TWI662368B - 感光性樹脂組成物、其乾膜及硬化物、含有硬化物之電子零件或光學製品、以及含有感光性樹脂組成物之接著劑 - Google Patents
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Abstract
提供活性光線照射所致之曝光部與未曝光部的顯影速度之對比(溶解性對比)大,可輕易形成精度高的圖型之感光性樹脂組成物。
一種感光性樹脂組成物,其特徵為含有(A)由具有脂肪族骨架與芳香族骨架之酸酐成分、與胺成分所得到之具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之至少1種重複單位的高分子前驅物、與(B)藉由活性光線之照射而產生鹼的光反應型潛在性鹼性物質。
Description
本發明係關於含有具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之至少1種重複單位的高分子前驅物、與藉由活性光線之照射而產生鹼的光反應型潛在性鹼性物質之感光性樹脂組成物、具有該組成物之乾膜、該組成物之硬化物(一般而言係起伏圖型(relief pattern)膜(高分子膜))、及具有該硬化物之電子零件或光學製品、以及含有感光性樹脂組成物之接著劑。
1955年美國杜邦公司所開發之聚醯亞胺,基於高絕緣性、耐熱性、高機械強度等之優良特性,於各種領域廣為應用。不僅最初所應用之航空宇宙領域,對於半導體元件之塗覆膜、或可撓印刷配線板、耐熱絕緣性層間材料的應用亦有進展。進而近年來,伴隨半導體構裝技術之高度化或高密度化,係要求配線圖型更加微細化,對聚醯亞胺亦要求高度的加工性。
但是,聚醯亞胺缺乏熱可塑性、及對有機溶劑之溶解性,係有加工困難的一面。因此,聚醯亞胺係廣為使用於組合聚醯亞胺前驅物與光反應起始劑來賦予感光性,以活性光線照射形成所期望之圖型後,於高溫閉環的方法。
如此地,藉由對含有聚醯亞胺前驅物之樹脂組成物賦予感光性以提高加工性之所謂感光性聚醯亞胺,具備縮短繁雜的製程之特徵,因此由生產性或步驟簡化之觀點,較非感光性聚醯亞胺利用性高。
而如此之感光性聚醯亞胺,係使用含有聚醯胺酸等之聚醯亞胺前驅物與藉由活性光線而產生強鹼性胺之潛在型鹼性物質(光鹼產生劑)的組成物。
例如引用文獻1中,提出了含有含特定構造之肟酯衍生物、與聚醯亞胺前驅物的感光性樹脂組成物。該引用文獻1之實施例中,使用使4,4’-二胺基二苯基醚與苯均四酸二酐反應而得者作為聚醯亞胺前驅物。
[專利文獻1]日本特開2007-249013號
但是,使用如引用文獻1記載之感光性樹脂
組成物時,亦難以形成充分地對比高、精度高之圖型。
因此,本發明之目的,為提供活性光線照射所致之曝光部與未曝光部的顯影速度之對比(溶解性對比)大,可輕易形成精度高的圖型之感光性樹脂組成物。
又,本發明之目的為提供可低溫硬化之感光性樹脂組成物。
進一步地,本發明之目的為提供使用上述感光性樹脂組成物之乾膜、由上述感光性樹脂組成物或乾膜所得到之硬化物、具有該硬化物(起伏圖型膜(高分子膜))之電子零件或光學製品、及含有感光性樹脂組成物之接著劑。
本發明者為了達成上述目的,對於使用光鹼產生劑的感光性樹脂組成物重複努力研究的結果,發現了藉由使用特定之高分子前驅物,可達成本發明之目的。
亦即,本發明係一種感光性樹脂組成物,其特徵為含有(A)由含有環狀脂肪族骨架及芳香族骨架之酸酐成分、與胺成分所得到之具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之至少1種重複單位的高分子前驅物、與(B)藉由活性光線之照射而產生鹼的光反應型潛在性鹼性物質。
本發明中,(B)潛在性鹼性物質,係藉由活性光線照射而被激發,化學構造產生變化而產生3級胺等
之鹼,所產生之鹼,藉由促進(A)高分子前驅物之低溫醯亞胺化,會生成曝光部(經醯亞胺化之部分)、與未曝光部(維持(A)高分子前驅物的部分),曝光部與未曝光部之溶解性產生差異。本發明之特定的(A)高分子前驅物,藉由潛在性鹼性物質,而容易促進其醯亞胺化反應,以顯影液進行顯影變得容易。亦即,促進曝光部之醯亞胺化,成為幾乎不具有溶解性的狀態,另一方面,未曝光部保持可溶解於溶液之狀態,因此以顯影液進行顯影變得容易。
一般而言,作為高分子前驅物,聚醯胺酸成分愈增加,鹼溶解性愈優良,聚醯胺酸酯成分愈增加,有機溶劑溶解性愈優良。藉由變更醯胺酸與醯胺酸酯之比率,可得到適於各種顯影液的溶解性。
本發明之感光性樹脂組成物的適宜態樣列記於以下。
(1)前述(A)高分子前驅物,為下述通式(I):
(式(1)中,R1為包含芳香族環與脂肪族烴環之縮合環的4價有機基、或包含芳香族基與脂環式烴基之4價有機基,
R2為2價有機基,X為2價有機基,R3、R4及R5係可互為相同亦可相異的1價之有機基或具有矽之官能基,m1、m2及m3係各為0或1以上之整數、且m1及m2之任一者為1以上之整數,此外n為0或1以上之整數)表示之化合物。
(2)前述(A)高分子前驅物,為下述通式(II):
表示之化合物。
(3)前述(A)高分子前驅物可溶於鹼溶液。
(4)該感光性樹脂組成物可於200℃以下形成圖型。
(5)該感光性樹脂組成物可於150℃以下形成圖型。
本發明亦為具有於膜上使上述感光性樹脂組成物乾燥而成的樹脂層之乾膜。
又,本發明亦為由上述感光性樹脂組成物、
或上述乾膜所得到之硬化物。
進一步地,本發明亦為具有上述硬化物之電子零件或光學製品。
又進一步地,本發明亦為含有前述感光性樹脂組成物之接著劑。
於上述本發明之乾膜、硬化物、電子零件或光學製品及接著劑,本發明亦可應用前述感光性樹脂組成物之適宜態樣。
本發明之感光性樹脂組成物中,因為含有(B)潛在性鹼性物質與上述特定構造之(A)高分子前驅物,故相較於含有由僅具有芳香族骨架之酸酐成分所衍生之高分子前驅物的情況時,溶解性對比更大、可更容易形成精度高之圖型,即解像性優良。
藉由對本發明之感光性樹脂組成物照射活性光線,由(B)潛在性鹼性物質產生鹼,藉由其觸媒作用,於低溫(例如200℃以下)之下,容易達成上述特定之(A)高分子前驅物的醯亞胺化。藉此,可形成解像性優良的圖型。此處,圖型亦指圖型狀之硬化物。
本發明之感光性樹脂組成物,於200℃以下亦能夠醯亞胺化,因此於使用聚醯亞胺之技術領域中可應用於更廣泛的用途,作為各種構件之材料的使用可能性亦擴大。
此外,本發明中,即使使用通用的光鹼產生劑亦可顯示大的溶解性對比。
以下詳細說明本發明。
本發明之感光性樹脂組成物,係含有(A)由具有脂肪族骨架與芳香族骨架之酸酐成分、與胺成分所得到之具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之至少1種重複單位的高分子前驅物、與(B)光反應型潛在性鹼性物質。
再者,本發明中,未硬化之感光性樹脂組成物,其(A)高分子前驅物中所含的聚醯胺酸及聚醯胺酸酯並未實質地醯亞胺化。
此處,「並未實質地醯亞胺化」,係指例如上述式(I)及式(II)表示之醯胺基與羧基或酯基進行反應而形成醯亞胺環之比例為高分子前驅物之全體量的5%以下。此處,醯亞胺化率可使用IR,藉由公知方法測定。
本發明之感光性樹脂組成物,可發揮較含有由僅具有芳香族骨架之酸酐成分所衍生之高分子前驅物的感光性樹脂組成物更優良的解像性之理由雖未明確,但本發明者等人探討各種高分子前驅物之構造的結果,可認為藉由具有環狀脂肪族骨架與芳香族骨架,可較以往更有效地發揮曝光波長,藉此可使對比為大。
再者,本發明中,(A)高分子前驅物中所含
之聚醯胺酸及聚醯胺酸酯的對應後述之R1的部分,特別地為由飽和環狀脂肪族骨架與芳香族骨架所構成的情況時,可在不具備乙烯性雙鍵或三鍵等聚合性基之下發揮優良解像性。
本發明中使用之(A)高分子前驅物,較佳為以下述通式(I)表示。
(式(I)中,R1為包含芳香族環與脂肪族烴環之縮合環的4價有機基、或包含芳香族基與脂環式烴基之4價有機基,R2為2價有機基,X為2價有機基,R3、R4及R5係可互為相同亦可相異的1價之有機基或具有矽之官能基,m1、m2及m3係各為0或1以上之整數、且m1及m2之任一者為1以上之整數,此外n為0或1以上之整數)。
再者,式(I)之化合物中,主鏈上之聚醯胺酸、聚醯胺酸部分酯及聚醯胺酸酯部分的順序並非限定為式(I)所示之順序,例如亦可於聚醯胺酸之兩端配置聚
醯胺酸部分酯及聚醯胺酸酯,進一步地,亦能夠以重複具有聚醯胺酸、聚醯胺酸部分酯及聚醯胺酸酯部分之各部分的嵌段聚合物之形式,或無規地具有上述各部分的無規聚合物的形式來構成。
作為R1之包含芳香族環與脂肪族烴環的縮合環之4價有機基,較佳為以
中的任1種表示。
式(1-1):Z1,為與與Z2所共有之伸乙基一起,形成芳香族環(較佳為苯環、萘環,特別為苯環)之碳原子數4~12個的不飽和烴基,芳香族環可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。
Z2,為與與Z1所共有之伸乙基一起,形成脂肪族烴環(脂環式烴)之碳原子數3~10個(較佳為4~6個、特別為4個)之脂肪族烴基,脂肪族烴環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。2個「-」表示之1價鍵結部位(亦即,Z2之右側的2個鍵結部位(所得之鍵結假定為鍵結x、y)),係各1個地鍵結於脂肪族烴環(Z2)上相互鄰接之碳,但構成「=CR6-」表示之2價基之殘餘的鍵結部位(R6之右側的1價鍵結部位),較佳為鍵結於具有上述2個之鍵結x、y的各碳原子所鄰接之碳原子或其相鄰的碳原子。特別以後者為佳。例如,脂肪族烴環(Z2)為環己
烷環時,較佳為2個鍵結部位鍵結於3、4位(鍵結x、y)、且「=CR6-」鍵結於2或1位(較佳為1位)。R6一般而言為氫原子、烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、羥基、鹵素原子,較佳為氫原子。
式(1-2):Z3,為與與Z4所共有之伸乙基一起,形成芳香族環(較佳為苯環、萘環,特別為苯環)之碳原子數4~12個的不飽和烴基,芳香族環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。
Z4,為與與Z3所共有之伸乙基一起,形成脂肪族烴環(脂環式烴)之碳原子數3~10個(較佳為4~6個,特別是4個)的脂肪族烴基,脂肪族烴環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。以2個1價之鍵結部位為一組的鍵結部位(Z4之右側的一組鍵結部位或左側的一組鍵結部位),係分別鍵結於鄰接之碳,但一組鍵結部位彼此亦可鄰接而配置,若環為大時,則亦可相互地間隔著至少1個碳原子來配置。
式(1-3):Z5,為與與Z6所共有之伸乙基一起,形成芳香族環(較佳為苯環、萘環,特別為苯環)之碳原子數4~12個的不飽和烴基,芳香族環亦可具有至少1個之烷基(碳原
子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。2個之1價鍵結部位(所得之鍵結假定為鍵結x、y),係分別鍵結於芳香族環上之鄰接的碳,但2個之以「-」表示之鄰接的1價鍵結部位之組合彼此,亦可鄰接而配置,若環為大時,則亦可相互地間隔著至少1個碳原子來配置。2個之以「-」表示之1價鍵結部位,係鍵結於鄰接之碳,但構成「=CR7-」表示之2價基之殘餘的鍵結部位(R7之右側的鍵結部位),較佳為鍵結於具有上述之2個鍵結x、y的碳原子所鄰接之各碳原子的相鄰之碳原子。R7一般而言係氫原子、烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、羥基、鹵素原子,較佳為氫原子。
Z6,為與與Z5所共有之伸乙基一起,形成脂肪族烴環(脂環式烴之環)之碳原子數3~10個(較佳為4~6個,特別是4個)的脂肪族烴基,飽和烴環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。
式(1-4):Z7,為與與Z8所共有之伸乙基一起,形成芳香族環(較佳為苯環、萘環,特別為苯環)之碳原子數4~12個之不飽和烴基,芳香族環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。以2個1
價之鍵結部位為一組的鍵結部位(Z7之右側的一組鍵結部位、或Z7之左側的一組鍵結部位),係分別鍵結於鄰接之碳,但一組鍵結部位彼此亦可鄰接而配置,若環為大時,則亦可相互地間隔著至少1個碳原子來配置。例如,較佳為構成一組鍵結部位之2個鍵結部位係鍵結於芳香環之鄰接碳原子(例如6員環之1位及2位)、且構成另一組鍵結部位之2個鍵結部位,不鍵結於6員環之6位或3位,而是鍵結於4位及5位。
Z8,為與與Z7所共有之伸乙基一起,形成脂肪族烴環(脂環式烴之環)之碳原子數3~10個(較佳為4~6個,特別是4個)的飽和烴基,飽和烴環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。
式(1-1)~(1-4)當中,較佳為式(1-1)及(1-2)表示之有機基、特佳為式(1-1)表示之有機基。
R1之包含芳香族基與脂環式烴基之4價有機基,較佳為【化8】=B1-R8-A1-R9-B2=表示者。
A1為2價之芳香族環(較佳為苯環、萘環,特別為苯環)或AR-R10-AR[惟,AR為可具有取代基{較佳為至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子
數6~10個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、羥基、鹵素原子}之2價之苯環(較佳為無取代),R10為伸烷基(較佳為碳原子數1~4個)、-SO2-、-COO-、-CONH,較佳為-SO2-]。
R8、R9係分別獨立地為單鍵、伸烷基(碳原子數1~4個)、-SO2-、-COO-、-CONH-,較佳為單鍵、-CONH-。
B1、B2係分別獨立地為碳原子數5~12個(較佳為6~8個,特別是6個)之脂環式烴基(環狀脂肪族烴基),飽和烴環亦可具有至少1個之烷基(碳原子數1~4個)、烷氧基(碳原子數1~4個)、芳基(碳原子數6~10個)、羥基、鹵素原子作為取代基。
式(I)中,X如前所述,係為2價有機基,可列舉例如包含羥基伸苯基、烷基羥基伸苯基、(甲基)丙烯酸酯之重複單位、環狀伸烷基、環狀伸烯基、羥基醯胺酸基、芳香族或脂肪族酯基、醯胺基、醯胺醯亞胺基、碳酸酯基、矽氧烷基、環氧烷、胺基甲酸酯基、含有環氧基之基、含有氧雜環丁烷基之基等作為構成成分之基。
m1、m2及m3,如前所述,分別為0或1以上之整數、且m1及m2之任一者為1以上之整數。(A)高分子前驅物之較佳的數平均分子量,為1000以上100萬以下,更佳為5000~50萬,又更佳為1萬~20萬,因此較佳為以滿足其的方式來設定m1、m2及m3。
R3、R4及R5,如前所述,係可互為相同亦可
相異地,為1價有機基或具有矽的官能基,有機基可列舉例如烷基、烯基、炔基、芳基等。1價之具有矽的官能基,可列舉例如矽氧烷基、矽烷基、矽醇基等。
又,藉由變更m1、m2及m3之比,可控制溶解性。藉由使m1之比例增大,鹼顯影性成為良好,可得到良好的圖型。
前述(A)高分子前驅物,特佳為下述通式(II):
表示之化合物。m為1以上之整數,R2、X、n係如式(I)中所述者。
又,藉由短波長光來將感光性樹脂組成物形成圖型時,由聚合物之吸收特性的觀點而言,R1及R2可分別含有脂肪族基。又,例如,作為R1及R2,包含含有氟之基的情況時,可提高光吸收之低波長化或介電特性。
藉此,鹼顯影性成為良好,可得到良好的圖型。
(A)高分子前驅物之酸價,較佳為100mgKOH/g以上、更佳為150mgKOH/g以上、又更佳為200mgKOH/g以上。酸價之上限較佳為300mgKOH/g。
(A)高分子前驅物之酸價,係根據JIS K-
5601-2-1所測定者。再者,試料之稀釋溶劑,係使用亦可測定酸酐之酸價的丙酮/水(9/1體積比)之混合溶劑且酸價0者。
聚醯胺酸及/或聚醯胺酸酯,可藉由以往公知之手法配製。例如,僅藉由將本發明之特定的酸二酐與二胺於溶液中混合即可配製。以1階段反應即可合成,容易且可以低成本得到,不需進一步修飾,因此較佳地被使用。(A)高分子前驅物之合成方法並無特殊限定,可應用公知之手法。
本發明中可使用之特定的酸二酐之例子,可列舉下述式(8)表示之四羧酸二酐。
(式中之R1係如式(I)中所述者)。
亦即,本發明之聚醯胺酸/聚醯胺酸酯中之重複單位中的R1基,係來自於使用作為聚醯胺酸製造之原料的四羧酸二酐之R1。
酸酐成分,較佳為具有具備琥珀酸酐構造之酸酐基。具有琥珀酸酐構造之酸酐基,可列舉如下述之酸
酐基。
本發明之四羧酸二酐當中,較佳為下述化合物。
酸酐成分之環狀脂肪族骨架,較佳為環己烷骨架。
酸酐成分之分子量,較佳為600以下、更佳為500以下、又更佳為400以下。分子量之下限較佳為250。
上述本發明之特定的四羧酸二酐以外,只要不違反本發明之旨趣,可合併使用公知者。
如此之酸二酐,可列舉例如乙烯四羧酸二酐、丁烷四羧酸二酐、環丁烷四羧酸二酐、甲基環丁烷四羧酸二酐、環戊烷四羧酸二酐等之脂肪族四羧酸二酐;苯均四酸二酐、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、2,3’,3,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、
2,3’,3,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,6,6’-聯苯四羧酸二酐、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、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、1,3-雙〔(3,4-二羧基)苄醯基〕苯二酐、1,4-雙〔(3,4-二羧基)苄醯基〕苯二酐、2,2-雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}丙烷二酐、2,2-雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}丙烷二酐、雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}酮二酐、雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}酮二酐、4,4’-雙〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕聯苯基二酐、4,4’-雙〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕聯苯基二酐、雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}酮二酐、雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}酮二酐、雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}碸二酐、雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}碸二酐、雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}硫醚二酐、雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}硫醚二酐、2,2-雙{4-〔4-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-雙{4-〔3-(1,2-二羧基)苯氧基〕苯基}-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙(2,3-或3,4-二羧基苯基)丙烷二
酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、2,3,6,7-蒽四羧酸二酐、1,2,7,8-菲四羧酸二酐、吡啶四羧酸二酐、磺醯基二鄰苯二甲酸酐、m-聯三苯-3,3’,4,4’-四羧酸二酐、p-聯三苯-3,3’,4,4’-四羧酸二酐等之芳香族四羧酸二酐等。上述之中,較佳為合併使用芳香族四羧酸二酐、與環狀之脂肪族四羧酸二酐。
本發明中可使用之胺,可列舉下述式(10)表示之二胺。惟下述者為一例,只要不違反本發明之旨趣,則當然可使用公知者。
【化13】H2N-R2.NH2 (10)
(式中R2係如式(I)中所述者)。
R2基為2價芳香族基時之二胺的例子,可列舉對苯二胺、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二氯-4,4’-二胺基聯苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、4,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯基碸、3,3’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯基亞碸、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、雙〔4-(4-胺基苯氧基)苯基〕碸、雙〔4-(3-胺基苯氧基)苯基〕碸、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(3-胺基苯氧基聯苯、雙〔4-(4-胺基苯氧基)苯基〕醚、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、
1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙〔4-(4-胺基苯氧基)苯基〕丙烷、1,1,1,3,3,3-六氟-2,2-雙(3-胺基-4-甲基苯基)丙烷、間苯二胺、4,4’-二胺基二苯基醚、4,4’-二胺基二苯基硫醚、3,4’-二胺基二苯基醚、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯。上述之中,較佳為具有醚基之芳香族二胺、特佳為二胺基二苯基醚。
R2基為2價脂肪族基時的二胺之例子,可列舉1,1-伸間二甲苯二胺、1,3-丙二胺、四亞甲二胺、五亞甲二胺、六亞甲二胺、七亞甲二胺、八亞甲二胺、九亞甲二胺、4,4-二胺基七亞甲二胺、1,4-二胺基環己烷、異佛酮二胺、四氫二伸環戊二烯二胺(tetrahydrodicyclopentadienylene diamine)、六氫-4,7-亞甲基伸茚烷基二亞甲二胺(hexahydro-4,7-methanoindanylene dimethylenediamine)、三環[6.2.1.02,7]-伸十一烷基二甲二胺、4,4’-亞甲基雙(環己基胺)、異佛酮二胺。
又,作為別的例子,可列舉下述式(11)表示之二胺基聚矽氧烷等。
惟,式中,R28及R29係分別獨立地表示二價
烴基,R30及R31係分別獨立地表示一價烴基。p為1以上、較佳為1~10之整數。
具體而言,上述式(11)中之R28及R29,可列舉亞甲基、伸乙基、伸丙基等之碳數1~7之伸烷基、伸苯基等之碳數6~18之伸芳基等,R30及R31,可列舉甲基、乙基等之碳數1~7之烷基、苯基等之碳數6~12之芳基等。
聚醯胺酸之酯,可藉由公知之方法得到。例如,使3,3’-二苯甲酮四羧酸二酐等之酸酐與乙醇等之醇反應而成為半酯。將該半酯使用亞硫醯氯而成為氯化二酯二酸。藉由使該氯化二酯二酸與3,5-二胺基安息香酸等之二胺反應,可得到聚醯胺酸之酯。
感光性樹脂組成物中,至少一部分具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之任1種重複單位的(A)高分子前驅物,可使用單一種類之材料、亦能夠以混合物的形式使用複數種類。又,亦可為R1及R2分別由複數種構造所構成之共聚合物。
本發明中,(B)潛在性鹼性物質,只要係藉由活性光線之照射而產生鹼者,則可使用離子性亦可使用非離子性之光鹼產生劑。
(B)潛在性鹼性物質所產生之鹼,係1級胺、2級胺、3級胺均可,較佳為藉由活性光線之照射而產生強鹼性3級胺的非離子性者。就提高鹼性,有效率地促進部分醯亞胺化的觀點而言,所產生之強鹼性3級胺,
較佳為例如脒或胍類。
再者,作為(B)潛在性鹼性物質,亦可為具有肟酯構造之物質、具有胺基苯乙酮構造之物質、具有胺基甲酸酯構造之物質、具有桂皮酸醯胺構造之物質、具有4級銨鹽構造之物質等。
本發明之(B)潛在性鹼性物質當中,例如,8-苄基-1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烷(pKa=7.46),係藉由活性光線之照射,如下式般變化為強鹼性(pKa=13.28)之3級胺。
藉由如此之大的鹼性變化,會非常良好地促進(A)高分子前驅物之醯亞胺化,而會產生曝光部(經聚醯亞胺化之部分)、與未曝光部(維持(A)高分子前驅物的部分),因此提高顯影之圖型化的精度。
又,由增強鹼性的觀點而言,藉由活性光線照射而產生的3級胺,更佳為環狀構造。
本發明中,作為對(B)潛在性鹼性物質之活性光線,係可照射可見光、紫外線、電子束、X射線等,較佳為使用紫外線,特別是248nm、365nm、405nm、436nm之紫外線。
所使用之(B)潛在性鹼性物質的量,係依膜厚、(B)潛在性鹼性物質之種類、(A)高分子前驅物之種類等而適當選擇。例如,相對於(A)高分子前驅物100質量份而言,係使(B)潛在性鹼性物質之添加量成為1~40質量份。更佳為5~35質量份、又更佳為10~30質量份。藉由上述添加量之(B)潛在性鹼性物質,可使(A)高分子前驅物良好地醯亞胺化。
進一步地,(B)潛在性鹼性物質為非離子性的情況時,於感光性樹脂組成物中作為觸媒而添加時,有機溶劑中之溶解性優良、操作容易,此外容易均勻地得到組成物及由此所得之高分子膜。
藉由上述之活性光線照射而產生強鹼性3級胺之(B)潛在性鹼性物質,較佳為通式(2)表示之化合物。
(式(2)中,R5為可於200~650nm之波長範圍吸收光,且係非取代、或可經1個以上之烷基、烯基、炔基、鹵烷基、NR12R13、CN、OR14、SR15、COR16、COOR17、鹵素或
取代之芳香族或雜芳香族基;或R5為
;R6及R7係相互獨立地為氫、烷基、烯基、炔基、或為非取代或經1個以上之烷基、CN、OR14、SR15、鹵素或鹵烷基取代之苯基;R9為烷基或NR14AR15A;R8、R10、R11、R12及R13係相互獨立地為氫或烷基;或者R8及R10係一起形成非取代、或經1個以上之烷基取代之伸烷基橋;或R9及R11係自R8及R10獨立地,一起形成非取代、或經1個以上之烷基取代之伸烷基橋;或R9為NR14AR15A時,R14A及R15A係一起形成非取代、或經1個以上之烷基取代之伸烷基橋;R14、R15及R17係相互獨立地為氫或烷基;R16為氫或烷基;或為可於200~650nm之波長範圍吸收光,且係非取代、或經1個以上之烷基、烯基、炔基、鹵烷基、NR12R13、CN、OR14、SR15、COR14、COOR17、
或鹵素取代之芳香族或雜芳香族基;R18為可於200~650nm之波長範圍吸收光,且係非取代、或可經1個以上之烷基、烯基、炔基、鹵烷基、NR12R13、CN、OR14、SR15、COR16、COOR17、或鹵素取代之芳香族或雜芳香族基;R19為氫或烷基;R20為氫、烷基、或者非取代、或可經1個以上之烷基、乙烯基、烯基、炔基、鹵烷基、苯基、NR12R13、CN、OR14、SR15、COR16、COOR17或鹵素取代之苯基)。
式(2)表示之(B)潛在性鹼性物質,較佳為式(5)表示之化合物。
(式(5)中,x為1~5之整數;y及z係相互獨立地為0~6之整數;R21及R22係相互獨立地為碳數1~4之烷基;A為碳或氮原子;R5、R6及R7係如以上定義所述)。
進一步地,式(2)表示之(B)潛在性鹼性
物質,較佳為以式(6-1)或式(6-2)表示。
(式(6-1)、(6-2)中,R5、R6及R7係如以上定義所述)。
上述化合物之具體例子,可列舉式(7-a1)、式(7-a2)、式(7-b1)及式(7-b2)表示之化合物。
(式中,R23~R27係分別獨立地為氫原子或一價有機基,且於碳以外亦可含有氧或硫。R23~R27中之2個以上可為相同亦可全為相異。又,R23~R27中之2個以上亦可鍵結而形成環狀構造)。
亦考慮到一般的曝光光源之高壓水銀燈的波長,為436nm、405nm、365nm,KrF雷射之波長為248nm,前述(B)潛在性鹼性物質,較佳為於240nm~450nm之範圍,特別是436nm、405nm、365nm、248nm之波長的電磁波中至少1個波長具有吸收。
以下說明可於本發明之感光性樹脂組成物中摻合的其他成分。
感光性樹脂組成物中之(C)溶劑,只要係會
溶解(A)高分子前驅物、(B)潛在性鹼性物質、及其他添加劑者,則無特殊限制。一例可列舉N,N’-二甲基甲醯胺、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N,N’-二甲基乙醯胺、二乙二醇二甲基醚、環戊酮、γ-丁內酯、α-乙醯基-γ-丁內酯、四甲基脲、1,3-二甲基-2-咪唑啉、N-環己基-2-吡咯啶酮、二甲基亞碸、六甲基磷醯胺、吡啶、γ-丁內酯、二乙二醇單甲基醚。此等可單獨使用、亦可混合二種以上使用。所使用之溶劑量,可依塗佈膜厚或黏度,相對於(A)高分子前驅物100質量份而言,於50~9000質量份之範圍使用。
本發明之感光性樹脂組成物中,為了進一步提高光感度,亦可添加(D)增感劑。(D)增感劑,可列舉例如米其勒酮(Michler’s ketone)、4,4’-雙(二乙基胺基)二苯甲酮、2,5-雙(4’-二乙基胺基亞苄基)環戊烷、2,6-雙(4’-二乙基胺基亞苄基)環己酮、2,6-雙(4’-二甲基胺基亞苄基)-4-甲基環己酮、2,6-雙(4’-二乙基胺基亞苄基)-4-甲基環己酮、4,4’-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4’-雙(二乙基胺基)查耳酮、p-二甲基胺基亞桂皮基二氫茚酮、p-二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(p-二甲基胺基苯基伸聯苯基)-苯并噻唑、2-(p-二甲基胺基苯基伸乙烯基)苯并噻唑、2-(p-二甲基胺基苯基伸乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4’-二甲基胺基亞苄基)丙酮、1,3-雙(4’-二乙基胺基亞苄基)丙酮、3,3’-羰基-雙(7-二乙基胺基香豆素)、3-乙醯基-7-二甲基胺基香豆素、3-乙氧
基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-苄氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-甲氧基羰基-7-二乙基胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二乙基胺基香豆素、N-苯基-N’-乙基乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、N-p-甲苯基二乙醇胺、N-苯基乙醇胺、4-嗎啉基二苯甲酮、二甲基胺基安息香酸異戊酯、二乙基胺基安息香酸異戊酯、2-巰基苯并咪唑、1-苯基-5-巰基四唑、2-巰基苯并噻唑、2-(p-二甲基胺基苯乙烯基)苯并噁唑、2-(p-二甲基胺基苯乙烯基)苯并噻唑、2-(p-二甲基胺基苯乙烯基)萘并(1,2-d)噻唑、2-(p-二甲基胺基苄醯基)苯乙烯等,由感度的觀點,較佳為使用4-(1-甲基乙基)-9H-噻噸-9-酮等之噻噸酮類。此等可單獨或組合2~5種類來使用。(D)增感劑,相對於(A)高分子前驅物100質量份而言,較佳為使用0.1~10質量份。
又,本發明之感光性樹脂組成物中,為了提高與基材之接著性,亦可添加接著助劑。作為接著助劑,只要不違反本發明之之旨趣,則可使用公知者。可列舉例如γ-胺基丙基二甲氧基矽烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、γ-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-[3-(三乙氧基矽烷基)丙基]鄰苯二甲醯胺酸、二苯甲酮四羧酸二酐與(三乙氧基矽烷基)丙基胺之反應生成物等。接著助劑之添加量,相對於(A)高分子前驅物100質量份而言,較佳為0.5~10質量份之範圍。
又,本發明之感光性樹脂組成物中,亦可添
加鹼增殖劑。形成厚膜之圖型時,要求自表面至下方為相同程度的(B)潛在性鹼性物質之分解率。此時,為了提高感度,較佳為添加鹼增殖劑。例如,可使用日本特開2012-237776、日本特開2006-282657等揭示之鹼增殖劑。
再者,本發明之感光性樹脂組成物中,於不大幅損及硬化後之膜特性的範圍,亦可添加藉由光而產生酸或鹼之其他感光性成分。於本發明之感光性樹脂組成物中添加具有1個或2個以上之乙烯性不飽和鍵的化合物的情況時,亦可添加光自由基產生劑。
為了對本發明之樹脂組成物賦予加工特性或各種機能性,亦可摻合其他各種有機或無機之低分子或高分子化合物。例如,可使用染料、界面活性劑、調平劑、可塑劑、微粒子等。微粒子係包含聚苯乙烯、聚四氟乙烯等之有機微粒子;膠體二氧化矽、碳、層狀矽酸鹽等之無機微粒子等,該等亦可為多孔質或中空構造。用以得到多孔質形狀或中空構造之具體材料,係有各種顏料、填料、及纖維等。
本發明之乾膜,係具有將本發明之感光性樹脂組成物塗佈後乾燥所形成之樹脂層。本發明之乾膜,係將硬化性樹脂層以與基材接觸的方式疊合來使用。
本發明之乾膜,可藉由於載體膜上藉由刮刀
塗佈機、唇式塗佈機、缺角輪塗佈機(comma coater)、薄膜塗佈機等之適當方法,均勻塗佈感光性樹脂組成物並乾燥,形成前述樹脂層,較佳為於其上層合覆蓋膜(cover film)來製造。覆蓋膜與載體膜可使用相同之膜材料、亦可使用不同之膜。
本發明之乾膜中,載體膜、覆蓋膜之膜材料,只要是作為乾膜所用之公知者均可使用。
載體膜例如可使用2~150μm厚度之聚對苯二甲酸乙二酯等的聚酯膜等之熱可塑性膜。
覆蓋膜可使用聚乙烯膜、聚丙烯膜等,但較宜為與感光性樹脂層之接著力較載體膜更小者。
本發明之乾膜上的感光性樹脂層之膜厚,較佳為100μm以下、更佳為5~50μm之範圍。
使用本發明之感光性樹脂組成物,例如由下述方式來製造其硬化物的起伏圖型。
首先,作為步驟1,將感光性樹脂組成物於基材上塗佈、乾燥,或由乾膜將樹脂層轉印於基材上以得到塗膜。將感光性樹脂組成物於基材上塗佈之方法,可使用自以往即用於感光性樹脂組成物之塗佈的方法,例如以旋轉塗佈機、棒式塗佈機、刮刀塗佈機、幕簾式塗佈機、網版印刷機等塗佈之方法、以噴霧塗佈機進行噴霧塗佈之方法、進而噴墨法等。塗膜之乾燥方法可使用風乾、以烘箱或加熱板之加熱乾燥、真空乾燥等之方法。又,塗膜之乾燥,期望於不引起感光性樹脂組成物中之(A)高分子前
驅物的醯亞胺化之條件下進行。具體而言,可於20℃~140℃、1分~1小時之條件來進行自然乾燥、送風乾燥、或加熱乾燥。較佳為於加熱板上進行1~5分之乾燥。又,亦可進行真空乾燥,此時可於室溫、1分~1小時之條件下進行。
基材並無特殊限制,可廣為應用於矽晶圓、配線基板、各種樹脂、金屬、半導體裝置之鈍化保護膜等。
又,因為可進行於低溫之醯亞胺化,故其特徵為可廣為應用於不適合印刷配線板之基板等之高溫處理的構件、材料。
接著,作為步驟2,將上述塗膜透過具有圖型之光罩,或者直接進行曝光。曝光光線為使用可使(B)潛在性鹼性物質活性化而變化為3級胺等之強鹼性物質的波長者。如上所述,適當使用增感劑時,可調整光感度。曝光裝置可使用接觸校準器(contact aligner)、鏡面投射、步進器、雷射直接曝光裝置等。
接著,作為步驟3,以藉由塗膜中產生的鹼而促進塗膜之醯亞胺化的方式加熱。藉此,上述步驟2中於曝光部產生的鹼係成為觸媒,使(A)高分子前驅物部分地醯亞胺化。加熱時間及加熱溫度,係依所使用之(A)高分子前驅物、塗佈膜厚、(B)潛在性鹼性物質的種類而適當變更。典型而言,10μm左右之塗佈膜厚的情況時,係110~200℃、2分~10分左右。藉由使加熱溫度成
為110℃以上,可有效率地達成部分醯亞胺化。另一方面,藉由使加熱溫度成為200℃以下,可抑制未曝光部之醯亞胺化,增大曝光部與未曝光部之溶解性差,容易形成圖型。
接著,作為步驟4,係將塗膜以顯影液處理。藉此,可去除塗膜中之未曝光部分,於基材上形成由(A)高分子前驅物及經部分醯亞胺化之聚醯亞胺所成之圖型。
顯影所用之方法,可由以往所知之光阻的顯影方法,例如旋轉噴霧法、槳式法、伴隨超音波處理之浸漬法等之中選擇任意方法。顯影液可列舉氫氧化鈉、碳酸鈉、矽酸鈉、氨水等之無機鹼類;乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、三乙醇胺等之有機胺類;氫氧化四甲基銨、氫氧化四丁基銨等之四級銨鹽類等之水溶液。又,可依需要,以於此等中添加適當量之甲醇、乙醇、異丙醇等之水溶性有機溶劑或界面活性劑而得的水溶液之形態來使用。之後,依需要將塗膜以潤洗液洗淨而得到圖型塗膜。潤洗液可單獨或組合蒸餾水、甲醇、乙醇、異丙醇等來使用。又,顯影液亦可使用上述(C)溶劑。
之後,作為步驟5,將經圖型化之塗膜加熱,而得到硬化塗膜(硬化物)。加熱溫度係適當設定為可將聚醯亞胺之圖型硬化。例如,於惰性氣體中,進行150~300℃、5~120分左右的加熱。加熱溫度之更佳範圍為150~250℃、又更佳之範圍為180~220℃。加熱係藉由
使用例如加熱板、烘箱、可設定溫度程式的昇溫式烘箱來進行。此時之環境氛圍(氣體),可使用空氣,亦可使用氮、氬等之惰性氣體。
本發明之感光性樹脂組成物,適合使用作為印刷油墨、接著劑、填充劑、電子材料、光電路零件、成形材料、阻劑材料、建築材料、3次元造形、光學構件等使用樹脂材料之公知的各種領域/製品,特別是聚醯亞胺膜之耐熱性、尺寸安定性、絕緣性等之特性為有效的廣泛領域/製品,例如塗料或印刷油墨、或彩色濾光片、可撓顯示器用膜、半導體裝置、電子零件、層間絕緣膜、配線被覆膜、光電路、光電路零件、抗反射膜、全像圖、光學構件或建築材料之形成材料。又,本發明提供至少一部分為含有本發明之感光性樹脂組成物或其硬化物的印刷物、彩色濾光片、可撓顯示器用膜、半導體裝置、電子零件、層間絕緣膜、配線被覆膜、光電路、光電路零件、抗反射膜、全像圖、光學構件或建築材料等。
特別地,含有(A)高分子前驅物之感光性樹脂組成物,主要使用作為圖型形成材料(阻劑),藉此所形成之圖型,係發揮作為由聚醯亞胺所成之永久膜而賦予耐熱性或絕緣性的成分之功能,適於形成例如彩色濾光片、可撓顯示器用膜、電子零件、半導體裝置、層間絕緣膜、阻焊劑或包覆膜等之配線被覆膜、焊料壩(solder dam)、光電路、光電路零件、抗反射膜、其他光學構件或電子構件。
列舉以下之本發明之實施例及比較例以具體說明本發明,但本發明不受下述實施例限定。
於容量300mL之可分離式燒瓶中投入下述表1記載之二胺30mmol後,一邊流通氮氣,一邊以脫水NMP(N-甲基吡咯啶酮)溶解二胺。二胺全部溶解後,慢慢添加表1記載之酸酐30mmol。以少量之NMP將附著於燒瓶壁之酸酐流入反應溶液後,室溫攪拌24小時使其反應,得到15質量%之聚醯胺酸(PAA)之溶液。脫水NMP之投入量為PAA之溶液量的75質量%。
高分子前驅物1之合成所用的TDA,分子量為300.26,高分子前驅物3之合成所用的PPHT,分子量為468.46。
又,高分子前驅物1之酸價為223mgKOH/g、高分子前驅物3之酸價為167mgKOH/g。
於上述高分子前驅物溶液1~3中,分別以相對於高分子前驅物之固體成分成為10質量%的方式溶解光反應型潛在性鹼性物質,得到本發明之感光性樹脂組成物1~3。例如,實施例1中,係溶解光反應型潛在性鹼性物質60mg。
於比較用之上述高分子前驅物溶液4、5中,分別以相對於高分子前驅物之固體成分成為10質量%的方式溶解光反應型潛在性鹼性物質,得到比較用之感光性樹脂組成物4、5。
將感光性樹脂組成物1~5(實施例1~3、比較例1、2),於晶圓上以乾燥後之膜厚成為5μm的方式旋轉塗佈,於80℃之加熱板上乾燥10分鐘。
於所得之乾燥膜上僅配置一半的遮罩(透過率0%),以桌上型曝光裝置(三永電機)進行1J寬型(broad)曝光。
將該晶圓於150℃之加熱板上加熱6分後,浸漬於1質量%氫氧化鈉水溶液。
藉由下述式求出上述對比。
對比=未曝光部顯影速度(膜厚μm/顯影時間min)/曝光部顯影速度(膜厚μm/顯影時間min)
膜厚(μm):由顯影前之膜厚減去顯影後之膜厚的值
顯影時間(min):浸漬於顯影液之時間
依照對比值如下述方式評估。
◎:15以上
○:5以上~未達15
×:未達5
上述評估結果如以下表2所示。
此結果明顯可知,本發明之感光性樹脂組成物,對比高,可進行良好的圖型形成。
本發明不限定於上述實施形態之構成及實施例,可於發明要旨之範圍內進行各種變化。
Claims (10)
- 一種感光性樹脂組成物,其含有(A)由含有環狀脂肪族骨架及芳香族骨架之酸酐成分、與胺成分所得到之具有聚醯胺酸及聚醯胺酸酯之至少1種重複單位的高分子前驅物、與(B)藉由活性光線之照射而產生鹼的光反應型潛在性鹼性物質。
- 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中前述(A)高分子前驅物係可溶於鹼溶液。
- 如請求項1之感光性樹脂組成物,其係可於200℃以下形成圖型。
- 如請求項1~4中任一項之感光性樹脂組成物,其係可於150℃以下形成圖型。
- 一種乾膜,其係具有於膜上使如請求項1~6中任一項之感光性樹脂組成物乾燥而成之樹脂層。
- 一種硬化物,其係由如請求項1~6中任一項之感光性樹脂組成物、或如請求項7之乾膜之樹脂層所得到。
- 一種電子零件或光學製品,其係具有如請求項8之硬化物。
- 一種接著劑,其係含有如請求項1~6中任一項之感光性樹脂組成物。
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