.5 2.9
熔融黏度 20000 22000 22000 18000 28000 34000 25000 17000 22000 20000
硬化膜的評價 玻璃轉移溫度 335 318 337 312 341 343 339 324 332 315
線膨脹係數 44 41 42 42 38 37 40 42 42 45
透過率Tc450 26 23 22 21 23 20 18 15 2.0 17
透過率Tc600 25 12 4.5 1.8 4.3 4.1 3.5 2.6 4.5 1.6
透過率TcVL 20 8.8 3.1 1.3 2.9 2.8 2.7 1.8 3.3 1.1
圖案加工性的評價 圖案解析性 A A A A A B A B A B
圖案剖面形狀 A A A B A C A C A C
塗膜檢查性的評價 表面檢查性 A A A A A A A A A B
瑕疵檢測性 B A A A A A A A A B
[表3] [表3]
實施例21 實施例22 實施例23 實施例24 實施例25 實施例26 實施例27 比較例1 比較例2 比較例3
塗材6 塗材13 塗材21 塗材6 塗材22 塗材23 塗材24 塗材25 塗材26 塗材27
感光性樹脂組成物 鹼可溶性 聚醯亞胺(A) A1 35 35 35 35 35 35 35 35
A2 35 35
光聚合性 化合物(B) B1 2 1.3 2 2 5 2 1.3 2
B2 18 12 18 18 18 12 18
B3 15
B4 35
B5 28
B6 15
光聚合 起始劑(C) NCI-930 3 3 3 3 3
OXE-04 6 6 6
CPI-310FG 3 3
著色材(D) 著色材A
著色材B
著色材C 2.56 1.92 1.92 2.56 1.92 2.56 2.56
著色材D
著色材E 0.42
無機粒子 無機粒子A
無機粒子B 8 8 8
無機粒子C
無機粒子D
熱交聯材 HMOM-TPHAP 6 12.6 12.6 6 6 6 12.6 6
聚合抑制劑 QS-30 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01
增感劑 UVS-1331 1 1
密接改良材 KBM-403 2 2 2 2 2 5 5 2 2 2
CBT-1 1 1 1 1
感光性樹脂片 片21 片22 片23 片24 片25 片26 片27 片28 片29 片30
評價結果 感光性樹脂層的評價 感光性樹脂層的膜厚 20 30 35 20 30 26 26 26 26 26
曝光量(mJ/cm 2 1000 1000 1500 1000 3000 1000 2000 1000 1000 1000
曝光波長 h射線 h射線 h射線 i射線 i射線 i射線 i射線 h射線 h射線 h射線
透過率Tb365 0.4 0.2 0.2 0.4 0.6 4.8 6.2 0.1 0.1 0.1
透過率Tb405 39 6.2 4.3 39 30 13 14 60 20 55
透過率Tb436 84 40 38 84 78 87 87 92 56 74
透過率Tb450 87 49 44 87 86 89 92 95 66 76
透過率Tb600 2.5 2.6 1.6 3.9 2.0 2.0 4.1 98 86 48
透過率TbVL 1.4 1.8 1.0 2.1 1.4 1.2 2.3 96 72 48
熔融黏度 26000 12000 4500 42000 8000 8000 7000 14000 25000 12000
硬化膜的評價 玻璃轉移溫度 290 318 322 285 295 243 280 290 320 285
線膨脹係數 51 38 41 54 56 57 52 52 46 55
透過率Tc450 65 20 16 66 70 14 12 64 27 60
透過率Tc600 2.8 3.0 1.8 4.3 3.1 14 5.5 90 75 85
透過率TcVL 1.9 2.0 1.2 3.8 2.5 10 3.8 84 64 80
圖案加工性的評價 圖案解析性 A A B A B A A A A A
圖案剖面形狀 A A A B B A A A A C
塗膜檢查性的評價 表面檢查性 A A A A A A A C C C
瑕疵檢測性 A A A A A A A C C C
表中,「組成」欄的數值表示質量(g)。
如表1~表3所示,具有在紫外線區域的透過率高的感光性樹脂層的感光性樹脂片的圖案的剖面形狀為矩形,能夠形成微細的圖案,並且藉由降低可見光區域的透過率,顯示出表面檢查性、瑕疵檢測性優異的結果。 [產業上的可利用性]
具有本發明的感光性樹脂的感光性樹脂片由於源自聚醯亞胺的高電特性、機械特性及耐熱性優異,具有高可靠性,而且雖然是厚膜但優異的圖案加工性及瑕疵檢測性優異,因此在半導體元件或電子零件的表面保護膜或層間絕緣膜、電路基板的配線保護絕緣膜等多層配線基板用途中有用。
1:基板 2:感光性樹脂層 3:表面附著異物 4:內包於感光性樹脂層與基板之間的異物 5:金屬配線層 6:感光性樹脂層的剝離部位 7:圖案的頂部寬度 8:圖案的底部寬度
圖1是表示使用本發明的感光性樹脂片形成有凹部的一形態的剖面示意圖。 圖2是表示使用本發明的感光性樹脂片形成有凹部的圖案的包含不良部位的一形態的剖面示意圖。 圖3是表示在金屬配線上產生使用本發明的感光性樹脂片形成有凹部的圖案的剝離部位的一形態的剖面示意圖。 圖4是表示使用本發明的感光性樹脂片形成的圖案的剖面的頂部寬度與底部寬度的測定位置的剖面示意圖。

Claims (16)

  1. 一種感光性樹脂片,具有支撐膜、及感光性樹脂層,所述感光性樹脂片的特徵在於, 所述感光性樹脂層是由感光性樹脂組成物形成的層, 所述感光性樹脂組成物是含有鹼可溶性聚醯亞胺(A)、光聚合性化合物(B)、光聚合起始劑(C)、及著色材(D)的樹脂組成物, 所述感光性樹脂層在將600 nm下的透過率設為Tb600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TbVL時,滿足以下的關係A, 關係A:滿足式1及式2中的至少一個 式1:0.10%≦Tb600≦40% 式2:0.10%≦TbVL≦40%。
  2. 如請求項1所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層在將365 nm下的透過率設為Tb365,將405 nm下的透過率設為Tb405,將436 nm下的透過率設為Tb436時,滿足以下的關係B, 關係B:滿足式3至式5中的至少一個 式3:3.0%≦Tb365≦70% 式4:3.0%≦Tb405≦70% 式5:3.0%≦Tb436≦70%。
  3. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述鹼可溶性聚醯亞胺(A)為已閉環聚醯亞胺。
  4. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,更具有保護膜,且將所述支撐膜、所述感光性樹脂層、及所述保護膜依此順序直接積層。
  5. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層在450 nm下的透過率Tb450滿足以下的關係: 40%≦Tb450≦95%。
  6. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述著色材(D)的含量相對於所述鹼可溶性聚醯亞胺(A)100質量份而為0.1質量份以上且50質量份以下。
  7. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述著色材(D)包含蒽醌系化合物。
  8. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂組成物含有無機粒子。
  9. 如請求項8所述的感光性樹脂片,其中所述無機粒子的平均粒徑D50為30 nm~150 nm。
  10. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂層的膜厚為15 μm~40 μm。
  11. 如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片,其中所述感光性樹脂組成物在80℃下的熔融黏度為1500 Pa·s~50000 Pa·s。
  12. 一種硬化膜,是將如請求項1或2中任一項所述的感光性樹脂片的感光性樹脂層加熱硬化而形成。
  13. 如請求項12所述的硬化膜,其中在將450 nm下的透過率設為Tc450,將600 nm下的透過率設為Tc600,將500 nm~800 nm下的透過率的最小值設為TcVL時,滿足以下的式6及關係C, 式6:20%≦Tc450≦90% 關係C:滿足式7及式8中的至少一個 式7:0.10%≦Tc600≦50% 式8:0.10%≦TcVL≦50%。
  14. 如請求項12所述的硬化膜,其中線膨脹係數(α)為30×10 -6/K以上且55×10 -6/K以下。
  15. 如請求項12所述的硬化膜,其中玻璃轉移溫度為250℃~350℃。
  16. 一種多層配線基板,具有如請求項12所述的硬化膜。
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