CN102893215A - 聚合性组成物 - Google Patents
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Abstract
一种聚合性组成物,其包含:聚合起始剂;聚合性化合物;钨化合物;以及碱溶性粘合剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚合性组成物。尤其涉及一种适用于形成阻焊剂的聚合性组成物。
背景技术
通常,在形成诸如阻焊剂的永久性图案的情况下,当在目标构件上形成感光层时,藉由使用旋涂法、网版印刷法以及喷印法,或将感光性组成物涂覆于临时载体上并干燥以获得具有感光层的层压膜且藉助于真空层压机或辊筒层压机仅将感光层转移至构件上的方法,由液体形式的感光性组成物形成涂膜并干燥。关于形成诸如阻焊剂的永久性图案的方法,例如已知如下方法,其中藉由上述方法在诸如用于形成永久性图案的硅晶圆、上面具有导线的硅晶圆或衬铜层压板的基板上形成感光层,且曝光层压物的感光层,接着显影以形成图案并经受固化处理或其类似处理,从而形成永久性图案。
此永久性图案形成亦应用于插入半导体晶片与印制板之间的封装基板。关于封装基板,近年来要求较高密度封装,且仍需要导线间距减小、阻焊层强度增加、绝缘性质增强、形成薄膜及其类似情况。又,更强烈地要求对重复热/冷冲击的抗性(热循环测试抗性,TCT抗性)。此外,需要通孔直径减小,且考虑到安装,需要矩形图案轮廓。
此外,要求用于形成以此类阻焊剂为代表的永久性图案的感光性组成物确保即使当具有永久性图案的构件置于高温高湿度条件下时,亦不会发生永久性图案变形或永久性图案与基底材料分离。举例而言,当阻焊剂中产生此类缺陷时,出现如下问题,即由阻焊剂覆盖的导线形成树枝状突起且相邻导线无意中导电。因此,亦重要的是阻焊剂对高温以及高湿度具有极佳耐久性。
另一方面,用于手机、数码相机、数码视讯、监视相机及其类似物中的固态成像装置(影像感测器)为具有使用半导体装置制造技术形成的积体电路的光电转换装置。近年来,随着手机或数码相机的尺寸减小以及重量减轻,需要固态成像装置尺寸愈来愈小。
为使固态成像装置尺寸缩小,已提出一种应用渗透电极或使硅晶圆变薄的技术(参见例如JP-A-2009-194396(如本文中所使用,术语“JP-A”意谓“未审查的公开日本专利申请案”))。尺寸缩小可藉由抛光,从而使硅晶圆变薄来实现,但由于硅晶圆变薄,故波长为800纳米或800纳米以上的光易于透射,不过阻挡800纳米以下的光的作用仍得以维持。用于固态成像装置中的光电二极体亦对800纳米至1,200纳米的光起反应,且发现对800纳米或800纳米以上的光的透过性会引起图片品质变差的新问题。
固态成像装置具有如下组态:彩色滤光片以及透镜经设置相邻于光电二极体的一侧,红外截止滤光片(infrared cut filter)存在于彩色滤光片或透镜的附近以截止800纳米至1,200纳米的光,且金属导线、阻焊剂及其类似物存在于彩色滤光片的另一侧。举例而言,在许多情况下用阻焊剂填充金属导线之间的间隙,但存在诸如侵入手机、数码相机或其类似物内部的漏光的红外光无法由阻焊剂截止的问题。为解决此问题,通常使用进一步在缺乏对红外光的光阻挡作用的阻焊剂的外侧设置红外阻挡层,从而确保红外阻挡作用的技术。然而,由导线或其类似物引起的高度差一般存在于阻焊剂上,且红外阻挡层材料几乎无法在具有高度差的基板表面上涂布至均匀厚度,此将产生一个问题,即若薄的部分脱离,则光会经由此处透射。
为仅在所需部分中设置红外阻挡层,组成物较佳展现感光性且具有能够藉由曝光实现图案化的光微影效能。具有光微影效能的光阻挡感光性组成物包含黑色光阻,其使用用于形成LCD彩色滤光片的碳黑。所述碳黑对可见区具有高的光阻挡作用,但对红外区展现低的光阻挡作用且在此类黑色光阻以阻焊剂形式涂覆的情况下,若碳黑的添加量大至足以确保对红外区的所需光阻挡作用,则会引起一个问题,即对可见区的光阻挡作用变得过高,亦截止波长比可见区短的曝露光(诸如通常用于影像形成的高压汞灯、KrF以及ArF),从而无法获得足够光固化性,且无法获得极佳图案,即使是在通过使用碱显影剂的显影步骤时。
此外,目前,在藉由涂布方法形成阻焊剂后单独地设置红外阻挡层,因此,在阻焊剂形成以及红外阻挡层形成中,诸如涂布、曝光、显影以及后加热的步骤必须进行多次,此导致制程繁重以及成本升高。因此,需要改良。
为满足所述需要,已试图赋予阻焊剂本身光阻挡作用,且已提出例如含有黑色着色剂、除黑色外的着色剂以及多官能性环氧化合物的黑色阻焊剂组成物(参见例如JP-A-2008-257045)。然而,此组成物的特征在于黑色着色剂的含量藉由组合使用除黑色外的着色剂来保持较低,且就满足光阻挡作用、尤其对红外区的光阻挡作用与图案可成形性而言所述含量实际上不足。
发明内容
出于在制造固态成像装置的制程中藉由可见光感测器检测半导体基板的位置的目的,通常在固态成像装置的半导体基板的金属导线以及阻焊剂一侧的表面(亦即与彩色滤光片或透镜相反的表面)的预定位置设置突出形式的对准标记。
在红外阻挡层进一步设置于对红外光缺乏光阻挡作用的阻焊剂的外侧的上述组态的情况下,认为即使当红外阻挡层为对可见光亦具有光阻挡作用的层时,此层的厚度亦无需为达成红外阻挡目的而如此大(因为红外阻挡目的可用比阻焊层薄的膜达成),因此,藉由用红外阻挡层覆盖对准标记不会使藉由可见光感测器进行检测面临严重麻烦。然而,尤其在如JP-A-2008-257045中,黑色着色剂含于阻焊剂组成物中以赋予阻焊剂本身光阻挡作用的组态中,当可能由于阻焊层的厚度而使对准标记被阻焊层覆盖时,容易更经常地出现对准标记未由可见光感测器检测到的麻烦。
在这些情况下,目前需要确保对高温/高湿度的极佳耐久性、对红外区的高光阻挡作用、对可见区的高透光性以及能够藉由碱显影形成极佳图案的聚合性组成物。
附带而言,JP-A-2009-205029揭示一种使用含有无机近红外吸收剂的层作为用于影像显示装置的近红外吸收层的技术且在实施例中描述例如含有聚合性化合物、聚合起始剂以及近红外吸收剂的用于形成近红外吸收层的涂布溶液,但由此涂布溶液获得的层未经受经由曝光以及碱显影的图案形成。实际上,即使在未曝光区中,此层于碱显影剂中的溶解度亦不足且实质上无碱可显影性。
本发明已藉由考虑这些当前情况来进行,且本发明的任务为解决这些已知问题并实现以下目标。
即,本发明的一目标为提供一种聚合性组成物,其展现对红外区的高光阻挡作用以及对可见区的高透光性且能够藉由碱显影来形成具有所需轮廓以及极佳耐久性(例如对高温/高湿度的耐久性,以及与基板的粘着性)的图案。
本发明具有以下组态,且上述目标可藉由这些组态实现。
(1)一种聚合性组成物,其包括:
聚合起始剂;
聚合性化合物;
钨化合物;以及
碱溶性粘合剂。
(2)如以上(1)所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂具有酸性基团。
(3)如以上(1)或(2)所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂具有交联基团。
(4)如以上(1)至(3)中任一者所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为(甲基)丙烯酸系树脂或基于胺基甲酸酯的树脂。
(5)如以上(4)所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为基于胺基甲酸酯的树脂。
(6)如以上(4)所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为(甲基)丙烯酸系树脂。
(7)如以上(1)至(6)中任一者所述的聚合性组成物,其中所述钨化合物由下式(I)表示:
MxWyOz (I)
其中M表示金属;
W表示钨;
O表示氧;
0.001≤x/y≤1.1;以及
2.2≤z/y ≤3.0。
(8)如以上(7)所述的聚合性组成物,其中M为碱金属。
(9)如以上(1)至(8)中任一者所述的聚合性组成物,其中所述聚合性化合物为分子中具有多个聚合性基团的多官能性聚合性化合物。
(10)如以上(1)至(9)中任一者所述的聚合性组成物,其中所述聚合起始剂为基于苯乙酮的化合物。
(11)如以上(1)至(10)中任一者所述的聚合性组成物,其还包括:
至少两种填充剂,其具有不同体积平均粒子直径的初始粒子。
(12)如以上(1)至(11)中任一者所述的聚合性组成物,其还包括:
硅烷偶合剂。
(13)如以上(1)至(12)中任一者所述的聚合性组成物,其用于阻焊剂。
(14)如以上(13)所述的聚合性组成物,其固体内含物浓度为30质量%至80质量%且25℃下的粘度为10毫帕·秒至3,000毫帕·秒。
本发明较佳还具有以下组态。
(15)一种感光层,其由如以上(1)至(14)中任一者所述的聚合性组成物形成。
(16)一种永久性图案,其使用如以上(1)至(14)中任一者所述的聚合性组成物形成。
(17)如以上(16)所述的永久性图案,其中所述永久性图案为阻焊层。
(18)如以上(16)所述的永久性图案,其中所述永久性图案为红外阻挡膜。
(19)一种晶圆级透镜,其包括:
透镜;以及
形成于所述透镜的圆周边缘部分中的如以上(18)所述的永久性图案。
(20)一种固态成像装置,其包括:
如以上(16)至(18)中任一者所述的永久性图案。
(21)一种固态成像装置,其包括:
在一表面上形成有成像装置部分的固态成像装置基板;以及
设置于所述固态成像装置基板的另一表面侧的红外阻挡膜,
其中所述红外阻挡膜为如以上(18)所述的永久性图案。
(22)一种图案形成方法,其按次序包括以下步骤:
形成如以上(15)所述的感光层的步骤;
使所述感光层图案曝光以固化曝光区的步骤;以及
藉由碱显影移除未曝光区以形成永久性图案的步骤。
附图说明
图1为显示配备有根据本发明的例示性实施例的固态成像装置的相机模组的组态的示意性横截面图。
图2为显示根据本发明的例示性实施例的固态成像装置的示意性横截面图。
图3为实例2-1以及实例2-2中所用的基板A的示意性横截面图。
图4为显示光阻挡膜如何形成于基板A上的示意性横截面图。
图5为实例2-1以及实例2-2中所用的基板B的示意性横截面图。
图6为显示光阻挡膜如何形成于基板B上的示意性横截面图。
图7为显示晶圆级透镜阵列的一实例的俯视图。
图8为沿图7中的线A-A的横截面图。
图9为显示制成透镜的模制材料如何供应至基板上的图。
图10A至图10C为显示由模具在基板上形成透镜的程序的图。
图11A至图11C为显示在上面形成有透镜的基板上形成图案化光阻挡膜的制程的示意图。
图12为显示晶圆级透镜阵列的一实例的横截面图。
图13A至图13C为显示形成光阻挡膜的制程的另一例示性实施例的示意图。
图14A至图14C为显示在上面形成有图案化光阻挡膜的基板上形成透镜的制程的示意图。
图15为实例中所用的曝光图案的图。
其中2表示大图案;3表示精细图案;10表示硅基板;12表示成像装置;13表示层间绝缘膜;14表示基底层;15表示彩色滤光片;16表示外涂层;17表示微透镜;18表示光阻挡膜;20表示粘着剂;22表示绝缘膜;23表示金属电极;24表示阻焊层;26表示内部电极;27表示装置表面电极;30表示玻璃基板;40表示成像透镜;41表示粘着剂;42表示红外截止滤光片;43表示粘着剂;44表示光阻挡与电磁屏障;45表示粘着剂50;表示透镜架;60表示焊球;70表示电路板;100表示固态成像装置基板;200表示相机模组;300表示硅基板;310表示环形金属电极;320表示光阻挡膜;330表示阻焊层;340表示光阻挡膜;410表示基板;412与420表示透镜;412a表示透镜面;412b表示透镜边缘部分;414表示光阻挡膜;414A表示光阻挡涂布层;414a表示透镜开孔;450表示分配器;460与480各自表示模具;462与482表示凹面;470表示遮罩。
具体实施方式
下文详细描述本发明的聚合性组成物。
在本发明的描述中,当在未说明经取代或未经取代的情况下表示基团(原子团)时,所述基团包含不具有取代基的基团与具有取代基的基团。举例而言,“烷基”不仅包含不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),而且亦包含具有取代基的烷基(经取代的烷基)。此外,在本发明的描述中,粘度值表示25℃下的值。
本发明的聚合性组成物含有聚合起始剂、聚合性化合物、钨化合物以及碱溶性粘合剂且必要时可含有除钨化合物外的红外屏蔽材料、分散剂、增感剂、交联剂、固化促进剂、填充剂、弹性体、界面活性剂以及其他组分。
本发明的聚合性组成物为例如负型组成物且通常为负型光阻组成物。下文描述此组成物的组态。
虽然下文基于本发明的代表性实施例来描述组态要求,但本发明并不限于这些实施例。附带而言,在本发明的描述中,以“(数值)至(数值)”表示的范围意谓包含“至”之前及之后的数值分别作为下限以及上限的范围。
在本发明的描述中,术语“(甲基)丙烯酸酯”指示丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯,术语“(甲基)丙烯酰基”指示丙烯酰基以及甲基丙烯酰基,且术语“(甲基)丙烯酰基”指示丙烯酰基以及甲基丙烯酰基。此外,在本发明的描述中,“单体材料”与“单体”具有相同含义。如本发明中所用的“单体材料”与寡聚物以及聚合物区别开且指示质量平均分子量为2,000以下的化合物。在本发明的描述中,术语“聚合性化合物”指示具有聚合性基团且可为单体材料或聚合物的化合物。术语“聚合性基团”指示参与聚合反应的基团。
[1]聚合起始剂
用于本发明聚合性组成物中的聚合起始剂不受特别限制,只要其能够藉由光与热中的一者或两者起始聚合性化合物的聚合即可,且起始剂可根据目的适当选择,但较佳为光聚合性化合物。在藉由光起始聚合的情况下,对紫外至可见区中的光具有感光性的化合物较佳。
在藉由热起始聚合的情况下,在150℃至250℃下能够分解的起始剂较佳。
可用于本发明中的聚合起始剂较佳为至少具有芳族基的化合物,且其实例包含基于酰基膦的化合物、基于苯乙酮的化合物、α-胺基酮化合物、基于二苯甲酮的化合物、基于安息香醚的化合物、缩酮衍生化合物、噻吨酮(thioxanthone)化合物、肟化合物、六芳基联咪唑(hexaarylbiimidazole)化合物、三卤甲基化合物、偶氮化合物、有机过氧化物、重氮化合物、錪化合物、锍化合物、嗪鎓(azinium)化合物、鎓盐化合物(诸如茂金属化合物)、有机硼盐化合物以及二砜化合物。
鉴于敏感性,肟化合物、基于苯乙酮的化合物、α-胺基酮化合物、三卤甲基化合物、六芳基联咪唑化合物以及硫醇化合物较佳。
下文描述适合于本发明的聚合起始剂的实例,但本发明并不限于这些实例。
基于苯乙酮的化合物的实例包含2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲基胺基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、4'-异丙基-2-羟基-2-甲基-苯丙酮、1-羟基-环己基-苯基-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、2-甲苯基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉基丙酮-1、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1、2-(二甲基胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-丁酮-1以及2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基丙-1-酮。
三卤甲基化合物更佳为s-三嗪(s-triazine)衍生物,其中至少一个经单、二或三卤素取代的甲基键结于s-三嗪环,且其特定实例包含2,4,6-三(单氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(二氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(三氯甲基)-s-三嗪、2-甲基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-正丙基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(3,4-环氧基苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对氯苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-[1-(对甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基]-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯乙烯基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对异丙氧基苯乙烯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(对甲苯基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-(4-萘氧基萘基)-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯硫基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2-苯甲基硫基-4,6-双(三氯甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(二溴甲基)-s-三嗪、2,4,6-三(三溴甲基)-s-三嗪、2-甲基-4,6-双(三溴甲基)-s-三嗪以及2-甲氧基-4,6-双(三溴甲基)-s-三嗪。
六芳基联咪唑化合物的实例包含JP-B-6-29285(如本文中所使用,术语“JP-B”意谓“经审查的日本专利公开案”)、美国专利3,479,185、4,311,783以及4,622,286中所述的各种化合物,具体而言为2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻溴苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻,对-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻氯苯基)-4,4',5,5'-四(间甲氧基苯基)联咪唑、2,2'-双(邻,邻'-二氯苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻硝基苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑、2,2'-双(邻甲基苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑以及2,2'-双(邻三氟苯基)-4,4',5,5'-四苯基联咪唑。
肟化合物的实例包含化学会志:帕金汇刊II(J.C.S.Perkin II),1653-1660(1979)、化学会志:帕金汇刊II(J.C.S.Perkin II),156-162(1979)、光聚合物科学与技术杂志(Journal of Photopolymer Scienceand Technology),202-232(1995)、JP-A-2000-66385、JP-A-2000-80068以及JP-T-2004-534797(如本文中所使用,术语“JP-T”意谓PCT专利申请案的公开日语译本)中所述的化合物、艳佳固(IRGACURE)OXE01(1-[4-(苯硫基)-2-(O-苯甲酰基肟)]-1,2-辛二酮)、艳佳固OXE02(1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲酰基)-9H-咔唑-3-基]-1-(O-乙酰基肟)乙酮)(两者皆由巴斯夫日本公司(BASF Japan)生产)以及2-(乙酰氧基亚胺基甲基)噻吨-9-酮。
此外,亦较佳使用JP-A-2007-231000以及JP-A-2007-322744中所述的环状肟化合物。
最佳为JP-A-2007-269779中所述的具有特定取代基的肟化合物以及JP-A-2009-191061中所述的具有硫芳基的肟化合物。
具体而言,肟化合物较佳为由下式(1)表示的化合物。附带而言,肟化合物可为肟的N-O键为(E)型的化合物、所述键为(Z)型的化合物或所述键为(E)型与(Z)型的混合物的化合物。
(其中R以及B各自独立地表示单价取代基,A表示二价有机基团,且Ar表示芳基)。
由R表示的单价取代基较佳为单价非金属原子团。单价非金属原子团的实例包含烷基、芳基、酰基、烷氧羰基、芳氧羰基、杂环基以及烷硫基羰基、芳硫基羰基。这些基团可具有一或多个取代基。上述取代基可进一步经另一取代基取代。
取代基的实例包含卤素原子、芳氧基、烷氧羰基、芳氧羰基、酰氧基、酰基、烷基以及芳基。
可具有取代基的烷基较佳为碳数为1至30的烷基,且其特定实例包含甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十八烷基、异丙基、异丁基、第二丁基、第三丁基、1-乙基苯基、环戊基、环己基、三氟甲基、2-乙基己基、苯甲酰甲基、1-萘甲酰基甲基、2-萘甲酰基甲基、4-甲基硫基苯甲酰甲基、4-苯基硫基苯甲酰甲基、4-二甲基胺基苯甲酰甲基、4-氰基苯甲酰甲基、4-甲基苯甲酰甲基、2-甲基苯甲酰甲基、3-氟苯甲酰甲基、3-三氟甲基苯甲酰甲基以及3-硝基苯甲酰甲基。
可具有取代基的芳基较佳为碳数为6至30的芳基,且其特定实例包含苯基、联苯基(biphenyl group)、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、9-菲基(9-phenanthryl group)、1-芘基(1-pyrenyl group)、5-稠四苯基(5-naphthacenyl)、1-茚基(1-indenyl group)、2-薁基(2-azulenyl)、9-茀基(9-fluorenyl group)、联三苯基(terphenylgroup)、联四苯基(quaterphenyl group)、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、二甲苯基、邻枯基(o-cumenyl group)、间枯基、对枯基、均三甲苯基(mesityl group)、并环戊二烯基(pentalenylgroup)、联萘基(binaphthalenyl group)、联三萘基(ternaphthalenylgroup)、联四萘基(quaternaphthalenyl group)、并庚间三烯基(heptalenyl group)、亚联苯基(biphenylenyl group)、二环戊二烯并苯基(indacenyl group)、萤蒽基(fluorantenyl group)、苊基(acenaphthylenyl group)、乙烯合蒽基(aceanthrylenyl group)、丙烯合萘基(phenalenyl group)、茀基、蒽基、联蒽基(bianthracenylgroup)、联三蒽基(teranthracenyl group)、联四蒽基(quateranthracenyl group)、蒽醌基(anthraquinolyl group)、菲基、联亚三苯基(triphenylenyl group)、芘基、屈基(chrysenylgroup)、稠四苯基、七曜烯基(pleiadenyl group)、苉基、苝基、异稠五苯基(pentaphenyl group)、稠五苯基(pentacenyl group)、联四苯基(tetraphenylenyl group)、异稠六苯基(hexaphenyl group)、稠六苯基(hexacenyl group)、茹基(rubicenyl group)、蔻基(coronenyl group)、联亚三萘基(trinaphthylenyl group)、异稠七苯基(heptaphenyl group)、稠七苯基(heptacenyl group)、苒基(pyranthrenyl group)以及莪基(ovalenyl group)。
可具有取代基的酰基较佳为碳数为2至20的酰基,且其特定实例包含乙酰基、丙酰基、丁酰基、三氟乙酰基、戊酰基、苯甲酰基、1-萘甲酰基、2-萘甲酰基、4-甲基硫基苯甲酰基、4-苯基硫基苯甲酰基、4-二甲基胺基苯甲酰基、4-二乙基胺基苯甲酰基、2-氯苯甲酰基、2-甲基苯甲酰基、2-甲氧基苯甲酰基、2-丁氧基苯甲酰基、3-氯苯甲酰基、3-三氟甲基苯甲酰基、3-氰基苯甲酰基、3-硝基苯甲酰基、4-氟苯甲酰基、4-氰基苯甲酰基以及4-甲氧基苯甲酰基。
可具有取代基的烷氧羰基较佳为碳数为2至20的烷氧羰基,且其特定实例包含甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、丁氧羰基、己氧羰基、辛氧羰基、癸氧羰基、十八烷氧羰基以及三氟甲氧羰基。
可具有取代基的芳氧羰基的特定实例包含苯氧羰基、1-萘氧羰基、2-萘氧羰基、4-甲基硫基苯氧羰基、4-苯基硫基苯氧羰基、4-二甲基胺基苯氧羰基、4-二乙基胺基苯氧羰基、2-氯苯氧羰基、2-甲基苯氧羰基、2-甲氧基苯氧羰基、2-丁氧基苯氧羰基、3-氯苯氧羰基、3-三氟甲基苯氧羰基、3-氰基苯氧羰基、3-硝基苯氧羰基、4-氟苯氧羰基、4-氰基苯氧羰基以及4-甲氧基苯氧羰基。
可具有取代基的杂环基较佳为含有氮原子、氧原子、硫原子或磷原子的芳族或脂族杂环。
其特定实例包含噻吩基、苯并[b]噻吩基、萘并[2,3-b]噻吩基、噻嗯基、呋喃基、哌喃基、异苯并呋喃基、色烯基、呫吨基(xanthenylgroup)、啡恶噻基、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚嗪基、异吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、1H-吲唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、异喹啉基、喹啉基、呔嗪基、萘啶基、quinoxanilyl、喹唑啉基、噌啉基、喋啶基、4aH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、啡啶基、吖啶基、呸啶基(perimidinyl group)、啡啉基、啡嗪基、啡呻嗪基、异噻唑基、啡噻嗪基、异恶唑基、呋呫基(furazanyl group)、啡恶嗪基、异色满基、色满基、吡咯啶基、吡咯啉基、咪唑啶基、咪唑啉基、吡唑啶基、吡唑啉基、哌啶基、哌嗪基、吲哚啉基、异吲哚啉基、奎宁环基(quinuclidinyl group)、吗啉基以及噻吨酮基。
可具有取代基的烷硫基羰基的特定实例包含甲硫基羰基、丙硫基羰基、丁硫基羰基、己硫基羰基、辛硫基羰基、癸硫基羰基、十八烷硫基羰基以及三氟甲硫基羰基。
可具有取代基的芳硫基羰基的特定实例包含1-萘硫基羰基、2-萘硫基羰基、4-甲基硫基苯硫基羰基、4-苯基硫基苯硫基羰基、4-二甲基胺基苯硫基羰基、4-二乙基胺基苯硫基羰基、2-氯苯硫基羰基、2-甲基苯硫基羰基、2-甲氧基苯硫基羰基、2-丁氧基苯硫基羰基、3-氯苯硫基羰基、3-三氟甲基苯硫基羰基、3-氰基苯硫基羰基、3-硝基苯硫基羰基、4-氟苯硫基羰基、4-氰基苯硫基羰基以及4-甲氧基苯硫基羰基。
由B表示的单价取代基指示芳基、杂环基、芳基羰基或杂环羰基。这些基团可具有一或多个取代基。取代基的实例包含上述取代基。此外,上述取代基各自可进一步经另一取代基取代。
特别是以下所示的结构较佳。
在以下结构中,Y、X以及n分别与稍后描述的式(2)中的Y、X以及n含义相同,且其较佳实例亦相同。
由A表示的二价有机基团包含碳数为1至12的亚烷基、亚环己基以及亚炔基。这些基团可具有一或多个取代基。取代基的实例包含上述取代基。此外,上述取代基各自可进一步经另一取代基取代。
尤其重要地,根据增加敏感性以及抑制由加热或老化引起的着色的观点,A较佳为未经取代的亚烷基、经烷基(例如甲基、乙基、第三丁基、十二烷基)取代的亚烷基、经烯基(例如乙烯基、烯丙基)取代的亚烷基或经芳基(例如苯基、对甲苯基、二甲苯基、枯基、萘基、蒽基、菲基、苯乙烯基)取代的亚烷基。
由Ar表示的芳基较佳为碳数为6至30的芳基且可具有取代基。取代基的实例与引入上文描述为可具有取代基的芳基的特定实例的经取代的芳基中的取代基的实例相同。
尤其重要地,根据增加敏感性以及抑制由加热或老化引起的着色的观点,经取代或未经取代的苯基较佳。
在式(1)中,鉴于敏感性,由Ar以及相邻于其的S形成的结构“SAr”较佳为以下所示的结构。此处,Me表示甲基,且Et表示乙基。
肟化合物较佳为由下式(2)表示的化合物:
(在式(2)中,R以及X各自独立地表示单价取代基,A以及Y各自独立地表示二价有机基团,Ar表示芳基,且n为0至5的整数)。
式(2)中的R、A以及Ar与式(1)中的R、A以及Ar含义相同,且其较佳实例亦相同。
由X表示的单价取代基的实例包含烷基、芳基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、酰基、烷氧羰基、胺基、杂环基以及卤素基团。这些基团可具有一或多个取代基。取代基的实例包含上述取代基。此外,上述取代基各自可进一步经另一取代基取代。
尤其重要地,根据提高溶剂溶解度以及在长波长区中的吸收效率的观点,X较佳为烷基。
在式(2)中,n表示0至5的整数且较佳为0至2的整数。
由Y表示的二价有机基团包含以下所示的结构。在以下所示的结构中,“*”指示键结于与式(2)中的Y相邻的碳原子的键结位置。
在这些结构中,鉴于达成高敏感性,以下所示的结构较佳。
肟化合物亦较佳为由下式(3)表示的化合物:
式(3)中的R、X、A、Ar以及n分别与式(2)中的R、X、A、Ar以及n含义相同,且其较佳实例亦相同。
下文说明适合使用的肟化合物的特定实例(C-4)至(C-13),但本发明并不限于这些实例。
肟化合物的最大吸收波长在350纳米至500纳米的波长区域内。吸收波长在360纳米至480纳米的波长区域内的肟化合物较佳,且在365纳米或455纳米下具有高吸光度的肟化合物更佳。
鉴于敏感性,肟化合物在365纳米或405纳米下的摩尔消光系数较佳为3,000至300,000,更佳为5,000至300,000,更佳为10,000至200,000。
化合物的摩尔消光系数可藉由已知方法量测,但较佳例如在0.01公克/公升的浓度下藉由使用乙酸乙酯溶剂,藉助于紫外-可见光分光光度计(凯里-5分光光度计(Carry-5spectrophotometer),由瓦里安公司(Varian Inc.)制造)来量测。
光聚合起始剂更佳为由肟化合物、基于苯乙酮的化合物以及酰基膦化合物所构成的族群中选出的化合物。更特定言之,亦可使用例如JP-A-10-291969中所述的基于胺基苯乙酮的起始剂、日本专利第4,225,898号中所述的基于酰基膦氧化物的起始剂、上述基于肟的起始剂以及JP-A-2001-233842中描述作为基于肟的起始剂的化合物。
可使用市售产品艳佳固-907、艳佳固-369以及艳佳固-379(商标名,均由巴斯夫日本公司(BASF Japan)生产)作为基于苯乙酮的起始剂。亦可使用市售产品艳佳固-819以及达罗库(DAROCUR)-TPO(商标名,皆由巴斯夫日本公司(BASF Japan)生产)作为基于酰基膦的起始剂。
可单独使用一种聚合起始剂,或可组合使用两种以上聚合起始剂。
聚合起始剂的含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为0.01质量%至30质量%,更佳为0.1质量%至20质量%,更佳为0.1质量%至15质量%。(在本说明书中,质量比等于重量比。)
[2]聚合性化合物
本发明的聚合性组成物含有聚合性化合物。此处所用的聚合性化合物可为任何化合物,只要其分子中具有能够藉由酸、自由基以及热中的至少一者进行反应的官能基(在本发明的描述中,此类官能基有时称为“聚合性基团”)即可。分子中具有多个聚合性基团的多官能性聚合性化合物较佳。
具有能够藉由酸、自由基以及热中的至少一者进行反应的聚合官能基的聚合性化合物的实例包含具有烯系不饱和基团(诸如不饱和酯基、不饱和酰胺基、乙烯基醚基以及烯丙基)的含烯系不饱和基团化合物、羟甲基化合物、双顺丁烯二酰亚胺化合物、苯并环丁烯化合物、双烯丙基纳迪酰亚胺(bisallylnadiimide)化合物以及苯并恶嗪化合物。
可较佳用于本发明中的聚合性化合物包含一般自由基聚合性化合物,且可使用在此工业领域中普遍已知为具有烯系不饱和双键的化合物的化合物,无任何特别限制。
这些化合物具有诸如单体、预聚物(亦即二聚物、三聚物或寡聚物)或其混合物或共聚物的化学形式。
单体以及其共聚物的实例包含不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸以及顺丁烯二酸)、其酯以及酰胺,以及其共聚物。在这些物质中,较佳使用不饱和羧酸酯、不饱和羧酸与脂族多元醇化合物的酯以及不饱和羧酸与脂族多价胺化合物的酰胺。
尤其重要地,不饱和羧酸与脂族多元醇化合物的酯可在曝光区中形成高疏水性,且根据具有所需轮廓的图案容易藉由碱显影来形成或获得具有高耐久性的图案的观点为较佳(如在由阻焊剂覆盖的金属导线具有高导线密度的情况下,当阻焊剂需要较高耐久性时,此作用尤其显著)。
其他适合的实例包含具有亲核取代基(诸如羟基、胺基以及巯基)的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能性或多官能性异氰酸酯或环氧化物的加成反应产物,以及所述不饱和羧酸酯或酰胺与单官能性或多官能性羧酸的脱水缩合反应产物。
此外,具有亲电子取代基(诸如异氰酸酯基以及环氧基)的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能性或多官能性醇、胺或硫醇的加成反应产物,以及具有离去取代基(诸如卤素基团以及甲苯磺酰氧基)的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能性或多官能性醇、胺或硫醇的取代反应产物亦为适合的。或者,亦可使用上述不饱和羧酸经不饱和膦酸、苯乙烯、乙烯基醚或其类似物置换的化合物。
作为不饱和羧酸酯,甲基丙烯酸酯较佳,且其实例包含丁二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基乙烷三甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、己二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯酸酯、二季戊四醇二甲基丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸酯、山梨糖醇三甲基丙烯酸酯、山梨糖醇四甲基丙烯酸酯、双[对(3-甲基丙烯酰氧基-2-羟基丙氧基)苯基]二甲基甲烷、双[对(甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]二甲基甲烷以及其EO改质与PO改质产物。
作为不饱和羧酸酯,衣康酸酯亦较佳,且其实例包含乙二醇二衣康酸酯、丙二醇二衣康酸酯、1,3-丁二醇二衣康酸酯、1,4-丁二醇二衣康酸酯、丁二醇二衣康酸酯、季戊四醇二衣康酸酯以及山梨糖醇四衣康酸酯。丁烯酸酯的实例包含乙二醇二丁烯酸酯、丁二醇二丁烯酸酯、季戊四醇二丁烯酸酯以及山梨糖醇四丁烯酸酯。异丁烯酸酯的实例包含乙二醇二异丁烯酸酯、季戊四醇二异丁烯酸酯以及山梨糖醇四异丁烯酸酯。顺丁烯二酸酯的实例包含乙二醇二顺丁烯二酸酯、三乙二醇二顺丁烯二酸酯、季戊四醇二顺丁烯二酸酯以及山梨糖醇四顺丁烯二酸酯。
关于脂族多元醇化合物与不饱和羧酸的酯单体的特定实例,丙烯酸酯的实例包含乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、丁二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、1,4-环己二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四丙烯酸酯、山梨糖醇五丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、聚酯丙烯酸酯寡聚物以及其EO改质与PO改质产物。
适合使用的其他酯的实例包含JP-B-51-47334以及JP-A-57-196231中所述的脂族醇酯,JP-A-59-5240、JP-A-59-5241以及JP-A-2-226149中所述的具有芳族结构的酯,以及JP-A-1-165613中所述的具有胺基的酯。这些酯单体亦可以混合物形式使用。
脂族多价胺化合物与不饱和羧酸的酰胺单体的特定实例包含亚甲基双丙烯酰胺、亚甲基双甲基丙烯酰胺、1,6-六亚甲基双丙烯酰胺、1,6-六亚甲基双甲基丙烯酰胺、二亚乙三胺三丙烯酰胺、亚二甲苯基双丙烯酰胺以及亚二甲苯基双甲基丙烯酰胺。基于酰胺的单体的其他较佳实例包含JP-B-54-21726中所述的具有亚环己基结构的酰胺。
使用异氰酸酯与羟基的加成反应产生的基于胺基甲酸酯的加成聚合性化合物亦为适合的,且其特定实例包含JP-B-48-41708中所述的每个分子具有两个以上聚合乙烯基的乙烯基胺基甲酸酯化合物,其藉由由下式(E)表示的含有羟基的乙烯基单体与每个分子具有两个以上异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物加成来获得。
CH2=C(R4)COOCH2CH(R5)OH (E)
[其中,R4以及R5各自独立地表示H或CH3]。
此外,JP-A-51-37193、JP-B-2-32293以及JP-B-2-16765中所述的丙烯酸胺基甲酸酯以及JP-B-58-49860、JP-B-56-17654、JP-B-62-39417以及JP-B-62-39418中所述的具有基于环氧乙烷的结构的胺基甲酸酯化合物为适合的。另外,使用JP-A-63-277653、JP-A-63-260909以及JP-A-1-105238中所述的分子中具有胺基结构或硫化物结构的加成聚合性化合物能够获得展现极佳感光速度的聚合性组成物。
其他实例包含多官能性丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,诸如JP-A-48-64183、JP-B-49-43191以及JP-B-52-30490中所述的聚酯丙烯酸酯,以及藉由环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应所获得的环氧丙烯酸酯。实例还包含JP-B-46-43946、JP-B-1-40337以及JP-B-1-40336中所述的特定不饱和化合物以及JP-A-2-25493中所述的基于乙烯基膦酸的化合物。视情况而定,适合使用JP-A-61-22048中所述的含有全氟烷基的结构。此外,亦可使用日本接着学会志(Journal of The Adhesion Society of Japan),第20卷,第7期,第300-308页(1984)中介绍为光可固化单体或寡聚物的结构。
在本发明中,当添加自由基聚合性化合物时,鉴于固化敏感性,较佳使用具有2个以上、较佳3个以上烯系不饱和键的多官能性聚合性化合物。尤其重要地,其较佳含有2个以上、更佳3个以上、最佳4个以上(甲基)丙烯酸酯结构。
此外,鉴于未曝光区的固化敏感性以及可显影性,较佳使用含有EO改质产物的化合物,且鉴于曝光区的固化敏感性以及强度,较佳使用含有胺基甲酸酯键的化合物。此外,根据图案形成时的可显影性的观点,较佳使用具有酸性基团的化合物。
根据这些观点,用于本发明中的聚合性化合物的较佳实例包含双酚A二丙烯酸酯、经EO改质的双酚A二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(丙烯酰氧基丙基)醚、三羟甲基乙烷三丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇四丙烯酸酯、山梨糖醇五丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、经EO改质的季戊四醇四丙烯酸酯以及经EO改质的二季戊四醇六丙烯酸酯。作为市售产品,胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(皆由山洋国策造纸股份有限公司(Sanyo Kokusaku Pulp Co.,Ltd.)生产)、DPHA-40H(由日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)生产)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600以及AI-600(均由共荣社化学股份有限公司(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.)生产)较佳。
在这些物质中,经EO改质的双酚A二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、三(丙烯酰氧基乙基)异氰尿酸酯、经EO改质的季戊四醇四丙烯酸酯、经EO改质的二季戊四醇六丙烯酸酯以及市售产品DPHA-40H(由日本化药股份有限公司(Nippon KayakuCo.,Ltd.)生产)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600以及AI-600(由共荣社化学股份有限公司(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.)生产)更佳。
含有酸性基团的烯系不饱和化合物亦为适合,且其市售产品的实例包含作为含有羧基的三官能性丙烯酸酯的TO-756以及作为含有羧基的五官能性丙烯酸酯的TO-1382,两者皆由东亚合成股份有限公司(Toagosei CO.,Ltd.)生产。
另外,高耐热性聚合性化合物的实例包含苯并环丁烯(benzocyclobutene;BCB)、双烯丙基纳迪酰亚胺(bisallylnadiimide;BANI)、苯并恶嗪、三聚氰胺以及其类似物。
此外,可使用两种以上聚合性化合物。
聚合性化合物的含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为3质量%至80质量%,更佳为5质量%至50质量%。
就此而论,聚合性化合物可与碱溶性粘合剂相同或不同。
更特定言之,当聚合性化合物为聚合物时,聚合性化合物可与稍后详细描述的碱溶性粘合剂相同或不同(亦即聚合性化合物可由与碱溶性粘合剂的组分相同的组分构成)。在此实施例中,聚合性化合物的含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为3质量%至80质量%,更佳为5质量%至60质量%。
[3]钨化合物
本发明的聚合性组成物含有钨化合物(含有钨的化合物)。
钨化合物为对红外线(波长为约800纳米至1,200纳米的光)具有高吸收(亦即对红外线的光阻挡作用(光屏蔽性质)高)以及对可见光具有低吸收的红外屏蔽材料。本发明的聚合性组成物含有钨化合物,以便可形成具有对红外区的高光阻挡作用以及对可见区的高透光性的图案。
此外,钨化合物亦展现对短于可见区的光的少量吸收,在曝露于用于影像形成的高压汞灯、KrF、ArF或其类似物时采用其。所述钨化合物与聚合起始剂、聚合性化合物以及碱溶性粘合剂组合,可获得极佳图案。
钨化合物包含例如基于氧化钨的化合物、基于硼化钨的化合物以及基于硫化钨的化合物且较佳为由下式(I)表示的基于氧化钨的化合物:
MxWyOz (I)
其中M表示金属,W表示钨,O表示氧,
0.001≤x/y≤1.1,以及
2.2≤z/y≤3.0。
金属M包含碱金属、碱土金属、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Sn、Pb、Ti、Nb、V、Mo、Ta、R e、Be、Hf、Os以及Bi且较佳为碱金属。金属M可为一种金属或两种以上金属。
M较佳为碱金属,更佳为Rb或Cs,更佳为Cs。
当x/y为0.001以上时,可充分截止红外线,且当其为1.1以下时,可更可靠地避免钨化合物中产生杂质相。
当z/y为2.2以上时,可更增强材料之化学稳定性,且当其为3.0以下时,可充分截止红外线。
由式(I)表示的基于氧化钨的化合物的特定实例包含Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3以及Ba0.33WO3。基于氧化钨的化合物较佳为Cs0.33WO3或Rb0.33WO3,更佳为Cs0.33WO3。
钨化合物较佳为细粒。钨细粒的平均粒子直径较佳为800纳米以下,更佳为400纳米以下,更佳为200纳米以下。当平均粒子直径在所述范围内时,钨细粒难以藉由光散射而截止可见光,因此,可更成功地确保对可见光区的透光性。根据避免光散射的观点,平均粒子直径较佳较小,但由于在产生时易于操作或其类似情况的原因,钨细粒的平均粒子直径通常为1纳米以上。
钨化合物的含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为3质量%至20质量%,更佳为5质量%至10质量%。
此外,可使用两种以上钨化合物。
钨化合物可作为市售产品得到,但当钨化合物为基于氧化钨的化合物时,基于氧化钨的化合物可藉由在惰性气体氛围或还原气体氛围中热处理钨化合物的方法来获得(参见日本专利第4,096,205号)。
基于氧化钨的化合物亦可例如以钨细粒的分散液形式得到,诸如由住友金属矿山股份有限公司(Sumitomo Metal Mining Co.,Ltd.)生产的YMF-02。
[4]碱溶性粘合剂
本发明的聚合性组成物含有碱溶性粘合剂(碱溶性树脂)。当曝光由聚合性组成物获得的膜以形成图案时,此粘合剂使得未曝光区可用碱显影剂移除且极佳图案可藉由碱显影来形成。
碱溶性粘合剂不受特别限制,只要其可溶于碱中即可,且可根据目的适当选择碱溶性粘合剂。其实例包含(甲基)丙烯酸系树脂、基于胺基甲酸酯的树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚酰胺以及聚酯,其中(甲基)丙烯酸系树脂以及基于胺基甲酸酯的树脂较佳。
尤其重要地,根据可更加增强热循环测试(TCT)抗性的观点,碱溶性粘合剂更佳为基于胺基甲酸酯的树脂。
碱溶性粘合剂较佳具有酸性基团。
酸性基团包含例如羧酸基、磺酸基、膦酸基、磷酸基以及磺酰胺基,但鉴于原料可获得性,较佳为羧酸基。
具有酸性基团的碱溶性粘合剂不受特别限制,但较佳为使用含有酸性基团的聚合性化合物作为单体组分所获得的聚合物,且鉴于酸值的调整,更佳为藉由具有酸性基团的聚合性化合物与不具有酸性基团的聚合性化合物共聚所获得的共聚物。
具有酸性基团的聚合性化合物不受特别限制且可根据目的适当选择。酸性基团的实例包含丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸、顺丁烯二酸以及对羧基苯乙烯。在这些基团中,丙烯酸、甲基丙烯酸以及对羧基苯乙烯较佳。可单独使用这些化合物中的一者,或可组合使用其两者或两者以上。
不具有酸性基团的聚合性化合物不受特别限制,但其适合实例包含(甲基)丙烯酸酯(例如烷基酯、芳基酯、芳烷基酯)。
(甲基)丙烯酸酯的烷基酯部分中的烷基可为直链或分支链且较佳为碳数为1至10的烷基,更佳为碳数为1至6的烷基。
(甲基)丙烯酸酯的芳基酯部分中的芳基较佳为碳数为6至14的芳基,更佳为碳数为6至10的芳基。
(甲基)丙烯酸酯的芳烷基酯部分中的芳烷基较佳为碳数为7至20的芳烷基,更佳为碳数为7至12的芳烷基。
对应于具有酸性基团的聚合性化合物的单体与对应于不具有酸性基团的聚合性化合物的单体之间的摩尔比通常为1:99至99:1,较佳为30:70至99:1,更佳为50:50至99:1。
碱溶性粘合剂中的酸性基团的含量不受特别限制,但较佳为0.5毫当量/公克至4.0毫当量/公克,更佳为0.5毫当量/公克至3.0毫当量/公克。当此含量为0.5毫当量/公克以上时,可获得足够的碱显影性且可更成功地获得极佳图案,且当上述含量为4.0毫当量/公克以下时,可以可靠地避免减弱永久性图案的强度的风险。
碱溶性粘合剂较佳更具有交联基团,且此交联基团使曝光区的固化性与未曝光区的碱显影性两者尤其获得增强。因为获得具有高耐久性的图案,所以此亦较佳(如在由阻焊剂覆盖的金属导线具有高导线密度的情况下,当阻焊剂需要较高耐久性时,此作用尤其显著)。此处,交联基团为能够在曝光或加热由聚合性组成物获得的感光层时,在感光层中发生的聚合反应过程中使粘合剂聚合物交联的基团。交联基团不受特别限制,只要其为具有所述功能的基团即可,但能够进行加成聚合反应的官能基的实例包含烯系不饱和键基团、胺基以及环氧基。交联基团亦可为能够在用光照射时变成自由基的官能基,且其实例包含硫氢基以及卤素基团。在这些基团中,烯系不饱和键基团较佳。烯系不饱和键基团较佳为苯乙烯基、(甲基)丙烯酰基或烯丙基,且根据满足曝光前交联基团的稳定性与永久性图案的强度的观点,更佳为(甲基)丙烯酰基。
在碱溶性粘合剂中,例如将自由基(聚合性化合物聚合过程中的聚合起始自由基或生长自由基)添加至交联官能基中以引起聚合物之间直接或经由聚合性化合物的聚合链的加成聚合,由此在聚合物分子之间形成交联以实现固化。或者,聚合物中的原子(例如相邻于官能性交联基团的碳原子上的氢原子)被自由基提取,产生聚合物自由基,且聚合物自由基彼此组合,在聚合物分子之间形成交联,藉此实现固化。
碱溶性粘合剂中的交联基团的含量不受特别限制,但较佳为0.5毫当量/公克至3.0毫当量/公克,更佳为1.0毫当量/公克至3.0毫当量/公克,更佳为1.5毫当量/公克至2.8毫当量/公克。当含量为0.5毫当量/公克以上时,产生足够量的固化反应且获得高敏感性,且当其含量为3.0毫当量/公克以下时,聚合性组成物可具有高储存稳定性。
此处,上述含量(毫当量/公克)可例如藉由碘值滴定来量测。
具有交联基团的碱溶性粘合剂详细描述于JP-A-2003-262958中,且其中所述的化合物亦可用于本发明中。
具有交联基团的碱溶性粘合剂较佳为具有酸性基团以及交联基团的碱溶性粘合剂,且其代表性实例描述如下。
(1)经胺基甲酸酯改质且含有聚合性双键的丙烯酸系树脂,其藉由具有至少一个(甲基)丙烯酰基且异氰酸酯基与OH基团预先反应留下一个未反应的异氰酸酯基的化合物与具有羧基的丙烯酸系树脂反应来获得。
(2)含有不饱和基团的丙烯酸系树脂,其藉由含有羧基的丙烯酸系树脂与分子中具有环氧基与聚合性双键的化合物反应来获得。
(3)含有聚合性双键的丙烯酸系树脂,其藉由含有OH基团的丙烯酸系树脂与具有聚合性双键的二元酸酐反应来获得。
在这些树脂中,(1)以及(2)的树脂较佳。
此外,具有酸性基团以及交联基团的碱溶性粘合剂的实例包含侧链中具有酸基以及烯系不饱和键且具有双酚A型结构以及双酚F型结构的聚合物、具有酸基以及烯系不饱和键的清漆型酚醛树脂(novolak resin)以及甲阶酚醛树脂(resol resin)。这些树脂可藉由JP-A-11-240930第[0008]段至第[0027]段中所述的方法来获得。
如上文所述,碱溶性粘合剂较佳为(甲基)丙烯酸系树脂或基于胺基甲酸酯的树脂。“(甲基)丙烯酸系树脂”较佳为具有(甲基)丙烯酸衍生物作为聚合组分的共聚物,所述(甲基)丙烯酸衍生物诸如为(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯(例如烷基酯、芳基酯、芳烷基酯)、(甲基)丙烯酰胺以及(甲基)丙烯酰胺衍生物。“基于胺基甲酸酯的树脂”较佳为藉由具有两个以上异氰酸酯基的化合物与具有两个以上羟基的化合物之间的缩合反应所产生的聚合物。
(甲基)丙烯酸系树脂的适合实例包含具有含有酸性基团的重复单元的共聚物。酸性基团的较佳实例包含上述酸性基团。含有酸性基团的重复单元较佳为衍生自(甲基)丙烯酸的重复单元或由下式(I)表示的重复单元:
(在式(I)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示单键或(n+1)价键联基团,A表示氧原子或-NR3-,R3表示氢原子或具有碳数1至10的单价烃基,且n表示1至5的整数)。
在式(I)中,由R2表示的键联基团较佳由一或多种由氢原子、碳原子、氧原子、氮原子、硫原子以及卤素原子所构成的族群中选出的原子构成,且构成由R2表示的键联基团的原子数目较佳为1至80。键联基团的特定实例包含亚烷基以及亚芳基,且键联基团可具有多个所述二价基团由酰胺键、醚键、胺基甲酸酯键、脲键以及酯键中的任一者连接的结构。R2较佳为单键、亚烷基或多个亚烷基由酰胺键、醚键、胺基甲酸酯键、脲键以及酯键中的至少任一者连接的结构。
亚烷基的碳数较佳为1至5,更佳为1至3。
亚芳基的碳数较佳为6至14,更佳为6至10。
亚烷基以及亚芳基可进一步具有取代基,且此类取代基包含除氢原子外的单价非金属原子团。其实例包含卤素原子(-F、-Br、-Cl、-I)、羟基、氰基、烷氧基、芳氧基、巯基、烷硫基、芳硫基、烷基羰基、芳基羰基、羧基以及其共轭碱基团、烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲酰基、芳基、烯基以及炔基。
R3的烃基的碳数较佳为1至10、更佳1至5、更佳1至3。
R3最佳为氢原子或甲基。
n较佳为1至3,更佳为1或2,且最佳为1。
鉴于可显影性,含有酸性基团的重复单元在(甲基)丙烯酸系树脂的所有重复单元组分中所占的比率(摩尔%)较佳为10%至90%,且考虑到满足永久性图案的可显影性与强度,更佳为50%至85%,更佳为60%至80%。
如上文所述,(甲基)丙烯酸系树脂较佳进一步具有交联基团,且交联基团的特定实例以及含量与上述相同。
除具有酸性基团的聚合单元以及具有交联基团的聚合单元外,用于本发明中的(甲基)丙烯酸系聚合物还可含有由(甲基)丙烯酸烷基酯或(甲基)丙烯酸芳烷基酯构成的聚合单元、由(甲基)丙烯酰胺或其衍生物构成的聚合单元、由α-羟基甲基丙烯酸酯构成的聚合单元以及由苯乙烯衍生物构成的聚合单元。(甲基)丙烯酸烷基酯中的烷基较佳为碳数为1至5的烷基或碳数为2至8并具有上述取代基的烷基,更佳为甲基。(甲基)丙烯酸烷基酯的实例包含(甲基)丙烯酸苯甲酯。(甲基)丙烯酰胺衍生物的实例包含N-异丙基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺、N-(4-甲氧基羰基苯基)甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺以及吗啉基丙烯酰胺。α-羟基甲基丙烯酸酯的实例包含α-羟基甲基丙烯酸乙酯以及α-羟基甲基丙烯酸环己酯。苯乙烯衍生物的实例包含苯乙烯以及4-第三丁基苯乙烯。
“基于胺基甲酸酯的树脂”较佳为具有由至少一种由下式(1)表示的二异氰酸酯化合物与至少一种由式(2)表示的二醇化合物之间的反应产物表示的结构单元作为基本结构的基于胺基甲酸酯的树脂。
OCN-X-NCO (1)
HO-L1-OH (2)
在式(1)以及式(2)中,X以及L1各自独立地表示二价有机残基。
至少一种由式(2)表示的二醇化合物较佳具有酸性基团。此组态使引入酸性基团的碱溶性的基于胺基甲酸酯的树脂可作为二异氰酸酯化合物与二醇化合物的反应产物适当产生。根据所述方法,与在基于胺基甲酸酯的树脂反应以及产生后在所需侧链中取代以及引入酸性基团的情况相比,可更容易产生碱溶性的基于胺基甲酸酯的树脂。
在由式(1)表示的二异氰酸酯化合物以及由式(2)表示的二醇化合物中的至少一种化合物中,至少一种化合物较佳具有交联基团。交联基团的实例包含上述交联基团。此组态使交联基团以二异氰酸酯化合物与二醇化合物的反应产物引入,且可适当产生碱溶性的基于胺基甲酸酯的树脂。根据所述方法,与在基于胺基甲酸酯的树脂反应以及产生后在所需侧链中取代以及引入交联基团的情况相比,可更容易产生含有交联基团的基于胺基甲酸酯的树脂。
(1)二异氰酸酯化合物
在式(1)中,X较佳为二价脂族基、芳族烃基或其组合,且碳数较佳为1至20,更佳为1至15。二价脂族或芳族烃基可进一步具有不能与异氰酸酯基反应的取代基。
由式(1)表示的二异氰酸酯化合物的特定实例包含以下:
芳族二异氰酸酯化合物,诸如二异氰酸2,4-亚甲苯酯、二聚合二异氰酸2,4-亚甲苯酯、二异氰酸2,6-亚甲苯酯、二异氰酸亚对二甲苯酯、二异氰酸亚间二甲苯酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、二异氰酸1,5-亚萘酯以及3,3'-二甲基联苯-4,4'-二异氰酸酯;脂族二异氰酸酯化合物,诸如二异氰酸亚己酯、二异氰酸三甲基亚己酯、离胺酸二异氰酸酯以及二聚酸二异氰酸酯;脂环族二异氰酸酯化合物,诸如异佛酮二异氰酸酯、4,4'-亚甲基双(环己基异氰酸酯)、甲基环己烷-2,4(或2,6)-二异氰酸酯以及1,3-(异氰酸酯基甲基)环己烷;以及作为二醇与二异氰酸酯的反应产物的二异氰酸酯化合物,诸如1摩尔1,3-丁二醇与2摩尔二异氰酸亚甲苯酯的加合物。
在由式(1)表示的二异氰酸酯化合物具有交联基团的情况下,所述二异氰酸酯化合物的实例包含藉由三异氰酸酯化合物与1当量具有交联基团(例如烯系不饱和键基团)的单官能性醇或单官能性胺化合物的加成反应所获得的产物。三异氰酸酯化合物以及具有交联基团的单官能性醇或单官能性胺化合物的特定实例包含(但不限于)日本专利第4,401,262号第[0034]段、第[0035]段以及第[0037]段至第[0040]段中所述的实例。
具有交联基团的二异氰酸酯化合物的特定实例包含(但不限于)日本专利第4,401,262号第[0042]段至第[0049]段中所述的实例。
(2)二醇化合物
由式(2)表示的二醇化合物的实例广泛包含聚醚二醇化合物、聚酯二醇化合物以及聚碳酸酯二醇化合物。聚醚二醇化合物包含由下式(3)、(4)、(5)、(6)以及(7)表示的化合物,以及末端具有羟基的氧化乙烯-氧化丙烯无规共聚物。
在式(3)至(7)中,R14表示氢原子或甲基,且X1表示以下所示的基团。a、b、c、d、e、f以及g各自表示2以上的整数且较佳为2至100的整数。两个d可为相同或不同的。两个X1亦可为相同或不同的。
由式(3)以及(4)表示的聚醚二醇化合物的特定实例包含以下:亦即,二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、五乙二醇、六乙二醇、七乙二醇、八乙二醇、二-1,2-丙二醇、三-1,2-丙二醇、四-1,2-丙二醇、六-1,2-丙二醇、二-1,3-丙二醇、三-1,3-丙二醇、四-1,3-丙二醇、二-1,3-丁二醇、三-1,3-丁二醇、六-1,3-丁二醇、重量平均分子量为1,000的聚乙二醇、重量平均分子量为1,500的聚乙二醇、重量平均分子量为2,000的聚乙二醇、重量平均分子量为3,000的聚乙二醇、重量平均分子量为7,500的聚乙二醇、重量平均分子量为400的聚丙二醇、重量平均分子量为700的聚丙二醇、重量平均分子量为1,000的聚丙二醇、重量平均分子量为2,000的聚丙二醇、重量平均分子量为3,000的聚丙二醇以及重量平均分子量为4,000的聚丙二醇。
由式(5)表示的聚醚二醇化合物的特定实例包含以下:亦即,PTMG650、PTMG1000、PTMG2000以及PTMG3000(商标名),均由三洋化学工业股份有限公司(Sanyo Chemical Industries,Ltd.)生产。
由式(6)表示的聚醚二醇化合物的特定实例包含以下:亦即,纽泊(NEWPOL)PE-61、纽泊PE-62、纽泊PE-64、纽泊PE-68、纽泊PE-71、纽泊PE-74、纽泊PE-75、纽泊PE-78、纽泊PE-108、纽泊PE-128以及纽泊PE-61(商标名),均由三洋化学工业股份有限公司(Sanyo Chemical Ind.,Ltd.)生产。
由式(7)表示的聚醚二醇化合物的特定实例包含以下:亦即,纽泊BPE-20、纽泊BPE-20F、纽泊BPE-20NK、纽泊BPE-20T、纽泊BPE-20G、纽泊BPE-40、纽泊BPE-60、纽泊BPE-100、纽泊BPE-180、纽泊BPE-2P、纽泊BPE-23P、纽泊BPE-3P以及纽泊BPE-5P(商标名),均由三洋化学工业股份有限公司(SanyoChemical Ind.,Ltd.)生产。
末端具有羟基的氧化乙烯-氧化丙烯无规共聚物的特定实例包含以下:
亦即,纽泊50HB-100、纽泊50HB-260、纽泊50HB-400、纽泊50HB-660、纽泊50HB-2000以及纽泊50HB-5100(商标名),均由三洋化学工业股份有限公司(Sanyo Chemical Ind.,Ltd.)生产。
聚酯二醇化合物包含由式(8)以及(9)表示的化合物:
在式(8)以及(9)中,L2、L3以及L4各自表示二价脂族或芳族烃基,且L5表示二价脂族烃基。L2、L3以及L5可彼此相同或不同。较佳地,L2至L4各自表示亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基,且L5较佳表示亚烷基。在L2至L5中,可存在不能与异氰酸酯基反应的另一键或官能基,诸如醚键、羰基键、酯键、氰基、烯烃键、胺基甲酸酯键、酰胺基、脲基以及卤素原子。n1以及n2各自表示2以上的整数,较佳为2至100的整数。
聚碳酸酯二醇化合物包含由式(10)表示的化合物:
在式(10)中,L6可彼此相同或不同且各自表示二价脂族或芳族烃基。L6较佳表示亚烷基、亚烯基、亚炔基或亚芳基。在L6中,可存在不能与异氰酸酯基反应的另一键或官能基,诸如醚键、羰基、酯键、氰基、烯烃键、胺基甲酸酯键、酰胺键、脲基以及卤素原子。n3表示2以上的整数,较佳为2至100的整数。
下文说明由式(8)、(9)以及(10)表示的二醇化合物的特定实例(化合物编号1至编号18)。在特定实例中,n表示2以上的整数。
(编号1)
(编号2)
(编号3)
(编号4)
(编号5)
(编号6)
(编号8)
(编号9)
(编号10)
(编号11)
(编号12)
(编号13)
(编号14)
(编号15)
(编号16)
(编号17)
(编号18)
为合成基于胺基甲酸酯的树脂,除上述二醇化合物外,亦可组合使用具有不能与异氰酸酯基反应的取代基的二醇化合物。此类二醇化合物包含例如以下化合物。
HO-L7-O-CO-L8-CO-O-L7-OH (11)
HO-L8-CO-O-L7-OH (12)
在式(11)以及(12)中,L7以及L8可彼此相同或不同且各自表示二价脂族烃基、芳族烃基或杂环基。在L7以及L8中,必要时可存在不能与异氰酸酯基反应的另一键或官能基,诸如羰基键、酯键、胺基甲酸酯键、酰胺键以及脲基。附带而言,L7以及L8可形成环。
二价脂族烃基、芳族烃基以及杂环基可具有取代基,且取代基的实例包含烷基、芳烷基、芳基、烷氧基、芳氧基以及卤素原子(诸如-F、-Cl、-Br以及-I)。
至少一种二醇化合物较佳为具有酸性基团的二醇化合物,如上述具有不能与异氰酸酯基反应的取代基的二醇化合物。酸性基团的特定实例包含上述酸性基团,但酸性基团较佳为羧酸基。具有羧酸基的二醇化合物包含例如由下式(13)至(15)表示的化合物:
在式(13)至(15)中,R15表示氢原子、烷基、芳烷基、芳基、烷氧基或芳氧基,较佳为氢原子、碳数为1至8的烷基或碳数为6至15的芳基。
烷基、芳烷基、芳基、烷氧基以及芳氧基可具有取代基,且取代基的实例包含氰基、硝基、卤素原子(诸如-F、-Cl、-Br以及-I)、-CONH2、-COOR16、-OR16、-NHCONHR16、-NHCOOR16、-NHCOR16以及-OCONHR16(其中R16表示碳数为1至10的烷基或碳数为7至15的芳烷基)。
L9、L10以及L11可彼此相同或不同且各自表示单键或二价脂族或芳族烃基,较佳为碳数为1至20的亚烷基或碳数为6至15的亚芳基,更佳为碳数为1至8的亚烷基。
二价脂族或芳族烃基可具有取代基,且取代基的实例包含烷基、芳烷基、芳基、烷氧基以及卤素原子。必要时,L9至L11可具有不能与异氰酸酯基反应的另一官能基,例如含有羰基、酯、胺基甲酸酯、酰胺、脲基或醚基的基团。R15、L7、L8以及L9中的两个或三个成员可形成环。
Ar表示可具有取代基的三价芳族烃基,且较佳表示碳数为6至15的芳族基。
由式(13)至(15)表示的含有羧基的二醇化合物的特定实例包含以下:
亦即,3,5-二羟基苯甲酸、2,2-双(羟基甲基)丙酸、2,2-双(2-羟基乙基)丙酸、2,2-双(3-羟基丙基)丙酸、双(羟基甲基)乙酸、双(4-羟基苯基)乙酸、2,2-双(羟基甲基)丁酸、4,4-双(4-羟基苯基)戊酸、酒石酸、N,N-二羟基乙基甘胺酸以及N,N-双(2-羟基乙基)-3-羧基-丙酰胺。
此类羧基的存在可赋予聚胺基甲酸酯树酯诸如氢键结性以及碱溶性的性质且此为较佳。
用于本发明中的粘合剂聚合物较佳为具有0.5毫当量/公克至4.0毫当量/公克、更佳1.0毫当量/公克至3.0毫当量/公克的量的羧基的聚胺基甲酸酯树酯。
在由式(2)表示的二醇化合物具有交联基团的情况下,使用含有不饱和基团的二醇化合物作为产生聚胺基甲酸酯树酯的原料的方法亦为适合的。此类二醇化合物可为诸如三羟甲基丙烷单烯丙基醚的市售产品,或可为容易由卤化二醇化合物、三醇化合物或胺基二醇化合物与含有不饱和基团的羧酸、酸氯化物、异氰酸酯、醇、胺、硫醇或烷基卤化物化合物的反应所产生的化合物。具有交联基团的二醇化合物的特定实例包含(但不限于)日本专利第4,401,262号第[0057]段至第[0066]段中所述的化合物。
上文说明为化合物编号13至17的化合物归入由式(8)、(9)或(10)表示的二醇化合物中且为具有交联基团的二醇化合物。
详言之,用于本发明中的粘合剂聚合物较佳为具有0.5毫当量/公克以上、更佳1.0毫当量/公克至3.0毫当量/公克的量的交联基团(较佳为烯系不饱和键基团)的聚胺基甲酸酯树酯。
为合成基于胺基甲酸酯的树脂,除这些二醇外,亦可组合使用藉由用二醇化合物将由下式(16)至(18)中的任一者表示的四羧酸二酐开环所获得的化合物。
在式(16)至(18)中,L12表示单键、可具有取代基(较佳例如烷基、芳烷基、芳基、烷氧基、卤基、酯基或酰胺基)的二价脂族或芳族烃基、-CO-、-SO-、-SO2-、-O-或-S-,且较佳表示单键、碳数为1至15的二价脂族烃基、-CO-、-SO2-、-O-或-S-。
二价脂族或芳族烃基可具有取代基,且取代基的实例包含烷基、芳烷基、芳基、烷氧基、卤素原子、含有酯键的基团(例如烷基羰氧基、烷氧羰基、芳基羰氧基、芳氧羰基)以及酰胺基。
R17以及R18可彼此相同或不同且各自表示氢原子、烷基、芳烷基、芳基、烷氧基或卤基,较佳为氢原子、碳数为1至8的烷基、碳数为6至15的芳基、碳数为1至8的烷氧基或卤基。
L12、R17以及R18中的两个成员可组合形成环。
R19以及R20可彼此相同或不同且各自表示氢原子、烷基、芳烷基、芳基或卤基,较佳为氢原子、碳数为1至8的烷基或碳数为6至15的芳基。
L12、R19以及R20中的两个成员可组合形成环。
L13以及L14可彼此相同或不同且各自表示单键、双键或二价脂族烃基,较佳为单键、双键或亚甲基。A表示单核或多核芳环,较佳为碳数为6至18的芳环。
具体而言,由式(16)、(17)以及(18)表示的化合物包含以下:亦即,芳族四羧酸二酐,诸如苯均四酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯基四甲酸二酐、2,3,6,7-萘四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、4,4'-磺酰基二苯二甲酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷二酸酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酸酐、4,4'-[3,3'-(烷基磷酰基二亚苯基)-双(亚胺基羰基)]二苯二甲酸二酐、氢醌二乙酸酯与偏苯三酸酐的加合物以及二乙酰基二胺与偏苯三酸酐的加合物;脂环族四羧酸二酐,诸如5-(2,5-二侧氧基四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸酐(艾必克隆(EPICLON)B-4400,由大日本油墨化学工业股份有限公司(Dainippon Ink andChemicals,Inc.)生产)、1,2,3,4-环戊烷四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐以及四氢呋喃四甲酸二酐;以及脂族四羧酸二酐,诸如1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐以及1,2,4,5-戊烷四甲酸二酐。
将藉由用二醇化合物将此类四羧酸二酐开环所获得的化合物引入聚胺基甲酸酯树酯中的方法的实例包含以下方法:
a)使二异氰酸酯化合物与藉由用二醇化合物将四羧酸二酐开环所获得的醇封端化合物反应的方法,以及
b)使四羧酸二酐与藉由使二异氰酸酯化合物在二醇化合物过量条件下反应所获得的醇封端胺基甲酸酯化合物反应的方法。
用于开环反应的二醇化合物的特定实例包含以下:
亦即,乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、新戊二醇、1,3-丁二醇、1,6-己二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、1,4-双-β-羟基乙氧基环己烷、环己烷二甲醇、三环癸烷二甲醇、氢化双酚A、氢化双酚F、双酚A的环氧乙烷加合物、双酚A的环氧丙烷加合物、双酚F的环氧乙烷加合物、双酚F的环氧丙烷加合物、氢化双酚A的环氧乙烷加合物、氢化双酚A的环氧丙烷加合物、氢醌二羟基乙醚、对苯二甲醇、二羟基乙砜、二胺基甲酸双(2-羟基乙基)-2,4-亚甲苯酯、2,4-亚甲苯基-双(2-羟基乙基碳酰胺)、二胺基甲酸双(2-羟基乙基)-亚间二甲苯酯以及间苯二甲酸双(2-羟基乙基)酯。
上述基于胺基甲酸酯的树脂藉由添加二异氰酸酯化合物与二醇化合物以及根据各别化合物的反应性具有活性的已知催化剂于非质子性溶剂中以及加热溶液来合成。用于合成的二异氰酸酯化合物与二醇化合物之间的摩尔比(Ma:Mb)较佳为1:1至1.2:1。较佳用醇或胺处理具有所需物理性质(诸如分子量以及粘度)的反应产物且最后以不含有残余异氰酸酯基的形式合成。
亦适合使用聚合物的末端或主链中具有交联基团(例如不饱和基团)的基于胺基甲酸酯的树脂。藉由聚合物的末端或主链中具有交联基团,聚合性化合物之间或基于胺基甲酸酯的树脂之间的交联反应性获得增强,且永久性图案的强度获得提高。此处所用的不饱和基团较佳具有碳-碳双键,因为容易进行交联反应。
将交联基团引入聚合物末端的方法包含以下方法。亦即,所述引入可藉由在合成聚胺基甲酸酯树酯的上述制程中在用醇、胺或其类似物处理聚合物末端中的残余异氰酸酯基的步骤中使用含有交联基团的醇、胺或其类似物来实现。这些化合物的特定实例包含上文描述为含有交联基团的单官能性醇或单官能性胺化合物的化合物。
交联基团容易控制其引入量,且根据可增加引入量或提高交联反应效率的观点,更佳将交联基团引入聚合物侧链中而非引入聚合物末端。
将交联基团引入主链中的方法包含如下方法,使用在主链方向上具有不饱和基团的二醇化合物来合成聚胺基甲酸酯树酯。在主链方向上具有不饱和基团的二醇化合物的特定实例包含以下化合物:亦即,顺2-丁烯-1,4-二醇、反2-丁烯-1,4-二醇以及聚丁二烯二醇。
作为除(甲基)丙烯酸系树脂以及基于胺基甲酸酯的树脂外的碱溶性粘合剂,例如欧洲专利第993,966号以及第1,204,000号以及JP-A-2001-318463中所述的具有酸性基团的经缩醛改质的基于聚乙烯醇的粘合剂聚合物由于膜强度与可显影性之间的极佳平衡而较佳。另外,聚乙烯吡咯啶酮、聚氧化乙烯以及其类似物适用作水溶性线性有机聚合物。此外,为提高固化膜的强度,亦可用醇溶性耐纶(nylon)、2,2-双(4-羟基苯基)-丙烷的聚醚以及表氯醇以及其类似物。
在这些聚合物中,鉴于膜强度、敏感性以及可显影性之间的极佳平衡,[(甲基)丙烯酸苯甲酯/(甲基)丙烯酸/其他加成聚合乙烯基单体(必要时)]共聚物以及[(甲基)丙烯酸烯丙酯/(甲基)丙烯酸/其他加成聚合乙烯基单体(必要时)]共聚物尤其较佳。
可用于本发明的聚合性组成物中的粘合剂聚合物的重量平均分子量较佳为3,000以上,更佳为5,000至300,000,且最佳为10,000至30,000,且数量平均分子量较佳为1,000以上,更佳为2,000至250,000。多分散性(重量平均分子量/数量平均分子量)较佳为1以上,更佳为1.1至10。
碱溶性粘合剂聚合物可为无规聚合物、嵌段聚合物、接枝聚合物以及其类似物中的任一者。
碱溶性粘合剂可藉由通常已知的方法来合成。合成所用的溶剂的实例包含四氢呋喃、二氯乙烷、环己酮、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯以及乙酸丁酯。可单独使用这些溶剂中的一者,或使用其两者或两者以上的混合物。
可单独使用一种碱溶性粘合剂,或可组合使用两种以上碱溶性粘合剂。
碱溶性粘合剂的含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为5质量%至80质量%,更佳为30质量%至60质量%。当含量在此范围内时,曝光敏感性良好,处理时间可较短,且获得良好TCT抗性。
[5]除钨化合物外的红外屏蔽材料
本发明的聚合性组成物可在不减弱本发明的作用的范围内含有除钨化合物外的红外屏蔽材料(下文有时称为“另一红外屏蔽材料”)。另一红外屏蔽材料较佳为在800纳米至1,200纳米的范围内具有吸收且展现对用于曝光的光的良好透过性的化合物。根据所述观点,另一红外屏蔽材料较佳自红外吸收染料以及红外吸收无机颜料中选出。
红外吸收染料的实例包含花青染料、酞菁染料、萘酞菁染料、亚胺鎓(immonium)染料、胺鎓染料、喹啉鎓染料、吡喃鎓(pyrylium)染料以及金属错合物染料(诸如Ni错合物染料)。
可用作红外屏蔽材料的染料亦可由市售产品得到,且其较佳实例包含以下市售染料:
S0345、S0389、S0450、S0253、S0322、S0585、S0402、S0337、S0391、S0094、S0325、S0260、S0229、S0447、S0378、S0306以及S0484,均由FEW化学公司(FEW Chemicals)生产;
ADS795WS、ADS805WS、ADS819WS、ADS820WS、ADS823WS、ADS830WS、ADS850WS、ADS845MC、ADS870MC、ADS880MC、ADS890MC、ADS920MC、ADS990MC、ADS805PI、ADSW805PP、ADS810CO、ADS813MT、ADS815EI、ADS816EI、ADS818HT、ADS819MT、ADS819MT、ADS821NH、ADS822MT、ADS838MT、ADS840MT、ADS905AM、ADS956BP、ADS1040P、ADS1040T、ADS1045P、ADS1050P、ADS1065A、ADS1065P、ADS1100T以及ADS 1120F,均由美洲染料资源公司(American DyeSource,Inc.)生产;
YKR-4010、YKR-3030、YKR-3070、MIR-327、MIR-371、SIR-159、PA-1005、MIR-369、MIR-379、SIR-128、PA-1006、YKR-2080、MIR-370、YKR-3040、YKR-3081、SIR-130、MIR-362、YKR-3080、SIR-132以及PA-1001,均由山本化学工业股份有限公司(Yamamoto Chemical Industry Co.,Ltd.)生产;以及
NK-123、NK-124、NK-1144、NK-2204、NK-2268、NK-3027、NKX-113、NKX-1199、NK-2674、NK-3508、NKX-114、NK-2545、NK-3555、NK-3509以及NK-3519,均由林原生物化学研究所(Hayashibara Biochemical Labs,Inc.)生产。
在这些染料中,鉴于耐热性,酞菁染料以及金属错合物染料较佳。
可单独使用这些染料中的一种,或出于在800纳米至1,200纳米下产生良好光阻挡作用的目的,可混合根据所述目的自这些染料中选出的两种以上染料并使用。
可用作另一红外阻挡材料的红外吸收无机颜料的实例包含锌华、铅白、锌钡白、氧化钛、氧化铬、氧化铁、沈淀硫酸钡、重晶石粉、红丹、氧化铁红、铅黄、锌黄(1类锌黄、2类锌黄)、群青、普鲁士蓝(Prussia blue)(亚铁氰化铁/亚铁氰化钾)、锆灰、镨黄、铬钛黄、铬绿、孔雀蓝、维多利亚绿(Victoria green)、深蓝色(与普鲁士蓝无关)、钒锆蓝、铬锡粉红、锰粉红以及鲑肉粉红。此外,可使用的黑色颜料的实例包含含有由Co、Cr、Cu、Mn、Ru、Fe、Ni、Sn、Ti以及Ag所构成的族群中选出的一种金属元素或两种以上金属元素的金属氧化物、金属氮化物或其混合物。
黑色颜料较佳为钛黑,其为含有氮化钛的黑色颜料,其较佳是因为其在波长为800纳米至1,200纳米的红外区中的良好屏蔽性质。
钛黑可藉由已知方法来获得。此外,作为市售产品,可使用由例如石原产业股份有限公司(Ishihara Sangyo Kaisha,Ltd.)、赤穗化成股份有限公司(Ako Kasei Co.,Ltd.)、JEMCO公司(JEMCOInc.)、三菱材料股份有限公司(Mitsubishi Materials Corp.)以及三菱材料电子化学股份有限公司(Mitsubishi Materials ElectronicChemicals Co.,Ltd.)生产的钛黑。
钛黑表示具有钛原子的黑色粒子且较佳为低位氧化钛或氮氧化钛或其类似物。作为钛黑粒子,必要时可使用出于例如增强可分散性或抑制聚集的目的而改质表面的粒子。
表面改质方法包含用一或多种自氧化硅、氧化钛、氧化锗、氧化铝、氧化镁以及氧化锆中选出的氧化物覆盖表面的方法。亦可用斥水材料处理表面,诸如JP-A-2007-302836第[0010]段至第[0027]段中所述的斥水材料。
产生钛黑的方法的实例包含(但不限于)在还原氛围下加热以及还原二氧化钛与金属钛的混合物的方法(参见JP-A-49-5432)、在含有氢气的还原氛围下还原藉由高温水解四氯化钛所获得的超细二氧化钛的方法(参见JP-A-57-205322)、在高温下在氨存在下还原二氧化钛或氢氧化钛的方法(参见JP-A-60-65069以及JP-A-61-201610)以及将钒化合物连接于二氧化钛或氢氧化钛且在高温下在氨存在下还原其的方法(参见JP-A-61-201610)。
钛黑粒子的粒子直径不受特别限制,但鉴于可分散性以及可着色性,较佳为3纳米至2,000纳米,更佳为10纳米至500纳米。
钛黑的比表面积不受特别限制,但为在用防水剂处理钛黑表面后获得预定防水效能,藉由BET法量测的值通常为约5平方公尺/公克至150平方公尺/公克,较佳为约20平方公尺/公克至100平方公尺/公克。
就平均粒子直径而言,用作另一红外屏蔽材料的无机颜料的粒子直径较佳为3纳米至0.01毫米,且鉴于可分散性、光阻挡作用以及随老化而沈淀,平均粒子直径较佳为10纳米至1微米。
聚合性组成物可含有或不含有另一红外屏蔽材料,但在含有另一红外屏蔽材料的情况下,其含量以钨化合物的质量计较佳为5质量%至75质量%,更佳为10质量%至40质量%。
[6]分散剂
在本发明中,尤其当钨化合物为钨精细粒子时,出于增强钨化合物在聚合性组成物中的可分散性以及分散稳定性的目的,精细粒子可使用已知分散剂来分散。
可用于本发明中的分散剂包含聚合物分散剂(例如聚酰胺基胺以及其盐、聚羧酸以及其盐、高分子量不饱和酸酯、经改质的聚胺基甲酸酯、经改质的聚酯、经改质的聚(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸系共聚物以及萘磺酸-福马林(formalin)缩合物)以及界面活性剂(诸如聚氧乙烯烷基磷酸酯、聚氧乙烯烷基胺以及烷醇胺)。
聚合物分散剂可根据其结构进一步分为线性聚合物、末端经改质聚合物、接枝聚合物以及嵌段聚合物。
具有锚定于表面的锚定部分的末端经改质聚合物的实例包含JP-A-3-112992以及JP-T-2003-533455中所述的末端具有磷酸基的聚合物、JP-A-2002-273191中所述的末端具有磺酸基的聚合物、JP-A-9-77994中所述的具有有机染料部分结构或杂环的聚合物以及JP-A-2008-29901中所述的藉由用酸酐改质在一个末端具有羟基或胺基的寡聚物或聚合物所产生的聚合物。JP-A-2007-277514中所述的其中将锚定于红外屏蔽材料表面的两个以上锚定部分(例如酸性基团、碱性基团、有机染料部分结构、杂环)引入聚合物末端的聚合物在分散稳定性方面极佳且亦为较佳。
具有锚定于表面的锚定部分的接枝聚合物的实例包含JP-A-54-37082、JP-T-8-507960以及JP-A-2009-258668中所述的聚(低碳亚烷基亚胺)与聚酯的反应产物,JP-A-9-169821中所述的聚烯丙基胺与聚酯的反应产物,JP-A-2009-203462中所述的具有碱性基团以及酸性基团的两性分散剂树脂,JP-A-10-339949以及JP-A-2004-37986中所述的大分子单体与含有氮原子的单体的共聚物,JP-A-2003-238837、JP-A-2008-9426以及JP-A-2008-81732中所述的具有有机染料部分结构或杂环的接枝聚合物,以及JP-A-2010-106268中所述的大分子单体与含有酸性基团的单体的共聚物。
关于藉由自由基聚合来产生具有锚定于表面的锚定部分的接枝聚合物时所用的大分子单体,可使用已知的大分子单体,且其实例包含大单体(MACROMONOMER)AA-6(端基为甲基丙烯酰基的聚甲基丙烯酸甲酯)、AS-6(端基为甲基丙烯酰基的聚苯乙烯)、AN-6S(端基为甲基丙烯酰基的丙烯腈与苯乙烯的共聚物)以及AB-6(端基为甲基丙烯酰基的聚丙烯酸丁酯),均由东亚合成股份有限公司(Toagosei Ltd.)生产;普拉赛(PLACCEL)FM5(5摩尔当量的ε-己内酯与甲基丙烯酸2-羟基乙酯的加合物)以及FA 10L(10摩尔当量的ε-己内酯与丙烯酸2-羟基乙酯的加合物),皆由大赛璐化学工业有限公司(Daicel Chemical Industries,Ltd.)生产;以及JP-A-2-272009中所述的基于聚酯的大分子单体。在这些大分子单体中,基于聚酯的大分子单体具有可挠性且溶剂亲和力极佳,并且鉴于红外屏蔽材料在聚合性组成物中的可分散性与分散稳定性以及使用红外屏蔽材料的聚合性组成物的可显影性,基于聚酯的大分子单体为较佳,且以JP-A-2-272009中所述的基于聚酯的大分子单体为代表的基于聚酯的大分子单体最佳。
关于具有锚定于表面的锚定部分的嵌段聚合物,例如JP-A-2003-49110以及JP-A-2009-52010中所述的嵌段聚合物较佳。
可使用的分散剂可适当地例如自已知分散剂以及界面活性剂中选出。
其特定实例包含“迪斯毕克(Disperbyk)-101(聚酰胺基胺磷酸酯)、107(羧酸酯)、110(含有酸性基团的共聚物)、130(聚酰胺)、161、162、163、164、165、166、170(高分子量共聚物)”以及“毕克(BYK)-P 104、P 105(高分子量不饱和聚羧酸)”,均由毕克化学公司(Byk-Chemie)生产;“埃夫卡(EFKA)4047、4050-4010-4165(基于聚胺基甲酸酯)、埃夫卡4330-4340(嵌段共聚物)、4400-4402(经改质的聚丙烯酸酯)、5010(聚酯酰胺)、5765(高分子量聚羧酸酯)、6220(脂肪酸聚酯)以及6745(酞菁衍生物)”,均由埃夫卡公司(EFKA)生产;“味的素(Ajispur)PB821、PB822、PB880以及PB881”,由味的素精细化学股份有限公司(Ajinomoto Fine Techno Co.,Inc.)生产;“富劳伦(Flowlen)TG-710(胺基甲酸酯寡聚物)”以及“泊里富劳(Polyflow)第50E号以及第300号(丙烯酸系共聚物)”,均由共荣社化学股份有限公司(Kyoeisha Chemical Co.,Ltd.)生产;“迪斯帕隆(Disperon)KS-860、873SN、874、#2150(脂族多价羧酸)、#7004(聚醚酯)、DA-703-50、DA-705以及DA-725”,由楠本化成股份有限公司(Kusumoto Chemicals Ltd.)生产;“戴莫(Demol)RN、N(萘磺酸-福马林聚缩物)、MS、C、SN-B(芳族磺酸-福马林聚缩物)”、“赫莫吉诺(Homogenol)L-18(高分子量聚羧酸)”、“艾牧金(Emulgen)920、930、935、985(聚氧乙烯壬基苯基醚)”以及“乙酰胺(Acetamine)86(十八烷胺乙酸酯)”,均由花王股份有限公司(Kao Corporation)生产;“索斯帕思(Solsperse)5000(酞菁衍生物)、13240(聚酯胺)、3000、17000、27000(末端部分中具有官能部分的聚合物)、24000、28000、32000、38500(接枝聚合物)”,均由路博润日本公司(Lubrizol Japan Ltd.)生产;“尼科尔(Nikkol)T106(聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯)、MYS-IEX(聚氧乙烯单硬脂酸酯)”,皆由日光化学股份有限公司(Nikko Chemicals Co.,Ltd.)生产;西诺科特(Hinoact)T-8000E,由川研精化股份有限公司(Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd.)生产;有机硅氧烷聚合物KP341,由信越化学股份有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)生产;“W001阳离子型界面活性剂”、非离子型界面活性剂(诸如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯以及脱水山梨糖醇脂肪酸酯),以及诸如「W004、W005以及W017」的阴离子型界面活性剂,均由大港股份有限公司(Yusho Co.,Ltd.)生产;“埃夫卡-46、埃夫卡-47、埃夫卡-47EA、埃夫卡聚合物100、埃夫卡聚合物400、埃夫卡聚合物401以及埃夫卡聚合物450”,均由森下股份有限公司(Morishita & Co.,Ltd.)生产;聚合物分散剂,诸如“分散助剂6、分散助剂8、分散助剂15以及分散助剂9100”,均由圣诺普科有限公司(San Nopco Ltd.)生产;“艾迪科普罗尼克(Adeka Pluronic)L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121以及P-123”,均由艾迪科公司(ADEKA Corporation)生产;以及“伊能特(IONET)(商标名)S-20”,由三洋化成工业股份有限公司(SanyoChemical Industries,Co.,Ltd.)生产。
可单独使用这些分散剂中的一者,或可组合使用其两者或两者以上。关于本发明的分散剂,具有锚定于红外屏蔽材料的表面的锚定部分的末端经改质聚合物、接枝聚合物或嵌段聚合物亦可与碱溶性树脂组合使用。碱溶性树脂的实例包含(甲基)丙烯酸共聚物、衣康酸共聚物、丁烯酸共聚物、顺丁烯二酸共聚物、部分酯化顺丁烯二酸共聚物、侧链中具有羧酸的酸性纤维素衍生物以及藉由用酸酐改质含羟基聚合物所获得的树脂,且在这些树脂中,(甲基)丙烯酸共聚物较佳。此外,JP-A-10-300922中所述的N位置上经取代的顺丁烯二酰亚胺单体共聚物、JP-A-2004-300204中所述的醚二聚体共聚物以及JP-A-7-319161中所述的含有聚合性基团的碱溶性树脂较佳。
鉴于可分散性、可显影性以及可沉积性,JP-A-2010-106268中所述的以下树脂较佳。详言之,鉴于可分散性,侧链中具有聚酯链的聚合物分散剂较佳,且鉴于可分散性以及由光微影所形成的图案的解析度,具有酸性基团以及聚酯链的树脂较佳。关于分散剂中的酸性基团,鉴于吸附性,pKa为6以下的酸性基团较佳,且羧酸、磺酸以及磷酸更佳。
下文描述JP-A-2010-106268中所述的分散剂树脂,其较佳用于本发明中。
分散剂较佳为具有自聚酯结构、聚醚结构以及聚丙烯酸酯结构中选出的接枝链的接枝共聚物,其中除氢原子外的原子数目为40至10,000,且接枝共聚物较佳含有至少一种由下式(1)至(5)中的任一者表示的结构单元,更佳含有至少一种由下式(1A)、(2A)、(3)、(4)以及(5)中的任一者表示的结构单元。
在式(1)至(5)中,X1、X2、X3、X4、X5以及X6各自独立地表示氢原子或单价有机基团,且鉴于对合成的限制,其较佳为氢原子或碳数为1至12的烷基,更佳为氢原子或甲基,进而佳为甲基。
在式(3)以及(4)中,R'表示分支链或直链亚烷基(碳数较佳为1至10、更佳2或3),且在式(3)中较佳为由-CH2-CH(CH3)-表示的基团,且在式(4)中较佳为由-CH(CH3)-CH2-表示的基团。
在式(1)至(5)中,Y1、Y2、Y3、Y4以及Y5各自独立地表示二价键联基团且其结构不受特别限制。其特定实例包含下式(Y-1)至(Y-20)的键联基团。在以下结构中,A以及B分别指示与式(1)至(5)中的左端基以及右端基键结的键。在以下所示的结构中,鉴于容易合成,(Y-2)以及(Y-13)较佳。
在式(1)至(5)中,Z1、Z2、Z3、Z4以及Z5各自独立地表示氢原子或单价取代基,且取代基的结构不受特别限制。其特定实例包含烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷硫基醚基、芳硫基醚基、杂芳硫基醚基以及胺基。在这些基团中,根据增强可分散性的观点,具有空间推斥效应的基团较佳,且碳数为5至24的烷基较佳。尤其重要地,碳数为5至24的分支链烷基或碳数为5至24的环状烷基较佳。
在式(1)至(5)中,n、m、p、q以及r各自表示1至500的整数。
在式(1)以及(2)中,j以及k各自独立地表示2至8的整数。鉴于分散稳定性以及可显影性,式(1)以及(2)中的j与k各自较佳为4至6的整数,且最佳为5。
在式(5)中,R表示氢原子或单价有机基团且其结构不受特别限制,但较佳为氢原子、烷基、芳基或杂芳基,更佳为氢原子或烷基。当R为烷基时,所述烷基较佳为碳数为1至20的直链烷基、碳数为3至20的分支链烷基或碳数为5至20的环状烷基,更佳为碳数为1至20的直链烷基,更佳为碳数为1至6的直链烷基。
关于式(5)中的R,结构不同的两个以上R可混合且用于特定树脂中。
鉴于分散稳定性以及可显影性,由式(1)表示的结构单元较佳为由下式(1A)表示的结构单元。
此外,鉴于分散稳定性以及可显影性,由式(2)表示的结构单元较佳为由下式(2A)表示的结构单元。
在式(1A)中,X1、Y1、Z1以及n与式(1)中的X1、Y1、Z1以及n含义相同,且较佳范围亦相同。
在式(2A)中,X2、Y2、Z2以及m与式(2)中的X2、Y2、Z2以及m含义相同,且较佳范围亦相同。
其特定实例包含以下所说明的化合物。在以下化合物中,关于各结构单元所写下的数值(关于主链的重复单元所写下的数值)指示结构单元的含量[质量%,以(重量%)显示]。关于侧链的重复单元所写下的数值指示重复单元的重复次数。
(化合物1)
(化合物2)
(化合物3)
(化合物4)
(化合物5)
(化合物6)
(化合物7)
(化合物8)
(化合物9)
(化合物10)
(化合物11)
(化合物12)
(化合物13)
(化合物14)
(化合物15)
(化合物16)
(化合物20)
(化合物21)
(化合物22)
(化合物23)
(化合物24)
(化合物25)
(化合物26)
(化合物27)
(化合物28)
(化合物29)
(化合物30)
(化合物31)
(化合物32)
(化合物33)
(化合物34)
(化合物35)
(化合物36)
(化合物37)
(化合物38)
(化合物39)
(化合物40)
(化合物41)
(化合物42)
(化合物43)
(化合物44)
(化合物45)
(化合物46)
(化合物47)
(化合物48)
(化合物49)
(化合物50)
(化合物51)
(化合物52)
(化合物53)
(化合物54)
(化合物55)
(化合物56)
(化合物57)
(化合物58)
(化合物59)
(化合物60)
(化合物61)
(化合物62)
(化合物63)
(化合物64)
(化合物65)
(化合物66)
(化合物67)
(化合物68)
(化合物69)
(化合物70)
(化合物71)
(化合物72)
在使用分散剂的情况下,根据增强可分散性的观点,较佳藉由使用钨化合物(以及必要时上述另一红外屏蔽材料)、分散剂以及适当溶剂制备分散组成物,接着将所述分散组成物与聚合性组成物掺合。
聚合性组成物可含有或不含有分散剂,但在含有分散剂的情况下,其于分散组成物中的含量以分散组成物中的钨化合物的整个固体内含物质量计,或在使用另一红外屏蔽材料以及使用红外吸收无机颜料作为另一红外屏蔽材料的情况下,以钨化合物的整个固体内含物质量与红外吸收无机颜料的整个固体内含物质量的总和计,较佳为1质量%至90质量%,更佳为3质量%至70质量%。
[7]增感剂
出于提高聚合起始剂的自由基产生效率以及使感光性波长更长的目的,本发明的聚合性组成物可含有增感剂。可用于本发明中的增感剂较佳为能够藉由电子转移机制或能量转移机制使上述光聚合起始剂敏感的化合物。可用于本发明中的增感剂包含属于以下所列的化合物族群且吸收波长在300纳米至450纳米的波长区域内的化合物。
增感剂的较佳实例包含属于以下化合物族群且吸收波长在330纳米至450纳米的波长区域内的化合物。
举例而言,较佳化合物包含多核芳族化合物(例如菲、蒽、芘、苝、联亚三苯、9,10-二烷氧基蒽)、呫吨类(例如萤光素、伊红、赤藓红、若丹明B(Rhodamine B)、孟加拉玫瑰红(roseBengal))、噻吨酮(2,4-二乙基噻吨酮、异丙基噻吨酮、二乙基噻吨酮、氯噻吨酮)、花青(例如硫杂羰花青、氧杂羰花青)、部花青素类(例如部花青素、羰部花青素)、酞菁、噻嗪(例如硫堇、亚甲基蓝、甲苯胺蓝)、吖啶(例如吖啶橙、氯黄素、吖啶黄素)、蒽醌类(例如蒽醌)、芳酸菁类(例如芳酸菁)、吖啶橙、香豆素(例如7-二乙基胺基-4-甲基香豆素)、香豆素酮、啡噻嗪、吩嗪、苯乙烯基苯、偶氮化合物、二苯甲烷、三苯甲烷、二苯乙烯基苯、咔唑、卟啉、螺环化合物、喹吖啶酮、靛蓝、苯乙烯基、正哌喃离子化合物、吡咯亚甲基化合物、吡唑并三唑化合物、苯并噻唑化合物、巴比妥酸(barbituric acid)衍生物、硫代巴比妥酸衍生物、苯乙酮、二苯甲酮、噻吨酮、芳族酮化合物(诸如米希勒酮(Michler's ketone))以及杂环化合物(诸如N-芳基恶唑啶酮)。
其他实例包含欧洲专利第568,993号、美国专利第4,508,811号以及第5,227,227号、JP-A-2001-125255以及JP-A-11-271969中所述的化合物。
聚合性组成物可含有或不含有增感剂,但在含有增感剂的情况下,其含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为0.01质量%至10质量%,更佳为0.1质量%至2质量%。
[8]交联剂
出于增加永久性图案的强度的目的,本发明的聚合性组成物可还含有交联剂。
关于交联剂,具有交联基团的化合物较佳,且具有两个以上交联基团的化合物更佳。交联基团的特定较佳实例包含氧杂环丁烷基、氰酸酯基以及对于碱溶性粘合剂可具有的交联基团所述的基团。在这些基团中,环氧基、氧杂环丁烷基以及氰酸酯基较佳。亦即,交联剂较佳为环氧化合物、氧杂环丁烷化合物或氰酸酯化合物。
可适当地用作本发明中的交联剂的环氧化合物的实例包含每分子含有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物,以及β位上具有烷基且每分子含有至少两个环氧基的环氧化合物。
每分子具有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物的实例包含(但不限于)联二甲苯酚或联苯酚型环氧化合物(诸如“由日本环氧树脂有限公司(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.)生产的YX4000”)或其混合物、具有异氰尿酸酯结构或其类似物的杂环环氧化合物(诸如“由日产化学工业股份有限公司(Nissan Chemical Industries,Ltd.)生产的特皮克(TEPIC)”以及“由巴斯夫日本公司(BASFJapan)生产的阿拉迪特(Araldite)PT810”)、双酚A型环氧化合物、清漆型酚醛树脂型环氧化合物、双酚F型环氧化合物、氢化双酚A型环氧化合物、双酚S型环氧化合物、苯酚清漆型酚醛树脂型环氧化合物、甲酚清漆型酚醛树脂型环氧化合物、卤化环氧化合物(诸如低溴化环氧化合物、高卤化环氧化合物以及溴化苯酚清漆型酚醛树脂型环氧化合物)、含有烯丙基的双酚A型环氧化合物、三苯酚甲烷型环氧化合物、二苯基二甲醇型环氧化合物、苯酚-联亚二苯型环氧化合物、二环戊二烯型环氧化合物(诸如“由大日本油墨化学工业股份有限公司(Dainippon Ink andChemicals,Inc.)生产的HP-7200以及HP-7200H”)、缩水甘油基胺型环氧化合物(诸如“二胺基二苯基甲烷型环氧化合物、缩水甘油基苯胺以及三缩水甘油基胺基苯酚”)、缩水甘油酯型环氧化合物(诸如邻苯二甲酸二缩水甘油酯、己二酸二缩水甘油酯、六氢邻苯二甲酸二缩水甘油酯以及二聚酸二缩水甘油酯)、乙内酰脲型环氧化合物、脂环族环氧化合物(诸如3,4-环氧基环己基甲基-3',4'-环氧基环己烷甲酸酯、己二酸双(3,4-环氧基环己基甲基)酯、二环戊二烯二环氧化物以及“由丹尼尔化学工业有限公司(Daniel Chemical Industries,Ltd.)生产的GT-300、GT-400以及ZEHPE3150”)、酰亚胺脂环族环氧化合物、三羟基苯基甲烷型环氧化合物、双酚A清漆型酚醛树脂型环氧化合物、四苯酚乙烷型环氧化合物、邻苯二甲酸缩水甘油酯化合物、四缩水甘油基二甲苯酚乙烷化合物、含有萘基的环氧化合物(诸如萘酚芳烷基型环氧化合物、萘酚清漆型酚醛树脂型环氧化合物、四官能性萘型环氧化合物以及作为市售产品的“由日本钢铁化工股份有限公司(Nippon Steel Chemical Co.,Ltd.)生产的ESN-190以及ESN-360”以及“由大日本油墨化学工业股份有限公司(Dainippon Ink andChemicals,Inc.)生产的HP-4032、EXA-4750以及EXA-4700”)、表氯醇与藉由苯酚化合物与二烯烃化合物(诸如二乙烯基苯以及二环戊二烯)之间的加成反应所获得的多酚化合物的反应产物、经受开环聚合且接着用过乙酸或其类似物环氧化的4-乙烯基环己烯-1-氧化物化合物、具有直链含磷结构的环氧化合物、具有环状含磷结构的环氧化合物、α-甲基芪型液晶环氧化合物、二苯甲酰氧基苯型液晶环氧化合物、偶氮苯基型液晶环氧化合物、甲亚胺苯基型液晶环氧化合物、联萘型液晶环氧化合物、吖嗪型环氧化合物、基于甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的环氧化合物(诸如“由日本油脂股份有限公司(NOF Corporation)生产的CP-50S以及CP-50M”)、环己基顺丁烯二酰亚胺与甲基丙烯酸缩水甘油酯的共聚合环氧化合物、双(缩水甘油基氧基苯基)氟型环氧化合物以及双(缩水甘油基氧基苯基)金刚烷型环氧化合物。可单独使用这些环氧树脂中的一者,或可组合使用其两者或两者以上。
除每分子含有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物外,可使用β位上具有烷基且每分子含有至少两个环氧基的环氧化合物。含有β位上经烷基取代的环氧基(更特定言之,β上经烷基取代的缩水甘油基或其类似物)的化合物尤为较佳。
在β位上具有烷基且含有至少环氧基的环氧化合物中,每分子所含的所有两个以上环氧基均可为β上经烷基取代的缩水甘油基,或至少一个环氧基可为β上经烷基取代的缩水甘油基。
氧杂环丁烷化合物的实例包含每分子具有至少两个氧杂环丁烷基的氧杂环丁烷树脂。
其特定实例包含多官能性氧杂环丁烷,诸如双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]醚、1,4-双[(3-甲基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁烷基甲氧基)甲基]苯、丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁烷基)甲酯、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲酯以及其寡聚物或共聚物;以及具有氧杂环丁烷基的化合物与含羟基化合物的醚化合物,诸如清漆型酚醛树脂、聚(对羟基苯乙烯)、卡多型双酚(cardo-type bisphenol)、杯芳烃、杯间苯二酚芳烃(calixresorcinarene)以及倍半氧硅烷。其他实例包含含有氧杂环丁烷环的不饱和单体与(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物。
双顺丁烯二酰亚胺化合物的实例包含4,4'-二苯基甲烷双顺丁烯二酰亚胺、双(3-乙基-5-甲基-4-顺丁烯二酰亚胺基苯基)甲烷以及2,2'-双-[4-(4-顺丁烯二酰亚胺基苯氧基)苯基]丙烷。
氰酸酯化合物的实例包含双A型氰酸酯化合物、双F型氰酸酯化合物、甲酚清漆型酚醛树脂型氰酸酯化合物以及苯酚清漆型酚醛树脂型氰酸酯化合物。
作为交联剂,可使用三聚氰胺或三聚氰胺衍生物。
三聚氰胺衍生物的实例包含羟甲基三聚氰胺以及烷基化羟甲基三聚氰胺(藉由用甲基、乙基、丁基或其类似基团使羟甲基醚化所获得的化合物)。
可单独使用一种交联剂,或可组合使用两种以上交联剂。交联剂较佳为三聚氰胺或烷基化羟甲基三聚氰胺,更佳为六甲基化羟甲基三聚氰胺,因为这些交联剂具有良好储存稳定性且有效增强感光层的表面硬度或固化膜的自身膜强度。
聚合性组成物可含有或不含有交联剂,但在含有交联剂的情况下,其含量以本发明的聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为1质量%至40质量%,更佳为3质量%至20质量%。
[9]固化促进剂
出于加速诸如上述环氧化合物以及氧杂环丁烷化合物的交联剂的热固化的目的,本发明的聚合性组成物可还含有固化促进剂。
可使用的固化促进剂的实例包含胺化合物(例如二氰二胺、苯甲基二甲胺、4-(二甲基胺基)-N,N-二甲基苯甲胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苯甲胺、4-甲基-N,N-二甲基苯甲胺)、四级铵盐化合物(例如氯化三乙基苯甲基铵)、嵌段异氰酸酯化合物(例如二甲胺)、含有咪唑衍生物的双环脒化合物或其盐(例如咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰基乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑)、磷化合物(例如三苯基膦)、胍胺化合物(例如三聚氰胺、胍胺、乙酰胍胺、苯并胍胺)以及S-三嗪衍生物(例如2,4-二胺基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-S-三嗪、2-乙烯基-2,4-二胺基-S-三嗪、2-乙烯基-4,6-二胺基-S-三嗪·异氰尿酸加合物、2,4-二胺基-6-甲基丙烯酰氧基乙基-S-三嗪·异氰尿酸加合物)。可单独使用这些化合物中的一者,或可组合使用其两者以上。
固化促进剂较佳为三聚氰胺或二氰二胺。
可单独使用一种固化促进剂,或可组合使用两种以上固化促进剂。
聚合性组成物可含有或不含有固化促进剂,但在含有固化促进剂的情况下,其含量以聚合性组成物的整个固体内含物计,通常为0.01质量%至15质量%。
[10]填充剂
本发明的聚合性组成物可还含有填充剂。可用于本发明中的填充剂包含经硅烷偶合剂处理表面的球形二氧化硅。
当本发明的聚合性组成物含有填充剂时,因为获得具有高耐久性的图案,所以此为较佳(如在由阻焊剂覆盖的金属导线具有高导线密度的情况下,当阻焊剂需要较高耐久性时,此作用尤其显著)。
由于使用经硅烷偶合剂处理表面的球形二氧化硅,故聚合性组成物的热循环测试抗性以及储存稳定性增强,并且例如甚至在穿过严格氛围(诸如热循环测试)后,仍可维持与图案形成后即刻的轮廓同样良好的轮廓。
若粒子不呈针形、柱形或非晶形形状,而是使其为圆形,则球形填充剂中的“球形”为足够的,且粒子不一定为“完美球形”,而典型“球形”形状即可为“完美球形”形状。
填充剂是否呈球形可藉由经由扫描电子显微镜(scanningelectron microscope;SEM)观察来证实。
填充剂的初始粒子的体积平均粒子直径不受特别限制,且可根据目的适当选择,但较佳为0.05微米至3微米,更佳为0.1微米至1微米。当填充剂的初始粒子的平均粒子直径在上述范围内时,可抑制由产生摇变性所引起的可加工性降低且避免最大粒子直径增加,此为有利的,因为其可防止由外来材料连接于所形成的固化膜所产生的缺陷或涂膜的不均匀性。
填充剂的初始粒子的体积平均粒子直径可藉由动力学光散射粒子直径分布分析仪来量测。
填充剂可藉由使用上述分散剂或粘合剂来分散。如上文所述,鉴于固化性,侧链中具有交联基团的碱溶性粘合剂聚合物尤其较佳。
较佳地,本发明的聚合性组成物还含有至少两种填充剂,所述填充剂具有不同体积平均粒子直径的初始粒子。
-表面处理-
下文描述填充剂的表面处理。填充剂的表面处理不受特别限制,且可根据目的适当选择,但用硅烷偶合剂覆盖二氧化硅的处理较佳。
-硅烷偶合剂-
用于填充剂的表面处理的硅烷偶合剂不受特别限制,且可根据目的适当选择,但至少一个自烷氧硅烷基、氯硅烷基以及乙酰氧基硅烷基中选出的官能基(下文有时称为“第一官能基”)以及至少一个自(甲基)丙烯酰基、胺基以及环氧基中选出的官能基(下文有时称为“第二官能基”)较佳。所述第二官能基更佳为(甲基)丙烯酰基或胺基。第二官能基更佳为(甲基)丙烯酰基。当第二官能基为(甲基)丙烯酰基时,鉴于储存稳定性以及TCT抗性,此为有利的。
亦可较佳使用JP-B-7-68256中所述的硅烷偶合剂,其含有至少一个自烷氧硅烷基、氯硅烷基以及乙酰氧基硅烷基中选出的成员作为第一官能基以及至少一个自咪唑基、烷基咪唑基以及乙烯基咪唑基中选出的成员作为第二官能基。
硅烷偶合剂不受特别限制,但其较佳实例包含γ-胺基丙基三乙氧基硅烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基三甲氧基硅烷、N-(β-胺基乙基)-γ-胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、JP-B-7-68256中所述的α-[[3-(三甲氧基硅烷基)丙氧基]甲基]-咪唑-1-乙醇、2-乙基-4-甲基-α-[[3-(三甲氧基硅烷基)丙氧基]甲基]-咪唑-1-乙醇、4-乙烯基-α-[[3-(三甲氧基硅烷基)丙氧基]甲基]-咪唑-1-乙醇、2-乙基-4-甲基咪唑丙基三甲氧基硅烷以及其盐、分子内缩合物以及分子间缩合物。可单独使用一种所述硅烷偶合剂,或可组合使用其两种以上。
使用上述硅烷偶合剂的球形二氧化硅表面处理可预先仅针对球形二氧化硅进行(在此情况下,下文中处理有时称为「预处理」)或可与聚合性组成物中所含的一部分或所有其他填充剂一起形成。
进行处理的方法不受特别限制,且其实例包含干法、水性溶液法、有机溶剂法以及喷雾法。进行预处理时的温度不受特别限制,但较佳为常温至200℃。
在预处理时,亦较佳添加催化剂。所述催化剂不受特别限制,但其实例包含酸、碱、金属化合物以及有机金属化合物。
进行预处理时的硅烷偶合剂的添加量不受特别限制,但较佳为每100质量份球形二氧化硅0.01质量份至50质量份,更佳为0.05质量份至50质量份。当添加量在此范围内时,实现足以产生作用的表面处理,且同时抑制由处理后球形二氧化硅聚集所引起的可操作性降低。
因为第一官能基与基板表面以及球形二氧化硅表面上以及粘合剂中的活性基团反应,且第二官能基另外与粘合剂中的羧基以及烯系不饱和基团反应,所以硅烷偶合剂具有增强基板与感光层之间的粘着性的作用。另一方面,上述硅烷偶合剂具有高反应性,因此,若硅烷偶合剂自身添加至聚合性组成物中,则由于其扩散作用而使得在储存期间主要第二官能基反应或失活,从而导致存放期或适用期短。
然而,当使用以上述硅烷偶合剂预处理的球形二氧化硅时,扩散作用得到抑制,从而极大地改良存放期或适用期的问题,且亦可建立单液体系统。此外,当对球形二氧化硅施用预处理时,因为可自由选择诸如搅拌条件、温度条件以及催化剂使用的条件,所以与添加球形二氧化硅而不进行预处理的情况相比,硅烷偶合剂的第一官能基与球形二氧化硅中的活性基团之间的反应速率可显著增加。就诸如无电镀金、无电镀焊以及抗湿性负荷测试的所需严格特征而言,又可获得极好结果。此外,藉由进行预处理,所用的硅烷偶合剂量可降低且存放期以及适用期可获得更大改良。
可用于本发明中的经硅烷偶合剂处理表面的球形二氧化硅的实例包含电气化学工业股份有限公司(Denki Kagaku KogyoKabushiki Kaisha)的FB以及SFP系列;龙森股份有限公司(Tatsumori Ltd.)的1-FX;东亚合成股份有限公司(Toagosei CO.,Ltd.)的HSP系列;以及扶桑化学股份有限公司(Fuso Chemical Co.,Ltd.)的SP系列。
聚合性组成物可含有或不含有填充剂,但在含有填充剂的情况下,尽管填充剂的含量不受特别限制,且可根据目的适当选择,但其含量以聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为1质量%至60质量%。当添加量在此范围内时,足够降低线性膨胀系数,且防止所形成的固化膜脆化,继而可在使用永久性图案形成导线时充分发挥其作为导线保护膜的功能。
[11]弹性体
本发明的聚合性组成物可还含有弹性体。
由于含有弹性体,故当聚合性组成物用于阻焊剂时,与印刷线路板的导电层的粘着性可更为增强且同时固化膜的耐热性、耐热冲击性、可挠性以及韧性可获得更大提高。
可用于本发明中的弹性体不受特别限制,且可根据目的适当选择,且其实例包含基于苯乙烯的弹性体、基于烯烃的弹性体、基于胺基甲酸酯的弹性体、基于聚酯的弹性体、基于聚酰胺的弹性体、丙烯酸系弹性体以及基于聚硅氧的弹性体。所述弹性体由硬区段组分与软区段组分组成,其中一般而言,前者促进耐热性以及强度且后者促进可挠性以及韧性。在这些弹性体中,鉴于与其他材料的相容性,基于聚酯的弹性体为有利的。
基于苯乙烯的弹性体的实例包含苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物以及苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物。作为构成基于苯乙烯的弹性体的组分,除苯乙烯外,可使用苯乙烯衍生物,诸如α-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-丙基苯乙烯以及4-环己基苯乙烯。其特定实例包含涂夫普恩(Tufprene)、索普恩(Solprene)T、阿萨普恩(Asaprene)T、涂夫特克(Tuftec)(均由朝日化学工业股份有限公司(Asahi Chemical Industry Co.,Ltd.)生产)、弹性体AR(由安隆化成股份有限公司(Aronkasei Co.,Ltd.)生产)、克拉通(Kraton)G、卡里夫克斯(Kaliflex)(两者皆由壳牌化学日本公司(Shell Chemicals Japan Ltd.)生产)、JSR-TR、TSR-SIS、戴纳龙(DYNARON)(均由日本合成橡胶股份有限公司(Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.)生产)、登卡(Denka)STR(由电气化学工业股份有限公司(Denki Kagaku Kogyo KabushikiKaisha)生产)、昆塔克(Quintac)(由瑞翁股份有限公司(ZEONCorp.)生产)、TPE-SB系列(由住友化学工业股份有限公司(Sumitomo Chemical Co.,Ltd.)生产)、拉巴隆(RABALON)(由三菱化学股份有限公司(Mitsubishi Chemical Corp.)生产)、瑟普通(SEPTON)、海布拉(HYBRAR)(两者皆由可乐丽股份有限公司(Kuraray Co.,Ltd.)生产)、苏米夫克斯(Sumiflex)(由住友电木股份有限公司(Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.)生产)、雷斯托姆(LEOSTOMER)以及阿替姆(ACTYMER)(两者皆由理研乙烯基工业股份有限公司(Riken Vinyl Industry Co.,Ltd.)生产)。
基于烯烃的弹性体为碳数为2至20的α-烯烃(诸如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯以及4-甲基-戊烯)的共聚物,且其实例包含乙烯-丙烯共聚物(ethylene-propylene copolymer;EPR)以及乙烯-丙烯-二烯共聚物(ethylene-propylene-diene copolymer;EPDM)。基于烯烃的弹性体的其他实例包含α-烯烃与碳数为2至20的非共轭二烯的共聚物,所述非共轭二烯诸如为二环戊二烯、1,4-己二烯、环辛二烯、亚甲基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、丁二烯以及异戊二烯以及环氧化聚丁二烯。基于烯烃的弹性体还包含例如藉由使甲基丙烯酸与丁二烯-丙烯腈共聚物共聚合所获得的经羧基改质的NBR。另外,基于烯烃的弹性体包含乙烯-α-烯烃共聚物橡胶、乙烯-α-烯烃-非共轭二烯共聚物橡胶、丙烯-α-烯烃共聚物橡胶、丁烯-α-烯烃共聚物橡胶及其类似物。
基于烯烃的弹性体的特定实例包含米拉斯托姆(MILASTOMER)(由三井石油化学工业股份有限公司(MitsuiPetrochemical Industries,Ltd.)生产)、艾克特(EXACT)(由埃克森化学公司(Exxon Chemical Corp.)生产)、英格吉(ENGAGE)(由陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)生产)、氢化苯乙烯-丁二烯橡胶“戴博恩(DYNABON)HSBR”(由日本合成橡胶股份有限公司(Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.)生产)、丁二烯-丙烯腈共聚物“NBR系列”(由日本合成橡胶股份有限公司(JapanSynthetic Rubber Co.,Ltd.)生产)、两个末端经羧基改质的含有交联点的丁二烯-丙烯腈共聚物“XER系列”(由日本合成橡胶股份有限公司(Japan Synthetic Rubber Co.,Ltd.)生产)以及聚丁二烯部分环氧化的环氧化聚丁二烯“BF-1000”(由日本曹达股份有限公司(Nippon Soda Co.,Ltd.)生产)。
基于胺基甲酸酯的弹性体由两个结构单元组成,亦即由低分子(短链)二醇与二异氰酸酯构成的硬区段,以及由聚合物(长链)二醇与二异氰酸酯构成的软区段。聚合物(长链)二醇的实例包含聚丙二醇、聚氧化四甲基醚、聚(己二酸1,4-亚丁酯)、聚(己二酸亚乙基-1,4-亚丁酯)、聚己内酯、聚(碳酸1,6-亚己酯)以及聚(己二酸1,6-亚己基-亚新戊酯)。聚合物(长链)二醇的数量平均分子量较佳为500至10,000。低分子(短链)二醇的实例包含乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇以及双酚A。短链二醇的数量平均分子量较佳为48至500。基于胺基甲酸酯的弹性体的特定实例包含潘德克斯(PANDEX)T-2185、T-2983N(两者皆由大日本油墨化学工业股份有限公司(Dainippon Ink and Chemicals,Inc.)生产)以及硅利通(Silactone)E790。
基于聚酯的弹性体为藉由使二羧酸或其衍生物与二醇化合物或其衍生物聚缩合来获得。二羧酸的特定实例包含芳族二羧酸,诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸以及萘二甲酸;藉由用甲基、乙基、苯基或其类似基团取代上述二羧酸的芳环的氢原子所形成的芳族二羧酸;碳数为2至20的脂族二羧酸,诸如己二酸、癸二酸以及十二烷二甲酸;以及脂环族二羧酸,诸如环己烷二甲酸。可单独使用这些化合物中的一者,或可组合使用其两者以上。二醇化合物的特定实例包含脂族二醇以及脂环族二醇,诸如乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇以及1,4-环己二醇;双酚A;双(4-羟基苯基)甲烷;双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷;以及间苯二酚。可单独使用这些化合物中的一者,或可组合使用其两者以上。亦可使用芳族聚酯(例如聚对苯二甲酸亚丁酯)部分充当硬区段组分且脂族聚酯(例如聚丁二醇)部分充当软区段组分的多嵌段共聚物。根据硬区段以及软区段的种类、比率、分子量差异或其类似物,存在各种级别的聚酯弹性体。基于聚酯的弹性体的特定实例包含海特尔(Hytrel)(由东丽杜邦股份有限公司(DuPont-Toray Co.,Ltd.)生产)、佩普恩(Pelprene)(由东洋纺绩股份有限公司(Toyobo Co.,Ltd.)生产)以及艾斯佩(Espel)(由日立化学股份有限公司(Hitachi Chemical Co.,Ltd.)生产)。
基于聚酰胺的弹性体由以聚酰胺构成的硬区段以及以聚醚或聚酯构成的软区段组成,且大致分为两种类型,亦即聚醚嵌段酰胺型以及聚醚-酯嵌段酰胺型。聚酰胺的实例包含聚酰胺6、聚酰胺11以及聚酰胺12。聚醚的实例包含聚氧乙烯、聚氧丙烯以及聚丁二醇。基于聚酰胺的弹性体的特定实例包含UBE聚酰胺弹性体(由宇部工业股份有限公司(Ube Industries,Ltd.)生产)、戴米德(DAIAMID)(由大赛璐赫斯有限公司(Daicel-Huels Ltd.)生产)、佩巴克斯(PEBAX)(由东丽工业股份有限公司(Toray Industries,Inc.)生产)、格里隆(Grilon)ELY(艾曼斯化学贸易(日本)有限公司(EMS-CHEMIE(Japan)Ltd.))、诺伐米德(Novamid)(由三菱化学股份有限公司(Mitsubishi Chemical Corp.)生产)、格里拉斯(Grilax)(由大日本油墨化学工业股份有限公司(Dainippon Ink and Chemicals,Inc.)生产)。
丙烯酸系弹性体是藉由使诸如丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸甲氧基乙酯以及丙烯酸乙氧基乙酯的丙烯酸酯、诸如甲基丙烯酸缩水甘油酯以及烷基缩水甘油醚的含环氧基单体及/或诸如丙烯腈以及乙烯的基于乙烯基的单体共聚合来获得。丙烯酸系弹性体的实例包含丙烯腈-丙烯酸丁酯共聚物、丙烯腈-丙烯酸丁酯-丙烯酸乙酯共聚物以及丙烯腈-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物。
基于聚硅氧的弹性体主要由有机聚硅氧烷构成且分为聚二甲基硅氧烷型、聚甲基苯基硅氧烷型以及聚二苯基硅氧烷型。可使用部分经乙烯基、烷氧基或其类似基团改质的有机聚硅氧烷。基于聚硅氧的弹性体的特定实例包含KE系列(由信越化学股份有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)生产)、SE系列、CY系列以及SH系列(均由道康宁东丽聚硅氧有限公司(Dow CorningToray Silicone Co.,Ltd.)生产)。
除这些弹性体外,可使用经橡胶改质的环氧树脂。经橡胶改质的环氧树脂可藉由用两个末端经羧基改质的丁二烯-丙烯腈橡胶、末端经胺基改质的聚硅氧橡胶或其类似物改质例如上述双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、柳醛型环氧树脂、苯酚清漆型酚醛树脂型环氧树脂或甲酚清漆型酚醛树脂型环氧树脂的一部分或所有环氧基来获得。
在弹性体中,鉴于剪切粘着性以及耐热冲击性,两个末端经羧基改质的丁二烯-丙烯腈共聚物,艾斯佩(其为含有羟基且基于聚酯的弹性体(艾斯佩1612以及1620,由日立化学股份有限公司(Hitachi Chemical Co.,Ltd.)生产))以及环氧化聚丁二烯较佳。
本发明的聚合性组成物可含有或不含有弹性体,但在含有弹性体的情况下,以聚合性组成物的整个固体内含物质量计的其含量不受特别限制,且可根据目的适当选择,但以固体内含物计较佳为0.5质量%至30质量%,更佳为1质量%至10质量%,更佳为3质量%至8质量%。当所述含量在上述较佳范围内时,此为有利的,因为剪切粘着力以及耐热冲击性可更为增强。
[12]界面活性剂
在本发明的聚合性组成物中,根据更加改良涂布性的观点,可添加各种界面活性剂。作为界面活性剂,可使用诸如含氟界面活性剂、非离子型界面活性剂、阳离子型界面活性剂、阴离子型界面活性剂以及含有聚硅氧的界面活性剂的各种界面活性剂。
具体而言,由于含有含氟界面活性剂,故当本发明的聚合性组成物制备成涂布溶液时,液体性质(尤其流动性)可进一步增强且涂层厚度的均匀性以及液体节省效率又可更加改良。
亦即,在使用应用含有含氟界面活性剂的聚合性组成物的涂布溶液形成膜的情况下,涂布表面与涂布溶液之间的界面张力降低,藉此涂布表面的可湿性获得改良且涂布表面上的涂布性增强。因此,即使当使用较少量的溶液形成约数微米的薄膜时,亦可有利地进行厚度不均匀性降低且厚度均匀的膜形成。
含氟界面活性剂中的氟含量较佳为3质量%至40质量%,更佳为5质量%至30质量%,更佳为7质量%至25质量%。鉴于涂膜厚度的均匀性或液体节省效率,氟含量在上述范围内的含氟界面活性剂为有效的且亦展现于聚合性组成物中的良好溶解性。
含氟界面活性剂的实例包含梅格非斯(MEGAFACE)F 171、梅格非斯F172、梅格非斯F173、梅格非斯F176、梅格非斯F177、梅格非斯F141、梅格非斯F142、梅格非斯F143、梅格非斯F144、梅格非斯R30、梅格非斯F437、梅格非斯F475、梅格非斯F479、梅格非斯F482、梅格非斯F554、梅格非斯F780、梅格非斯F781(均由DIC股份有限公司(DIC Corporation)生产)、福罗拉德(FLORAD)FC430、福罗拉德FC431、福罗拉德FC 171(均由住友3M股份有限公司(Sumitomo 3M Ltd.)生产)、萨福隆(SURFLON)S-382、萨福隆SC-101、萨福隆SC-103、萨福隆SC-104、萨福隆SC-105、萨福隆SC-1068、萨福隆SC-381、萨福隆SC-383、萨福隆S-393、萨福隆KH-40(均由朝日玻璃股份有限公司(Asahi Glass Co.,Ltd.)生产)以及索斯帕思20000(由捷利康有限公司(Zeneca Co.,Ltd.)生产)。
非离子型界面活性剂的特定实例包含聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月桂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯以及脱水山梨糖醇脂肪酸酯(诸如普罗尼克L10、L31、L61、L62、10R5、17R2以及25R2,以及特求尼克(Tetronic)304、701、704、901、904以及150R1,均由巴斯夫公司(BASF)生产)。
阳离子型界面活性剂的特定实例包含酞菁衍生物(埃夫卡-745,商标名,由森下产业股份有限公司(Morishita Sangyo K.K.)生产)、有机硅氧烷聚合物KP341(由信越化学股份有限公司(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.)生产)、(甲基)丙烯酸(共)聚合物泊里富劳第75号、第90号以及第95号(由共荣社化学股份有限公司(Kyoei Chemical Co.,Ltd.)生产)以及W001(由大港股份有限公司(Yusho Co Ltd.)生产)。
阴离子型界面活性剂的特定实例包含WO04、WO05以及WO17(由大港股份有限公司(Yusho Co Ltd.)生产)。
含聚硅氧的界面活性剂的实例包含“东丽(TORAY)聚硅氧DC3PA”、“东丽聚硅氧SH7PA”、“东丽聚硅氧DC11PA”、“东丽聚硅氧SH21PA”、“东丽聚硅氧SH28PA”、“东丽聚硅氧SH29PA”、“东丽聚硅氧SH30PA”以及“东丽聚硅氧SH8400”,由道康宁东丽聚硅氧有限公司(Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.)生产;“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”以及“TSF-4452”,由迈图高新材料公司(Momentive PerformanceMaterials Inc.)生产;“KP341”、“KF6001”以及“KF6002”,由信越聚硅氧股份有限公司(Shin-Etsu Silicone)生产;以及“毕克-323”以及“毕克-330”,由毕克化学公司(Byk-Chemie)生产。
可单独使用界面活性剂中的一种,或可组合两种以上界面活性剂。
聚合性组成物可含有或不含有界面活性剂,但在含有界面活性剂的情况下,其含量以本发明聚合性组成物的整个固体内含物质量计,较佳为0.001质量%至1质量%,更佳为0.01质量%至0.1质量%。
[13]其他组分
本发明的聚合性组成物可含有除上述基本组分以及较佳添加剂外的其他组分,这些组分可根据目的适当选择以及使用,只要不减弱本发明的作用即可。
可组合使用的其他组分的实例包含热固化促进剂、热聚合抑制剂、增塑剂以及着色剂(着色颜料或染料)。此外,可组合使用与基底材料表面的粘着促进剂以及其他助剂(诸如导电粒子、填充剂、消泡剂、阻燃剂、调平剂、释放促进剂、抗氧化剂、芳香剂、表面张力调节剂以及链转移剂)。
藉由适当并有所述组分,可调整目标阻焊剂的性质,诸如稳定性、照相效应以及膜物理性质。
热聚合抑制剂的详情例如描述于JP-A-2008-250074第[0101]段至第[0102]段中。
增塑剂的详情描述于JP-A-2008-250074第[0103]段以及第[0104]段中。
着色剂的详情例如描述于JP-A-2008-250074第[0105]段以及第[0106]段以及JP-A-2009-205029第[0038]段以及第[0039]段中。
粘着促进剂的详情例如描述于JP-A-2008-250074第[0107]段至第[0109]段中。
这些公开案中所述的添加剂均可用于本发明的聚合性组成物中。
在由此获得的聚合性组成物中,固体内含物浓度较佳为5质量%至90质量%,更佳为20质量%至80质量%,且最佳为40质量%至60质量%。
本发明的聚合性组成物的用途不受特别限制,但其实例包含阻焊剂、用于固相成像装置中的硅基板的背表面的光阻挡膜以及用于waver级透镜的光阻挡膜,其中阻焊剂较佳。
在本发明的聚合性组成物用于阻焊剂的情况下,为形成具有相对大厚度的涂膜,固体内含物浓度较佳为30质量%至80质量%,更佳为35质量%至70质量%,且最佳为40质量%至60质量%。
此外,本发明的聚合性组成物的粘度较佳为1毫帕·秒至3,000毫帕·秒,更佳为10毫帕·秒至2,000毫帕·秒,且最佳为100毫帕·秒至1,500毫帕·秒。
在本发明的聚合性组成物用于阻焊剂的情况下,鉴于厚膜可成形性以及均匀涂布性,粘度较佳为10毫帕·秒至3,000毫帕·秒,更佳为500毫帕·秒至1,500毫帕·秒,且最佳为700毫帕·秒至1,400毫帕·秒。
本发明是关于一种使用本发明的聚合性组成物形成的感光层。本发明的感光层由本发明的聚合性组成物形成,因此,此感光层展现对红外区的高光阻挡作用以及对可见区的高透光性且可形成具有所需轮廓且耐久性极佳(例如对高温以及高湿度的耐久性以及与基板的粘着性)的图案。
本发明亦关于一种使用本发明的聚合性组成物形成的永久性图案。本发明的永久性图案是藉由使由本发明的聚合性组成物形成的感光层经受曝光以及碱显影来获得,且由于使用本发明的聚合性组成物,故此图案展现对红外区的高光阻挡作用以及对可见区的高透光性且具有所需轮廓以及极佳耐久性(例如对高温以及高湿度的耐久性以及与基板的粘着性)。
此外,本发明亦关于一种图案形成方法,其按次序包括:藉由使用本发明的光聚合性组成物形成感光层的步骤;使所述感光层图案曝光以硬化曝光区的步骤;以及藉由碱显影移除未曝光区以形成永久性图案的步骤。
下文藉由参考使用本发明的聚合性组成物形成的图案化阻焊剂来详细描述形成永久性图案的方法。然而,与用于制备涂布溶液的溶剂的种类以及用量、涂布溶液的涂布方法、感光层的厚度以及曝光以及其他步骤有关的描述并不限于所述阻焊剂。此处,举例描述藉由使用聚合性组成物形成感光层(聚合性组成物层)的情况。
-感光层-
为形成图案化阻焊剂(阻焊剂图案),首先,使用本发明的聚合性组成物形成感光层,所述感光层不受特别限制,只要其为由上述聚合性组成物形成的层即可。膜厚度、多层结构以及其类似情况可根据目的适当选择。
形成感光层的方法包含如下方法:使本发明的聚合性组成物溶解、乳化或分散于水或溶剂中以制备涂布溶液,直接涂覆所述涂布溶液,以及干燥涂层。
用于制备涂布溶液的溶剂不受特别限制,且可根据目的适当选择能够均匀地溶解或分散本发明聚合性组成物的各组分的溶剂。其实例包含醇,诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、第二丁醇以及正己醇;酮,诸如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、二异丁基酮、环己酮以及环戊酮;酯,诸如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸正戊酯、硫酸甲酯、丙酸乙酯、邻苯二甲酸二甲酯、苯甲酸乙酯、丙二醇单甲醚乙酸酯以及乙酸甲氧基丙酯;芳族烃,诸如甲苯、二甲苯、苯以及乙基苯;卤化烃,诸如四氯化碳、三氯乙烯、氯仿、1,1,1-三氯乙烷、二氯甲烷以及一氯苯;醚,诸如四氢呋喃、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、1-甲氧基-2-丙醇以及丙二醇单甲醚;二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲亚砜以及环丁砜。可单独使用这些溶剂中的一者,或可组合使用其两者以上。亦可添加已知的界面活性剂。
将涂布溶液涂覆于载体上的方法不受特别限制,且可根据目的适当选择,且其实例包含藉由使用旋涂机、狭缝旋涂机、滚涂机、模涂机或帘式涂布机涂覆涂布溶液的方法。
涂膜的干燥条件视各别组分、溶剂种类、用量及其类似物而变化,但通常在60℃至150℃的温度下干燥30秒至15分钟。
感光层的厚度不受特别限制,且可根据目的适当选择,但例如较佳为1微米至100微米,更佳为2微米至50微米,更佳为4微米至30微米。
(阻焊剂图案形成方法)
藉由使用用于本发明阻焊剂的聚合性组成物来形成阻焊剂永久性图案的方法至少包括曝光步骤且通常还含有显影步骤以及其他步骤,其中根据需要选择适当条件。附带而言,如本发明中所使用,“曝光”不仅包含曝露于各种波长的光,而且亦包含用诸如电子束以及X射线的放射线照射。
<曝光步骤>
曝光步骤为经由遮罩使由聚合性组成物形成的感光层曝光的步骤,且在此步骤中,仅固化用光照射的区域。
较佳藉由用放射线照射来进行曝光,且作为曝光可使用的放射线,较佳使用电子束、KrF、ArF、紫外光(诸如g线、h线以及i线)或可见光。KrF、g线、h线以及i线尤其较佳。
曝光系统的实例包含步进曝光以及曝露于高压汞灯。
曝光剂量较佳为5毫焦耳/平方公分至3,000毫焦耳/平方公分,更佳为10毫焦耳/平方公分至2,000毫焦耳/平方公分,且最佳为50毫焦耳/平方公分至1,000毫焦耳/平方公分。
<其他步骤>
其他步骤不受特别限制且可根据目的适当选择。其实例包含基板表面处理步骤、显影步骤、固化处理步骤以及后曝光步骤。
<显影步骤>
在曝光步骤后,进行碱显影加工(显影步骤)以溶解掉未在曝光步骤中用光照射的区域,藉此仅保留光固化区且形成具有光阻挡作用的图案化阻焊剂。
作为显影剂,不对下层电路造成损伤的有机碱显影剂较佳。显影温度通常为20℃至40℃,且显影时间为10秒至180秒。
作为用于显影剂的碱,例如使用藉由用纯水稀释有机碱性化合物(诸如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱、吡咯、哌啶以及1,8-二氮双环-[5,4,0]-7-十一碳烯)以具有一般0.001质量%至10质量%、较佳0.01质量%至1质量%的浓度所获得的碱性水溶液。附带而言,当使用由所述碱性水溶液构成的显影剂时,一般在显影后用纯水洗涤(冲洗)。
<固化处理步骤>
固化处理步骤为必要时在显影步骤后将固化处理应用于所形成图案中的感光层的步骤。藉由进行此处理来增强永久性图案的机械强度。
固化处理步骤不受特别限制,且可根据目的适当选择,且其适合实例包含整个表面曝光处理以及整个表面加热处理。
整个表面曝光处理方法的实例包含在显影步骤后曝光其中形成有图案化感光层的层压物的整个表面的方法。由于整个表面曝光,故促进形成感光层的聚合性组成物中的聚合组分的固化且进一步进行永久性图案的固化,藉此改良机械强度以及耐久性。
进行整个表面曝光的设备不受特别限制,且可根据目的适当选择,但其较佳实例包含UV曝光机,诸如超高压汞灯。
此外,整个表面加热处理方法包含在显影步骤后加热其中形成有图案化感光层的层压物的整个表面的方法。由于整个表面加热,故图案化的膜强度获得增强。
整个表面加热时的加热温度较佳为120℃至250℃,更佳为120℃至250℃。当加热温度为120℃以上时,藉由加热处理增加膜强度,且当加热温度为250℃以下时,可防止聚合性组成物中的树脂分解而使膜品质弱化以及脆化。
整个表面加热时的加热时间较佳为3分钟至180分钟,更佳为5分钟至120分钟。
进行整个表面加热的设备不受特别限制,且可根据目的由已知设备中适当选出,且其实例包含干燥炉、热板以及红外加热器。
由此形成的图案化光阻具有极佳的红外屏蔽性质,因此其应用范围广泛。本发明的聚合性组成物对红外区的光屏蔽性质以及对紫外至可见区的透光性极佳,从而能够形成具有极佳轮廓的图案,且所形成的图案(固化膜)展现极佳红外屏蔽性质。因此,聚合性组成物适用于形成用于具有甚至对红外区亦具有敏感性的光电二极体的装置(尤其固态成像装置)的阻焊剂。
如上文所述,本发明的聚合性组成物不仅适用于形成阻焊剂,而且适用于形成用于固态成像装置中的硅基板的背表面的光阻挡膜或用于晶圆级透镜的光阻挡膜。
以此方式,本发明亦关于一种具有由本发明的聚合性组成物形成的永久性图案的固态成像装置。
下文藉由参看图1以及图2来描述根据本发明的一实施例的固态成像装置,但本发明并不限于以下特定实例。
附带而言,图1与图2之间共同的部分由共同参考数字或符号指示。
此外,在描述中,“顶部”、“上方”以及“上侧”指示离硅基板10较远一侧,且“底部”、“下方”以及“下侧”指示离硅基板10较近一侧。
图1为显示配备有根据上述实施例的一特定实例的固态成像装置的相机模组的组态的示意性横截面图。
图1中所示的相机模组200经由作为连接构件的焊球60连接于作为安装基板的电路基板70。
更特定言之,相机模组200被安装成包括在硅基板的第一主要表面上具有影像形成装置部分的固态成像装置基板100、安置于固态成像装置基板100的第一主要表面的上侧上的玻璃基板30(透光基板)、安置于玻璃基板30上方的红外截止滤光片42、具有成像透镜40且安置于玻璃基板30以及红外截止滤光片42上方的透镜架50以及经安置以包围固态成像装置基板100以及玻璃基板30的外围的光阻挡与电磁屏障44。各别构件使用粘着剂20、41、43以及45来粘着。
在相机模组200中,来自外部的入射光hν依序穿过成像透镜40、红外截止滤光片42以及玻璃基板30并到达固态成像装置基板100的成像装置部分。
此外,相机模组200经由固态成像装置基板100的第二主要表面侧的焊球60(连接材料)连接于电路板70。
图2为图1中的固态成像装置基板100的放大横截面图。
固态成像装置基板100被安装成包括作为基体的硅基板10、成像装置12、层间绝缘膜13、基底层14、红色滤光片15R、绿色滤光片15G、蓝色滤光片15B、外涂层16、微透镜17、光阻挡膜18、绝缘膜22、金属电极23、阻焊层24、内部电极26以及装置表面电极27。
可省去阻焊层24。
首先,下文主要描述固态成像装置基板100的第一主要表面侧的组态。
如图2中所示,二维排列有多个成像装置12(诸如CCD以及CMOS)的成像装置部分设置于作为固态成像装置基板100的基体的硅基板10的第一主要表面侧。
层间绝缘膜13形成于成像装置部分中的成像装置12上,且基底层14形成于层间绝缘膜13上。此外,对应于各别成像装置12的红色滤光片15R、绿色滤光片15G以及蓝色滤光片15B(下文中这些滤光片有时统称为“彩色滤光片15”)安置于基底层14上。
未图示的光阻挡膜可设置于红色滤光片15R、绿色滤光片15G以及蓝色滤光片15B的边界中以及成像装置部分的外围中。此光阻挡膜可例如使用已知的黑色光阻产生。
外涂层16形成于彩色滤光片15上,且对应于成像装置12(彩色滤光片15)的微透镜17形成于外涂层16上。
在成像装置第一主要表面侧的外围中,设置外围电路(未图示)以及内部电极26,且内部电极26经由外围电路电性连接于成像装置12。
此外,装置表面电极27经由层间绝缘膜13形成于内部电极26上。在内部电极26与装置表面电极27之间的层间绝缘膜13中,形成用于电性连接这些电极的接触插塞(未图示)。装置表面电极27用于经由接触插塞以及内部电极26施加电压以及读取信号。
基底层14形成于装置表面电极27上,且外涂层16形成于基底层14上。将形成于装置表面电极27上的基底层14以及外涂层16切口以形成焊垫开孔并曝露装置表面电极27的一部分。
此为固态成像装置基板100的第一主要侧的组态。
在固态成像装置基板100的第一主要侧,粘着剂20设于成像装置部分的外围中,且固态成像装置基板100以及玻璃基板30经由粘着剂20粘着。
硅基板10具有穿透硅基板10的通孔,且界定金属电极23的一部分的穿透电极设置于所述通孔中。成像装置部分以及电路板70由所述穿透电极电性连接。
下文主要描述固态成像装置基板100的第二主要表面侧的组态。
在第二主要表面侧,自第二主要表面至通孔的内壁形成绝缘膜22。
在绝缘膜22上,设置经图案化以自硅基板10的第二主要表面上的区域延亚至通孔内部的金属电极23。金属电极23为用于连接固态成像装置基板100中的成像装置部分与电路板70的电极。
穿透电极为在通孔内、在金属电极23外形成的部分。穿透电极穿透硅基板10以及一部分层间绝缘膜且到达内部电极26的下侧以电性连接于内部电极26。
此外,在第二主要表面侧,设置覆盖上面形成有金属电极23的第二主要表面且具有曝露金属电极23的一部分的开孔的阻焊层24(保护性绝缘膜)。
此外,在第二主要表面侧,设置覆盖上面形成有阻焊层24的第二主要表面且具有曝露金属电极23的一部分的开孔的光阻挡膜18。
在此组态中,(1)光阻挡层18以及阻焊层24共同界定单层的光阻挡阻焊层可由本发明的聚合性组成物形成,或(2)光阻挡膜18与阻焊层24为分开的层且光阻挡膜18可由本发明的聚合性组成物形成(在此情况下,阻焊层可使用已知的阻焊剂组成物形成)。
在图2中,光阻挡膜18经图案化以覆盖金属电极23的一部分且曝露其余部分,但可经图案化以曝露整个金属电极23(上述情况亦适用于阻焊层24的图案化)。
亦可省去阻焊层24且光阻挡膜18可直接形成于形成有金属电极23的第二主要表面上。
作为连接构件的焊球60设置于曝露的金属电极23上,且固态成像装置基板100的金属电极23与电路板70的未图示连接电极经由焊球60电性连接。
以上描述固态成像装置基板100的组态,且除固态成像装置基板100的光阻挡膜18外的每一部分均可藉由已知方法来形成,诸如JP-A-2009-158863第0033段至第0068段中所述的方法以及JP-A-2009-99591第0036段至第0065段中所述的方法。
光阻挡膜18可藉由用于本发明的光阻挡膜的上述制造方法来形成。
层间绝缘膜13以SiO2膜或SiN膜形式,例如藉由溅镀或化学气相沉积(chemical vapor deposition;CVD)形成。
彩色滤光片15例如藉由光微影使用已知的彩色抗蚀剂来形成。
外涂层16以及基底层14例如藉由光微影使用已知抗蚀剂形成有机层间膜来形成。
微透镜17例如藉由光微影使用基于苯乙烯的树脂或其类似物来形成。
在阻焊层24以及光阻挡膜18组合形成单层光阻挡阻焊层的情况下,所述层较佳使用本发明的聚合性组成物形成。
另一方面,当阻焊层24为与光阻挡膜18分开的层时,阻焊层24较佳例如藉由光微影使用含有酚系树脂、基于聚酰亚胺的树脂或基于胺的树脂的已知阻焊剂来形成。
焊球60例如藉由使用Sn-Ag、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu或其类似物形成而作为Sn-Pb(共熔)、95Pb-Sn(高铅高熔点焊料)或无Pb焊料。焊球60例如形成为具有直径为100微米至1,000微米(较佳直径为150微米至700微米)的球。
内部电极26以及装置表面电极27例如藉由化学机械抛光(chemical mechanical polishing;CMP)、光微影或蚀刻形成而作为诸如Cu的金属电极。
金属电极23例如藉由溅镀、光微影、蚀刻或电解电镀形成为诸如Cu、Au、Al、Ni、W、Pt、Mo、Cu化合物、W化合物或Mo化合物的金属电极。金属电极23可具有单层组态或由两层以上组成的多层组态。
金属电极23的膜厚度例如为0.1微米至20微米(较佳为0.1微米至10微米)。硅基板10不受特别限制,但可使用藉由研磨基板的背表面而变薄的硅基板。基板的厚度不受限制,但使用厚度为20微米至200微米(较佳为30微米至150微米)的硅晶圆。
硅基板10的通孔例如藉由光微影或反应性离子蚀刻(reactiveion etching;RIE)来形成。
在前几页中,藉由参看图1以及图2描述作为上述实施例的一特定实例的固态成像装置基板100,但上述实施例并不限于图1以及图2的组态模式,且装置基板的组态不受特别限制,只要其为在背表面侧具有金属电极以及光阻挡膜的组态即可。
下文藉由参看图式来描述将使用本发明的聚合性组成物获得的永久性图案施用于晶圆级透镜的光阻挡膜的实例。
图7为显示具有多个晶圆级透镜的晶圆级透镜阵列的一个实例的平面图。
如图7中所示,晶圆级透镜阵列包括基板410以及排列于基板410上的透镜412。图7中,多个透镜412相对于基板410二维排列,但亦可一维排列。
图8为沿图7中的线A-A的横截面图。
如图8中所示,在晶圆级透镜阵列中,用于防止光自除透镜412外的部分渗透的光阻挡膜414设置于排列于基板410上的多个透镜412之间。
晶圆级透镜由一个存在于基板410上的透镜412以及设置于透镜的圆周边缘部分中的光阻挡膜414构成。使用本发明的聚合性组成物形成光阻挡膜414。
下文举例描述如图7中所示,多个透镜412相对于基板410二维排列的晶圆级透镜阵列的组态。
透镜412一般由与基板410相同的材料构成且为整体模制于基板410上的透镜或以各别结构形式模制并固定于基板上的透镜。此处,上文描述一个实例,但晶圆级透镜并不限于此实施例且可采用各种实施例,例如多层结构或藉由切割分离的透镜模组。
用于形成透镜412的材料的实例包含玻璃。存在多种类型的玻璃,且因为可选择具有高折射率的玻璃,所以玻璃适合用作意欲具有巨大能力的透镜材料。此外,玻璃的耐热性极佳,且宜经受住成像单元或其类似物中的回焊安装(reflow mounting)。
用于形成透镜412的材料的其他实例包含树脂。树脂的可加工性极佳且适于藉由使用模具或其类似物简单并廉价地形成透镜面。
在此情况下,较佳使用能量可固化树脂形成透镜412。所述能量可固化树脂可为藉由加热固化的树脂,或藉由用光化能量射线照射(例如用热、紫外线或电子束照射)固化的树脂。
关于所述能量可固化树脂,可使用所有已知的树脂,但考虑到成像单元中的回焊安装,具有相对高软化点(例如200℃以上的软化点)的树脂较佳,且软化点为250℃以上的树脂更佳。
关于晶圆级透镜的模式以及制造,藉由参看图9至14举例具体描述晶圆级透镜阵列的制造方法。
[晶圆级透镜的模式以及制造(1)]
-形成透镜-
首先,藉由参看图9以及图10A至图10C来描述在基板410上形成透镜412的方法。
图9为显示作为用于形成透镜的树脂组成物的模制材料(在图9中由M表示)如何供应至基板410上的图。
图10A至图10C为显示由模具460在基板410上形成透镜412的程序的图。
如图9中所示,藉由使用分配器450将模制材料M滴于基板410的透镜412形成部位上。此处,将对应于一个透镜412的量的模制材料M供应至一个待供应此材料的部位。
将模制材料M供应至基板410上后,如图10A中所示,用于形成透镜412的模具460安置于基板410的模制材料M供应侧。
在模具460中,根据所需透镜412数目设置用于转变透镜412形状的凹面462。
如图10B中所示,将模具460压于基板410上的模制材料M上,从而使模制材料M变形以仿照凹面462的形状。在模具460压于模制材料M上的状态下,在模制材料M为热可固化树脂或紫外可固化树脂的情况下,在外部用热或紫外线照射模具460以固化模制材料M。
固化模制材料M后,如图10C中所示,将基板410以及透镜412与模具460分离。
-形成光阻挡膜-
下文藉由参看图11A至图11C来描述在透镜412的圆周边缘部分中形成光阻挡膜414的方法。
图11A至图11C为显示在上面形成有透镜412的基板410上设置光阻挡膜414的方法的示意性横截面图。
用于形成光阻挡膜414的方法包括将本发明的聚合性组成物涂布于基板410上以形成光阻挡涂布层414A的光阻挡涂布层形成步骤(参见图11A),经由遮罩470使光阻挡涂布层414A图案曝光的曝光步骤(参见图11B),以及在曝光后使光阻挡涂布层414A显影以移除未固化区且形成图案化光阻挡膜414的显影步骤(参见图11C)。
光阻挡膜414的形成可任意地在制造透镜412之前或在制造透镜412之后进行。此处,详细描述在制造透镜412之后形成的方法。
下文描述用于形成光阻挡膜414的方法中的各别步骤。
<光阻挡涂布层形成步骤>
在光阻挡涂布层形成步骤中,如图11A中所示,将聚合性组成物涂布于基板410上以形成具有低光反射率且由聚合性组成物构成的光阻挡涂布层414A。此时,形成光阻挡涂布层414A以覆盖基板410的表面、透镜412的透镜面412a以及透镜边缘部分412b的全部。
可用于此步骤中的基板410不受特别限制,且其实例包含钠玻璃、无碱玻璃、派瑞克斯(Pyrex)(注册商标)玻璃、石英玻璃以及透明树脂。
在透镜412与基板410整体形成的实施例中,如本文中所使用的基板410指示包含透镜412与基板410两者的模式。
在基板410中,必要时可设置用于改良与其上所形成的层的粘着性、防止材料扩散或基板10表面变平的底涂层。
作为将聚合性组成物涂布于基板410以及透镜412上的方法,可应用各种涂布方法,诸如狭缝涂布、喷涂、喷墨印刷、旋涂、铸涂、滚涂以及网版印刷。
鉴于涂膜的厚度均匀性以及涂布溶剂易于干燥,涂布聚合性组成物后即刻的膜厚度较佳为0.1微米至10微米,更佳为0.2微米至5微米,更佳为0.2微米至3微米。
涂覆于基板410上的光阻挡涂布层414A的干燥(预烘烤)可藉由使用热板、烘箱或其类似物在50℃至140℃的温度下进行10秒至300秒。
聚合性组成物干燥后的涂膜厚度(下文有时称为“干膜厚度”)可根据诸如光阻挡作用的所需效能任意选择且一般为0.1微米至小于50微米。
<曝光步骤>
在曝光步骤中,使光阻挡涂布层形成步骤中所形成的光阻挡涂布层414A图案逐次曝光。图案曝光可为扫描曝光,但如图11B中所示,经由具有预定遮罩图案的遮罩70进行曝光的实施例较佳。
在此步骤中的曝光时,光阻挡涂布层414A的图案曝光藉由经由预定遮罩图案曝光来进行,且在光阻挡涂布层414A中,仅固化用光照射的区域。此处,使用允许透镜边缘部分412b的表面以及透镜412之间的基板410表面由光照射的遮罩图案。藉由使用所述遮罩图案,仅有不包括透镜面412a的区域中的光阻挡涂布层414A藉由用光照射而固化,且此固化区形成光阻挡膜414。
可用于曝光的放射线较佳为紫外线,诸如g线、h线以及i线。所述放射线可自具有单一波长的光源或含有所有波长的光源发射,诸如可使用高压汞灯。
<显影步骤>
随后,进行碱显影加工(显影步骤),藉此将曝光中未经光照射的部分,亦即光阻挡涂布层414A的未固化区溶解于碱性水溶液中,且仅保留藉由光照射固化的区域。
更特定言之,使如图11B中所示曝光的光阻挡涂布层414A显影,因此,仅移除形成于透镜面412a上的光阻挡涂布层414A且如图11C中所示在其他区域中形成固化光阻挡膜414。
关于显影步骤中所用的显影剂(碱性水溶液)中所含的碱试剂,可使用所有有机或无机碱试剂以及其组合。在本发明的光阻挡膜形成中,根据几乎不损坏外围中的电路或其类似物的观点,较佳使用有机碱性试剂。
显影剂中所用的碱试剂的实例包含有机碱性化合物(有机碱试剂),诸如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、氢氧化四甲铵、氢氧化四乙铵、胆碱、吡咯、哌啶以及1,8-二氮双环-[5,4,0]-7-十一碳烯;以及无机化合物(无机碱试剂),诸如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠以及碳酸氢钾。较佳使用藉由用纯水稀释所述碱试剂至0.001质量%至10质量%、较佳0.01质量%至1质量%的浓度所获得的碱性水溶液作为显影剂。
显影温度通常为20℃至30℃,且显影时间为20秒至90秒。
附带而言,当使用由所述碱性水溶液构成的显影剂时,在用显影剂移除涂膜的未曝光区后一般进行纯水洗涤(冲洗)。亦即,在显影加工后,用纯水充分洗涤膜以移除过量显影剂,接着进行干燥步骤。
在上述光阻挡涂布层形成步骤后,进行曝光步骤以及显影步骤,必要时可提供藉由加热(后烘烤)及/或曝光来固化所形成的光阻挡膜(光阻挡图案)的固化步骤。
后烘烤为在显影后进行的热处理以便完成固化,且热固化处理通常在100℃至250℃下进行。后烘烤的条件(诸如温度以及时间)可根据基板410或透镜412的材料适当设定。举例而言,当基板412为玻璃时,较佳使用在上述温度范围内的180℃至240℃的温度。
此后烘烤处理可藉由使用诸如热板、对流烘箱(热空气循环干燥器)以及高频加热器的加热装置连续或分批进行以使得显影后所形成的光阻挡膜414可满足上述条件。
在上述程序中,描述透镜412具有凹面形状的实例,但所述形状不受特别限制且可为凸面或非球面形状。此外,在程序中,举例描述多个透镜412形成于基板410的一个表面上的晶圆级透镜,但可采用多个透镜412形成于基板410的两个表面上的组态,且在此情况下,图案化光阻挡膜414形成于两个表面上不包括透镜面的区域中。
[晶圆级透镜的模式以及制造(2)]
图12为显示晶圆级透镜阵列的另一组态实例的图。
图12中所示的晶圆级透镜具有如下组态(单块类型),其中基板410以及透镜412同时使用相同模制材料形成。
在制造所述晶圆级透镜时,可使用与上文描述为模制材料相同的模制材料。此外,在此实例中,多个凹透镜412形成于基板410的一个表面(在图中为上侧表面)上,且多个凸透镜420形成于另一表面(在图中为下侧表面)上。此外,图案化光阻挡膜414形成于不包括基板410的透镜面412a的区域中,亦即形成于基板410的表面以及透镜边缘部分412b的表面上。关于形成光阻挡膜414时的图案化方法,可应用上述程序。
[晶圆级透镜的模式以及制造(3)]
下文藉由参看图13A至图13C以及图14A至图14C来描述晶圆级透镜阵列的又一组态实例以及其公开程序。
图13A至图13C为显示形成图案化光阻挡膜414的另一方法的示意图。
图14A至图14C为显示形成图案化光阻挡膜414以及接着形成透镜412的方法的示意图。
在图9至图12中所示的晶圆级透镜阵列的实例中,图案化光阻挡膜414形成于上面设置有透镜412的基板410上,但在下文所述的程序中,图案化光阻挡膜414形成于基板410上,接着透镜412形成于基板410上。
-形成光阻挡膜-
首先,如图13A中所示,进行将聚合性组成物涂布于基板410上以形成光阻挡涂布层414A的光阻挡涂布层形成步骤。
随后,使用热板、烘箱或其类似物,在50℃至140℃的温度下将涂布于基板410上的光阻挡涂布层414A干燥10秒至300秒。聚合性组成物的干膜厚度可根据诸如光阻挡作用的所需效能任意选择且一般为0.1微米至小于50微米。
接着,如图13B中所示,进行经由遮罩470使在光阻挡涂布层形成步骤中形成的光阻挡涂布层414A图案逐次曝光的曝光步骤。遮罩470具有预定遮罩图案。
在此步骤中的曝光时,进行光阻挡涂布层414A的图案曝光,藉此在光阻挡涂布层414A中,仅固化用光照射的区域。此处,使用允许在后面步骤中形成透镜412时不包括制成透镜412的透镜开孔414a的部位的区域中的光阻挡涂布层414A的遮罩图案。藉由此方法,仅有不包括制成透镜412的透镜开孔414a的部位的区域中的光阻挡涂布层414A藉由用光照射而固化。类似于上述程序,可用于曝光的放射线较佳为紫外线,诸如g线、h线以及i线。
随后,进行碱显影方法(显影步骤),藉此仅对应于透镜412的透镜开孔414a的区域(其为在上述图案曝光中光阻挡涂布层414A的未固化区)中的光阻挡涂布层414A溶解于碱性水溶液中。此时,如图13C中所示,不包含透镜412的透镜开孔414a的区域的区域中的光固化光阻挡涂布层414A保留于基板410上且形成光阻挡膜414。
关于作为显影剂的碱性水溶液中的碱试剂,可使用与上述程序相同的程序。
显影加工后,清洁并移除过量显影剂,接着应用干燥。
此外,在此实施例中,在上述光阻挡涂布层形成步骤后,进行曝光步骤以及显影步骤,必要时可提供藉由后烘烤及/或曝光固化所形成的光阻挡膜的固化步骤。
本发明的聚合性组成物层可容易藉由使用已知的清洗液来清洁以及移除,即使当组成物附着于例如涂布设备的喷射部分的喷嘴、涂布设备的管道部分或涂布设备内部时。在此情况下,为更有效地进行清洁以及移除,上文描述为本发明的聚合性组成物中所含的溶剂的溶剂较佳用作清洗液。
此外,例如JP-A-7-128867、JP-A-7-146562、JP-A-8-278637、JP-A-2000-273370、JP-A-2006-85140、JP-A-2006-291191、JP-A-2007-2101、JP-A-2007-2102以及JP-A-2007-281523中所述的清洗液可适合用作用于清洁以及移除本发明的聚合性组成物的清洗液。
作为清洗液,较佳使用烷二醇单烷基醚羧酸酯或亚烷二醇单烷基醚。
可单独使用可用作清洗液的这些溶剂中的一者,或可混合并使用其两者以上。
在混合两种以上溶剂的情况下,具有羟基的溶剂与不具有羟基的溶剂的混合溶剂较佳。具有羟基的溶剂与不具有羟基的溶剂的质量比为1/99至99/1,较佳为10/90至90/10,更佳为20/80至80/20。详言之,混合溶剂较佳为质量比为60/40的丙二醇单甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate;PGMEA,另一名称:1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷)与丙二醇单甲醚(propyleneglycol monomethyl ether;PGME,另一名称:1-甲氧基-2-丙醇)。
为增强清洗液对聚合性组成物的渗透性,清洗液可含有上文描述为可含于聚合性组成物中的界面活性剂的界面活性剂。
-形成透镜-
下文描述在形成光阻挡膜414后形成透镜412的步骤。
如图14A中所示,藉由使用分配器450将构成透镜412的模制材料M滴于上面形成有图案化光阻挡膜414的基板410上。供应模制材料M以包含光阻挡膜414的边缘部分中相邻于透镜412的开孔414a的一部分,从而覆盖对应于所述开孔的区域。
将模制材料M供应至基板410后,如图14B中所示,用于形成透镜的模具480安置于基板410的模制材料M供应侧。在模具480中,根据透镜412的所需数目设置用于转变透镜412形状的凹面482。
将模具480压于基板410上的模制材料M上,从而使模制材料M变形以仿照凹面形状。在模具480压于模制材料M上的状态下,在模制材料M为热可固化树脂或紫外可固化树脂的情况下,在外部用热或紫外线照射模具480以固化模制材料M。
在固化模制材料M后,如图14C中所示,将基板410以及透镜412与模具480分离以获得在基板410上具有图案化光阻挡膜414的晶圆级透镜。
如上文所述,不仅可使用如图11C中所示的晶圆级透镜中装备的图案化光阻挡膜414设置于不包含透镜412的透镜面412a的区域中的组态,而且可使用如图14C中所示的光阻挡膜414设置于不包含透镜412的透镜开孔414a的区域中的组态。
晶圆级透镜可防止在不包含透镜412的透镜面412a或透镜孔414a的区域中产生反射光,同时由形成于基板410的至少一个表面的图案上且具有低光反射率的光阻挡膜414充分阻挡光。因此,当晶圆级透镜施用于装备有固态成像装置的成像模组时,可防止出现诸如可归于成像时的反射光的重像或光斑的麻烦。
此外,因为光阻挡膜414设置于基板的表面上,所以另一光阻挡构件或其类似物不必固定于晶圆级透镜且可降低制造成本的增加。
附带而言,在具有不平表面的结构设置于透镜外围中的组态的情况下,进入所述结构的光可能反射或扩散,从而容易出现诸如重像的麻烦。就此而言,当使用如图11C中所示的图案化光阻挡膜414设置于不包含透镜412的透镜面412a的区域的组态时,可在除透镜面412a外的区域中阻挡光且可改良光学效能。
实例
下文藉由参看实例来描述本发明,但本发明不以任何方式限于这些实例。
[(1)使用本发明的聚合性组成物制备阻焊剂的实例]
<制备粘合剂溶液A>
向1,000毫升容积三颈烧瓶中装入159公克1-甲氧基-2-丙醇且在氮气流中加热至85℃,并经2小时向其中逐滴添加藉由将63.4公克甲基丙烯酸苯甲酯、72.3公克甲基丙烯酸以及4.15公克V-601(由和光纯药工业股份有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生产)添加至159公克1-甲氧基-2-丙醇中所获得的溶液。完成逐滴添加后,使反应进一步在加热下进行5小时。
随后,停止加热,且获得甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸(30/70,以摩尔计)的共聚物。
随后,将上述共聚物溶液的120.0公克部分转移至300毫升容积三颈烧瓶中,且向其中添加16.6公克甲基丙烯酸缩水甘油酯以及0.16公克对甲氧基苯酚并在搅拌下溶解。溶解后,添加3.0公克三苯基膦,且在加热下于100℃下进行加成反应。当藉由气相层析证实甲基丙烯酸缩水甘油酯消失时,停止加热,且添加38公克1-甲氧基-2-丙醇以制备具有2毫当量/公克(酸值:每公克112毫克KOH)的酸性基团含量、2.23毫当量/公克的交联基团含量、24,000的重量平均分子量(藉由GPC,根据聚苯乙烯)以及46质量%的固体内含物的粘合剂溶液A。
<制备粘合剂溶液B>
在装备有冷凝器以及搅拌器的500毫升容积三颈圆底烧瓶中,将以下所示的二异氰酸酯化合物以及两种以下所示的二醇化合物以如下所示的摩尔比溶解于100毫升N,N-二甲基乙酰胺中(二异氰酸酯化合物与两种二醇化合物的总摩尔量:0.152mol)。向其中添加0.1公克二月桂酸二丁锡,且在100℃下在搅拌下加热混合物8小时。用100毫升N,N-二甲基甲酰胺以及200毫升甲醇稀释所得溶液并搅拌30分钟。在搅拌下将所得反应溶液装入3公升水中以使白色聚合物沈淀,且藉由过滤分离所述聚合物,用水洗涤并在真空中干燥,获得基于胺基甲酸酯的树脂P-1。随后,将1-甲氧基-2-丙醇添加至基于胺基甲酸酯的树脂中以制备具有1.3毫当量/公克的酸性基团含量、1.59毫当量/公克的交联基团含量、15,000的重量平均分子量(藉由GPC,根据聚苯乙烯)以及46质量%的固体内含物的粘合剂溶液B。
<制备粘合剂溶液C>
向1,000毫升容积三颈烧瓶中装入159公克1-甲氧基-2-丙醇且在氮气流中加热至85℃,并经2小时向其中逐滴添加藉由将63.4公克甲基丙烯酸苯甲酯、72.3公克甲基丙烯酸以及4.15公克V-601(由和光纯药工业股份有限公司(Wako Pure Chemical Industries,Ltd.)生产)添加至159公克1-甲氧基-2-丙醇中所制备的溶液。完成逐滴添加后,使反应进一步在加热下进行5小时。
随后,停止加热,且获得甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸(比率为30/70,以摩尔计)的共聚物。
随后,将上述共聚物溶液的120.0公克部分转移至300毫升容积三颈烧瓶中,且添加48.6公克甲基丙烯酸缩水甘油酯以及0.16公克对甲氧基苯酚并在搅拌下溶解。溶解后,添加3.0公克三苯基膦,且在加热下于100℃下进行加成反应。藉由量测酸值来证实反应进展,且当酸值变成0时,停止加热。此外,添加1-甲氧基-2-丙醇以制备具有0毫当量/公克的酸性基团含量(酸值:每公克0毫克KOH)以及46质量%的固体内含物的粘合剂溶液C。
<制备聚合性组成物溶液>
(实例1-1)
藉由混合以下组成来获得实例1-1的聚合性组成物溶液。此组成物的粘度为1,060毫帕·秒(组成物的固体内含物浓度为50质量%)。
粘合剂溶液A(碱溶性粘合剂) 45.0质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯(卡亚雷德 10.7质量份
(KAYARAD)DPHA,商标名,由
日本化药股份有限公司(NipponKayaku Co.,Ltd.)生产)(聚合性化合物)
艳佳固OXE02(巴斯夫日本公司 1.50质量份
(BASF Japan))(聚合起始剂)
艾泊托(EPOTOHTO)YDF-170(由 5.00质量份
东都化成股份有限公司(TohtoKasei Co.,Ltd.)生产,双酚F型环氧树脂)(交联剂)
下述液体分散液(填充剂、碱溶性 35.7质量份
粘合剂、固化促进剂)
梅格非斯F-780(由大日本油墨化 0.13质量份
学工业股份有限公司(DainipponInk and Chemicals,Inc.)生产)(界面活性剂)
YMF-02(由住友金属矿山股份有 18.0质量份限公司(Sumitomo Metal MiningCo.,Ltd.)生产,18.5质量%氧化钨铯(Cs0.33WO3)的液体分散液(平均分散液粒子直径:800纳米以下))
藉由预先混合30质量份二氧化硅(SO-C2,由丰田通商股份有限公司(Admatechs Co.,Ltd.)生产)、48.2质量份粘合剂溶液A、0.37质量份二氰二胺(固化促进剂)以及59.0质量份丙二醇单甲醚乙酸酯,且在电动研磨机M-250(由伊格机械公司(Eiger Machinery,Inc.)制造)中藉由使用1.0毫米直径的氧化锆珠粒以9公尺/秒的圆周速度分散混合物3小时,来制备上述液体分散液。
(实例1-2)
藉由调配与实例1-1相同的组成物来获得实例1-2的组成物,除了由以下化合物B替代艳佳固OXE02。实例1-2的组成物的粘度为1,100毫帕·秒。
(化合物B)
(实例1-3)
藉由调配与实例1-1相同的组成物来获得实例1-3的组成物,除了由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(A-DCP,商标名,由新中村化学工业股份有限公司(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)生产)替代二季戊四醇六丙烯酸酯。实例1-3的组成物的粘度为900毫帕·秒。
(实例1-4)
藉由调配与实例1-1相同的组成物来获得实例1-4的组成物,除了由化合物B替代艳佳固OXE02(由巴斯夫日本公司(BASF Japan)生产)以及由三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(A-DCP,商标名,由新中村化学工业股份有限公司(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.)生产)替代二季戊四醇六丙烯酸酯。实例1-4的组成物的粘度为920毫帕·秒。
(实例1-5)
藉由调配与实例1-4相同的组成物来获得实例1-5的组成物,除了YMF-02的用量自18.0质量份变为24.0质量份。实例1-5的组成物的粘度为800毫帕·秒。
(实例1-6)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得实例1-6的组成物,除了由粘合剂溶液B替代粘合剂溶液A(包含液体分散液中的粘合剂溶液A)。实例1-6的组成物的粘度为700毫帕·秒。
(实例1-7)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得实例1-7的组成物,除了不使用艾泊托YDF-170。实例1-7的组成物的粘度为700毫帕·秒。
(实例1-8)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得实例1-8的组成物,除了液体分散液中不使用二氰二胺。实例1-8的组成物的粘度为810毫帕·秒。
(实例1-9)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得实例1-9的组成物,除了液体分散液中不使用二氧化硅。实例1-9的组成物的粘度为500毫帕·秒。
(实例1-10)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得实例1-10的组成物,除了在上述液体分散液中由三聚氰胺替代二氰二胺。实例1-10的组成物的粘度为780毫帕·秒。
(实例1-11)
藉由调配与实例1-8相同的组成物来获得实例1-11的组成物,除了在上述液体分散液中由六甲基化羟甲基三聚氰胺替代艾泊托YDF-170。实例1-11的组成物的粘度为800毫帕·秒。
(实例1-12)
藉由调配与实例1-11相同的组成物来获得实例1-12的组成物,除了由0.3质量份艳佳固-907(由巴斯夫日本公司(BASF Japan)生产)(聚合起始剂)替代1.50质量份化合物B,添加0.1质量份卡亚库(KAYACURE)DETX-S(2,4-二乙基噻吨酮,由日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)生产)(增感剂),以及另外由以下粘合剂溶液D替代粘合剂溶液A。实例1-12的组成物的粘度为860毫帕·秒。
<制备粘合剂溶液D>
藉由另外将PGME添加至(ACA)230AA[丙二醇单甲醚(PGME,另一名称:1-甲氧基-2-丙醇)溶液,其具有55质量%的固体内含物且含有含酸性基团的甲基丙烯酸系树脂(酸性基团含量:0.7毫当量/公克,交联基团含量:1.9毫当量/公克,重量平均分子量:14,000(藉由GPC,根据聚苯乙烯)),由大赛璐氰特有限公司(DAICEL-CYTEC CompanyLtd.)生产]中来制备具有46质量%的固体内含物的粘合剂溶液D。
(实例1-13)
藉由调配与实例1-12相同的组成物来获得实例1-13的组成物,除了添加35.7质量份以下二氧化硅液体分散液A。实例1-13的组成物的粘度为910毫帕·秒。
<制备二氧化硅液体分散液A>
预先混合7质量份二氧化硅(出光兴产(Aerosil)50,由日本出光兴产股份有限公司(Nippon Aerosil Co.,Ltd.)生产,填充剂,粒子直径:17纳米)以及93质量份(ACA)230AA(由大赛璐氰特有限公司(DAICEL-CYTEC Company Ltd.)生产,固体内含物:55质量%,溶剂:PGME),接着藉由使用1.0毫米直径的氧化锆珠粒,由电动研磨机M-50(由伊格日本有限公司(Eiger Japan Co.,Ltd.)制造)以9公尺/秒的圆周速度分散1.5小时以制备二氧化硅液体分散液A。
(实例1-14)
藉由调配与实例1-13相同的组成物来获得实例1-14的组成物,除了添加0.02质量份DPO(UV吸收剂,由富士胶片精细化学股份有限公司(Fujifilm Finechemicals Co.,Ltd.)生产)以及0.60质量份KBM-503(硅烷偶合剂,由信越聚硅氧股份有限公司(Shin-Etsu Silicones)生产)。实例1-14的组成物的粘度为910毫帕·秒。
(比较实例1-1)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得比较实例1-1的组成物,除了由以下所示的碳黑液体分散液A替代YMF-02。
(制备碳黑液体分散液A)
藉由使用双辊研磨机使以下组成物I经受高粘度分散处理以获得分散液。此分散液的粘度为70,000毫帕·秒。
随后,将以下组成物II的混合物添加至分散液中,且藉由使用均质机在3,000转/分钟条件下搅拌这些物质3小时。藉由分散器(迪斯帕马(Dispermat),商标名,由格茨曼公司(GETZMANN)制造),使用具有0.3毫米粒子直径的氧化锆珠粒使所得混合溶液经受精细分散处理4小时以制备碳黑液体分散液A。此时,混合溶液的粘度为37毫帕·秒。
(组成物I)
平均初始粒子直径为15纳米的碳黑 23质量份
(颜料黑7)
甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物 22质量份
的45质量%丙二醇单甲醚乙酸酯溶液
(甲基丙烯酸苯甲酯单元/甲基丙烯酸
单元=67/33(摩尔%),分子量:
28,000)
索斯帕思5000(由捷利康公司 1.2质量份
(Zeneca)生产)
(组成物II)
甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物 22质量份
的45质量%丙二醇单甲醚乙酸酯溶液
(甲基丙烯酸苯甲酯单元/甲基丙烯酸
单元=67/33(摩尔%),分子量:
28,000)
丙二醇单甲醚乙酸酯 200质量份
(比较实例1-2)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得比较实例1-2的组成物,除了不使用粘合剂溶液A(包含液体分散液中的粘合剂溶液A)。比较实例1-2的组成物的粘度为80毫帕·秒。
(比较实例1-3)
藉由调配与实例1-5相同的组成物来获得比较实例1-3的组成物,除了由粘合剂溶液C替代粘合剂溶液A(包含液体分散液中的粘合剂溶液A)。比较实例1-3的组成物的粘度为950毫帕·秒。
实例1-1至实例1-14以及比较实例1-1至比较实例1-3的各聚合性组成物(分散液)的特征一起显示于下表中。
表1
表1(续)
<评估用于阻焊剂的聚合性组成物>
(抗蚀剂图案形成)
藉由旋涂法将实例1-1至实例1-14以及比较实例1-1至比较实例1-3中所获得的各聚合性组成物涂布于硅晶圆上至25微米的厚度,接着在热板上于120℃下加热2分钟以获得感光层。
使用i线步进器,藉由在50毫焦耳/平方公分至2,000毫焦耳/平方公分的曝光剂量范围内以50毫焦耳/平方公分的步进改变曝光剂量,经由具有300微米直径的图案的光罩,照射所得感光层。
在25℃下藉由使用2.38质量%氢氧化四甲铵水溶液使曝光后的感光层经受覆液显影40秒,接着用旋转式喷淋冲洗并进一步用纯水洗涤以获得红外屏蔽阻焊剂图案。在进行显影步骤60秒时,当获得300微米直径的环形图案时,量测最小曝光剂量且用作图案可成形性的指数。数值愈小指示敏感性愈高且图案可成形性愈佳。
(评估红外屏蔽性质以及可见光透过性)
在上述条件下将聚合性组成物旋涂于玻璃基板上以形成厚度为25微米的感光层(聚合性组成物层)涂膜,且藉由使用紫外-可见-近红外分光光度计UV-3600(由岛津股份有限公司(Shimadzu Corporation)制造)量测涂膜在1,200纳米波长下的透射率。当数值较低时,判断红外屏蔽性质为极佳。当透射率为2%以下时,可认为膜展现实际良好的红外屏蔽性质。
此外,藉由使用紫外-可见-近红外分光光度计UV-3600(由岛津股份有限公司(Shimadzu Corporation)制造)量测上述涂膜在550纳米波长下的透射率。当数值较高时,判断可见光透过性极佳。当可见光透射率为30%以上时,可认为膜展现实际良好的可见光透过性。
(图案评估)
根据上文(抗蚀剂图案形成)进行使用最小曝光剂量的曝光以及显影以形成图案。根据以下判断标准评估图案。然而,关于比较实例1-1至比较实例1-3,由于缺乏足够解析度而无法计算最小曝光剂量,因此在200毫焦耳/平方公分的曝光剂量下进行曝光。
[判断标准]
A:具有足够粘着性的图案形成于基板上且图案的横截面轮廓具有良好矩形。
B:形成类似图案之物,但与基板的粘着性不足且无法形成稳定粘着于基板上的图案。
C:无法解析图案。
(高温高湿度耐久性评估(绝缘可靠性评估):HAST测试)
藉由旋涂法将实例1-1至实例1-14以及比较实例1-1至比较实例1-3的各聚合性组成物涂布于作为基板的形成有梳状导线达12微米的铜厚度以及50微米/50微米的铜线/间隙比的硅晶圆上,以在铜上具有20微米的膜厚度。接着在热板上于100℃下加热涂膜2分钟以获得感光层。
藉由使用高压汞灯在800毫焦耳/平方公分下照射所得感光层。
在25℃下藉由使用2.38质量%氢氧化四甲铵水溶液使曝光后的感光层经受覆液显影40秒,接着用旋转式喷淋冲洗,进一步用纯水洗涤且在150℃下热处理(后烘烤)1小时,以形成阻焊剂图案(永久性图案)。使所形成的永久性图案经受HAST测试,以评估树枝状突起以及绝缘电阻(欧姆)。在HAST测试中,使用高加速测试器且在130℃的温度以及85%的相对湿度的氛围中向电子模组施加10伏电压200小时后,在相同条件下量测导体凸块的绝缘电阻(欧姆)。随后,观察导体凸块的树枝状突起并如下评估。
此外,以同样方式评估藉由以上相同方法形成于基板上的永久性图案,其中在所述基板上形成有梳状导线达12微米的铜厚度以及25微米/25微米的铜线/间隙比。
[判断标准]
A:导线一点未变。
B:未观察到树枝状突起,但阳极导线略有改变。
C:未观察到树枝状突起,但阳极导线不清晰。
D:存在树枝状突起。
(重复热/冷冲击抗性:热循环测试(TCT)抗性)
藉由旋涂法将实例1-1至实例1-14以及比较实例1-1至比较实例1-3的各聚合性组成物涂布于作为基板的形成有梳状导线达12微米的铜厚度以及50微米/50微米的铜线/间隙比的硅晶圆上,以在铜上具有20微米的膜厚度。接着在热板上于100℃下加热涂膜2分钟以获得感光层。
藉由使用高压汞灯在800毫焦耳/平方公分下照射所得感光层。
在25℃下藉由使用2.38质量%氢氧化四甲铵水溶液使曝光后的感光层经受覆液显影40秒,接着用旋转式喷淋冲洗,进一步用纯水洗涤且在150℃下热处理(后烘烤)1小时,以形成阻焊剂图案(永久性图案)。使用气相热/冷测试器,使所形成的永久性图案经受测试,其中在-55℃的温度以及125℃的温度下使电子模组在气相下各静置30分钟并将此作为一个循环。在300个循环的条件下进行测试,且根据以下标准评估5cm×5cm的区域中的永久性图案的热/冷冲击抗性。
[判断标准]
A:未产生裂痕。
B:产生裂痕,但裂痕数目小于10。
C:所产生的裂痕数目为10以上。
表2
如自表2中的结果可见,当本发明的聚合性组成物用于阻焊剂时,可藉由碱显影来形成满足以下所有条件的图案:(1)对红外区的光阻挡作用高;(2)对可见区的透光性高;以及(3)实现所需轮廓以及极佳耐久性(对高温以及高湿度的耐久性、与基板的粘着性)。
另一方面,在比较实例1-1至比较实例1-3中,无法获得具有所需轮廓以及足够耐久性的图案。因此,无法评估比较实例1-1至比较实例1-3的组成物的绝缘可靠性以及TCT抗性。
[(2)使用本发明的聚合性组成物制造用于硅基板的背表面的光阻挡膜的实例]
(制备红外阻挡聚合性组成物(B-1))
用搅拌器混合以下组成的组分以制备红外阻挡可固化组成物。
碱溶性树脂(D-1)的30质量%丙二醇 10质量份
单甲醚乙酸酯溶液(酸性基团含量:0.56
毫当量/公克,交联基团含量:2.2毫当
量/公克)
二季戊四醇六丙烯酸酯 2.0质量份
季戊四醇三丙烯酸酯 1.0质量份
艳佳固OXE01(巴斯夫日本公司(BASF 0.3质量份
Japan))
18.5质量%氧化钨铯(Cs0.33WO3)的液 24质量份
体分散液(YMF-02,由住友金属矿山
股份有限公司(Sumitomo Metal Mining
Co.,Ltd.)生产,平均分散液粒子直径:
800纳米以下)
丙二醇单甲醚乙酸酯 10质量份
3-乙氧基丙酸乙酯 8质量份
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.1质量份
(制备红外阻挡聚合性组成物(B-2))
以与红外阻挡聚合性组成物(B-1)相同的方式制备红外阻挡聚合性组成物(B-2),除了用于制备红外阻挡聚合性组成物(B-1)的二季戊四醇六丙烯酸酯以及季戊四醇三丙烯酸酯的添加量变为0.5质量份且藉由将碱溶性树脂(D-1)的30质量%丙二醇单甲醚乙酸酯溶液的添加量变为16.7质量份而将红外阻挡聚合性组成物中所含的聚合性化合物含量设定为9质量%。
-制造光阻挡膜以及固态成像装置-
<制备基板A以及基板B>
(制备基板A)
在上述一个实施例(背表面上不具有阻焊层的实施例)的固态成像装置中,如下制备基板A。
亦即,藉由使用微加工(光微影)技术、溅镀法以及电解电镀法,在硅基板上获得厚度为5微米且直径为10微米的铜(Cu)制环形金属电极。以此方式,获得如图3的示意性横截面图中所示的在硅基板300上具有多个环形金属电极310的基板A。
(制备基板B)
在上述一个实施例(背表面上具有阻焊层的实施例)的固态成像装置中,如下制备基板B。
在形成基板A的表面侧的环形金属电极上,藉由光微影,使用以下阻焊剂来形成具有10微米的环形图案的阻焊层。
如图5中所示,阻焊层的图案为具有曝露金属电极的一部分的开孔的图案。
以此方式,获得如图5的示意性横截面图中所示的呈在硅基板300上具有多个环形金属电极310以及多个阻焊层330的组态的基板B。
阻焊剂的组分如下。
以下所示的树脂溶液 155质量份
2-(乙酰氧基亚胺基甲基)噻吨-9-酮(光 2质量份
聚合起始剂)
2-甲基-1-[4-(甲硫基苯基)]-2-吗啉基丙 6质量份
-1-酮(光聚合起始剂)
2,4-二乙基噻吨酮(增感剂) 1质量份
C.I.颜料蓝15:6(着色剂) 0.9质量份
C.I.颜料黄199(着色剂) 2.3质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯(聚合性化合20质量份物)
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(聚合性化合10质量份物)
硫酸钡(填充剂) 130质量份
苯酚清漆型酚醛树脂型环氧树脂 15质量份
(EPPN-201,由日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)生产)(热固化组分)
联二甲苯酚型环氧树脂(YX-4000,由30质量份
日本环氧树脂有限公司(Japan EpoxyResins Co.,Ltd.)生产)
三聚氰胺 3质量份
丙二醇单甲醚乙酸酯 5质量份
伊泊索尔(Ipsol)#150(由出光石油化 5质量份
学股份有限公司(IdemitsuPetro-Chemical Co.,Ltd.)生产,芳族有机溶剂)
(制备树脂溶液)
装入甲酚清漆型酚醛树脂型环氧树脂(EOCN-104S,由日本化药股份有限公司(Nippon Kayaku Co.,Ltd.)生产)(660公克)、421.3公克卡必醇乙酸酯(carbitol acetate)以及180.6公克溶剂石脑油,在90℃下在加热下在搅拌下溶解,接着冷却至60℃。随后,添加216公克丙烯酸、4.0公克三苯基膦以及1.3公克对甲氧基苯酚,且在100℃下进行反应12小时。此时的酸值为每公克0.3毫克KOH。向其中装入241.7公克四氢邻苯二甲酸酐,且在90℃下在加热下进行反应6小时。以此方式,获得具有65质量%的固体内含物浓度、每公克77毫克KOH的固体内含物酸值、400公克/当量的双键当量(每摩尔不饱和基团的树脂重量(公克))以及8,000的重量平均分子量的树脂溶液。
<制造光阻挡膜>
藉由旋涂法将以上所制备的实例的红外阻挡聚合性组成物涂布于基板A与基板B每一者的金属电极形成表面侧,达3微米的厚度,接着在热板上于120℃下加热2分钟以获得红外阻挡聚合性组成物涂布层。
使用i线步进器,藉由将曝光剂量以50毫焦耳/平方公分的步进自100毫焦耳/平方公分变为1,000毫焦耳/平方公分的曝光剂量,经由用于形成10微米直径的环形图案的光罩,使所得涂布层曝光。
在23℃下藉由使用0.3质量%氢氧化四甲铵水溶液使曝光后的涂布层经受覆液显影60秒,接着用旋转式喷淋冲洗并进一步用纯水洗涤以获得图案化红外阻挡膜。
此处,基板A上的光阻挡膜具有如图4中所示的具有曝露金属电极310的一部分的开孔的图案(图4中的光阻挡膜320)。
基板B上的光阻挡膜具有如图6中所示的具有曝露金属电极310的一部分的开孔的图案(更特定言之,当自基板法线方向观测时与阻焊层重迭的图案;图6中的光阻挡膜340)。
-评估-
使上述光阻挡膜经受以下评估。评估结果显示于表3中。
(粘着性评估)
关于光阻挡膜,不会引起与硅基板侧分离的最小曝光剂量评估为粘着敏感性。粘着敏感性值愈小指示与基板的粘着性愈高。关于不会引起分离的最小曝光剂量,当显影时的曝光剂量逐步增加且用对应于各步进的曝光剂量照射膜时并在藉由SEM观察100微米(长度)×100微米(宽度)的区域时,可形成所有图案而无破裂的时定义为“不会引起分离”且此时照射的曝光剂量视为“不会引起分离的最小曝光剂量”。
(步进评估)
藉由SEM观察藉由在不会引起光阻挡膜与硅基板侧分离的最小曝光剂量下进行显影而在基板A与基板B每一者上形成的20个光阻挡膜的各横截面,且量测光阻挡膜中步进区域(膜厚度为光阻挡膜中心部分的膜厚度的90%以下的区域)的宽度平均值。当各基板上制造的20个光阻挡膜中步进区域的宽度平均值较小时,此指示获得具有所需轮廓的图案且亦指示所述膜在中心部分以及外围部分具有极佳光阻挡能力。
(评估红外屏蔽性质以及可见光透过性)
藉由使用分光光度计(UV-3600,由岛津股份有限公司(ShimadzuCorporation)制造)量测在显影前基板A与基板B每一者上所制造的光阻挡膜在1,200纳米波长区域内的最大透射率。数值愈小指示效能愈高。当最大透射率小于1%时,此指示红外屏蔽性质良好。
此外,藉由使用分光光度计(UV-3600,由岛津股份有限公司(Shimadzu Corporation)制造)量测上述光阻挡膜在550纳米波长下的透射率。当数值较高时,判断可见光透过性极佳。当可见光透射率为25%以上时,可认为膜展现实际良好的可见光透过性。
表3
如自表3中的结果可见,即使当本发明的聚合性组成物用作用于硅基板的背表面的光阻挡膜时,亦可藉由碱显影来形成满足以下所有条件的图案:(1)对红外区的光阻挡作用高;(2)对可见区的透光性高;以及(3)实现所需轮廓以及极佳耐久性(与基板的粘着性)。
[(3)使用本发明的聚合性组成物制造用于晶圆级透镜的光阻挡膜的实例]
<制备红外阻挡聚合性组成物>
(实例3-1)
用搅拌器混合以下组成以制备红外阻挡可固化组成物。
18.5质量%氧化钨铯(Cs0.33WO3)的液200质量份体分散液(YMF-02,由住友金属矿山股份有限公司(Sumitomo Metal MiningCo.,Ltd.)生产,平均分散液粒子直径:800纳米以下)
碱溶性树脂(D-1')的30质量%丙二醇 15质量份
单甲醚乙酸酯溶液(酸性基团含量:0.80
毫当量/公克,交联基团含量:1.2毫当量/公克)
二季戊四醇六丙烯酸酯 15质量份
季戊四醇三丙烯酸酯 5.0质量份
艳佳固OXE01(巴斯夫日本公司(BASF 20.0质量份Japan))
丙二醇单甲醚乙酸酯 50质量份
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.1质量份
含氟界面活性剂(梅格非斯F171,由 0.05质量份
DIC股份有限公司生产)
(实例3-2)
用搅拌器混合以下组成以制备红外阻挡可固化组成物。
18.5质量%氧化钨铯(Cs0.33WO3)的液200质量份
体分散液(YMF-02,由住友金属矿山
股份有限公司(Sumitomo Metal MiningCo.,Ltd.)生产,平均分散液粒子直径:800纳米以下)
碱溶性树脂(D-1')的30质量%丙二醇 18质量份
单甲醚乙酸酯溶液(酸性基团含量:0.80
毫当量/公克,交联基团含量:1.2毫当量/公克)
二季戊四醇六丙烯酸酯 16.5质量份
季戊四醇三丙烯酸酯 6.5质量份
艳佳固OXE01(巴斯夫日本公司(BASF 20.0质量份Japan))
丙二醇单甲醚乙酸酯 50质量份
γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 0.1质量份
含氟界面活性剂(梅格非斯F171,由 0.05质量份
DIC股份有限公司生产)
<制造以及评估用于玻璃基板上的晶圆级透镜的光阻挡膜>
(涂布步骤)
藉由在以旋涂进行涂布期间调整旋转速度,将实例3-1以及实例3-2的各红外阻挡聚合性组成物均匀涂布于5公分×5公分的玻璃基板(厚度:1毫米,BK7,由肖特公司(Schott)生产)上以在热处理后产生2.0微米的膜厚度,接着在120℃的表面温度下由热板热处理120秒。以此方式,获得膜厚度为2.0微米的红外阻挡聚合性组成物涂布层。
(曝光步骤)
使用高压汞灯,藉由将曝光剂量以50毫焦耳/平方公分的步进自100毫焦耳/平方公分变为1,000毫焦耳/平方公分的曝光剂量,经由具有图15中所示的图案的光罩,使所得涂布层曝光。在图15中,由2表示的部分为中心部分中具有直径为0.1毫米的圆孔部分的0.2毫米×0.2毫米矩形大图案,且由3表示的部分为呈10微米的线与间隙图案(line-and-space pattern)的精细图案。
(显影步骤)
在23℃下藉由使用0.3质量%氢氧化四甲铵水溶液使曝光后的涂布层经受覆液显影60秒,接着用旋转式喷水器冲洗并进一步用纯水洗涤以获得图案化红外阻挡膜。
<评估玻璃基板上的粘着性>
使由此获得的玻璃基板上形成有光阻挡膜的基板经受以下评估。
在大图案以及小图案显影时不会引起分离的最小曝光剂量分别称为粘着敏感性A以及粘着敏感性B。粘着敏感性愈低指示粘着性愈高,且大图案与精细图案之间的粘着敏感性差异愈小指示图案可成形性愈好。
<评估玻璃基板上的膜厚度均匀性>
藉由触控式厚度计迪塔克(DECTAC)-3(由爱发科股份有限公司(ULVAC,Inc.)制造),在对角线方向上自中心部分至边缘部分向内10微米的部分中量测在上述涂层步骤中所获得的上面具有膜厚度为2.0微米的红外阻挡聚合性组成物涂布层的基板的厚度。厚度不均匀性由下式表示且以“%”表示。厚度不均匀性较小指示获得具有所需轮廓的图案。
厚度不均匀性=(中心部分的厚度-边缘部分向内30微米处的厚度)/中心部分的厚度
<评估红外屏蔽性质以及可见光透过性>
使用以上所制造的红外阻挡聚合性组成物涂布层形成于玻璃晶圆上的基板,藉由分光光度计(UV-3600,由岛津股份有限公司(ShimadzuCorporation)制造)量测在1,200纳米波长区域内的最大透射率。数值愈小指示效能愈高。当最大透射率小于1%时,此指示红外屏蔽性质良好。
此外,藉由使用分光光度计(UV-3600,由岛津股份有限公司(Shimadzu Corporation)制造)量测上述涂布层在550纳米波长下的透射率。当数值较高时,判断可见光透过性极佳。当可见光透射率为25%以上时,可认为膜展现实际良好的可见光透过性。
表4
如自表4可见,在实例3-1以及实例3-2中,大图案的粘着敏感性、精细图案的粘着敏感性、红外屏蔽性质、可见光透过性以及膜厚度均匀性较高。
[实例3-3]
在以与实例3-1相同的方式形成图案化光阻挡膜的基板上,使用用于透镜的可固化组成物(藉由将1质量%芳基锍盐衍生物(SP-172,由艾迪科股份有限公司(ADEKA)生产)添加至脂环族环氧树脂(EHPE-3150,由大赛璐化学工业有限公司(Daicel Chemical Industries,Ltd.)生产)中所制备的组成物)来形成可固化树脂层,且在透镜形状藉由使用具有此形状的石英模具转变后,藉助于高压汞灯在400毫焦耳/平方公分的曝光剂量下固化,藉此产生具有多个晶圆级透镜的晶圆级透镜阵列。
切割所产生的晶圆级透镜阵列且将成像装置以及感测器基板固定于所得透镜模组上,藉此制造成像单元。
实例3-3中所获得的晶圆级透镜的光阻挡膜与基板的粘着性、膜厚度均匀性、红外屏蔽性质以及可见光透过性较高。
可见即使当本发明的聚合性组成物用作用于晶圆级透镜的光阻挡膜时,亦可藉由碱显影来形成满足以下所有条件的图案:(1)对红外区的光阻挡作用高;(2)对可见区的透光性高;以及(3)实现所需轮廓以及极佳耐久性(与基板的粘着性)。
以此方式,本发明的聚合性组成物为适用于制造用于晶圆级透镜的光阻挡膜的红外阻挡聚合性组成物。
工业适用性
根据本发明,提供一种聚合性组成物,其能够形成具有对红外区的高光阻挡作用、对可见区的高透光性以及藉由碱显影所实现的所需轮廓以及极佳耐久性(例如对高温/高湿度的耐久性,以及与基板的粘着性)的图案。
本申请案是基于2010年5月19日申请的日本专利申请案第JP2010-115841号、2010年11月15日申请的日本专利申请案第JP2010-255380号、2011年2月25日申请的日本专利申请案第JP2011-040902号以及2010年6月4日申请的美国临时申请案第61/351,407号,所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中,如同详细阐述一般。
Claims (14)
1.一种聚合性组成物,其特征在于,包括:
聚合起始剂;
聚合性化合物;
钨化合物;以及
碱溶性粘合剂。
2.根据权利要求1所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂具有酸性基团。
3.根据权利要求1或2所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂具有交联基团。
4.根据权利要求1-3任一项所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为(甲基)丙烯酸系树脂或基于胺基甲酸酯的树脂。
5.根据权利要求4所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为基于胺基甲酸酯的树脂。
6.根据权利要求4所述的聚合性组成物,其中所述碱溶性粘合剂为(甲基)丙烯酸系树脂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的聚合性组成物,其中所述钨化合物由下式(I)表示:
MxWyOz (I)
其中M表示金属;
W表示钨;
O表示氧;
0.001≤x/y≤1.1;且
2.2≤z/y ≤3.0。
8.根据权利要求7所述的聚合性组成物,其中M为碱金属。
9.根据权利要求1-8任一项所述的聚合性组成物,其中所述聚合性化合物为分子中具有多个聚合性基团的多官能性聚合性化合物。
10.根据权利要求1-9任一项所述的聚合性组成物,其中所述聚合起始剂为基于苯乙酮的化合物。
11.根据权利要求1-10任一项所述的聚合性组成物,其还包括:至少两种填充剂,所述填充剂具有不同体积平均粒子直径的初始粒子。
12.根据权利要求1-11任一项所述的聚合性组成物,其还包括:硅烷偶合剂。
13.根据权利要求1-12任一项所述的聚合性组成物,其用于阻焊剂。
14.根据权利要求13所述的聚合性组成物,其中固体内含物浓度为30质量%至80质量%且25℃下的粘度为10毫帕·秒至3,000毫帕·秒。
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