CN103229100B - 可聚合组成物、感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法 - Google Patents

可聚合组成物、感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法 Download PDF

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Abstract

提供一种在红外区展现高挡光作用且在可见光区展现高透光度且能够通过碱性显影形成具有极佳分辨率的图案的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法;且所述组成物含有聚合起始剂、可聚合化合物、钨化合物、碱溶性黏合剂以及无机填料。

Description

可聚合组成物、感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件 及图案形成方法
技术领域
本发明涉及一种可聚合组成物,特别涉及一种适用于形成阻焊剂(solderresist)的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
背景技术
手机、数字相机、数字视频、监视相机及其类似物中所用的固态摄影组件(影像传感器)为一种具有使用半导体组件制造技术形成的集成电路的光电转换组件。近年来,随着手机或数字相机的尺寸及重量减小,需要更缩小固态摄影组件。
为缩小固态摄影组件,已提出一种应用贯通电极(through-electrode)或薄化硅晶圆的技术(参见例如JP-A-2009-194396(如本文所用的术语“JP-A”指“未经审查的公开日本专利申请案”))。缩小可通过抛光及藉此薄化硅晶圆来实现,但由于硅晶圆薄化,故波长为800纳米或超过800纳米的光易于透射,不过阻挡800纳米或低于800纳米的光的作用仍得以维持。固态摄影组件中所用的光电二极管亦对波长为800纳米至1,200纳米的光起反应,且发现对波长为800纳米或超过800纳米的光的透明度会产生图像质量劣化的新问题。
固态摄影组件具有以下组态:彩色滤光片以及透镜邻近设置于光电二极管的一侧;红外截止滤光片(infrared cut filter)存在于彩色滤光片或透镜附近以截止波长为800纳米至1,200纳米的光;以及金属配线、阻焊剂及其类似物存在于彩色滤光片的相对侧。举例而言,在许多情况下以阻焊剂填充金属配线之间的空间,但存在以下问题:无法通过阻焊剂截止诸如侵入手机、数字相机或其类似物内的漏光的红外光。为应对此问题,通常采用一种在不良于红外光挡光作用的阻焊剂的外侧上再设置红外阻挡层红外阻挡层,从而确保红外阻挡作用(infrared-blocking effect)的技术。然而,阻焊剂上一般存在由配线或其类似物造成的高度差且在具有高度差的基板表面上可能难以将红外阻挡层材料涂布至均一厚度,其中高度差引起若薄的部分存在,则会经此透射光的问题。
为仅在所需部分设置红外阻挡层,组成物较佳展现感旋光性且具有通过曝光来图案化的光微影效能。具有光微影效能的挡光性感光组成物包括使用LCD彩色滤光片的形成所采用的碳黑的黑色抗蚀剂。碳黑在可见光区具有高挡光作用,但在红外区展现低挡光作用,且当尝试应用此黑色抗蚀剂作为阻焊剂时,若添加足够大量的碳黑以确保在红外区中的所需挡光作用,则此举会引起以下问题:可见光区中的挡光作用变得过高;亦截止波长短于可见光区的光(通常采用于成像且在曝光于高压水银灯、KrF、ArF或其类似物时使用)而导致敏感性降低,使得不可能获得足够的光固化性(light-curability);以及无法获得极佳图案,甚至是使用碱性显影剂的显影步骤。
此外,目前是在通过涂布法形成阻焊剂后分别设置红外阻挡层,因此在阻焊剂的形成以及红外阻挡层的形成中,必须多次进行诸如涂布、曝光、显影以及后加热的步骤,其导致制程麻烦且成本提高。就此而言,需要改良。
为满足所述需求,已尝试赋予阻焊剂本身挡光作用,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环氧化合物的黑色阻焊组成物(参见例如JP-A-2008-257045)。然而,据满足挡光作用(特别是红外区中的挡光作用)与图案可成形性的观点来看,此组成物的特征在于通过组合使用除黑色外的着色剂来保持低的黑色着色剂含量,且所述含量实际上不足。
发明内容
此外,出于在制造固态摄影组件的制程中由可见光传感器侦测半导体基板的位置的目的,经常在固态摄影组件的半导体基板的金属配线以及阻焊剂侧上的表面(亦即,与彩色滤光片或透镜相对的表面)上的预定位置设置突出形式的对准标记。
在对红外光缺乏挡光作用的阻焊剂的外侧再设置红外阻挡层的上述组态的情况下,认为甚至当红外阻挡层为亦对可见光具有挡光作用的层时,此层的厚度无需为了红外阻挡的目的而如此大(因为红外阻挡的目的可通过较阻 焊层薄的膜达成),因此通过可见光传感器进行的侦测并不会面临由红外阻挡层覆盖对准标记所引起的严重问题。然而,尤其在如JP-A-2008-257045中,阻焊组成物含有黑色着色剂以赋予阻焊剂本身挡光作用的组态中,当可能由于阻焊层的厚度而使阻焊层覆盖对准标记时,易于更经常地出现可见光传感器未侦测到对准标记的问题。
在这些情况下,目前需要确保红外区中高挡光作用以及可见光区中高透光度且能够通过碱性显影形成极佳图案的可聚合组成物。
附带而言,JP-A-2009-205029揭示一种使用含无机近红外吸收剂的层作为影像显示组件的近红外吸收层的技术,且在其工作实例中描述了例如含有可聚合化合物、聚合起始剂以及近红外吸收剂的用于近红外吸收层形成的涂布溶液。
此外,JP-A-2006-201463揭示一种使用含近红外吸收剂的层作为抗反射膜中的高折射率层的技术,且在其工作实例中描述了例如含有活性能量射线可固化化合物、聚合起始剂以及近红外吸收剂的用于硬涂层形成的涂布溶液。
然而,获自这些涂布溶液的层不经受经由曝光以及碱性显影进行的图案形成。实际上,这一层(甚至在未曝光区域中)对于碱性显影剂为溶解度不足且实质上不具有碱可显影性。
本发明已在考虑到这些当前情况下进行,且本发明的任务在于解决那些习知的各种问题且达成以下目标。
亦即,本发明的一个目标在于提供在红外区展现高挡光作用且在可见光区展现高透光度且能够通过碱性显影形成具有极佳分辨率的图案的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
本发明的另一目标在于提供一种可聚合组成物,所述可聚合组成物确保当上方设置感光层的基板具有不均匀形状时,可形成具有成功地追踪(follow)基板不均匀形状的形状的感光层,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
本发明具有以下组态,且上述目标可通过这些组态达成。
(1)一种可聚合组成物,其包括:
聚合起始剂;
可聚合化合物;
钨化合物;
碱溶性黏合剂;以及
无机填料。
(2)如上文(1)中所述的可聚合组成物,其中无机填料为二氧化硅。
(3)如上文(1)或(2)中所述的可聚合组成物,其中碱溶性黏合剂具有酸基。
(4)如上文(1)至(3)中任一项所述的可聚合组成物,其中酸基为酚羟基或硫醇基。
(5)如上文(1)至(4)中任一项所述的可聚合组成物,其中碱溶性黏合剂具有交联基。
(6)如上文(1)至(5)中任一项所述的可聚合组成物,其中聚合起始剂为苯乙酮类化合物且可聚合组成物还含有敏化剂(sensitizer)。
(7)如上文(1)至(6)中任一项所述的可聚合组成物,其中钨化合物由以下式(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)如上文(7)中所述的可聚合组成物,其中M为碱金属。
(9)如上文(1)至(8)中任一项所述的可聚合组成物,其中可聚合化合物为在分子内具有多个可聚合基团的多官能可聚合化合物。
(10)如上文(1)至(9)中任一项所述的可聚合组成物,其用于阻焊剂。
(11)一种感光层,其由上文(1)至(10)中任一项所述的可聚合组成物形成。
(12)一种永久图案,其由上文(1)至(10)中任一项所述的可聚合组成物形成。
(13)如上文(12)中所述的永久图案,其中永久图案为阻焊层。
(14)如上文(12)中所述的永久图案,其中永久图案为红外阻挡膜。
(15)一种晶圆级透镜,其具有透镜以及在透镜的圆周边缘部分中形成的 上文(12)中所述的永久图案。
(16)一种固态摄影组件,其具有上文(12)至(15)中任一项所述的永久图案。
(17)一种固态摄影组件,其包括:
一个表面上形成有摄影组件部分的固态摄影组件基板;以及
设置于固态摄影组件基板的另一表面侧的红外阻挡膜,
其中红外阻挡膜为上文(12)中所述的永久图案。
(18)一种图案形成方法,其依序包括形成上文(11)中所述的感光层的步骤、图案逐次曝光(patternwise exposing)所述感光层以固化曝光区域的步骤以及通过碱性显影移除未曝光区域以形成永久图案的步骤。
根据本发明,可提供在红外区展现高挡光作用且在可见光区展现高透光度且能够通过碱性显影形成具有极佳分辨率的图案的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
此外,根据本发明,可提供确保当上方设置感光层的基板具有不均匀形状时,可形成具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
附图说明
图1为展示配备有根据本发明的一个实施例的固态摄影组件的相机模块的组态的示意性截面图。
图2为展示根据本发明的一个实施例的固态摄影组件的示意性截面图。
图3为展示晶圆级透镜数组的一个实例的平面图。
图4为沿图3中线A-A的截面图。
图5为展示如何将透镜制作出的模制材料供应至基板的图。
图6A至图6C为展示通过使用模具将透镜模制于基板上的程序的图。
图7A至图7C为展示在上方模制有透镜的基板上形成图案化挡光膜的制程的示意图。
图8为展示晶圆级透镜数组的一个实例的截面图。
图9A至图9C为展示形成挡光膜的制程的另一实施例的示意图。
图10A至图10C为展示在上方具有图案化挡光膜的基板上模制透镜的制程的示意图。
图11为展示在具有不均匀形状的基板上设置感光层的状态的示意性截面图。
具体实施方式
下文详述本发明的可聚合组成物。
在本发明的说明书中,当在未指定经取代或未经取代下指示基团(原子团)时,所述基团包括不具有取代基的基团与具有取代基的基团。举例而言,“烷基”不仅包括不具有取代基的烷基(未经取代的烷基),而且包括具有取代基的烷基(经取代的烷基)。此外,在本发明的说明书中,黏度值表示在25℃下的值。
本发明的可聚合组成物含有聚合起始剂、可聚合化合物、钨化合物、碱溶性黏合剂以及无机填料,且必要时可含有除上述钨化合物的红外阻挡材料、分散剂、敏化剂、交联剂、固化促进剂、弹性体(elastomer)、界面活性剂以及其他组分。
本发明的可聚合组成物例如为负性组成物且通常为负性抗蚀剂组成物。下文描述此组成物的组态。
下文可基于本发明的代表性实施例来描述构成要求(constituentrequirement),但本发明不限于这些实施例。附带而言,在本发明的说明书中,由“(数值)至(数值)”表示的范围指包括在“至”之前及之后的分别作为下限以及上限的数值的范围。
在本发明的说明书中,术语“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯,术语“(甲基)丙烯基”表示丙烯基以及甲基丙烯基,且术语“(甲基)丙烯酰基”表示丙烯酰基以及甲基丙烯酰基。此外,在本发明的说明书中,“单体物质(monomeric substance)”具有与“单体(monomer)”相同的含义。如本发明中所用的“单体”与寡聚物以及聚合物有区别,且表示质量平均分子量为2,000或低于2,000的化合物。在本发明的说明书中,术语“可聚合化合物(polymerizable compound)”表示具有可聚合基团的化合物且可为 单体或聚合物。术语“可聚合基团”表示参与聚合反应的基团。
[1]聚合起始剂
适用于本发明的可聚合组成物的聚合起始剂不受特别限制,但较佳为可光聚合化合物(photopolymerizable compound)。在通过光起始聚合的情况下,对来自紫外区至可见光区的光具有感旋光性的化合物为较佳。最重要的是,最佳为苯乙酮类化合物且在此情况下,较佳为使用该化合物与随后所述的敏化剂的组合。
下文描述适于本发明的聚合起始剂的实例,但本发明并不限于此。
苯乙酮类化合物的特定实例包括2,2-二乙氧基苯乙酮、对二甲胺基苯乙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-丙-1-酮、对二甲胺基苯乙酮、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-2-二甲胺基-1-(4-(N-吗啉基)苯基)-丁-1-酮、2-甲苯基-2-二甲胺基-1-(4-(N-吗啉基)苯基)-丁-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(N-吗啉基)丙-1-酮、2-甲基-1-(4-甲基噻吩基)-2-(N-吗啉基)丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-(N-吗啉基)苯基)-丁-1-酮、2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮以及2-甲基-1-(4-甲基噻吩基)-2-(N-吗啉基)丙-1-酮。
其中,α-胺基苯乙酮类化合物为较佳,且2-甲基-1-(4-甲基噻吩基)-2-(N-吗啉基)丙-1-酮为更佳。
α-胺基苯乙酮类化合物的商品包括例如IRGACURE907、IRGACURE369以及IRGACURE379(商标,均由日本巴斯夫(BASF Japan)制造)。
可单独使用一种聚合起始剂,或可组合使用两种或超过两种聚合起始剂。
以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,聚合起始剂的含量较佳为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%。
[2]可聚合化合物
本发明的可聚合组成物含有可聚合化合物。本文所用的可聚合化合物可为任何化合物,只要其为在分子中具有能够通过酸、自由基以及热中至少一种的作用经历反应的官能基(在本发明的说明书中,此官能基有时称作“可聚合基团”)的化合物即可,且在分子中具有多个可聚合基团的多官能可聚合化合物为较佳。
具有能够与酸、自由基以及热中至少一种反应的可聚合官能基且可较佳用于本发明的可聚合化合物的实例包括含烯系不饱和基团的具有诸如不饱和酯官能基、不饱和酰胺基、乙烯醚基以及烯丙基的烯系不饱和基团的化合物;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、双烯丙基萘二酰亚胺化合物(bisallylnadiimide compound);以及苯并恶嗪化合物。
可较佳用于本发明的可聚合化合物包括一般自由基可聚合化合物,且可在无任何特定限制下使用此工业领域中广泛称为具有烯系不饱和双键的化合物的化合物。
这些化合物具有例如单体、预聚物(亦即二聚体、三聚体或寡聚物)或其混合物或其共聚物的化学形式。
单体以及其共聚物的实例包括不饱和羧酸(诸如丙烯酸、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。较佳为使用不饱和羧酸酯、不饱和羧酸的酯以及脂族多元醇化合物以及不饱和羧酸的酰胺以及脂族多价胺基化合物。
特定言之,不饱和羧酸的酯以及脂族多元醇化合物可在曝光区域产生高疏水性,且因为可通过碱性显影轻易形成具有所需轮廓(profile)的图案,而且获得具有高耐久性的图案(特定言之,当要求阻焊剂具有较高耐久性时,例如当阻焊剂所覆盖的金属配线的配线密度较高时,上述作用显著)而为较佳。
另外,举例而言,亦宜使用具有亲核取代基(诸如羟基、胺基以及巯基)的不饱和羧酸酯或酰胺与单官能或多官能异氰酸酯或环氧树脂的加成反应产物,以及与单官能或多官能羧酸的去水缩合反应产物。
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或多官能醇、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或多官能醇、胺或硫醇的取代反应产物亦为较佳。作为另一实例,亦可使用上述不饱和羧基酸经不饱和膦酸、苯乙烯或乙烯醚置换的化合物。
不饱和羧酸酯较佳为甲基丙烯酸酯,且其实例包括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-羟丙氧基)苯基]丙烷、双[对(甲基丙烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷以及其EO(ethylene oxide)改性或PO(propylene oxide)改性的产物。
不饱和羧酸酯亦较佳为衣康酸酯,且其实例包括乙二醇二衣康酸酯、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。丁烯酸酯的实例包括乙二醇二丁烯酸酯、丁二醇二丁烯酸酯、季戊四醇二丁烯酸酯以及山梨糖醇四-二丁烯酸酯(sorbitoltetradicrotonate)。异丁烯酸酯的实例包括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括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。
脂族多元醇化合物与不饱和羧酸的酯单体的特定实例包括乙二醇二丙烯酸酯、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(丙烯酰基氧基丙基)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、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯、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、异氰尿酸三(丙烯酰基氧基乙基)酯、聚酯丙烯酸酯寡聚物,以及这些化合物的EO改性或PO改性的产物,作为(甲基)丙烯酸酯。
其中,二季戊四醇六丙烯酸酯以及三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯为较佳,且三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯为更佳。
酯的其他较佳实例包括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中所述的具有芳族架构的酯,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括亚甲基双丙烯酰胺、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、二甲苯双丙烯酰胺以及二甲苯双甲基丙烯酰胺。酰胺类单体的其他较佳实例包括JP-B-54-21726中所述的具有亚环己基结构的单体。
通过异氰酸酯与羟基的加成反应所制得的加成可聚合氨基甲酸酯类(urethane-based)化合物亦为较佳,且其特定实例包括每分子具有两个或超过两个可聚合乙烯基的氨基甲酸乙烯酯化合物,其通过将由以下式(E)表示的含羟基的乙烯系单体加成至每分子具有两个或超过两个异氰酸酯基的聚异氰酸酯化合物来获得(JP-B-48-41708中所述)。
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中所述的丙烯酸氨基甲酸酯,以及JP-B-58-49860、P-B-56-17654、JP-B-62-39417以及JP-B-62-39418中所述的具有环氧乙烷类架构的氨基甲酸酯化合物亦为较佳。另外,当使用JP-A-63-277653、JP-A-63-260909以及JP-A-1-105238中所述的在分子中具有胺基结构或硫化物结构的加成可聚合化合物时,可获得感旋光性速度极佳的可光聚合组成物。
其他实例包括多官能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,以及通过环氧树脂与(甲基)丙烯酸反应所获得的环氧丙烯酸酯。其他实例亦包括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中所述的乙烯基膦酸类化合物。在一些情况下,宜使用JP-A-61-22048中所述的含全氟烷基的结构。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)中所介绍的可光固化单体(photocurable monomer)以及寡聚物。
在本发明中,当添加自由基可聚合化合物作为单体时,较佳为使用含有2至6个烯系不饱和键的多官能可聚合化合物,且其更佳为含有2至4个烯系不饱和键。最重要的是,化合物较佳为含有两个(甲基)丙烯酸酯结构。
除此之外,鉴于未曝光区域的固化敏感性以及可显影性,含有EO改性的产物的化合物为较佳,且鉴于曝光区域的固化敏感性以及强度,较佳为使用含有胺基甲酸酯键的化合物。另外,鉴于图案形成时的可显影性,较佳为使用具有酸基的化合物。
此外,具有酸基的烯系不饱和化合物亦为较佳,且其市售产品的实例包括TO-756,其为东亚合成有限公司(Toagosei Co.,Ltd.)制造的含羧基的三官能丙烯酸酯,以及TO-1382,其为含羧基的五官能(pentafunctional)丙烯酸酯。
另外,高度耐热性可聚合化合物的实例包括苯并环丁烯(BCB)、双烯丙基萘二酰亚胺(BANI)、苯并恶嗪、三聚氰胺以及其类似物。
可使用两种或超过两种化合物作为可聚合化合物。
以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,可聚合化合物的含量较佳为3质量%至80质量%,更佳为5质量%至50质量%。
附带而言,可聚合化合物可与碱溶性黏合剂相同或不同。
更特定言之,在可聚合化合物为聚合物的情况下,可聚合化合物可与随后详述的碱溶性黏合剂相同(亦即,可聚合化合物与碱溶性黏合剂可为相同组分)。在此实施例中,以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,可聚合化合物的含量较佳为3质量%至80质量%,更佳为5质量%至60质量%。
[3]钨化合物
本发明的可聚合组成物含有钨化合物。
钨化合物为红外阻挡材料,其对红外线(波长为约800纳米至1,200纳米的光)展现高吸收(亦即,对红外线的挡光作用(遮蔽性质)较高)且对可见光展现低吸收。因此,根据本发明的可聚合组成物,藉助于含有钨化合物,可形成在红外区具有高挡光作用且在可见光区具有高透光度的图案。
此外,钨化合物对波长短于可见光区的光(用于成像且在曝光于高压水银灯、KrF、ArF或其类似物时使用)展现少吸收。因此,通过组合钨化合物与可聚合化合物以及碱溶性黏合剂,通过碱性显影获得具有极佳分辨率的图案。
钨化合物包括例如氧化钨类化合物、硼化钨类化合物以及硫化钨类化合 物,且较佳为由以下式(组成式)(I)所表示的氧化钨类化合物:
MxWyOz (I)
其中M表示金属,W表示钨,O表示氧,
0.001≤x/y≤1.1,且
2.2≤z/y≤3.0。
金属M包括碱金属、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、Re、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或超过两种金属。
M较佳为碱金属,更佳为Rb或Cs,更佳为Cs。
当x/y为0.001或超过0.001时,可充分阻挡红外线,且当其为1.1或低于1.1时,可较可靠地避免在钨化合物中产生杂质相。
当z/y为2.2或超过2.2时,作为材料的化学稳定性可更加增强,且当其为3.0或低于3.0时,可充分阻挡红外线。
由式(I)表示的氧化钨类化合物的特定实例包括Cs0.33WO3、Rb0.33WO3、K0.33WO3以及Ba0.33WO3。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。钨细粒的平均粒径较佳为800纳米或低于800,更佳为400纳米或低于400纳米,更佳为200纳米或低于200纳米。当平均粒径在此范围内时,几乎不会因为光散射而使钨细粒阻挡可见光,以便可较成功地确保可见光区中的透光度。自避免光散射的观点来看,平均粒径较佳较小,但为了在制造时容易处理或其类似因素的原因,钨细粒的平均粒径通常为1纳米或超过1纳米。
可使用两种或超过两种化合物作为钨化合物。
钨化合物可以是市售产品,但当钨化合物为例如氧化钨类化合物时,可通过在惰性气体环境或还原气体环境中热处理钨化合物的方法获得氧化钨类化合物(参见日本专利4,096,205)。
氧化钨类化合物亦可以是例如钨细粒分散液(dispersion)形式,诸如住友金属工业有限公司(Sumitomo Metal Industries,Ltd.)制造的YMF-02。
以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,钨化合物的含量 较佳为3质量%至20质量%,更佳为5质量%至15质量%。
[4]碱溶性黏合剂
本发明的可聚合组成物含有碱溶性黏合剂(碱溶性树脂)。由于此黏合剂,当进行曝光以在获自可聚合组成物的膜中形成图案时,可用碱性显影剂移除未曝光区域,且可通过碱性显影形成极佳图案。
碱溶性黏合剂不受特别限制,只要其具有碱溶性即可,且可根据目的来选择适当的碱溶性黏合剂,但其实例包括(甲基)丙烯酸树脂、胺基甲酸酯类树脂、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯甲醛、聚酰胺以及聚酯,其中(甲基)丙烯酸树脂为较佳。
碱溶性黏合剂较佳具有酸基。
酸基实例包括羧基、磺酸基、膦酸基、磷酸基、磺酰胺基、酚羟基以及硫醇基。鉴于原料可得性(availability),羧基为较佳,且自可以可靠地形成具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层的观点来看,酸基较佳为酚羟基或硫醇基,更佳为酚羟基。
含酸基的碱溶性黏合剂不受特别限制,但较佳为通过使用具有酸基的可聚合化合物作为单体组分所获得的聚合物。
具有酸基的可聚合化合物不受特别限制且可根据目的适当地选择,且其实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丁烯酸、异丁烯酸、顺丁烯二酸、对羧基苯乙烯以及对羟基苯乙烯。其中,丙烯酸、甲基丙烯酸、对羧基苯乙烯以及对羟基苯乙烯为较佳,且对羟基苯乙烯为最佳。在本文中,使用对羟基苯乙烯获得的聚合物为具有酚羟基作为酸基的聚合物。具有酚羟基的碱溶性黏合剂的实例包括MARUKA LYNCUR M、MARUKA LYNCUR MB(产品名称,由丸善石油化学有限公司(Maruzen Petrochemical Co.,Ltd.)制造)、VP-2500以及VP-12000(对乙烯苯酚聚合物,产品名称,由日本曹达有限公司(Nippon Soda Co.,Ltd.)制造)。
具有此酸基的可聚合基团的酸解离常数pKa较佳为4.0至11.0,更佳为6.0至11.0,更佳为8.0至11.0。
无酸基的可聚合化合物不受特别限制,但其较佳实例包括(甲基)丙烯酸酯(诸如烷基酯、芳基酯以及芳烷基酯)。
(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 目为1至10的烷基,更佳为碳数目为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目为6至14的芳基,更佳为碳数目为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目为7至20的芳烷基,更佳为碳数目为7至12的芳烷基。
对应于含酸基的可聚合化合物的单体与对应于无酸基的可聚合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。
碱溶性黏合剂中的酸基含量不受特别限制,但较佳为0.5毫当量/克至4.0毫当量/克,更佳为1.0毫当量/克至3.0毫当量/克。当含量为0.5毫当量/克或超过0.5毫当量/克时,获得令人满意的碱可显影性且可较可靠地获得极佳图案。此外,当含量为4.0毫当量/克或低于4.0毫当量/克时,可以可靠地避免永久图案强度受损的忧虑。
碱溶性黏合剂较佳更具有交联基,且特别佳地是均可增强曝光区域的可固化性与未曝光区域的碱可显影性且获得具有高耐久性的图案(特定言之,当需要阻焊剂具有较高耐久性时,例如当阻焊剂所覆盖的金属配线的配线密度较高时,上述作用显著)。如本文所用的交联基表示当曝光或加热获自可聚合组成物的感光层时,能够在感光层中进行的聚合反应过程中交联黏合剂聚合物的基团。交联基不受特别限制,只要其为具有此功能的基团即可,但能够经历加成聚合反应的官能基的实例包括烯系不饱和键基团、胺基以及环氧基。交联基亦可为能够在受到光照射时变成自由基的官能基,且此交联基的实例包括硫醇基以及卤素基团。最重要的是,烯系不饱和键基团为较佳。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,且自满足曝光之前的交联基稳定性与永久图案强度的观点来看,(甲基)丙烯酰基为更佳。
举例而言,将自由基(聚合起始自由基或在可聚合化合物的聚合过程中生长的自由基)加成至碱溶性黏合剂的交联官能基中以在聚合物之间直接或经由可聚合化合物的聚合链产生加成聚合,因此,在聚合物分子之间形成交联且藉此实现固化。或者,聚合物中的原子(例如邻接官能可交联基团的碳原子上的氢原子)经自由基吸引以产生聚合物自由基,且聚合物自由基彼此组合以形成聚合物分子之间的交联,藉此实现固化。
碱溶性黏合剂中可交联基团的含量不受特别限制,但较佳为0.5毫当量/克至3.0毫当量/克,更佳为1.0毫当量/克至3.0毫当量/克,更佳为1.5毫当量/克至2.8毫当量/克。当含量为0.5毫当量/克或超过0.5毫当量/克时,固化反应量足够大且获得高敏感性,且当含量为3.0毫当量/克或低于3.0毫当量/克时,可增强可聚合组成物的储存稳定性。
上述含量(毫当克/克)可例如通过碘值滴(iodine value titration)定来量测。
具有交联基的碱溶性黏合剂详述于JP-A-2003-262958中,且本发明亦可使用此公开案中所述的化合物。
具有交联基的碱溶性黏合剂较佳为具有酸基以及交联基的碱溶性黏合剂,且如下为其代表性实例:
(1)含胺基甲酸酯改性的可聚合双键的丙烯酸树脂,其通过使一种化合物与含羧基的丙烯酸树脂反应来获得,所述化合物具有一个在异氰酸酯基与OH基团先前反应之后允许保留的未反应的异氰酸酯基,且含有至少一个(甲基)丙烯酰基;
(2)含不饱和基团的丙烯酸树脂,其通过使含羧基的丙烯酸树脂与在分子内具有环氧基与可聚合双键的化合物反应来获得;以及
(3)含可聚合双键的丙烯酸树脂,其通过使含OH基团的丙烯酸树脂与具有可聚合双键的二元酸酐反应来获得。
其中,(1)以及(2)的树脂为较佳。
具有酸基以及交联基的碱溶性黏合剂亦包括例如在侧链中具有酸基以及烯系不饱和键且具有双酚A型架构以及双酚F型架构的聚合物化合物、具有酸基以及烯系不饱和键的酚醛树脂(novolak resin),以及可溶酚醛树脂(resol resin)。可通过JP-A-11-240930的段落[0008]至段落[0027]中所述的技术获得这些树脂。
如上所述,碱溶性黏合剂较佳为(甲基)丙烯酸树脂,且“(甲基)丙烯酸树脂“较佳为具有以下作为聚合组分的共聚物:(甲基)丙烯酸衍生物,诸如(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。
(甲基)丙烯酸树脂较佳为例如具有含酸基的重复单元的共聚物。酸基的较 佳实例包括上述酸基。较佳使用(甲基)丙烯酸衍生的重复单元或由以下式(I)表示的重复单元作为含酸基的重复单元。
(在式(I)中,R1表示氢原子或甲基,R2表示单键或n+1价连接基团,A表示氧原子或-NR3-,R3表示氢原子或碳数目为1至10的单价烃基,且n表示1至5的整数。)
式(I)中R2表示的连接基团较佳是由选择自由氢原子、碳原子、氧原子、氮原子、硫原子以及卤素原子所组成的群中的一或多个原子组成,且构成由R2表示的连接基团的原子数目较佳为1至80。连接基团的特定实例包括亚烷基以及亚芳基,且连接基团可具有多个上述二价连接基团经由酰胺键、醚键、胺基甲酸酯键、脲键以及酯键中任一种连接的结构。R2较佳为单键、亚烷基或多个亚烷基经由酰胺键、醚键、胺基甲酸酯键、脲键以及酯键中至少一种连接的结构。
亚烷基的碳数目较佳为1至5,更佳为1至3。
亚芳基的碳数目较佳为6至14,更佳为6至10。
亚烷基以及亚芳基可更具有取代基,且取代基的实例包括除氢原子外的单价非金属原子团且包括卤素原子(-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、烷氧羰基、芳氧羰基、胺甲酰基、芳基、烯基以及炔基。
R3的烃基较佳具有1至10的碳数目,更佳具有1至5的碳数目,更佳具有1至3的碳数目。
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,在(甲基)丙烯酸树脂的所有重复单元组分中含酸基的重复单元所占的比率(摩尔%)较佳为10%至90%,且鉴于均满足永久图案的可 显影性与强度,所述比率更佳为50%至85%,更佳为60%至80%。
如已描述,(甲基)丙烯酸树脂较佳更具有交联基,且交联基的特定实例以及含量与上述相同。
除含酸基的聚合单元以及含交联基的聚合单元外,用于本发明的(甲基)丙烯酸系聚合物可含有(甲基)丙烯酰胺或其衍生物的聚合单元、α-羟甲基丙烯酸酯的聚合单元以及苯乙烯衍生物的聚合单元。(甲基)丙烯酸烷基酯的烷基较佳为碳数目为1至5的烷基,或碳数目为2至8的具有上述取代基的烷基,更佳为甲基。(甲基)丙烯酸芳烷基酯的实例包括(甲基)丙烯酸苯甲酯。(甲基)丙烯酰胺衍生物的实例包括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(N-吗啉基)丙烯酰胺。α-羟甲基丙烯酸酯的实例包括α-羟甲基丙烯酸乙酯以及α-羟甲基丙烯酸环己酯。苯乙烯衍生物的实例包括苯乙烯以及4-第三丁基苯乙烯。
作为除了(甲基)丙烯酸树脂外的碱溶性黏合剂,例如欧洲专利993,966以及1,204,000以及JP-A-2001-318463中所述的具有酸基的缩醛改性聚乙烯醇类黏合剂聚合物因膜强度与可显影性之间的极佳平衡而为较佳。另外,诸如聚乙烯吡咯啶酮以及聚氧化乙烯的水溶性线性有机聚合物是适用的。此外,醇溶性耐纶、2,2-双(4-羟苯基)-丙烷与表氯醇的聚醚,及其类似物适用于提高固化膜强度。
最重要的是,[(甲基)丙烯酸苯甲酯/(甲基)丙烯酸/另一加成可聚合乙烯系单体(必要时)]共聚物,以及[(甲基)丙烯酸烯丙酯/(甲基)丙烯酸/另一加成可聚合乙烯系单体(必要时)]共聚物因膜强度、敏感性以及可显影性之间的极佳平衡而为较佳。
可用于本发明的可聚合组成物中的黏合剂聚合物的重量平均分子量较佳为3,000或超过3,000,更佳为5,000至300,000,且最佳为10,000至30,000,且数目平均分子量较佳为1,000或超过1,000,更佳为2,000至250,000。多分散性(polydispersity)(重量平均分子量/数目平均分子量)较佳为1或超过1,更佳为1.1至10。
黏合剂聚合物可为无规聚合物(random polymer)、嵌段共聚物、接枝聚合物及其类似物中任一种。
可通过习知方法合成碱溶性黏合剂。合成所用的溶剂的实例包括四氢呋 喃、二氯乙烷(ethylene dichloride)、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种,或可混合并使用其两种或超过两种。
可单独使用这些碱溶性黏合剂中的一种,或可组合使用其两种或超过两种。
以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,碱溶性黏合剂的含量较佳为5质量%至80质量%,更佳为30质量%至60质量%。含量在此范围内时,曝光敏感性良好,处理时间可较短,并获得良好的TCT抗性。
[5]无机填料
本发明的可聚合组成物含有无机填料作为基本组分。操作机制并不显而易知,但被认为是通过使本发明的可聚合组成物含有无机填料,当上方形成感光层的基板具有不均匀形状时,可聚合组成物可形成具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层。
举例而言,如图11的示意性截面图中所示,在具有不均匀形状的基板(在下文中有时称作“不均匀基板”,亦即如下基板,其中在硅基板501的表面501a上以配线至配线(wiring-to-wiring)距离W设置多个配线(例如铜配线)502)上形成由可聚合组成物形成的感光层503。
在本文中,感光层503通过将可聚合组成物溶液涂布于支撑物上且必要时热处理所述涂层来形成。此时,尤其当多个配线502的配线至配线距离W较小时(尤其当配线至配线距离W为100微米或低于100微米时),尽管设置于配线表面502a上的感光层的厚度为所需厚度,但配线间区域(inter-wiring region)C中感光层的厚度有时比所需厚度大得多。更特定言之,图11的配线间区域C中的点线部分表示以下状态:其中配线间区域C中的感光层表面的底部C2与硅基板501的表面501a之间的距离,亦即配线间区域C中感光层的厚度t2比所需厚度大得多。推测此可归因于以下事实:在例如自设置于基板上的可聚合组成物的涂层干燥溶剂时,配线间区域C中涂层的表面升高。
然而,在由本发明的可聚合组成物形成的感光层中,配线间区域C中感光层的厚度接近于所需厚度。更特定言之,在此情况下,配线间区域C中感光层表面的底部C1与硅基板501的表面501a之间的距离,亦即配线间区域C中感光层的厚度t1接近于所需厚度。推测此是因为在例如自设置于配线间 区域中的可聚合组成物的涂层干燥溶剂时,本发明的可聚合组成物中所含的无机填料阻止配线间区域C中的涂层表面上升。以此方式,本发明的可聚合组成物可形成具有成功地追踪基板不均匀表面的形状的感光层。
根据本发明的可聚合组成物,因为配线间区域C中感光层的厚度接近于所需厚度,所以当曝光区域包括配线间区域C时,光(诸如曝光步骤中的辐射)可以可靠地到达配线间区域C中感光层的深部(例如接近感光层中硅基板501的表面501a的部位),且可通过曝光达成充分固化。因此,可减小引起图案分离或对不均匀基板上的基板的黏着失败的忧虑。
可用于本发明中的无机填料较佳为二氧化硅,更佳为以硅烷耦合剂表面处理的球形二氧化硅。
本发明的可聚合组成物较佳含有填料,且较佳是获得具有高耐久性的图案(尤其当需要阻焊剂具有较高耐久性时,例如当阻焊剂所覆盖的金属配线的配线密度较高时,作用显著)。
藉助于使用以硅烷耦合剂表面处理的球形二氧化硅,增强可聚合组成物的热循环测试抗性以及储存稳定性,且甚至在经历例如严峻环境(诸如热循环测试)后仍可维持与图案形成后不久的形态相同的良好轮廓。
若粒子不为针状、柱形或非晶形状,但经圆化(round),则球形填料中的术语“球形”可为足够的,且形状不一定为“真正球形(truly spherical)”。然而,典型“球形”形状为“真正球形”形状。
填料是否为球形可通过经由扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察其来确认。
无机填料的体积平均一次粒径(volume average primary particle diameter)不受特别限制且可根据目的来适当地选择,但较佳为0.05微米至3微米,更佳为0.1微米至1微米。当填料的体积平均一次粒径在上述范围内时,有利的是抑制了由产生摇变性(thixotropy)造成的可加工性受损且阻止了最大粒径变大,因此可防止因外来物质附着于所得固化膜或是因涂膜(coated film)不均一性所致的缺陷产生。
无机填料的体积平均一次粒径可通过动态光散射粒径分布量测装置来量测。
无机填料可使用上述分散剂以及黏合剂来分散。如上所述,鉴于可固化 性,在侧链中具有交联基的碱溶性黏合剂为较佳。
-表面处理-
下文描述无机填料的表面处理。无机填料的表面处理不受特别限制且可根据目的适当地选择,但以硅烷耦合剂覆盖二氧化硅的处理为较佳。
-硅烷耦合剂-
用于无机填料的表面处理的硅烷耦合剂不受特别限制且可根据目的适当地选择,但含有选择自烷氧基硅烷基、氯硅烷基以及乙酰氧基硅烷基的群中的至少一个官能基(在下文中有时称作“第一官能基”)以及选择自(甲基)丙烯酰基、胺基以及环氧基的群中的至少一个官能基(在下文中有时称作“第二官能基”)的硅烷耦合剂为较佳。第二官能基更佳为(甲基)丙烯酰基或胺基,且第二官能基更佳为(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抗性方面是有利的。
较佳亦可使用JP-B-7-68256中所述的含有选择自烷氧基硅烷基、氯硅烷基以及乙酰氧基硅烷基的成员中的至少一种作为第一官能基且含有选择自咪唑基、烷基咪唑基以及乙烯基咪唑基的成员中的至少一种作为第二官能基的耦合剂。
硅烷耦合剂不受特别限制,但其较佳实例包括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二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、α-[[3-(三甲氧基硅烷基)丙氧基]甲基]-咪唑-1-乙醇(JP-B-7-68256中所述)、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。可单独使用这些化合物中一种,或可组合使用其两种或超过两种。
以硅烷耦合剂表面处理球形二氧化硅可仅对球形二氧化硅预先进行(在此情况下,在下文中有时称作“预处理”),或可与可聚合组成物中所含的其他填料的一部分或全部一起进行。
进行预处理的方法不受特别限制,且方法的实例包括干法、水溶液法、有机溶剂法以及喷射法。进行预处理的温度不受特别限制,但较佳为常温 (normal temperature)至200℃。
当进行预处理时亦较佳添加催化剂。催化剂不受特别限制,且其实例包括酸、碱、金属化合物以及有机金属化合物。
在进行预处理的情况下,硅烷耦合剂的添加量不受特别限制,但对于每100质量份球形二氧化硅,较佳为0.01质量份至50质量份,更佳为0.05质量份至50质量份。当添加量处于此范围内时,进行足以产生作用的表面处理,且同时抑制处理后因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材表面、球形二氧化硅表面以及黏合剂中的活性基团反应,且第二官能基与黏合剂的羧基以及烯系不饱和基团反应,所以上述硅烷耦合剂具有增强基材与感光层之间黏着力的作用。另一方面,硅烷耦合剂具有高反应性且若将硅烷耦合剂本身添加至可聚合组成物中,则大部分第二官能基在储存期间因扩散作用而有时经历反应或失活(deactivation),从而使得存放期(shelf life)或适用期(pot life)缩短。
然而,当使用以硅烷耦合剂预处理的球形二氧化硅时,扩散作用受到抑制以大大地改良存放期或适用期的问题,且变得可能采取甚至单液体系统(one-liquid system)。此外,在对球形二氧化硅应用预处理的情况下,可自由选择诸如搅拌条件、温度条件以及使用催化剂的条件,以便与未应用预处理的添加相比,可显著提高硅烷耦合剂的第一官能基与球形二氧化硅中的活性基团的反应比率。因此,就在诸如无电镀金(electroless goldplating)、无电焊料电镀(electroless solder plating)以及防潮性负载测试的严峻条件下的所需特性而言获得极好结果。此外,通过进行预处理,可减少硅烷耦合剂的使用量,且可更加改良存放期以及适用期。
可用于本发明中的以硅烷耦合剂表面处理的球形二氧化硅的实例包括电气化学工业株式会社(Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha)的FB以及SFP系列;龙森有限公司(Tatsumori Ltd.)的1-FX;东亚合成有限公司(Toagosei Co.,Ltd.)的HSP系列;以及扶桑化学有限公司(Fuso Chemical Co.,Ltd.)的SP系列。
以可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,无机填料的含量较佳为1质量%至60质量%,更佳为20质量%至60质量%,更佳为40质量%至60质量%。当添加量处于此范围内时,在上方设置感光层的基板具有不均匀形 状的情况下,可更加可靠地形成具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层。
[6]紫外线吸收剂(Ultraviolet Absorber)
本发明的可聚合组成物较佳含有紫外线吸收剂。
将紫外线吸收剂并入例如阻焊剂的抗蚀剂组成物中且在通过将抗蚀剂组成物涂布于固态摄影组件的半导体基板(其中在表面上设置有对准标记)上形成感光层之后,进行曝光以及显影以形成阻焊层,藉此可更加可靠地制得能够满足消除稍后所述的“由基板表面上的反射光造成的问题”与通过可见光传感器可靠地侦测对准标记的阻焊层。
在上方设置有感光层的基板表面由具有高光反射性(light reflectivity)的材料(诸如金属)形成的情况下,因为在曝露于感光层时来自基板界面活性剂的反射光变得可观,所以所得图案的截面形状易于变成裙摆形状(亦即,截面形状的矩形性易于受损)。另一方面,若在曝光剂量保持较低以便减少反射光的情况下,则具有矩形截面形状的图案可能因曝光剂量不足而难以形成。
然而,在本发明的可聚合组成物含有紫外线吸收剂的情况下,甚至当用获得具有矩形截面形状的图案所必需的曝光剂量(在下文中有时称作“适当曝光剂量”)进行照射时,紫外线吸收剂吸收反射光且此举使得易于形成具有矩形截面形状的图案。
紫外线吸收剂较佳为不能通过光或热来起始可聚合化合物的聚合的化合物(亦即并非来自聚合起始剂的化合物)。如本文所用的表述“不能起始可聚合化合物的聚合”指甚至当紫外线吸收剂接收光或热能时,其仍不产生用于起始可聚合化合物的聚合的活性物种。
更特定而言,紫外线吸收剂较佳为对紫外线或可见射线(更特定言之,波长为300纳米至450纳米的光)不具有感旋光性(photosensitivity)且对热(更特定言之,例如在150℃至250℃下的热)不具有感温性(thermosensitivity)的化合物。如本文所用的术语“感旋光性”以及“感温性”指产生目标功能,同时因紫外线或可见射线或热的作用而涉及化学结构变化。
此外,紫外线吸收剂较佳为不仅不能起始可聚合化合物的聚合,而且缺乏稍后所述的敏化剂性质。如本文所用,术语“敏化剂性质”表示将通过敏 化剂本身的光吸收获得的能量转移至另一材料(聚合起始剂)且藉此起始聚合的性质。
紫外线吸收剂较佳为最大吸收波长在300纳米与430纳米之间的化合物,更佳为最大吸收波长在330纳米与420纳米之间的化合物。
紫外线吸收剂更佳具有至少在以下中的一个范围内的最大吸收波长:(I)340纳米至380纳米的范围,(II)380纳米至420纳米的范围,以及(III)420纳米至450纳米的范围。
在通过对使用本发明的可聚合组成物形成的感光层应用曝光以及显影而形成图案时,在曝光光源含有i线的情况下,紫外线吸收剂的最大吸收波长较佳在上述波长范围(I)内。
在曝光光源含有h线的情况下,紫外线吸收剂的最大吸收波长较佳在上述波长范围(II)内。
在曝光光源含有g线的情况下,紫外线吸收剂的最大吸收波长较佳在上述波长范围(III)内。
可使用例如水杨酸酯类、二苯甲酮类、苯并三唑类、经取代的丙烯腈类或三嗪类的紫外线吸收剂作为紫外线吸收剂。
水杨酸酯类紫外线吸收剂的实例包括水杨酸苯酯、水杨酸对辛基苯酯以及水杨酸对第三丁基苯酯。二苯甲酮类紫外线吸收剂的实例包括2,2'-二羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2'-二羟基-4,4'-二甲氧基二苯甲酮、2,2',4,4'-四羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮以及2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮。苯并三唑类紫外线吸收剂的实例包括2-(2'-羟基-3',5'-二第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-第三丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-第三戊基-5'-异丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-异丁基-5'-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3'-异丁基-5'-丙基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2'-羟基-3',5'-二第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2'-羟基-5'-甲基苯基)苯并三唑以及2-[2'-羟基-5',-(1,1,3,3-四甲基)苯基]苯并三唑。
经取代的丙烯腈类紫外线吸收剂的实例包括2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯以及2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯。三嗪类紫外线吸收剂的实例包括单(羟苯基)三嗪化合物,诸如2-[4-[(2-羟基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羟苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2-[4-[(2-羟基-3-十三烷氧基丙基)氧 基]-2-羟苯基]-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪以及2-(2,4-二羟苯基)-4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪;双(羟苯基)三嗪化合物,诸如2,4-双(2-羟基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4-双(2-羟基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-6-(4-甲基苯基)-1,3,5-三嗪以及2,4-双(2-羟基-3-甲基-4-己氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪;以及三(羟苯基)三嗪化合物,诸如2,4-双(2-羟基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三嗪、2,4,6-三(2-羟基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三嗪以及2,4,6-三[2-羟基-4-(3-丁氧基-2-羟丙氧基)苯基]-1,3,5-三嗪。
紫外线吸收剂较佳为由以下式(A)表示的化合物:
式(A):
在式中,R61以及R62各自独立地表示氢原子、烷基、芳基或通过彼此组合形成5元环(5-membered ring)或6元环必需的非金属原子团。此外,R61以及R62中任一种均可与紧接于氮原子的次甲基组合形成5元环或6元环。X61以及Y61各自独立地表示氰基、-COOR63、-CONR63R64、-COR63、-SO2R63或-SO2R63R64,且R63以及R64各自独立地表示氢原子、烷基或芳基。X61与Y61可彼此组合形成5元环或6元环。此外,R61、R62、X61以及Y61中任一种均可与由式(A)表示的另一化合物中的R61、R62、X61以及Y61中任一种组合形成二聚体。
下文说明由式(A)表示的化合物的特定实例,但本发明并不限于此。
在本发明中,可单独使用这些各种紫外线吸收剂中的一种,或可组合使用其两种或超过两种。
本发明的可聚合组成物可能含有或可能不含有紫外线吸收剂,但在含有紫外线吸收剂的情况下,以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,其含量较佳为0.001质量%至1质量%,更佳为0.01质量%至0.3质量%。
[6]除了钨化合物之外的红外阻挡材料
本发明的可聚合组成物可含有在不损害本发明的作用的范围内的除了钨化合物之外的红外阻挡材料以及金属硼化物(在下文中有时称作“其他红外阻挡材料)”。其他红外阻挡材料较佳为在800纳米至1,200纳米的波长下具有吸收且对曝光所用的光显示良好透明度的化合物,且自此等观点来看,其他红外阻挡材料较佳是选择自红外吸收染料(infrared-absorbing dyestuff)以及红外吸收体无机颜料(infrared-absorbentinorganic pigment)之中。
红外吸收染料的实例包括花青染料(cyanine dye)、酞菁染料(phthalocyaninedye)、萘酞菁染料(naphthalocyanine dye)、亚胺鎓染料(immonium dye)、胺鎓染料(aminium dye)、喹啉鎓染料(quinolium dye)、正哌喃离子染料(pyrylium dye)以及金属错合物染料,诸如Ni错合物染料。
可用作红外阻挡材料的染料亦可以是市售产品,且其较佳实例包括以下 市售染料:
FEW化学公司(FEW Chemicals)制造的S0345、S0389、S0450、S0253、S0322、S0585、S0402、S0337、S0391、S0094、S0325、S0260、S0229、S0447、S0378、S0306以及S0484(以上皆产品名称);
美洲染料资源公司(American Dye Source,Inc.)制造的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、ADS1040P、ADS1050P、ADS1065A、ADS1065P、ADS1100T以及ADS1120F(以上皆产品名称);
山本化学工业有限公司(Yamamoto Chemical Industry Co.,Ltd.)制造的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(以上皆产品名称);以及
林原生物化学研究所(Hayashibara Biochemical Labs.Inc.)制造的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(以上皆产品名称)。
在这些染料中,鉴于耐热性,酞菁染料以及金属错合物染料为较佳。
可单独使用这些染料中的一种,或为了在800纳米至1,200纳米的波长下产生良好挡光作用,根据此目的,可混合并使用两种或超过两种染料。
可用作其他红外阻挡材料的红外吸收体无机颜料的实例包括锌华(zincflower)、铅白、锌钡白(lithopone)、氧化钛、氧化铬、沉淀硫酸钡、重晶石粉(baritepowder)、红铅(red lead)、氧化铁红、铅黄、锌黄(1型锌黄、2型锌黄)、群青(ultramarineblue)、普鲁士蓝(Prussian blue)(亚铁氰化铁/亚铁氰化钾)、锆石灰(zircon grey)、镨黄(praseodymium yellow)、铬-钛黄、铬绿、孔雀蓝(peacock blue)、维多利亚绿(Victoriagreen)、铁 蓝(与普鲁士蓝无关)、钒-锆蓝、铬-锡红(chrome-tin pink)、锰红(manganesepink)以及橙红(salmon pink)。此外,可使用例如各自含有一种金属元素或两种或超过两种金属元素的金属氧化物、金属氮化物或其混合物作为黑色颜料,所述金属元素是选择自由Co、Cr、Cu、Mn、Ru、Fe、Ni、Sn、Ti以及Ag所组成的族群中。
黑色颜料较佳为钛黑,亦即含氮化钛的黑色颜料,这是因为其在800纳米至1,200纳米的波长下的红外区中的遮蔽性质良好。
钛黑可通过习知方法获得,且可以是市售产品,可使用例如由石原产业有限公司(Ishihara Sangyo Kaisha.Ltd.)、赤穗化成有限公司(Ako Kasei Co.,Ltd.)、JEMCO公司(JEMCO Inc.)、三菱材料公司(Mitsubishi Materials Corp.)或三菱材料电子化学有限公司(Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co.,Ltd.)制造的钛黑。
钛黑表示具有钛原子的黑色粒子,且低阶氧化钛(low-order titanium oxide)、氧氮化钛或其类似物为较佳。必要时,为了改良分散性、防止聚集或其类似目的,可使用经表面改性的粒子作为钛黑粒子。
表面改性方法包括用选择自氧化硅、氧化钛、氧化锗、氧化铝、氧化镁以及氧化锆中的一员或多员覆盖表面的方法。此外,可用JP-A-2007-302836的段落[0010]至段落[0027]中所述的防水物质处理表面。
制造钛黑的方法的实例包括(但不限于)通过在还原性环境中加热来还原二氧化钛与金属钛的混合物的方法(JP-A-49-5432);在含有氢气的还原性环境中还原通过高温水解四氯化钛获得的超细二氧化钛的方法(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(JP-A-60-65069、JP-A-61-201610);以及使钒化合物附着于二氧化钛或氢氧化钛,接着在高温下在氨存在下将其还原的方法(JP-A-61-201610)。
钛黑粒子的粒径不受特别限制,但鉴于分散性以及染色性(colorability),粒径较佳为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(specific surface area)不受特别限制,但通常由BET法量测的值较佳为大约5米2/克至150米2/克,更佳为大约20米2/克至100米 2/克,这是因为钛黑在以防水剂表面处理后就防水性而言可具有预定效能之故。
关于用作其他红外阻挡材料的无机颜料的粒径,平均粒径较佳为3纳米至0.01毫米,且鉴于分散性、挡光作用以及随着老化的沉淀,平均粒径较佳为10纳米至1微米。
可聚合组成物可能含有或可能不含有其他红外阻挡材料,但在含有其他红外阻挡材料的情况下,以钨化合物的质量计,其含量较佳为5质量%至75质量%,更佳为10质量%至40质量%。
[7]分散剂
在本发明中,尤其当钨化合物为细粒时,可使用习知分散剂来分散细粒以达成增强可聚合组成物中钨化合物的分散性以及分散稳定性的目的。
作为分散剂,可适当地选择及使用例如习知分散剂或界面活性剂。
特定言之,可使用多种化合物,且其实例包括阳离子界面活性剂,诸如有机硅氧烷聚合物KP341(产品名称)(由信越化学公司(Shin-Etsu Chemical Co.)制造)、(甲基)丙烯酸类(共)聚合物Polyflow75号、90号以及95号(由共荣社化学有限公司(KyoeishaChemical Co.,Ltd.)制造),以及W001(产品名称)(由友松有限公司(Yusho Co.,Ltd.)制造);非离子界面活性剂,诸如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、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;阴离子界面活性剂,诸如W004、W005以及W017(以上皆产品名称)(由友松有限公司制造);聚合物分散剂,诸如EFKA-46、EFKA-47、EFKA-47EA、EFKAPOLYMER100、EFKA POLYMER400、EFKA POLYMER401、EFKA POLYMER450(以上皆产品名称)(均由日本巴斯夫制造);各种Solsperse(产品名称)分散剂,诸如SOLSPERSE3000、5000、9000、12000、13240、13940、17000、24000、26000、28000、32000以及36000(以上皆产品名称)(由路博润公司(Lubrizol Corporation)制造);ADEKA PLURONIC L31、F38、L42、L44、L61、L64、F68、L72、P95、F77、P84、F87、P94、L101、P103、F108、L121以及P-123(以上皆产品名称)(由艾迪科(ADEKA)制造)、ISONET S-20(产品名称)(由三洋化学工业有限公司(Sanyo ChemicalIndustries,Ltd.)制造),以及Disperbyk101、103、106、108、109、111、112、116、130、140、142、162、163、164、166、167、170、171、174、176、180、182、2000、2001、2050以及2150(以上皆产品名称)(由日 本毕克化学公司(BYK Chemie Japan)制造)。其他实例包括在分子末端或侧链中具有极性基的寡聚物或聚合物,诸如丙烯酸共聚物。
鉴于分散性、可显影性、沉淀,JP-A-2010-106268中所述的以下树脂为较佳,且尤其鉴于分散性,在侧链中具有聚酯链的聚合物分散剂为较佳。此外,鉴于通过光微影形成的图案的分散性以及分辨率,具有酸基以及聚酯链的树脂为较佳。作为分散剂中的酸基,鉴于吸附性质,pKa为6或低于6的酸基为较佳,且羧酸、磺酸或磷酸为更佳。
下文描述JP-A-2010-106268中所述的分散剂树脂,其较佳是用于本发明。
分散剂树脂较佳为在分子中含有接枝链的接枝共聚物,所述接枝链具有数目为40至10,000的原子(除氢原子外)且是选择自聚酯结构、聚醚结构以及聚丙烯酸酯结构中,所述共聚物为含有由以下式(1)至(5)中任一种表示的结构单元的接枝共聚物。
在式(1)至式(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,且鉴于合成限制,较佳为氢原子或碳数目为1至12的烷基,更佳为氢原子或甲基,更佳为甲基。
在式(3)以及式(4)中,R'表示分支链或直链亚烷基(碳数目较佳为1至10,更佳为2或3)且较佳为式(3)中-CH2-CH(CH3)-表示的基团以及式(4)中-CH(CH3)-CH2-表示的基团。
在式(1)至式(5)中,Y1、Y2、Y3、Y4以及Y5各自独立地表示二价连接基团且结构不受特别限制。其特定实例包括以下连接基团(Y-1)至连接基团(Y-20)。在以下文结构中,A以及B分别表示在式(1)至式(5)中连接至左末端基以及右末端基的键。在下文所示的结构中,鉴于合成容易性,(Y-2)以及(Y-13)为较佳。
在式(1)至式(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,且取代基结构不受特别限制。其特定实例包括烷基、羟基、 烷氧基、芳氧基、杂芳氧基、烷基硫醚基、芳基硫醚基、杂芳基硫醚基以及胺基。其中,自增强分散性的观点来看,具有立体排斥效应(steric repulsion effect)者为较佳,且碳数目为5至24的烷基为较佳。最重要的是,碳数目为5至24的分支链烷基或碳数目为5至24的环状烷基为较佳。
在式(1)至式(5)中,n、m、p、q以及r各自表示1至500的整数。
在式(1)以及式(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)以及式(2)中的j以及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,烷基较佳为碳数目为1至20的直链烷基、碳数目为3至20的分支链烷基,或碳数目为5至20的环状烷基,更佳为碳数目为1至20的直链烷基,更佳为碳数目为1至6的直链烷基。
关于式(5)中的R,两个或超过两个结构不同的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以下式(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以下式(2A)表示的结构单元。
在式(1A)中,X1、Y1、Z1以及n具有与式(1)中X1、Y1、Z1以及n相同的含义,且较佳范围亦相同。
在式(2A)中,X2、Y2、Z2以及m具有与式(2)中X2、Y2、Z2以及m相同的含义,且较佳范围亦相同。
最重要的是,由式(1)表示的在侧链中具有聚酯链的化合物为较佳。作 为其代表性化合物,JP-A-2010-106268的段落[0046]至段落[0078]中所述的例示化合物1至例示化合物71亦宜在本发明中用作分散剂。
下文说明例示化合物1至例示化合物50作为适用于本发明的分散剂,但本发明并不限于此。在下文说明的化合物中,连接至各结构单元的数值(连接至主链的重复单元的数值)表示结构单元的含量[以质量计的%;表示为“重量%”]。连接至侧链的重复单元的数值表示重复单元的重复数目。
鉴于分散性、可显影性以及沉淀性质,分散剂较佳为在侧链中具有聚酯链的树脂,且鉴于分散性以及解析性质,更具有酸基的树脂为较佳。鉴于吸附性质,酸基较佳为pKa为6或低于6的酸基,更佳为衍生自羧酸、磺酸或磷酸的酸基。
鉴于分散溶液中的溶解度以及分散性以及可显影性,具有羧酸基且其中聚酯链为聚己内酯侧链的树脂为最佳。
诸如川研精化有限公司(Kawaken Fine Chemicals,Ltd.)制造的Hinoact T-8000E(产品名称)的两性分散剂(amphoteric dispersant)亦可用作分散剂。
在使用分散剂的情况下,自增强分散性的观点来看,分散组成物较佳使 用钨化合物(必要时,以及其他红外阻挡材料)、分散剂以及适当溶剂来制备,接着掺合于可聚合组成物中。
可聚合组成物可能含有或可能不含有分散剂,但在含有分散剂的情况下,以分散组成物中钨化合物的全部固体含量(质量)计,或在使用其他红外阻挡材料且使用红外吸收体无机颜料作为其他红外阻挡材料的情况下,以钨化合物与红外吸收体无机颜料的全部固体含量(质量)的和计,分散剂在分散组成物中的含量较佳为1质量%至90质量%,更佳为3质量%至70质量%。
[8]敏化剂
本发明的可聚合组成物较佳含有敏化剂以达成增强聚合起始剂的自由基产生效率以及将感光波长位移至较长波长侧的目的。可用于本发明中的敏化剂较佳为能够通过电子转移机制或能量转移机制来敏化光聚合起始剂的敏化剂。可用于本发明中的敏化剂包括属于下文列举的化合物且在300纳米至450纳米的波长区域中具有吸收波长的敏化剂。
敏化剂的较佳实例包括属于以下化合物且在330纳米至450纳米的波长区域中具有吸收波长的敏化剂。
实例包括多核芳族化合物(例如菲、蒽、芘、苝、联亚三苯、9,10-二烷氧基蒽)、二苯并哌喃类化合物(例如荧光素、伊红(eosin)、红萤素(erythrosine)、若丹明B(RhodamineB)、孟加拉国玫红(Rose Bengal))、噻吨酮(thioxanthone)类化合物(例如异丙基噻吨酮、二乙基噻吨酮、氯噻吨酮)、吖啶酮(acridone)类化合物(例如吖啶酮、氯吖啶酮、N-甲基吖啶酮、N-丁基吖啶酮、10-正丁基-2-氯吖啶酮)、花青(cyanine)类化合物(例如硫羰花青(thiacarbocyanine)、氧羰花青(oxacarbocyanine))、部花青(merocyanine)类化合物(例如部花青、羰部花青(carbomerocyanine))、酞菁类化合物、噻嗪类化合物(例如硫堇(thionine)、亚甲基蓝(methylene blue)、甲苯胺蓝(toluidine blue))、吖啶(acridine)类化合物(例如吖啶橙(acridine orange)、氯黄素(chloroflavin)、吖啶黄素(acriflavin))、蒽醌(anthraquinone)类化合物(例如蒽醌)、芳酸菁(squarylium)类化合物(例如芳酸菁)、吖啶橙、香豆素(coumarin)类化合物(例如香豆素、7-二乙胺基-4-甲基香豆素)、酮香豆素、啡噻嗪(phenothiazine)类化合物、吩嗪(phenazine)类化合物、苯乙烯基苯类化合物、偶氮化合物、二苯基甲 烷、三苯甲烷、二苯乙烯基苯类化合物、咔唑(carbazole)类化合物、卟啉(porphyrin)、螺环化合物、喹吖啶酮(quinacridone)、靛蓝(indigo)、苯乙烯基、正哌喃离子化合物、吡咯亚甲基化合物(pyromethene compound)、吡唑并三唑化合物、苯并噻唑化合物、巴比妥酸衍生物、硫代巴比妥酸衍生物、芳族酮化合物(诸如苯乙酮、二苯甲酮、噻吨酮以及米希勒酮(Michler's ketone))以及杂环化合物(诸如N-芳基恶唑啶酮)。
实例还包括欧洲专利568,993、美国专利4,508,811以及5,227,227、JP-A-2001-125255以及JP-A-11-271969中所述的化合物。
最重要的是,敏化剂较佳为选择自噻吨酮类化合物、吖啶酮类化合物以及香豆素类化合物中的至少一员,且噻吨酮类化合物为更佳。通过组合此敏化剂与上述聚合起始剂,可更可靠地获得高敏感性。
可聚合组成物可能含有或可能不含有敏化剂,但在含有敏化剂的情况下,以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,其含量较佳为0.01质量%至10质量%,更佳为0.1质量%至2质量%。
[9]交联剂
本发明的可聚合组成物可还含有交联剂以达成增强永久图案的强度的目的。
交联剂不受特别限制,只要其为具有交联基的化合物,且所述化合物较佳具有两个或超过两个交联基。交联基的特定较佳实例包括氧杂环丁烷基(oxetane group)、氰酸酯基以及与对于碱溶性黏合剂可具有的交联基所述的基团相同的基团。其中,环氧基、氧杂环丁烷基以及氰酸酯基为较佳。亦即,交联基较佳为环氧化合物、氧杂环丁烷化合物或氰酸酯化合物。
可在本发明中适用作交联剂的环氧化合物的实例包括每个分子含有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物,以及每个分子含有至少两个环氧基(各自在β位置具有烷基)的环氧化合物。
每个分子具有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物的实例包括(但不限于)二(二甲苯酚)型(bixylenol-type)或联苯酚型(biphenol-type)环氧化合物(例如“由日本环氧树脂有限公司(Japan Epoxy Resins Co.,Ltd.)制造的YX4000”)、其混合物、具有异氰尿酸酯架构或其类似物的杂环环氧化合物(例如“由日产化学工业(Nissan ChemicalsIndustries,Ltd.)制造的TEPIC”、 “由日本巴斯夫制造的环氧类树脂PT810(ARALDITEPT810)”)、双酚A型环氧化合物、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、苯酚酚醛树脂型环氧化合物、甲酚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、溴化苯酚酚醛树脂型环氧化合物)、含烯丙基的双酚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、苯酚亚联苯基型环氧化合物、二环戊二烯型环氧化合物(例如“由大日本油墨化学公司(Dainippon Ink and Chemicals,Inc.)制造的HP-7200、HP-7200H”)、缩水甘油基胺型环氧化合物(诸如二胺基二苯甲烷型环氧化合物、缩水甘油基苯胺以及三缩水甘油基胺基苯酚)、缩水甘油基酯型环氧化合物(例如二缩水甘油基邻苯二甲酸酯、二缩水甘油基己二酸酯、二缩水甘油基六氢邻苯二甲酸酯、二缩水甘油基二元脂肪酸(diglycidyldimerate))、乙内酰脲型(hydantoin-type)环氧化合物、脂环环氧化合物(例如3',4'-环氧基环己烷甲酸3,4-环氧基环己基甲基酯、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、“由大赛璐化学工业有限公司(Daicel Chemical Industries,Ltd.)制造的GT-300、GT-400、ZEHPE3150”)、酰亚胺型脂环环氧化合物、三羟基苯基甲烷型环氧化合物、双酚A酚醛树脂型环氧化合物、四苯酚乙烷型(tetraphenylolethane-type)环氧化合物、缩水甘油基邻苯二甲酸酯化合物、四缩水甘油基二甲苯酚乙烷(tetraglycidylxylenoylethane)化合物、含萘基的环氧化合物(诸如萘酚芳烷基型环氧化合物、萘酚酚醛树脂型环氧化合物、四官能萘型环氧化合物,以及市售“由日本钢铁化学有限公司(NipponSteel Chemical Co.,Ltd.)制造的ESN-190、ESN-360”,以及“由大日本油墨化学公司制造的HP-4032、EXA-4750、EXA-4700”)、表氯醇与多酚化合物(通过苯酚化合物与二烯烃化合物(诸如二乙烯苯以及二环戊二烯)之间的加成反应获得)的反应产物、用过氧乙酸(peracetic acid)或其类似物环氧化的4-乙烯基环己烯-1-氧化物开环聚合产物、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、偶氮基苯基型液晶环氧化合物、甲亚胺苯基型(azomethine phenyl-type)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、甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物的环氧类化合物(例如“由NOF 公司(NOF Corporation)制造的CP-50S、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(缩水甘油氧基苯基)茀型环氧化合物以及双(缩水甘油氧基苯基)金刚烷型环氧化合物。可单独使用这些环氧树脂中一种,或可组合使用其两种或超过两种。
此外,除了每个分子含有至少两个环氧乙烷基的环氧化合物之外,可使用每个分子含有至少两个环氧基(各自在β-位置具有烷基)的环氧化合物,且含有在β-位置的经烷基取代的环氧基(更特定言之,β-烷基取代的缩水甘油基或其类似基团)的化合物为尤其较佳。
在含有至少一个在β-位置具有烷基的环氧基的环氧化合物中,每个分子所含的所有两个或超过两个环氧基均可为β-烷基取代的缩水甘油基,或至少一个环氧基可为β-烷基取代的缩水甘油基。
氧杂环丁烷化合物的实例包括每个分子具有至少两个氧杂环丁基的氧杂环丁烷树脂。
其特定实例包括多官能氧杂环丁烷,诸如双[(3-甲基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]醚、双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]醚、1,4-双[(3-甲基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯、1,4-双[(3-乙基-3-氧杂环丁基甲氧基)甲基]苯、丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁基)甲酯、丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲酯、甲基丙烯酸(3-甲基-3-氧杂环丁基)甲酯、甲基丙烯酸(3-乙基-3-氧杂环丁基)甲酯,以及其寡聚物或共聚物;以及含氧杂环丁烷基的化合物的醚化合物以及含羟基的树脂,诸如酚醛树脂、聚(对羟基苯乙烯)、轴节型双酚(cardo-type bisphenol)、杯芳烃(calixarene)、间苯二酚杯芳烃(calixresorcinarene)以及倍半氧硅烷(silsesquioxane)。其他实例包括含氧杂环丁烷环的不饱和单体与(甲基)丙烯酸烷酯的共聚物。
双顺丁烯二酰亚胺化合物的实例包括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括双A型氰酸酯化合物(bis A-type cyanate compound)、双F型氰酸酯化合物、甲酚酚醛树脂型氰酸酯化合物以及苯酚酚醛树脂型氰酸酯化合物。
可聚合组成物可能含有或可能不含有交联剂,但在含有交联剂的情况下, 以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,其含量较佳为1质量%至40质量%,更佳为3质量%至20质量%。
[10]固化促进剂
本发明的可聚合组成物可还含有固化促进剂以达成促进交联剂(诸如上述环氧化合物以及氧杂环丁烷化合物)热固化的目的。
可使用的固化促进剂的实例包括胺化合物(诸如二氰二胺(dicyandiamide)、苯甲基二甲胺、4-(二甲胺基)-N,N-二甲基苯甲胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苯甲胺以及4-甲基-N,N-二甲基苯甲胺)、四级铵盐化合物(诸如氯化三乙基苯甲基铵)、嵌段异氰酸酯化合物(诸如二甲胺)、咪唑衍生物-双环脒化合物以及其盐(诸如咪唑、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-苯基咪唑以及1-(2-氰基乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑)、磷化合物(诸如三苯膦)、胍胺(guanamine)化合物(诸如三聚氰胺、胍胺、乙酰胍胺以及苯并胍胺),以及S-三嗪衍生物(诸如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)。固化促进剂较佳为三聚氰胺或二氰二胺。其可单独使用或组合使用。可单独使用这些化合物中的一种,或可组合使用其两种或超过两种。
可聚合组成物可能含有或可能不含有固化促进剂,但在含有固化促进剂的情况下,以可聚合组成物的全部固体含量计,其含量通常为0.01质量%至15质量%。
[11]弹性体
本发明的可聚合组成物可还含有弹性体。
通过含有弹性体,当使用阻焊剂的可聚合组成物时,对印刷线路板(printedwiring board)的导电层的黏着力可更加改良,且同时,固化膜的耐热性、抗热震性(thermal shock resistance)、可挠性以及韧性(toughness)可更加增强。
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,且其实例包括苯乙烯类弹性体、烯烃类弹性体、胺基甲酸酯类弹性体、聚酯类弹性体、聚酰胺类弹性体、丙烯酸系弹性体以及硅酮类弹性体。此弹性体由硬区 段组分以及软区段组分构成,其中一般而言,前者有助于耐热性以及强度且后者有助于可挠性以及韧性。其中,鉴于与其他材料的兼容性,聚酯类弹性体为有利的。
苯乙烯类弹性体的实例包括苯乙烯-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。作为构成苯乙烯类弹性体的组分,除了苯乙烯之外,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。其特定实例包括TUFPRENE、SOLPRENE T、ASAPRENE T、Tuftec(以上皆产品名称)(均由艾迪科(ADEKA)制造)、弹性体AR(产品名称)(由安秀有限公司(Aronkasei Co.,Ltd.)制造)、Kraton G、Califlex(以上皆产品名称)(均由日本壳牌公司(Shell)制造)、JSR-TR、TSR-SIS、Dynaron(以上皆产品名称)(均由JSR制造)、Denka STR(产品名称)(由电气化学工业株式会社(Denki Kagaku Kogyo K.K.)制造)、Quintac(以产品名称)(由ZEON公司(ZEONCorporation)制造)、TPE-SB系列(产品名称)(由住友化学有限公司制造)、Rabalon(产品名称)(由三菱化学公司(Mitsubishi Chemical Corporation)制造)、Septon、HYBRAR(以上皆产品名称)(均由可乐丽有限公司(Kuraray Co.,Ltd.)制造)、Sumiflex(产品名称)(由住友电木有限公司(Sumitomo Bakelite Co.,Ltd.)制造)、Leostomer以及Actymer(以上皆产品名称)(均由理研乙烯基工业有限公司(Riken Vinyl Industry Co.,Ltd.)制造)。
烯烃类弹性体为碳数目为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,且其实例包括乙烯-丙烯共聚物(EPR)以及乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)。此外,烯烃类弹性体包括例如α-烯烃与碳数目为2至20的非共轭二烯(诸如二环戊二烯、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)的共聚物。烯烃类弹性体还包括例如通过共聚合甲基丙烯酸与丁二烯-丙烯腈共聚物获得的羧基改性的NBR。烯烃类弹性体的其他实例包括乙烯-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-烯烃共聚物橡胶以及丁烯-α-烯烃共聚物橡胶。
烯烃类弹性体的特定实例包括Milastomer(产品名称)(由三井石化工业有 限公司(Mitsui Petrochemical Industries,Ltd.)制造)、EXACT(产品名称)(由埃克森化学(Exxon Chemical)制造)、ENGAGE(产品名称)(由陶氏化学(Dow Chemical)制造)、氢化苯乙烯-丁二烯橡胶“DYNABON HSBR(产品名称)”(由JSR制造)、丁二烯-丙烯腈共聚物“NBR系列(产品名称)”(由JSR制造)、在两个末端均以具有交联位点的羧基改性的丁二烯-丙烯腈共聚物“XER系列(产品名称)”(由JSR制造),以及通过部分环氧化聚丁二烯获得的环氧化聚丁二烯“BF-1000(产品名称)”(由日本曹达有限公司制造)。
胺基甲酸酯类弹性体由结构单元组成,结构单元亦即为由低分子(短链)二醇以及二异氰酸酯构成的硬区段,以及由聚合物(长链)二醇以及二异氰酸酯构成的软区段。聚合物(长链)二醇的实例包括聚丙二醇、聚氧化四甲基醚(polytetramethylene oxide)、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)二醇的数目平均分子量较佳为500至10,000。低分子(短链)二醇的实例包括乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇以及双酚A。短链二醇的数目平均分子量较佳为48至500。胺基甲酸酯类弹性体的特定实例包括PANDEX T-2185以及T-2983N(以上皆产品名称)(均由迪爱生公司(DIC Corporation)制造),以及ShirakutoranE790(产品名称)。
通过聚缩合二羧酸或其衍生物与二醇化合物或其衍生物来获得聚酯类弹性体。二羧酸的特定实例包括芳族二羧酸,诸如对苯二甲酸、间苯二甲酸以及萘二甲酸;上述芳环的氢原子经甲基、乙基、苯基或其类似基团取代的芳族二羧酸;碳数目为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;以及脂环二羧酸,诸如环己烷二甲酸。可使用这些化合物中一种或其两种或超过两种。二醇化合物的特定实例包括脂族或脂环二醇,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-羟苯基)-甲烷、双(4-羟基-3-甲基苯基)-丙烷以及间苯二酚。可使用这些化合物中的一种或其两种或超过两种。可使用对于硬区段组分使用芳族聚酯(例如聚对苯二甲酸丁二酯)部分且对于软区段组分使用脂族聚酯(例如聚丁二醇(polytetramethylene glycol))部分的多嵌段共聚物。根据硬区段与软区段的种类、比率以及分子量差异,聚酯类弹性体包括各种等级。聚酯类弹性体的特定实例包括Hytrel(产品名称)(由杜邦东丽有限公司(Du Pont-Toray Co.,Ltd.)制造)、PELPRENE(产品名称)(由东洋纺织有限公司(Toyobo Co.,Ltd.)制造)以及ESPEL(产品名称)(由日立化学有限公司(Hitachi Chemical Co.,Ltd.)制造)。
聚酰胺类弹性体由以下组成:由聚酰胺构成的硬区段以及由聚醚或聚酯构成的软区段,且粗略地分为两种类型,亦即聚醚嵌段酰胺类型以及聚醚酯嵌段类型。聚酰胺的实例包括聚酰胺-6、聚酰胺-11以及聚酰胺-12。聚醚的实例包括聚氧乙烯、聚氧丙烯以及聚丁二醇。聚酰胺类弹性体的特定实例包括UBE聚酰胺弹性体(由Ube工业有限公司(UbeIndustries,Ltd.)制造)、DAIAMID(产品名称)(由大赛璐-赫斯(Daicel-Huels)制造)、PEBAX(产品名称)(由东丽工业公司(Toray Industries,Inc.)制造)、Grilon ELY(产品名称)(日本EMS)、Novamid(产品名称)(由三菱化学公司制造)以及Grilax(由DIC公司制造)。
通过共聚合丙烯酸酯(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)、含环氧基的单体(诸如甲基丙烯酸缩水甘油酯以及烷基缩水甘油醚)和/或乙烯基类单体(诸如丙烯腈以及乙烯)来获得丙烯酸系弹性体。丙烯酸系弹性体的实例包括丙烯腈-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。
硅酮类弹性体主要由有机聚硅氧烷构成且可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。亦可使用以乙烯基、烷氧基或其类似基团部分改性的有机聚硅氧烷。硅酮类弹性体的特定实例包括KE系列(由信越化学有限公司制造)、SE系列、CY系列以及SH系列(均由道康宁硅酮有限公司(Dow Corning Toray Silicone Co.,Ltd.)制造)。
除了上述弹性体,可使用橡胶改性的环氧树脂。如下获得橡胶改性的环氧树脂:以例如两个末端经羧酸改性的丁二烯-丙烯腈橡胶或一个末端经胺基改性的硅酮橡胶改性上述双酚F型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、柳醛型环氧树脂(salicylaldehyde-type epoxyresin)、苯酚酚醛树脂型环氧树脂、甲酚酚醛树脂型环氧树脂或其类似物中环氧基的部分或全部。
在弹性体中,鉴于剪切黏着力以及抗热震性,两个末端经羧基改性的丁二烯-丙烯腈共聚物以及ESPEL(亦即具有羟基的聚酯类弹性体,ESPEL1612 以及1620,由日立化学有限公司制造)以及环氧化聚丁二烯为较佳。
本发明的可聚合组成物可能含有或可能不含有弹性体,但在含有弹性体的情况下,以可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,其含量不受特别限制且可根据目的适当选择。以固体含量计,所述含量较佳为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%。当含量处于此较佳范围内时,剪切黏着力以及抗热震性可有利地更加增强。
[12]界面活性剂
自更加增强可涂布性的观点来看,可在本发明的感光树脂组成物中添加各种界面活性剂。作为界面活性剂,可使用各种界面活性剂,诸如含氟界面活性剂、非离子界面活性剂、阳离子界面活性剂、阴离子界面活性剂以及含硅酮的界面活性剂。
特定言之,当本发明的可聚合组成物含有含氟界面活性剂时,所制备的涂布溶液的液体特征(特别是流动性)可更加增强,因此涂层厚度的均一性以及液体储存效能(liquid saving performance)可更加改良。
亦即,在通过使用经应用含有含氟界面活性剂的可聚合组成物的涂布溶液来形成膜的情况下,待涂布表面与涂布溶液之间的界面张力降低,藉此改良待涂布表面的可湿性(wettability)且增强待涂布表面上的可涂布性。此举有效之处在于甚至当以少量溶液形成大约若干微米的薄膜时,可更成功地使得膜厚度的不均匀性减小且使其具有均一的厚度。
含氟界面活性剂的氟含量较佳为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%。鉴于涂膜的厚度均一性或液体储存效能,氟含量在此范围内的含氟界面活性剂为有效的,而且显示在可聚合组成物中的良好溶解度。
含氟界面活性剂的实例包括Megaface F171、Megaface F172、Megaface F173、Megaface F176、Megaface F177、Megaface F141、Megaface F142、Megaface F143、Megaface F144、Megaface R30、Megaface F437、Megaface F475、Megaface F479、MegafaceF482、Megaface F554、Megaface F780、Megaface F781(以上皆产品名称)(均由DIC公司制造)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171(均由住友3M有限公司制造)、SurflonS-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC-1068、 Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S-393、Surflon KH-40(以上皆产品名称)(均由旭玻璃有限公司(Asahi Glass Co.,Ltd.)制造)以及Solsperse20000(产品名称)(由路博润公司制造)。
非离子界面活性剂的特定实例包括丙三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、其乙氧基化物以及丙氧基化物(例如丙三醇丙氧基化物、丙三醇乙氧基化物)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、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Pluronic L10、L31、L61、L62、10R5、17R2以及25R2,以及Tetronic304、701、704、901、904以及150R1(以上皆产品名称),由巴斯夫制造)。
阳离子界面活性剂的特定实例包括酞菁衍生物(EFKA-745,商标,由森下产业公司(Morishita Sangyo K.K.)制造)、有机硅氧烷聚合物KP341(由信越化学有限公司制造)、(甲基)丙烯酸(共)聚合物POLYFLOW75号、90号以及95号(由共荣社化学有限公司制造)以及W001(产品名称)(由友松有限公司制造)。
阴离子界面活性剂的特定实例包括W004、W005以及W017(以上皆产品名称)(由友松有限公司制造)。
含硅酮的界面活性剂的实例包括“TORAY SILICONE DC3PA”、“TORAY SILICONESH7PA”、“TORAY SILICONE DC11PA”、“TORAY SILICONE SH21PA”、“TORAY SILICONESH28PA”、“TORAY SILICONE SH29PA”、“TORAY SILICONE SH30PA”以及“「TORAY SILICONESH8400”(以上皆产品名称)(由道康宁硅酮有限公司制造);“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”以及“TSF-4452”(以上皆产品名称)(由迈图高新材料公司(MomentivePerformance Materials Inc.)制造);“KP341”、“KF6001”以及“KF6002”(以上皆产品名称)(由信越硅酮(Shin-Etsu Silicone)制造);以及“BYK307”、“BYK-323”以及“BYK-330”(以上皆产品名称)(由毕克化学制造)。
在这些界面活性剂中,含氟界面活性剂为更佳。
可使用一种界面活性剂,或可组合使用两种或超过两种界面活性剂作为界面活性剂。
可聚合组成物可能含有或可能不含有界面活性剂,但在含有界面活性剂的情况下,以本发明的可聚合组成物的全部固体含量(质量)计,其含量较佳为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
在本发明的可聚合组成物中,除上述基本组分以及较佳添加剂外,亦可根据目的在不损害本发明的作用的范围内适当选择及使用其他组分。
可组合使用的其他组分的实例包括硅烷耦合剂、热固化促进剂、热聚合抑制剂、增塑剂以及着色剂(有色颜料或染料)。此外,亦可组合使用基板表面黏着促进剂以及其他助剂(auxiliary agent)(例如导电粒子、填料、消泡剂、阻燃剂、调平剂、脱模促进剂(releasepromoter)、抗氧化剂、香料、表面张力调节剂(surface tension adjusting agent)以及链转移剂(chain transfer agent))。
通过适当并入这些组分,可调节目标阻焊剂的性质,诸如稳定性、摄影性质以及膜性质。特定言之,对于增强基板黏着而言较佳为添加耦合剂。
例如在JP-A-2008-250074的段落[0101]以及段落[0102]中详述热聚合抑制剂。
例如在JP-A-2008-250074的段落[0103]以及段落[0104]中详述增塑剂。
例如在JP-A-2008-250074的段落[0105]以及段落[0106]中以及JP-A-2009-205029的段落[0038]以及段落[0039]中详述着色剂。
例如在JP-A-2008-250074的段落[0107]至段落[0109]中详述黏着促进剂。
这些公开案中所述的所有添加剂均可用于本发明的可聚合组成物。
由此获得的本发明的可聚合组成物的固体含量浓度较佳为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%。
较佳经由过滤器过滤本发明的可聚合组成物以达成移除外来物质或减少缺陷的目的。过滤及其类似操作习用的过滤器可在无任何特定限制的情况下使用。其实例包括由以下形成的过滤器:氟树脂(fluororesin),诸如PTFE(聚四氟乙烯);聚酰胺类树脂,诸如耐纶-6(nylon-6)以及耐纶6,6;以及聚烯烃树脂(包括高密度聚烯烃以及超高分子聚烯烃),诸如聚乙烯以及聚丙烯(PP)。在这些材料中,聚丙烯(包括高密度聚丙烯)为较佳。
过滤器的孔径(pore size)宜为大约0.01微米至7.0微米,较佳为大约 0.01微米至2.5微米,更佳为大约0.01微米至1.5微米。在此范围内,可以可靠地移除混合于溶解颜料或其类似物中且在稍后步骤中抑制制备均一且光滑的着色组成物的精细外来物质。
在使用过滤器时,可组合不同过滤器。在此情况下,经由第一过滤器过滤可仅进行一次或可进行两次或超过两次。在通过使用不同过滤器的组合来进行两次或超过两次过滤的情况下,第二次过滤以及后续过滤中的孔径较佳大于第一次过滤的孔径。此外,可组合在上述范围内孔径不同的第一过滤器。对于如本文所用的孔径,可参考过滤器制造商的标称值。关于市售过滤器,过滤器可选择自例如由日本巴尔公司(Nihon Pall Corporation)、日本东洋有限公司(Advantec Toyo Kaisha,Ltd.)、日本英特格公司(Nihon Entegris K.K.)(之前为日本密科理公司(Nihon Mykrolis Corporation))以及北泽微滤器(KitzMicrofilter Corporation)中所提供的各种过滤器。
可使用由与第一过滤器相同的材料或其类似物形成的过滤器作为第二微滤器。第二过滤器的孔径宜为大约0.5微米至7.0微米,较佳为大约2.5微米至7.0微米,更佳为大约4.5微米至6.0微米。在此树脂内,可移除混合于混合溶液中且在稍后步骤中抑制制备均一且光滑的可聚合组成物的外来物质,同时保留混合溶液中所含的组分粒子。
举例而言,可能通过仅使用液体分散液经由第一过滤器进行过滤且在混合其他组分之后经由第二过滤器进行过滤。
本发明的可聚合组成物的使用应用不受特别限制,但其实例包括阻焊剂、用于固态摄影组件中硅基板的后表面(back surface)的遮光膜(light-shielding film),以及用于晶圆级透镜的遮光膜,其中阻焊剂为较佳。
在将本发明的可聚合组成物用于阻焊剂的情况下,为形成具有相对较大厚度的涂膜,固体含量浓度较佳为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%。
本发明的可聚合组成物的黏度较佳为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。
在将本发明的可聚合组成物用于阻焊剂的情况下,鉴于厚膜可成形性以及均一可涂布性,黏度较佳为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。
本发明亦关于由本发明的可聚合组成物形成的感光层。此感光层由本发明的可聚合组成物形成,因此为在红外区显示高挡光作用且在可见光区显示高透光度且能够通过碱性显影形成具有极佳分辨率的图案的感光层。此外,在上方设置感光层的基板具有不均匀形状的情况下,本发明的感光层为能够具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层。
本发明亦关于使用本发明的可聚合组成物形成的永久图案。通过对由本发明的可聚合组成物形成的感光层应用曝光以及碱性显影来获得本发明的永久图案,且藉助于使用本发明的可聚合组成物,此图案为在红外区显示高挡光作用且在可见光区显示高透光度并通过碱性显影而使得分辨率极佳的图案。此外,如上所述,本发明的感光层具有成功地追踪基板不均匀形状的形状,因此不论基板位置如何,均可将感光层厚度制为采取所需值。因此,可使诸如曝光步骤中的辐射的光充分达到基板任何区域中感光层的深部,且可适当进行曝光固化。因此,本发明的图案为图案分离减少或对基板的黏着失败减少的图案。
另外,本发明亦关于一种图案形成方法,其依序包括通过使用本发明的可聚合组成物形成感光层的步骤、图案逐次曝光所述感光层以固化曝光区域的步骤以及通过碱性显影移除未曝光区域以形成永久图案的步骤。
下文通过参考例如图案化阻焊剂来详述通过使用本发明的可聚合组成物形成永久图案的方法。然而,关于用于制备涂布溶液的溶剂的种类以及使用量、涂布溶液的涂布法、感光层厚度、曝光步骤或其他步骤及其类似物的描述不限于对阻焊剂的应用。在本文中,举例而言,描述通过使用可聚合组成物来形成感光层(可聚合组成物层)的情况。
-感光层-
为形成图案化阻焊剂(阻焊图案),首先使用本发明的可聚合组成物形成感光层。感光层不受特别限制,只要其为通过含有可聚合组成物所形成的层即可,且膜厚度、层状结构(laminate structure)及其类似参数可根据目的来适当选择。
形成感光层的方法包括如下方法,其包括将本发明的可聚合组成物溶解、乳化或分散于水或溶剂中以制备涂布溶液,将涂布溶液直接涂覆于支撑物上, 以及干燥涂层以形成感光层。
用于制备涂布溶液的溶剂不受特别限制且可根据目的自能够均一溶解或分散本发明的可聚合组成物的个别组分的溶剂适当选择。其实例包括醇,诸如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、第二丁醇(secondary butanol)以及正己醇;酮,诸如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮以及二异丁基酮(diisobutyl ketone);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甲氧基乙酸丙酯(methoxy propyl acetate);芳族烃,诸如甲苯、二甲苯、苯以及乙基苯;卤代烃,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一种,或可组合使用其两种或超过两种。此外,可添加习知界面活性剂。
将涂布溶液涂覆于支撑物上的方法不受特别限制且可根据目的适当选择,且其实例包括使用旋涂机(spin coater)、缝隙旋涂机(slit spin coater)、滚涂机(rollcoater)、模涂机(die coater)或帘涂机(curtain coater)的涂布法。
干燥涂层时的条件视个别组分、溶剂种类、所用比率及其类似因素而变,但通常为60℃至150℃的温度以及30秒至15分钟。
感光层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。
(阻焊图案形成方法)
通过使用本发明的阻焊剂的可聚合组成物来形成阻焊永久图案的方法包括至少一个曝光步骤且通常还包括在需要时的适当选择的条件下的显影步骤,以及其他步骤。如本发明中所用的术语“曝光”不仅包括在各种波长下曝光,而且包括用辐射(诸如电子束以及X射线)进行照射。
<曝光步骤>
曝光步骤为使由可聚合组成物层形成的感光层经由屏蔽曝光的步骤,且 在此步骤中,仅受到光照射的区域固化。
曝光较佳通过用辐射进行照射来进行,且可用于曝光的辐射的实例包括可见射线、紫外线、远紫外线、电子束以及X射线。辐射较佳为电子束、KrF、ArF、紫外线(诸如g线、h线以及i线)或可见光。其中,g线、h线以及i线为较佳。
曝光系统包括例如步进器曝光(stepper exposure)以及使用高压水银灯的曝光。
曝光剂量较佳为5毫焦/厘米2至3,000毫焦/厘米2,更佳为10毫焦/厘米 2至2,000毫焦/厘米2,且最佳为50毫焦/厘米2至1,000毫焦/厘米2
<其他步骤>
其他步骤不受特别限制且可根据目的适当选择。其实例包括表面处理基材的步骤、显影步骤、固化处理步骤以及后曝光步骤(post-exposure step)。
<显影步骤>
在曝光步骤之后,进行碱性显影(显影步骤),藉此使在曝光步骤中未以光照射的部分溶解出,进入碱性水溶液中。因此,仅保留光固化部分,且形成具有挡光作用的图案化阻焊剂。
显影剂较佳为不损害下伏电路(underlying circuit)的有机碱性显影剂。显影温度通常为20℃至40℃,且显影时间为10秒至180秒。
关于显影剂中所用的碱,使用例如通过以纯水将有机碱性化合物(诸如氨水(aqueous ammonia)、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基铵氢氧化物、四乙基铵氢氧化物、胆碱、吡咯、哌啶以及1,8-二氮双环-[5,4,0]-7-十一碳烯)稀释至一般为0.001质量%至10质量%,较佳为0.01质量%至1质量%的浓度所获得的碱性水溶液。在使用由此碱性水溶液构成的显影剂的情况下,一般以纯水洗涤(冲洗)显影后的膜。
<固化处理步骤>
固化处理步骤为在进行显影步骤后,必要时将固化处理应用于所形成图案中的感光层,且通过进行此处理来增强永久图案的机械强度的步骤。
固化处理步骤不受特别限制且可根据目的适当选择,但其实例包括整个表面曝光处理以及整个表面加热处理。
用于整个表面曝光处理的方法包括例如一种在显影步骤后曝光具有所形成的图案化感光层的层压物(laminate)的整个表面的方法。通过整个表面曝光,促进了形成感光层的可聚合组成物中的聚合组分的固化,且使永久图案的固化进一步进行,藉此改良机械强度以及耐久性。
用于进行整个表面曝光的装置不受特别限制且可根据目的适当选择。其较佳实例包括UV曝光机,诸如超高压水银灯。
用于整个表面加热处理的方法包括一种在显影步骤后加热具有所形成的图案化感光层的层压物的整个表面的方法。通过整个表面加热,图案的膜强度得到提高。
整个表面加热中的加热温度较佳为120℃至250℃,更佳为140℃至220℃。当加热温度为120℃或超过120℃时,膜强度通过加热处理得到提高,且当其为250℃或低于250℃时,可防止膜质量因可光聚合组成物中的树脂分解而变弱及变脆。
整个表面加热中的加热时间较佳为3分钟至180分钟,更佳为5分钟至120分钟。
用于进行整个表面加热的装置不受特别限制且可根据目的自习知装置适当选择。其实例包括烘箱(dry oven)、热板(hot plate)以及IR加热器。
由此形成的图案化抗蚀剂具有极佳的红外阻挡作用,因此具有广泛应用范围。本发明的可聚合组成物在红外区具有极佳挡光作用且对可见光区具有紫外线透光度,因此可形成具有极佳形态的图案。同时,所形成的图案(固化膜)具有极佳红外阻挡作用,且又适用于形成用于具有甚至对红外区具有敏感性的光电二极管的组件(特别是固态摄影组件)的阻焊剂。
如上所述,本发明的可聚合组成物适用于不仅形成阻焊剂,而且形成固态摄影组件中硅基板的后表面的挡光膜,或晶圆级透镜的挡光膜。
以此方式,本发明亦关于一种具有由本发明的可聚合组成物形成的永久图案的固态摄影组件。
下文通过参考图1以及图2来描述根据本发明一实施例的固态摄影组件,但本发明不限于以下特定实例。
附带而言,共同数字标号(common numerical reference)用于图1与图2之间的共同部分。
此外,在说明书中,“顶部(top)”、“在...上方(above)”以及“上侧(upper side)”表示远离硅基板10的侧,且“底部(bottom)”、“在...下方(below)”以及“下侧(lowerside)”表示接近硅酮基板10的侧。
图1为展示具有根据上述一个实施例的一特定实例的固态摄影组件的相机模块(camera module)的组态的示意性截面图。
在图1中,经由作为连接构件的焊球(solder ball)60将相机模块200连接至呈封装基板形式的电路基板70。
详言之,相机模块200经组态以包括在硅基板的第一主要表面上具有摄影组件部分的固态摄影组件基板100、安置在固态摄影组件基板100的第一主要表面上方的玻璃基板30(光透射基板)、安置在玻璃基板30上方的红外截止滤光片42、安置在玻璃基板30以及红外截止滤光片42上方且在内部空间具有摄影透镜40的透镜架(lens holder)50,以及安置为包围固态摄影组件基板100以及玻璃基板30的周边的挡光及电磁遮蔽44。各构件经由黏着剂20、41、43或45结合。
在相机模块200中,入射光hν自外部依次穿过摄影透镜40、红外截止滤光片42以及玻璃基板30且达至固态摄影组件基板100的摄影组件部分。
此外,相机模块200经由固态摄影组件基板100的第二主要表面侧的焊球60(连接材料)连接至电路基板70。
图2为展示图1中的固态摄影组件基板100的放大比例截面图。
固态摄影组件基板100经组态以包括作为基体(base body)的硅基板10、摄影组件12、层间绝缘膜(interlayer insulating film)13、基层(base layer)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、挡光膜18、绝缘膜22、金属电极23、阻焊层24、内部电极26以及组件表面电极27。
可省略阻焊层24。
首先,主要描述固态摄影组件基板100的第一主要表面侧的组态。
如图2中所示,将二维排列诸如CCD以及CMOS的多个摄影组件12的摄影组件部分设置于作为固态摄影组件基板100的基体的硅基板10的第一主 要表面侧。
在摄影组件部分中的摄影组件12上形成层间绝缘膜13,且在层间绝缘膜13上形成基层14。此外,将红色滤光片15R、绿色滤光片15G以及蓝色滤光片15B(下文有时统称为“彩色滤光片15”)安置于基层14上以对应于个别摄影组件12。
可将未图示的挡光膜设置于红色滤光片15R、绿色滤光片15G以及蓝色滤光片15B的边界中以及设置于摄影组件部分的周边。此挡光膜可例如通过使用习知的黑色抗蚀剂来制造。
在彩色滤光片15上形成外涂层16,且在外涂层16上形成微透镜17以对应于摄影组件12(彩色滤光片15)。
将周边电路(未图标)以及内部电极26设置于第一主要表面侧的摄影组件部分的周边,且经由周边电路将内部电极26电连接至摄影组件12。
此外,经由层间绝缘膜13在内部电极26上形成组件表面电极27,且在内部电极26与组件表面电极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塞(未图示)。将组件表面电极27用于例如施加电压或读取通过接触塞以及内部电极26的信号。
在组件表面电极27上形成基层14,且在基层14上形成外涂层16。打开在组件表面电极27上形成的基层14以及外涂层16以形成衬垫开放部分,且组件表面电极27的一部分藉此曝光。
此为固态摄影组件基板100的第一主要表面侧的组态。
在固态摄影组件基板100的第一主要表面侧,将黏着剂20设置于摄影组件部分的周边,且固态摄影组件基板100与玻璃基板30经由黏着剂20结合。
此外,硅基板10具有穿透硅基板10的通孔(through hole),且在通孔内设置作为金属电极23的一部分的贯通电极(through-electrode)。摄影组件部分与电路基板70通过贯通电极来电连接。
下文主要描述固态摄影组件基板100的第二主要表面侧的组态。
在第二主要表面侧,在自第二主要表面至通孔内壁的区域上形成绝缘膜22。
将经图案化以自硅基板10的第二主要表面上的区域延伸至通孔内的金属电极23设置于绝缘膜22上。金属电极23为用于在固态摄影组件基板100 中的摄影组件部分与电路基板70之间进行连接的电极。
在此金属电极23外,在通孔内形成的部分为贯通电极。贯通电极穿透硅基板10以及层间绝缘膜的一部分以达到内部电极26的下方且电性连接至内部电极26。
此外,在第二主要表面侧,设置阻焊层24(保护性绝缘膜),其覆盖上方形成金属电极23的第二主要表面,且具有曝光一部分金属电极23的开放部分。
另外,在第二主要表面侧,设置挡光膜18,其覆盖上方形成阻焊层24的第二主要表面,且具有曝光金属电极23的一部分的开放部分。
在此组态中,(1)挡光膜18与阻焊层24统一成单层的挡光阻焊层可由本发明的可聚合组成物形成,或(2)尽管挡光层18以及阻焊层24为个别层,但挡光膜18可由本发明的可聚合组成物形成(在此情况下,阻焊层可由习知阻焊组成物形成)。
附带而言,在图2中,挡光膜18经图案化以覆盖一部分金属电极23且曝光剩余部分,但可经图案化以曝光金属电极23的全部(同样适用于阻焊层24的图案化)。
此外,可省略阻焊层24,或挡光膜18可直接在形成金属电极23的第二主要表面上形成。
将作为连接构件的焊球60设置于经曝光的金属电极23上,且固态摄影组件基板100的金属电极23与电路基板70的未图示连接电极经由焊球60来电性连接。
在上文中,描述了固态组件基板100的组态,但除固态摄影组件基板100的挡光膜18外的各部分可通过诸如以下的习知方法形成:JP-a-2009-158863的段落0033至段落0068中所述的方法,以及JP-A-2009-99591的段落0036至段落0065中所述的方法。
可通过用于本发明的挡光膜的上述制造方法来形成挡光膜18。
通过溅镀、CVD(化学气相沉积)或其类似方法形成层间绝缘膜13,例如作为SiO2膜或SiN膜。
例如通过光微影,使用习知彩色抗蚀剂来形成彩色滤光片15。
例如通过光微影,使用用于有机层间膜形成的习知抗蚀剂来形成外涂层 16以及基层14。
例如通过光微影,使用苯乙烯类树脂或其类似物来形成微透镜17。
在阻焊层24与挡光层18组合形成单层形式的挡光阻焊层的情况下,所述层较佳由本发明的可聚合组成物形成。
另一方面,当阻焊层24以及挡光膜18为个别层时,阻焊层24较佳例如通过光微影,使用含有酚系树脂、聚酰亚胺类树脂或胺类树脂的习知阻焊剂来形成。
例如使用Sn-Pb(共熔(eutectic))、95Pb-Sn(高铅高熔点焊料)或无Pb焊料(诸如Sn-Ag、Sn-Cu以及Sn-Ag-Cu)来形成焊球60。使焊球60形成为例如直径为100微米至1,000微米(直径较佳为150微米至700微米)的球体。
例如通过CMP(化学机械抛光)、光微影或蚀刻使内部电极26以及组件表面电极27形成为金属电极,诸如Cu。
例如通过溅镀、光微影、蚀刻或电解电镀使金属电极23形成为金属电极,诸如Cu、Au、Al、Ni、W、Pt、Mo、Cu化合物、W化合物以及Mo化合物。金属电极23可呈单层组态或由两层或超过两层组成的多层组态。
金属电极23的膜厚度为例如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,但可使用通过削刮(shaving)基板后表面而厚度减小的硅基板。基板厚度不受限制,但使用例如厚度为20微米至200微米(较佳为30微米至150微米)的硅晶圆。
例如通过光微影以及RIE(反应性离子刻蚀)形成硅基板10的通孔。
在之前各页中,通过参考图1以及图2来描述作为上述一个实施例的一特定实例的固态摄影组件基板100,但所述一个实施例不限于图1以及图2的模式,且实施例的组态不受特别限制,只要其为在后表面侧上具有金属电极以及挡光膜的组态即可。
接着,下文通过参考图式来描述将使用本发明的可聚合组成物获得的永久图案应用于晶圆级透镜的挡光膜的实例。
图3为展示具有多个晶圆级透镜的晶圆级透镜数组的组态的一个实例的平面图。
如图3中所示,晶圆级透镜数组具有基板410以及排列于基板410上的 透镜412。在本文中,在图3中,多个透镜412相对于基板410二维排列,但所述透镜亦可一维排列。
图4为沿图3中线A-A的截面图。
如图4中所示,在晶圆级透镜数组中,在排列于基板410上的多个透镜412之间设置用于防止光透射穿过除透镜412外的部分的挡光膜414。
晶圆级透镜由存在于基板410上的一个透镜412以及设置于其圆周边中的挡光膜414构成。本发明的可聚合组成物用于形成此挡光膜414。
下文通过参考例如图3中所示的多个透镜412相对于基板410二维排列的组态来描述晶圆级透镜。
透镜412一般由与基板410相同的材料构成且整体模制于基板410上或经模制为个别结构且固定于基板上。在本文中,描述了一实例,但晶圆级透镜不限于此实施例,且可采用各种实施例,诸如具有多层结构的晶圆级透镜,或通过切割(dicing)分成透镜模块的晶圆级透镜。
形成透镜412的材料包括例如玻璃。存在丰富种类的玻璃,且因为可选择具有高折射率的玻璃,所以此材料适用作透镜材料。此外,玻璃耐热性极佳且具有经受得住安装于摄影单元或其类似物上的回焊(reflow)的优势。
用于形成透镜412的其他材料包括树脂。树脂可加工性(processability)极佳且适用于通过模具或其类似物简单且廉价地形成透镜表面。
在此情况下,能量可固化树脂(energy-curable resin)较佳用于形成透镜412。能量可固化树脂可为能够通过热固化的树脂或能够通过以活性能量射线照射(例如以热、紫外线或电子束进行照射)来固化的树脂。
作为能量可固化树脂,可使用所有习知树脂,但考虑到摄影单元的回焊安装,软化点(softening point)相对较高(例如软化点为200℃或超过200℃)的树脂为较佳。软化点为250℃或超过250℃的树脂更佳。
下文通过参考例如基于图5至图10的晶圆级透镜数组的制造方法来特定描述晶圆级透镜的模式以及制造。
[晶圆级透镜的模式以及制造(1)]
-形成透镜-
通过参考图5以及图6A至图6C来描述在基板410上形成透镜412的方 法。
图5为展示如何将作为用于透镜形成的树脂组成物的模制材料(在图5中由M表示)供应至基板410的图。
此外,图6A至图6C为展示通过使用模具460将透镜412模制于基板410上的程序的图。
如图5中所示,通过使用分配器450将模制材料M滴于基板410的透镜412模制部位上。在本文中,将对应于一个透镜412的量的模制材料M供应至待馈料的一个部位。
在将模制材料M供应至基板410之后,如图6A中所示,将用于模制透镜412的模具460安置于经供应模制材料M的基板410表面侧。
在模具460中,根据透镜412的所需数目设置用于转印透镜412形状的凹面(concave)462。
如图6B中所示,在基板410上与模制材料M相抵挤压模具460以使模制材料M沿凹面462形状的线变形。在与模制材料M相抵挤压模具460的状态中,当模制材料M为热固性树脂或紫外线可固化树脂时,以热或紫外线外部照射模具460以使模制材料M固化。
在模制材料M固化之后,如图6C中所示,使基板410以及透镜412与模具460分离。
-形成挡光膜-
下文通过参考图7A至图7C来描述在透镜412的圆周边形成挡光膜414的方法。
图7A至图7C为展示在上方模制有透镜412的基板410上设置挡光膜414的制程的示意性截面图。
形成挡光膜414的方法包括在基板410上涂布本发明的可聚合组成物以形成挡光涂层414A的挡光涂层形成步骤(参见图7A)、经由屏蔽470使挡光涂层414A图案曝光的曝光步骤(参见图7B),以及在曝光后使挡光涂层414A显影以移除未固化区域且形成图案化挡光膜414的显影步骤(参见图7C)。
附带而言,形成挡光膜414可在制造透镜412之前或在制造透镜412之 后任意进行,但在本文中,详述在制造透镜412之后进行所述形成的方法。
下文描述方法中形成挡光膜414的步骤。
<挡光涂层形成步骤>
在挡光涂层形成步骤中,如图7A中所示,将可聚合组成物涂布于基板410上以形成具有低光学反射率且由可聚合组成物构成的挡光涂层414A。此时,形成挡光涂层414A以覆盖所有基板410表面以及透镜412的透镜表面412a以及透镜边缘412b表面。
可用于此步骤中的基板410不受特别限制。其实例包括钠玻璃(soda glass)、无碱玻璃(alkali-free glass)、Pyrex(注册商标)玻璃、石英玻璃以及透明树脂。
在整体形成透镜412与基板410的情况下,如本文所用的基板410表示含有透镜412与基板410的实施例。
在基板410上,必要时,可设置底涂层(undercoat layer)以便改良对覆盖层的黏着力、防止材料扩散,或使基板410表面变平。
作为将可聚合组成物涂布于基板410以及透镜412上的方法,可应用各种涂布法,诸如缝隙涂布(slit coating)、喷雾涂布(spray coating)、喷墨印刷(inkjet printing)、旋转涂布(spin coating)、流延涂布(cast coating)、辊式涂布(roll coating)以及网板印刷(screen printing)。
鉴于涂膜的厚度均一性以及涂布溶剂的干燥容易性,在涂布可聚合组成物后不久的膜厚度较佳为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。
涂布于基板410上的挡光涂层414A的干燥(预焙)可使用热板、烘箱或其类似物在50℃至140℃的温度下进行10秒至300秒。
在干燥可聚合组成物之后,涂膜厚度(下文有时称作“干厚(dry thickness)”)可在考虑到效能(诸如所需挡光作用)的情况下任意选择,且一般为0.1微米至小于50微米。
<曝光步骤>
在曝光步骤中,将在挡光涂层形成步骤中形成的挡光涂层414A图案曝 光(patterned-exposed)。图案曝光可为扫描曝光(scanning exposure),但如图7B中所示,较佳为经由具有预定屏蔽图案的屏蔽470进行曝光的一实施例。
关于此步骤中的曝光,通过经由预定屏蔽图案曝光来进行挡光涂层414A的图案曝光,其中在挡光涂层414A外仅受光照射的部分通过曝光固化。在此曝光中,使用允许光照射于透镜边缘412b表面以及透镜412之间的基板410表面上的屏蔽图案。通过使用此屏蔽图案,通过光照射来固化仅在除透镜表面412a外的区域中的挡光涂层414A,且固化区域形成挡光膜414。
可用于曝光的辐射较佳为诸如g线、h线以及i线的紫外线。对于此辐射,可使用具有单一波长的光源,或可使用含有所有波长的光源,诸如高压水银灯。
<显影步骤>
随后,进行碱性显影(显影步骤),藉此在曝光中未受光照射的部分(亦即挡光涂层414A的未固化区域)溶解出,进入碱性水溶液,且仅留下通过光照射固化的区域。
特定言之,通过使如图7B中所示曝光的挡光涂层414A显影,如图7C中所示,仅移除在透镜表面12a上形成的挡光涂层414A,且在其他区域中形成固化挡光膜414。
作为显影步骤中所用的显影剂(碱性水溶液)中所含的碱性剂,可使用所有的有机碱性剂、无机碱性剂以及其组合。对于本发明中的挡光膜形成,因为有机碱性剂几乎不会损害相邻电路或其类似物,所以较佳使用有机碱性剂。
显影剂中所用的碱性剂的实例包括有机碱性化合物(有机碱性剂),诸如氨水、乙胺、二乙胺、二甲基乙醇胺、四甲基铵氢氧化物、四乙基铵氢氧化物、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(无机碱性剂),诸如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠以及碳酸氢钾。较佳将通过以纯水将此碱性剂稀释至0.001质量%至10质量%(较佳为0.01质量%至1质量%)的浓度所获得的碱性水溶液用作显影剂。
显影温度通常为20℃至30℃,且显影时间为20秒至90秒。
在使用由此碱性水溶液构成的显影剂的情况下,在用显影剂移除涂膜的未曝光区域之后,一般以纯水洗涤(冲洗)膜。亦即,在显影之后,以纯水充分洗涤膜以移除过量显影剂,接着进一步进行干燥步骤。
附带而言,在进行上述挡光涂层形成步骤、曝光步骤以及显影步骤之后,必要时可提供通过加热(后焙)和/或曝光来固化所形成的挡光膜(挡光图案)的固化步骤。
后焙为在显影后达成完全固化的加热处理,且通常在100℃至250℃下进行热固化处理。后焙的条件(诸如温度以及时间)可根据基板410或透镜412的材料来适当设定。举例而言,当基板412为玻璃时,在上述温度范围外,较佳使用180℃至240℃的温度。
此后焙处理应用于在显影后所形成的挡光膜414,且可在连续系统或分批系统中通过使用加热组件(诸如热板、对流烘箱(热空气循环干燥机)以及高频加热器)以建立上述条件来进行。
通过参考例如透镜412具有凹面形状(但形状不受特别限制且可为凸面(convex)或非球面(aspheric))的情况来描述上述程序。此外,通过参考例如将多个透镜412模制于基板410的一个表面上的晶圆级透镜来描述上述程序,但亦可采用将多个透镜412模制于基板410的两个表面上的组态,且在此情况下,在除透镜表面外的区域中的两个表面上均形成图案化挡光膜414。
[晶圆级透镜的模式以及制造(2)]
图8为展示晶圆级透镜数组的另一组态实例的图。
图8中所示的晶圆级透镜呈以下组态(单体型),其中使用相同模制材料同时模制基板410与透镜412。
作为用于制备此晶圆级透镜的模制材料,可使用与上述模制材料相同的模制材料。此外,在此实例中,在基板410的一个表面(在图中上侧的表面)上形成多个凹透镜(concave lens)412,且在另一表面(在图中下侧的表面)上形成多个凸透镜(convex lens)420。此外,在除基板410的透镜表面412a外的区域中形成(亦即在基板410表面以及透镜边缘412b表面上形成)图案化挡光膜414。可应用上述程序作为形成挡光膜414时的图案化方法。
[晶圆级透镜的模式以及制造(3)]
下文通过参考图9A至图9C以及图10A至图10C来描述晶圆级透镜数组的又一组态实例以及其制造程序。
图9A至图9C为展示形成图案化挡光膜414的另一制程的示意图。
图10A至图10C为展示首先形成图案化挡光膜414以及接着模制透镜412的制程的示意图。
在图5至图8中所示的晶圆级透镜数组的实例中,在上方设置有透镜412的基板410上形成图案化挡光膜414,但在以下程序中,首先在基板410上形成图案化挡光膜414,接着在基板410上模制透镜412。
-形成挡光膜-
如图9A中所示,首先进行将可聚合组成物涂布于基板410上以形成挡光涂层414A的挡光涂层形成步骤。
此后,使用热板、烘箱或其类似物在50℃至140℃的温度下进行在基板410上形成的挡光涂层414A的干燥10秒至300秒。可根据效能(诸如所需挡光作用)任意选择可聚合组成物的干厚,但其一般为0.1微米至小于50微米。
接着,如图9B中所示,进行将在挡光涂层形成步骤中形成的挡光涂层414A经由屏蔽470来图案逐次曝光的曝光步骤。屏蔽470具有预定屏蔽图案。
在此步骤的曝光中,将挡光涂层414图案曝光,藉此在挡光涂层414A外仅受光照射的部分固化。在本文中,当在稍后步骤中模制透镜412时,使用仅在除为透镜412的透镜开口414a制作出的部位外的区域中的挡光涂层414A上允许受光照射的屏蔽图案。通过此方法,通过光照射来固化仅在除为透镜412的透镜开口414a制作出的部位外的区域中的挡光涂层414A。关于可用于曝光的辐射,类似于之前所述的程序,较佳使用诸如g线、h线以及i线的紫外线。
随后,进行碱性显影(显影步骤),藉此仅在对应于透镜412的透镜开口414a的区域(其为在上述图案曝光中未固化的挡光涂层414A区域)中的挡光涂层414A溶解出,进入碱性水溶液。此时,如图9C中所示,除透镜412 的透镜开口414a的区域外的区域中的光固化挡光涂层414A保留于基板410上且形成挡光膜414。
关于作为显影剂的碱性水溶液中的碱性剂,可使用与之前所述程序中相同的碱性剂。
显影之后,通过洗涤移除过量显影剂,接着干燥膜。
亦在此实施例中,在进行上述挡光涂层形成步骤、曝光步骤以及显影步骤之后,必要时可提供通过后焙和/或曝光来固化所形成的挡光膜的固化步骤。
甚至当本发明的可聚合组成物附着于例如在涂布装置的排出口处的喷嘴、涂布装置的管道区域或涂布装置内部时,亦可用习知清洁液(cleaning solution)轻易清洁及移除。在此情况下,为更有效地进行清洁以及移除,较佳将上文描述为本发明的可聚合组成物中所含的溶剂的溶剂用于清洁液。
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中所述的清洁液亦宜用作清洁及移除本发明的可聚合组成物的清洁液。
较佳使用烷二醇单烷醚甲酸酯或烷二醇单烷醚作为清洁液。
可单独使用可用作清洁液的这些溶剂中的一种,或可混合并使用其两种或超过两种。
在混合两种或超过两种溶剂的情况下,通过混合含羟基溶剂与无羟基溶剂获得的混合溶剂为较佳。含羟基溶剂与无羟基溶剂之间的质量比为1/99至99/1,较佳为10/90至90/10,更佳为20/80至80/20。混合溶剂较佳为丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA,另一名称:1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷)与丙二醇单甲醚(PGME,另一名称:1-甲氧基-2-丙醇)呈60/40比率的混合溶剂。
附带而言,为增强清洁液至可聚合组成物中的渗透性,可将上文描述为可并入可聚合组成物中的界面活性剂的界面活性剂添加至清洁液中。
-形成透镜-
下文描述在形成挡光膜414后形成透镜412的步骤。
如图10A中所示,通过分配器450将构成透镜412的模制材料M滴于上 方形成有图案化挡光膜414的基板410上。供应模制材料M以覆盖对应于透镜412的透镜开口414a的区域,包括邻接开口的挡光膜414边缘的一部分。
在将模制材料M供应至基板410之后,如图10B中所示,将用于模制透镜412的模具480安置于经供应模制材料M的基板410表面侧。在模具480中,根据透镜412的所需数目设置用于转印透镜412形状的凹面482。
在基板410上与模制材料M相抵挤压模具480以使模制材料M沿凹面形状的线变形。在与模制材料M相抵挤压模具480的状态中,当模制材料M为热固性树脂或紫外线可固化树脂时,以热或紫外线外部照射模具以固化模制材料M。
在固化模制材料M之后,将基板410以及透镜412与模具480分离以获得如图10C中所示在基板410上具有图案化挡光膜414的晶圆级透镜。
以此方式,晶圆级透镜可能不仅具有如图7中所示的在除透镜412的透镜表面412a外的区域中设置图案化挡光膜414的组态,而且具有如图10C中所示在除透镜412的透镜开口414a外的区域中设置挡光膜414的组态。
在晶圆级透镜中,在基板410的至少一个表面上图案逐次形成的挡光膜414在除412的透镜表面412a或透镜开口414a外的区域中充分挡光且同时抑制反射光产生。因此,当将晶圆级透镜应用于具有固态摄影组件的摄影模块时,可防止在摄影期间出现与反射光相关的诸如幻影(ghost)或闪烁(flare)的问题。
此外,在基板表面上设置挡光膜414,从而消除在晶圆级透镜上固定个别挡光构件或其类似物的需要,且可抑制制造成本提高。
附带而言,在透镜周围设置具有不均匀表面的结构的组态的情况下,诸如幻影(ghost)的问题可能因入射于所述结构上的光的反射或扩散而出现。为摆脱此问题,当采用如图7中所示的在除透镜412的透镜表面412a外的区域中设置图案化挡光膜414的组态时,除透镜表面412a以外可以挡光,且可改良光学效能。
[实例]
下文通过参考实例来描述本发明,但本发明不以任何方式限于这些实例。
<制备黏合剂溶液A>
向1,000毫升体积三颈烧瓶中馈入159克1-甲氧基-2-丙醇且在氮气流下加热至85℃,且在2小时内向其中逐滴添加通过将63.4克甲基丙烯酸苯甲酯、72.3克甲基丙烯酸(pKa=4.8)以及4.15克V-601(产品名称)(由和光纯药化学工业有限公司(Wako Pure ChemicalIndustries,Ltd.)制造)添加至159克1-甲氧基-2-丙醇中所制备的溶液。逐滴添加完成之后,进一步加热混合物5小时且藉此反应。
随后,停止加热,且获得甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物(以摩尔计为30/70)。
此后,将120.0克的共聚物溶液转移至300毫升体积三颈烧瓶中,且添加16.6克甲基丙烯酸缩水甘油酯以及0.16克对甲氧基苯酚并搅拌溶解。溶解之后,添加3.0克三苯膦,且将混合物加热至100℃,藉此进行加成反应。通过气相层析确认甲基丙烯酸缩水甘油酯消失,且停止加热。此外,添加38克1-甲氧基-2-丙醇以制备酸基含量为2毫当量/克(酸值:112毫克KOH/克)、交联基含量为2.23毫当量/克、质量平均分子量为24,000(就聚苯乙烯而言,通过GPC方法)且固体含量为46质量%的黏合剂溶液A。
<制备黏合剂溶液B>
将VP-2500(产品名称)[由日本曹达有限公司制造的聚(对乙烯苯酚)(质量平均分子量:3,500,多分散性:1.39)](对乙烯苯酚的pKa:9.9)溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯中以制备固体含量为46质量%的黏合剂溶液B。
<制备黏合剂溶液C>
将1-甲氧基-2-丙醇另外添加至CYCLOMER P ACA230AA(产品名称)[由大赛璐化学工业有限公司制造的具有羧基以及不饱和基团的丙烯基聚合物(质量平均分子量:14,000,酸值:21毫克KOH/克)的1-甲氧基-2-丙醇溶液(固体含量:55质量%);单体的pKa对应于丙烯基聚合物中的含羧基重复单元:4.8]中以制备固体含量为46质量%的黏合剂溶液C。
<制备黏合剂溶液D>
向1,000毫升体积三颈烧瓶中馈入159克1-甲氧基-2-丙醇且在氮气流下加热至85℃,且在2小时内向其中逐滴添加通过将63.4克甲基丙烯酸苯甲酯、72.3克甲基丙烯酸以及4.15克V-601(由和光纯药化学工业有限公司制造)添加至159克1-甲氧基-2-丙醇中所制备的溶液。逐滴添加完成之后,进一步加热混合物5小时且藉此反应。
随后,停止加热,且获得甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物(以摩尔计为30/70)。
此后,将120.0克的共聚物溶液转移至300毫升体积三颈烧瓶中,且添加48.6克甲基丙烯酸缩水甘油酯以及0.16克对甲氧基苯酚并搅拌溶解。溶解之后,添加3.0克三苯膦,且将混合物加热至100℃,藉此进行加成反应。通过量测酸值来确认反应的进展,且当酸值变成0时,停止加热。另外,添加1-甲氧基-2-丙醇以制备酸基含量为0毫当量/克(酸值:0毫克KOH/克)且固体含量为46质量%的黏合剂溶液D。
<制备无机填料液体分散液1>
预先混合30质量份二氧化硅(SO-C1(产品名称),由丰田自动车有限公司(Admatechs Company Limited)制造)(无机填料)与48.2质量份黏合剂溶液A,且通过马达研磨机M-50(由艾格尔(Eiger)制造)在9米/秒的圆周速度下使用直径为1.0毫米的氧化锆珠粒分散所得混合物1.5小时以制备无机填料液体分散液1。
<制备无机填料液体分散液2>
预先混合30质量份二氧化硅(SO-C1(产品名称),由丰田自动车有限公司制造)(无机填料)与48.2质量份黏合剂溶液C,且通过马达研磨机M-50(由艾格尔制造)在9米/秒的圆周速度下使用直径为1.0毫米的氧化锆珠粒分散所得混合物1.5小时以制备无机填料液体分散液2。
<制备无机填料液体分散液3>
预先混合30质量份二氧化硅(SO-C1(产品名称),由丰田自动车有限公司制造)(无机填料)与48.2质量份黏合剂溶液D,且通过马达研磨机M-50 (由艾格尔制造)在9米/秒的圆周速度下使用直径为1.0毫米的氧化锆珠粒分散所得混合物1.5小时以制备无机填料液体分散液3。
<制备无机填料液体分散液4>
预先混合30质量份二氧化硅(SO-C1(产品名称),由丰田自动车有限公司制造)(无机填料)与48.2质量份黏合剂溶液B,且通过马达研磨机M-50(由艾格尔制造)在9米/秒的圆周速度下使用直径为1.0毫米的氧化锆珠粒分散所得混合物1.5小时以制备无机填料液体分散液4。
<制备可聚合组成物溶液>
(实例1)
混合以下配方中的组分,且经由第一过滤器过滤且随后经由第二过滤器过滤所述混合物以获得实例1的可聚合组成物溶液。
由日本巴尔公司制造的Profile Star(产品名称)(聚丙烯,过滤精确度:1.5微米)用于第一过滤器,且由日本巴尔公司制造的HDCII(高密度聚丙烯,过滤精确度:6.0微米)用于第二过滤器。
黏合剂溶液A(碱溶性黏合剂) 14.9质量份
二季戊四醇六丙烯酸酯(KAYARAD DPHA,商标,由日本化药有限公司(NipponKayaku Co.,Ltd.)制造)(可聚合化合物) 7.72质量份
Irgacure907(产品名称)(由日本巴斯夫制造的苯乙酮类化合物)(聚合起始剂)2.03质量份
Kayacure DETX-S(产品名称)(由日本化药有限公司制造的噻吨酮类化合物)(敏化剂) 0.43质量份
无机填料液体分散液1(无机填料) 45.09质量份
Megaface F-780(产品名称)(由DIC公司制造)(界面活性剂) 0.14质量份
YMF-02(产品名称)(由住友金属采矿有限公司(Sumitomo Metal Mining Co.,Ltd.)制造,氧化铯钨(Cs0.33WO3(平均分散粒径:800纳米或低于800纳米)的18.5质量%液体分散液)) 26.97质量份
(实例2)
以与实例1中相同的方式,但再向实例1的可聚合组成物溶液中添加5.0质量份ESPEL9940A(产品名称)(由日立化学有限公司制造的弹性体)来制备实例2的组成物。
(实例3)
以与实例2中相同的方式,但将实例2中的黏合剂溶液A改为黏合剂溶液C来制备实例3的组成物。
(实例4)
以与实例2中相同的方式,但将实例2中的黏合剂溶液A改为黏合剂溶液B来制备实例4的组成物。
(实例5)
以与实例3中相同的方式,但将实例3中的无机填料液体分散液1改为无机填料液体分散液2来制备实例5的组成物。
(实例6)
混合以下组成以获得实例6的可聚合组成物溶液。
黏合剂溶液C(碱溶性黏合剂) 14.9质量份
三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(A-DCP,商标,制造商:新中村化学有限公司(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.))(可聚合化合物) 7.72质量份
Irgacure 907(产品名称)(由日本巴斯夫制造的苯乙酮类化合物)(聚合起始剂)2.03质量份
Kayacure DETX-S(产品名称)(由日本化药有限公司制造的噻吨酮类化合物)(敏化剂) 0.43质量份
无机填料液体分散液2(无机填料) 45.09质量份
Megaface F-780(产品名称)(由DIC公司制造)(界面活性剂) 0.14质量份
YMF-02(产品名称)(由住友金属采矿有限公司制造,氧化铯钨(Cs0.33WO3(平均分散粒径:800纳米或低于800纳米)的18.5质量%液体分散液)) 26.97质量份
硅烷耦合剂(KBM-503(产品名称),由信越化学公司制造)3.5质量份
紫外线吸收剂(CAS号:98835-90-6,由大东化学有限公司(Daito Chemical Co.,Ltd.)制造) 0.15质量份
(实例7)
以与实例6中相同的方式,但将实例6中的黏合剂溶液C改为黏合剂溶液B来制备实例7的组成物。
(实例8)
以与实例7中相同的方式,但将实例7中的无机填料液体分散液2改为无机填料液体分散液4来制备实例8的组成物。
(比较实例1)
以与实例1中相同的方式,但将实例1中的黏合剂溶液A改为黏合剂溶液D且将实例1中的无机填料液体分散液1改为无机填料液体分散液3来制备比较实例1的组成物。
(比较实例2)
以与实例1中相同的方式,但移除实例1中的YMF-02(氧化铯钨的液体分散液)来制备比较实例2的组成物。
(比较实例3)
根据与实例1中相同的配方,但将YMF-02(氧化铯钨的液体分散液)改为下文的碳黑液体分散液A来制备比较实例3的组成物。
(制备碳黑液体分散液A)
在下文通过双辊制程(twin-roll process)对组成物I进行高黏度分散处理以获得分散液。此时,分散液黏度为70,000毫帕·秒。
此后,将下文组成物II的混合物添加至上文所得的分散液中,且通过使用均质机在3,000转/分钟的条件下搅拌所得混合物3小时。在分散器(DISPERMAT,商标,由浩美设备有限公司(GETZMANN GmbH)制造)中使用直径为0.3毫米的氧化锆珠粒对所得混合溶液进行精细分散处理4小时,以制备碳黑液体分散液A。
(组成物I)
平均一次粒径为15纳米的碳黑(颜料黑7(Pigment Black7))23质量份
甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物(甲基丙烯酸苯甲酯单元/甲基丙烯酸单元=67/33(摩尔%),Mw:28,000)的丙二醇单甲醚乙酸酯45质量%溶液 22质量份
Solsperse5000(产品名称)(由日本路博润有限公司(Lubrizol Japan Ltd.)制造) 1.2质量份
(组成物II)
甲基丙烯酸苯甲酯/甲基丙烯酸共聚物(甲基丙烯酸苯甲酯单元/甲基丙烯酸单元=67/33(摩尔%),Mw:28,000)的丙二醇单甲醚乙酸酯45质量%溶液 22质量份
丙二醇单甲醚乙酸酯 200质量份
<评估可聚合组成物>
(评估梯级可追踪性(Step Followability))
如下制造不均匀基板:在硅基板上设置高度为20微米(对应于图11中配线502的厚度)且宽度或间隙为50微米(对应于图11中的配线至配线距离W)的线,且通过旋涂法在于平坦硅基板上形成厚度为10微米的膜的条件下将实例以及比较实例的各可聚合组成物涂布于不均匀基板上,接着在100℃ 下加热(预焙)120秒且进一步通过UV曝光机ML-501C/B(产品名称)(由牛尾公司(Ushio Inc.)制造)进行UV固化。对不均匀部分的截面SEM摄影,且量测凹面部分的最薄部分(对应于图11中的配线间区域C)的膜厚度以评估梯级可追踪性。假定10微米的目标厚度为100,通过相对值评估最薄部分的膜厚度。接近100的相对值表示梯级可追踪性较高且感光层形状较成功地追踪基板不均匀形状。
(形成抗蚀剂图案以及评估敏感性)
通过旋涂法将实例以及比较实例的各可聚合组成物涂布于硅晶圆上以得到25微米的膜厚度,接着在热板上在120℃下加热2分钟以获得感光层。
通过使用i线步进器,经由具有一侧为100微米的方形图案的光屏蔽,同时以50毫焦/厘米2的步进在50毫焦/厘米2至2,000毫焦/厘米2的范围内改变曝光剂量来照射所得感光层。
在25℃下通过使用2.38质量%四甲基铵氢氧化物水溶液对上述曝光后的感光层进行覆液式显影(puddle development)40秒,接着通过旋转淋浴(spin shower)来冲洗且再以纯水洗涤以获得红外阻挡性阻焊图案。量测用于当进行显影步骤60秒时获得一侧为100微米的方形图案的最小曝光剂量(敏感性)且将其用作图案可成形性的指标。数值愈小,判断敏感性愈高。
(评估红外线阻挡作用以及可见光透明度)
在上述条件下将可聚合组成物旋涂于玻璃基板上以形成膜厚度为25微米的感光层(可聚合组成物层)涂层,且使用紫外线-可见光-近红外线分光亮度计UV3600(Ultraviolet-Visible-Near Infrared Spectrophotometer UV3600)(由岛津公司(Shimadzu Corporation)制造)量测涂层在1,200纳米波长下的透射率。数值愈小,判断红外阻挡作用愈高。当透射率为2%或低于2%时,可称所述涂层实务上展现良好的红外阻挡作用。
此外,使用紫外线-可见光-近红外线分光亮度计UV3600(由岛津公司制造)量测上述涂层在550纳米波长下的透射率。数值较大,判断可见光透明度愈高。当可见光透射率为30%或超过30%时,可称所述涂层实务上展现良好的可见光透明度。
(分辨率评估)
在最小曝光剂量(敏感性)下进行曝光处理以及显影处理,所述最小曝光剂量是在与通过使用光屏蔽(具有1:1线与空间图案(line-and-space pattern),线宽(line width)为100微米)来形成抗蚀剂图案以获得线宽为100微米的1:1线与空间图案的抗蚀剂图案时相同的条件下评估敏感性时加以计算。使用电子显微镜(S-4800,由日立高技术公司(Hitachi High-Technologies Corporation)制造)观察所形成的图案的线性且根据以下级别来分等级。
等级5:图案线性良好,且横截面为矩形且处于良好程度。
等级4:图案直线地实质上良好,且横截面实质上为矩形且处于没问题的程度。
等级3:图案直线地以及横截面矩形性稍差,但处于实务上没问题的程度。
等级2:图案线性显著较差且横截面偏离矩形。
等级1:图案线性与横截面矩形性均明显较差。
上文评估的结果展示于下表中。
表1
如自图1中的结果所见,根据本发明的可聚合组成物,可形成满足所有 要求的图案,所述要求亦即为(1)红外区中的挡光作用较高,(2)可见光区中的透光度较高,以及(3)通过碱性显影达成的分辨率较高。此外,可见可形成具有成功地追踪不均匀基板的不均匀形状的形状的感光层。
另一方面,在比较实例1以及比较实例3中,图案无法解析。因此,无法对比较实例1以及比较实例3的组成物评估敏感性以及分辨率。在比较实例2中,未获得红外区中的挡光作用。
工业适用性
根据本发明,可提供在红外区展现高挡光作用且在可见光区展现高透光度且能够通过碱性显影形成具有极佳分辨率的图案的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
此外,根据本发明,可提供确保当上方设置感光层的基板具有不均匀形状时,可形成具有成功地追踪基板不均匀形状的形状的感光层的可聚合组成物,以及各自使用所述组成物的感光层、永久图案、晶圆级透镜、固态摄影组件及图案形成方法。
本申请案基于2010年11月30日申请的日本专利申请案(日本专利申请案第2010-267889号),且其内容以引用的方式并入本文中。
符号说明
10 硅基板
12 摄影组件
13 层间绝缘膜
14 基层
15 彩色滤光片
16 外涂层
17 微透镜
18 遮光膜
20 黏着剂
22 绝缘膜
23 金属电极
24 阻焊层
26 内部电极
27 组件表面电极
30 玻璃基板
40 摄影透镜
41 黏着剂
42 红外截止滤光片
43 黏着剂
44 挡光及电磁遮蔽
45 黏着剂
50 透镜架
60 焊球
70 电路基板
100 固态摄影组件基板
200 相机模块
410 基板
412、420 透镜
412a 透镜表面
412b 透镜边缘
414 遮光膜
414A 遮光涂层
414a 透镜开口
450 分配器
460、480 模具
462、482 凹面
470 屏蔽
501 硅基板
502 配线
503 感光层
C 配线间区域

Claims (17)

1.一种可聚合组成物,包括:
聚合起始剂;
可聚合化合物;
钨化合物;
碱溶性黏合剂;以及
无机填料,其中所述钨化合物由以下式(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。
2.根据权利要求1所述的可聚合组成物,其中所述无机填料为二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的可聚合组成物,其中所述碱溶性黏合剂具有酸基。
4.根据权利要求3所述的可聚合组成物,其中所述酸基为酚羟基或硫醇基。
5.根据权利要求1所述的可聚合组成物,其中所述碱溶性黏合剂具有交联基。
6.根据权利要求1所述的可聚合组成物,其中所述聚合起始剂为苯乙酮类化合物且所述可聚合组成物还含有敏化剂。
7.根据权利要求1所述的可聚合组成物,其中M为碱金属。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的可聚合组成物,其中所述可聚合化合物为在分子内具有多个可聚合基团的多官能可聚合化合物。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的可聚合组成物,其用于阻焊剂。
10.一种感光层,其由如权利要求1至6中任一项所述的可聚合组成物形成。
11.一种永久图案,其由如权利要求1至6中任一项所述的可聚合组成物形成。
12.根据权利要求11所述的永久图案,其中所述永久图案为阻焊层。
13.根据权利要求11所述的永久图案,其中所述永久图案为红外线阻挡膜。
14.一种晶圆级透镜,其具有透镜以及在所述透镜的圆周边缘部分中形成的如权利要求11所述的永久图案。
15.一种固态摄影组件,其具有如权利要求11所述的永久图案。
16.一种固态摄影组件,包括:
固态摄影组件基板,其在其一个表面上形成有摄影组件部分;以及
红外阻挡膜,其设置于所述固态摄影组件基板的另一表面侧,
其中所述红外线阻挡膜为如权利要求11所述的永久图案。
17.一种图案形成方法,其依序包括形成如权利要求10所述的感光层的步骤、图案逐次曝光所述感光层以固化曝光区域的步骤以及通过碱性显影移除未曝光区域以形成永久图案的步骤。
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