TW202028308A - 感光性樹脂組成物及感光性乾薄膜 - Google Patents
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Abstract
本發明課題在於提供一種可提升對金屬配線,尤為銅配線之接著力的感光性樹脂組成物。
解決手段為一種感光性樹脂組成物,其包含:(A)具有酚性羥基之樹脂;及(B)環氧添加劑,其係分子中包含1~8個環氧基,且包含選自氮、硫及磷之至少1種元素之分子量為50~6,000的化合物,其中(B)成分相對於(A)樹脂100質量份係含有0.1~18質量份。
Description
本發明係有關於一種感光性樹脂組成物及感光性乾薄膜。
近年來,為達電子裝置的小型化、高性能化,所配載之記憶體或CPU內的圖型愈做愈小,惟其圖型的微細化有其極限;而且,為了達到更高度的演算,配線的多層化便為不可或缺者。為了將配線多層化,一般係採用以下方法:重複所謂形成配線後,於其上形成層間絕緣膜,對其製作作為第二層之配線,並進一步形成層間絕緣膜之步驟,而製作配線重疊二層以上的構造。此時,為了對裝置賦予充分的可靠性,而採用透過刻意腐蝕銅配線,使配線具有微細的凹凸,來提升層間絕緣膜與銅配線之接著力的方法。然而,電子裝置之高性能化持續發展的結果,已發現就連其銅配線上的凹凸也會對裝置的性能造成不良影響。因此,對於幾無凹凸的銅配線,亦要求可充分接著的材料。
因此,為確保充分的接著力,相關業界已窮盡各種努力。例如,已有人報導使用矽烷偶合劑或鈦酸酯偶合劑(專利文獻1、2);然而,一般而言,由於銅無可偶合之官能基,而無法獲得偶合劑中有關於提升接著力的充分效果。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4918313號公報
[專利文獻2]日本專利第4183459號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係有鑑於前述實情而完成者,茲以提供一種可提升對金屬配線,尤為銅配線之接著力的感光性樹脂組成物為目的。
[解決課題之手段]
由於配線所使用的銅不具有官能基,而無法有效達成藉由偶合劑之與對象物之官能基的反應所產生的高接著化;雖可推測藉由氮、硫、磷等元素來進行配位係屬有效,惟此類元素大多具有親核性或鹼性,而會對感光性機構造成不良影響。而且,此類化合物常不易與樹脂組成物相溶,結果導致可靠性變差。
本案發明人等為達成前述目的而致力累積多次研究的結果發現,由包含既定量之具有酚性羥基之樹脂、及環氧添加劑,即分子中包含1~8個環氧基,且包含選自氮、硫及磷之至少1種元素之分子量為50~6,000的化合物之感光性樹脂組成物獲得的膜對銅的接著力極高,不會妨礙感光性且可靠性亦高,而完成本發明。
從而,本發明係提供下述感光性樹脂組成物及感光性乾薄膜。
1.一種感光性樹脂組成物,其包含:
(A)具有酚性羥基之樹脂;及
(B)環氧添加劑,其係分子中包含1~8個環氧基,且包含選自氮、硫及磷之至少1種元素之分子量為50~6,000的化合物,其中,
(B)成分相對於(A)樹脂100質量份係含有0.1~18質量份。
2.如1之感光性樹脂組成物,其中(A)成分之樹脂為選自聚苯并噁唑、聚醯亞胺、環氧樹脂及此等之聚矽氧改性樹脂的至少1種。
3.如1或2之感光性樹脂組成物,其進一步包含(C)交聯劑。
4.如1~3中任一項之感光性樹脂組成物,其進一步包含(D)光酸產生劑。
5.如1~4中任一項之感光性樹脂組成物,其進一步包含(E)有機溶劑。
6.一種感光性樹脂皮膜,其係由如1~5中任一項之感光性樹脂組成物獲得。
7.一種感光性乾薄膜,其具備如6之感光性樹脂皮膜。
8.一種圖型形成方法,其包含:
(i)使用如1~5中任一項之感光性樹脂組成物,於基板上形成感光性樹脂皮膜的步驟;
(ii)對前述感光性樹脂皮膜進行曝光之步驟;及
(iii)使用顯像液對前述經曝光之感光性樹脂皮膜進行顯像之步驟。
9.一種圖型形成方法,其包含:
(i)使用如7之感光性乾薄膜,在基板上形成感光性樹脂皮膜的步驟;
(ii)對前述感光性樹脂皮膜進行曝光之步驟;及
(iii)使用顯像液對前述經曝光之感光性樹脂皮膜進行顯像之步驟。
[發明之效果]
本發明所使用之環氧添加劑由於包含可與銅進行相互作用的氮、硫或磷原子,能有助於提升與銅界面之接著力;而且由於兼具環氧基,可與組成物中所含之酚性羥基反應,形成硬化物而固定,從而無析出或分離之虞。再者,由於組成物中的添加量經限定,可不損及感光性能地使用。其結果,亦能適用於裝置用元件。
[實施發明之形態]
[(A)具有酚性羥基之樹脂]
本發明之感光性樹脂組成物所含之(A)成分之樹脂,只要是具有酚性羥基者則不特別限定,若使用聚苯并噁唑、聚醯亞胺、環氧樹脂、或此等之聚矽氧改性樹脂,則可進一步發揮後述之(B)環氧添加劑的效果而較佳。
式(1)中,L1
為單鍵、或碳數1~10之二價有機基。R及R'
各自獨立為碳數1~6之一價有機基。L2
為可包含聚矽氧骨架之二價有機基。n1
及n2
各自獨立為0~2之整數。
式(3)中,R1
~R6
各自獨立為碳數1~8之一價烴基。前述一價烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀任一種,其具體例可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等之烷基;環戊基、環己基等之環烷基;苯基等之芳基;苄基、苯乙基等之芳烷基;乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、異丙烯基、丁烯基等之烯基。基於原料取得難易度觀點,較佳為甲基、乙基、苯基、乙烯基。
式(3)中,R7
及R8
各自獨立為單鍵或碳數1~12之二價烴基。前述二價烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀任一種,其具體例可列舉伸甲基、乙-1,1-二基、乙-1,2-二基、丙-1,3-二基、丁-1,4-二基、苯-1,4-二基、聯苯-4,4'-二基等。R7
及R8
較佳為單鍵、伸甲基、乙-1,2-二基、丙-1,3-二基、苯-1,4-二基。
式(3)中,r為0~120之整數,較佳為3~80,更佳為5~50之整數。當r≧2時,亦即矽氧烷單元為2個以上時,各矽氧烷單元可全部相同,亦可包含2種以上不同的矽氧烷單元。包含2種以上不同的矽氧烷單元時,矽氧烷單元可隨機地鍵結或交互地鍵結,亦可包含多個同一種矽氧烷單元之嵌段。
X1
表示之基可衍生自使具有不飽和基之酸酐,例如琥珀酸酐、降莰烯二羧酸酐、丙基納迪克酸酐或鄰苯二甲酸酐等與有機氫聚矽氧烷反應而得的改性聚矽氧。所得酸酐改性聚矽氧烷的矽氧烷單元數亦隨著前述有機氫聚矽氧烷中之矽氧烷單元數的分布而分布,從而,式(3)的r表示矽氧烷單元數之平均值。
式(4)中,A1
~A3
各自獨立為單鍵、伸甲基、醚鍵、磺醯基、醯胺鍵、丙-2,2-二基、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2,2-二基或茀-9,9-二基。
式(4)中,a為1~10之整數。b為0或1。c為0或1。
式(4)中,R11
及R12
各自獨立為羥基、或含醇性羥基之基,惟其至少1個為羥基。前述含醇性羥基之基可列舉-OCH2
CH(OH)CH2
OH、-OCH(CH2
OH)CH2
OH等。
式(4)中,R13
~R16
各自獨立為碳數1~4之烷基。前述烷基可列舉甲基、乙基、丙基、丁基等,較佳為甲基。當d~g為2時,各R13
~R16
可各自彼此相同或相異。
式(4)中,d~g各自獨立為0、1或2,較佳為0或1。
式(2)中,p表示包含X1
之重複單元數,為0或正整數,較佳為1~500,更佳為3~300。q表示包含X2
之重複單元數,為正整數,較佳為1~500之整數,更佳為3~300之整數。
又,p係滿足0≦p/(p+q)<1。就聚矽氧改性聚醯亞胺,較佳為0.1≦p/(p+q)<1,更佳為0.2≦p/(p+q)≦0.95,再更佳為0.5≦p/(p+q)≦0.9。
式(2-1)及(2-2)中,X1
及X2
係與前述相同。Y2
為式(4)表示之基以外的二價有機基。此種二價有機基,可列舉由式(4)表示之基移除R11
及R12
的基團、或包含聚矽氧骨架之二價有機基。
當前述聚醯亞胺包含式(2-1)表示之重複單元及/或式(2-2)表示之重複單元時,其含有比例,只要不損及本發明之效果則為任意者。
前述聚醯亞胺及聚矽氧改性聚醯亞胺,其分子量以重量平均分子量(Mw)計較佳為2,000~200,000,更佳為4,000~100,000。Mw若為前述範圍,取用處理性良好,且可獲得強度充足之硬化物。此外,於本發明中,Mw係根據使用四氫呋喃(THF)作為溶劑之凝膠滲透層析法(GPC)所得的聚苯乙烯換算測定值。
式(5)中,R21
~R26
各自獨立為碳數1~20之一價烴基或烷氧基,可彼此相同或相異。就前述一價烴基,不特別限定,可列舉直鏈狀、分支狀或環狀烷基、烯基、炔基等。R21
~R26
較佳為碳數1~12之一價烴基或烷氧基,更佳為碳數1~10之一價烴基或烷氧基,特佳為碳數1~6之一價烴基或烷氧基。R21
~R26
較佳為甲基、乙基、丙基、己基、環己基、苯基等,其中由原料取得難易度而言較佳為甲基及苯基。
式(6)中,Z11
為單鍵、伸甲基、丙-2,2-二基、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2,2-二基或茀-9,9-二基。R31
及R32
各自獨立為碳數1~20之一價烴基或烷氧基,可彼此相同或相異。R31
或R32
較佳為碳數1~4之烷基或烷氧基,更佳為碳數1或2之烷基或烷氧基,具體而言較佳為甲基、乙基、丙基、tert-丁基、甲氧基、乙氧基等。w及x各自獨立為0~2之整數。
式(8)中,Z12
為單鍵、伸甲基、丙-2,2-二基、1,1,1,3,3,3-六氟丙烷-2,2-二基或茀-9,9-二基。R33
及R34
各自獨立為碳數1~20之一價烴基或烷氧基,可彼此相同或相異。R33
或R34
較佳為碳數1~4之烷基或烷氧基,更佳為碳數1或2之烷基或烷氧基,具體而言較佳為甲基、乙基、丙基、tert-丁基、甲氧基、乙氧基等。y及z各自獨立為0~2之整數。
式(5)中,k1
、k2
、k3
、k4
及k5
表示各重複單元的組成比,係滿足0<k1
<1、0<k2
<1、0≦k3
<1、0≦k4
<1、0<k5
<1、0.67≦(k2
+k4
)/(k1
+k3
+k5
)≦1.67且k1
+k2
+k3
+k4
+k5
=1之正數。h為0~300之整數。
[(B)環氧添加劑]
(B)成分之環氧添加劑係分子中具有1~8個環氧基,且包含選自氮、硫及磷之至少1種元素之分子量為50~6,000的化合物。由於環氧添加劑具有環氧基,可與組成物中所含之酚性羥基反應形成硬化物而固定;而且,氮原子、硫原子、磷原子會與銅進行相互作用,因此可提升與銅界面之接著力。
作為前述環氧添加劑,亦可進一步適用下述式(9)表示者。
XA m
-XB
(9)
(式中,m為1~3之整數)。
式(9)中,XA
為具有1個以上環氧基的一價有機基。XB
為包含至少1種選自氮、硫及磷之元素的基。XA
及XB
的結構不特別限定,須使環氧添加劑的分子量成為50~6,000的範圍。若小於此,其在達到硬化前便蒸發,而無法獲得接著力之提升效果;若大於此,則會喪失相溶性,此時無法獲得接著力之提升效果,或硬化物的強度下降。
XA
可舉出例如以下所示者。
(式中,虛線為與XB
之鍵結處;Ra
~Re
各自獨立為碳數1~6之一價烴基;E1
及E2
各自獨立為碳數1~12之二價烴基;m1
、m2
及m3
各自獨立為0~3之整數;j1
為0~7之整數;j2
為1~8之整數;j3
為1~3之整數)。
式(9)中,當m為2或3時,各XA
可彼此相同或相異。
式(9)表示之化合物可藉由使具有2個以上環氧基的化合物與硝酸、硫酸或磷酸反應而容易地獲得。例如藉由在反應容器中,使溶劑與包含2個以上環氧基的化合物溶解,對其滴加前述酸並攪拌2小時,其後進行蒸餾,可獲得要求之化合物。
前述環氧添加劑的添加量,相對於(A)成分之樹脂100質量份為0.1~18質量份,較佳為0.5~15質量份,更佳為1.0~10質量份。若少於此,接著力之提升效果不足;若多於此,則會導致感光性能變差、妨礙硬化或裝置的可靠性下降。
[其他成分]
本發明之組成物中,可進一步視需求添加(C)交聯劑、(D)光酸產生劑、(E)有機溶劑、(F)多官能環氧化合物(惟,不含(B)成分之化合物)等。
[(C)交聯劑]
交聯劑係可與(A)成分發生交聯反應,而使圖型更容易形成用之成分,同時亦為進一步提升膜之強度者。
就前述交聯劑,不特別限定,可列舉1分子中平均包含2個以上之羥甲基及/或烷氧基甲基的三聚氰胺化合物、胍胺化合物、甘脲化合物、脲化合物等含氮化合物及此等之縮合物、1分子中平均具有2個以上之羥甲基或烷氧基甲基的酚化合物等。
式(10)中,R41
~R46
各自獨立為羥甲基、碳數2~5之烷氧基甲基,或氫原子,但至少2者為羥甲基或烷氧基甲基。前述烷氧基甲基,可列舉甲氧基甲基、乙氧基甲基等。
前述三聚氰胺化合物,可列舉三甲氧基甲基單羥甲基三聚氰胺、二甲氧基甲基單羥甲基三聚氰胺、三羥甲基三聚氰胺、六羥甲基三聚氰胺、六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺等。
前述胍胺化合物,可列舉四羥甲基胍胺、四甲氧基甲基胍胺、四甲氧基乙基胍胺等。
前述甘脲化合物,可列舉四羥甲基甘脲、肆(甲氧基甲基)甘脲等。前述脲化合物,可列舉四羥甲基脲、四甲氧基甲基脲、四甲氧基乙基脲、四乙氧基甲基脲、四丙氧基甲基脲等。
又,前述含氮化合物之縮合物,可舉出前述含氮化合物與甲醛的縮合物。尤以三聚氰胺化合物的縮合物或脲化合物的縮合物為佳。前述含氮化合物之縮合物能以向來周知之方法來製造。
前述1分子中平均具有2個以上之羥甲基或烷氧基甲基的酚化合物,可列舉例如(2-羥基-5-甲基)-1,3-苯二甲醇、2,2’,6,6’-四甲氧基甲基雙酚A等。
交聯劑的含量,相對於(A)成分100質量份較佳為0.5~50質量份,更佳為1~30質量份。交聯劑成分的含量若為前述範圍,可獲得充分的光硬化性,而適用於作為阻劑材料。交聯劑成分可單獨使用1種或組合2種以上使用。
[(D)光酸產生劑]
光酸產生劑只要是可藉由照光分解而產生酸者則不特別限定,較佳為藉由照射波長240~500nm的光而產生酸者。前述光酸產生劑係發揮作為硬化觸媒之機能。前述光酸產生劑,可列舉例如鎓鹽、重氮甲烷衍生物、乙二醛二肟(glyoxime)衍生物、β-酮碸衍生物、二碸衍生物、磺酸硝基苄酯衍生物、磺酸酯衍生物、醯亞胺-基-磺酸酯衍生物、肟磺酸酯衍生物、磺酸亞胺酯衍生物、三嗪衍生物等。
式(11)及(12)中,R51
~R55
各自獨立為可具有取代基之碳數1~12之烷基、可具有取代基之碳數6~12之芳基、或可具有取代基之碳數7~12之芳烷基。A-
為非親核性對離子。
前述烷基可為直鏈狀、分支狀、環狀任一種,可列舉例如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、環丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、環丁基、n-戊基、環戊基、環己基、降莰基、金剛烷基等。前述芳基可列舉苯基、萘基、聯苯基等。前述芳烷基可列舉苄基、苯乙基等。
前述取代基可列舉側氧基、直鏈狀、分支狀或環狀之碳數1~12之烷氧基;直鏈狀、分支狀或環狀之碳數1~12之烷基;碳數6~24之芳基、碳數7~25之芳烷基、碳數6~24之芳氧基、碳數6~24之芳硫基等。
R51
~R55
較佳為甲基、乙基、丙基、丁基、環己基、降莰基、金剛烷基、2-側氧環己基等可具有取代基之烷基;苯基、萘基、聯苯基、2-、3-或4-甲氧基苯基、乙氧基苯基、3-或4-tert-丁氧基苯基、2-、3-或4-甲基苯基、乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基、聯三苯基、聯苯氧基苯基、聯苯硫基苯基等可具有取代基之芳基;苄基、苯乙基等可具有取代基之芳烷基。此等之中,更佳為可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基。
前述非親核性對離子,可列舉氯化物離子、溴化物離子等之鹵化物離子;三氟甲磺酸鹽離子、1,1,1-三氟乙磺酸鹽離子、九氟丁磺酸鹽離子等之氟烷磺酸鹽離子;甲苯磺酸鹽離子、苯磺酸鹽離子、4-氟苯磺酸鹽離子、1,2,3,4,5-五氟苯磺酸鹽離子等之芳基磺酸鹽離子;甲磺酸鹽離子、丁磺酸鹽離子等之烷基磺酸鹽離子;六氟磷酸離子、氟烷基氟磷酸離子等。
式(13)中,R61
及R62
各自獨立為碳數1~12之烷基或鹵化烷基、可具有取代基之碳數6~12之芳基,或可具有取代基之碳數7~12之芳烷基。
前述烷基,可列舉與R51
~R55
之說明中所例示者相同者。前述鹵化烷基,可列舉三氟甲基、1,1,1-三氟乙基、1,1,1-三氯乙基、九氟丁基等。
前述可具有取代基之芳基,可列舉苯基;2-、3-或4-甲氧基苯基、2-、3-或4-乙氧基苯基、3-或4-tert-丁氧基苯基等之烷氧基苯基;2-、3-或4-甲基苯基、乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等之烷基苯基;氟苯基、氯苯基、1,2,3,4,5-五氟苯基等之鹵化芳基。前述可具有取代基之芳烷基可列舉苄基、苯乙基等。
式(14)中,R71
~R74
各自獨立為碳數1~12之烷基或鹵化烷基、可具有取代基之碳數6~12之芳基、或可具有取代基之碳數7~12之芳烷基。又,R73
及R74
可彼此鍵結而與此等所鍵結的碳原子共同形成環;若形成環時,R73
及R74
鍵結而形成的基為碳數1~12之直鏈狀或分支狀烷二基。
前述烷基、鹵化烷基、可具有取代基之芳基及可具有取代基之芳烷基,可列舉與例示作為R61
及R62
者相同者。前述直鏈狀或分支狀烷二基,可列舉伸甲基、乙二基、丙二基、丁二基、己二基等。
前述鎓鹽,具體而言可列舉三氟甲磺酸二苯基錪、三氟甲磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、p-甲苯磺酸二苯基錪、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、三氟甲磺酸三苯基鋶、三氟甲磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、三氟甲磺酸雙(p-tert-丁氧基苯基)苯基鋶、三氟甲磺酸參(p-tert-丁氧基苯基)鋶、p-甲苯磺酸三苯基鋶、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、p-甲苯磺酸雙(p-tert-丁氧基苯基)苯基鋶、p-甲苯磺酸參(p-tert-丁氧基苯基)鋶、九氟丁磺酸三苯基鋶、丁磺酸三苯基鋶、三氟甲磺酸三甲基鋶、p-甲苯磺酸三甲基鋶、三氟甲磺酸環己基甲基(2-側氧環己基)鋶、p-甲苯磺酸環己基甲基(2-側氧環己基)鋶、三氟甲磺酸二甲基苯基鋶、p-甲苯磺酸二甲基苯基鋶、三氟甲磺酸二環己基苯基鋶、p-甲苯磺酸二環己基苯基鋶、雙(4-tert-丁基苯基)錪六氟磷酸鹽、二苯基(4-硫苯氧基苯基)鋶六氟銻酸鹽、[4-(4-聯苯硫基)苯基]-4-聯苯基苯基鋶參(三氟甲磺醯基)甲基化物、肆(氟苯基)硼酸三苯基鋶、肆(氟苯基)硼酸參[4-(4-乙醯基苯基)硫苯基]鋶、肆(五氟苯基)硼酸三苯基鋶、肆(五氟苯基)硼酸參[4-(4-乙醯基苯基)硫苯基]鋶等。
前述重氮甲烷衍生物,具體而言可列舉雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(p-甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(二甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(環戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(sec-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(異戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(sec-戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(tert-戊基磺醯基)重氮甲烷、1-環己基磺醯基-1-(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷、1-環己基磺醯基-1-(tert-戊基磺醯基)重氮甲烷、1-tert-戊基磺醯基-1-(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷等。
前述乙二醛二肟衍生物,具體而言可列舉雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二苯基乙二醛二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二環己基乙二醛二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-2,3-戊二酮乙二醛二肟、雙-(p-甲苯磺醯基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二醛二肟、雙-o-(n-丁磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(n-丁磺醯基)-α-二苯基乙二醛二肟、雙-o-(n-丁磺醯基)-α-二環己基乙二醛二肟、雙-o-(n-丁磺醯基)-2,3-戊二酮乙二醛二肟、雙-o-(n-丁磺醯基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二醛二肟、雙-o-(甲磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(三氟甲磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(1,1,1-三氟乙磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(tert-丁磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(全氟辛磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(環己磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(p-氟苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(p-tert-丁基苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(二甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟、雙-o-(樟腦磺醯基)-α-二甲基乙二醛二肟等。
前述β-酮碸衍生物,具體而言可列舉2-環己基羰基-2-(p-甲苯磺醯基)丙烷、2-異丙基羰基-2-(p-甲苯磺醯基)丙烷等。
前述二碸衍生物,具體而言可列舉二苯基二碸、二環己基二碸等。
前述磺酸硝基苄酯衍生物,具體而言可列舉p-甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯、p-甲苯磺酸2,4-二硝基苄酯等。
前述磺酸酯衍生物,具體而言可列舉1,2,3-參(甲磺醯氧基)苯、1,2,3-參(三氟甲磺醯氧基)苯、1,2,3-參(p-甲苯磺醯氧基)苯等。
前述醯亞胺-基-磺酸酯衍生物,具體而言可列舉鄰苯二甲醯亞胺-基-三氟甲磺酸酯、鄰苯二甲醯亞胺-基-甲苯磺酸酯、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-三氟甲磺酸酯、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-甲苯磺酸酯、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-n-丁基磺酸酯、n-三氟甲基磺醯氧基萘基醯亞胺等。
前述肟磺酸酯衍生物,具體而言可列舉α-(苯鋶氧基亞胺基)-4-甲基苯基乙腈等。
前述磺酸亞胺酯衍生物,具體而言可列舉(5-(4-甲基苯基)磺醯氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-(4-(4-甲基苯基磺醯氧基)苯基磺醯氧基亞胺基)-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)-乙腈等。
前述三嗪衍生物,具體而言可列舉2-(甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪、2-[2-(5-甲基呋喃-2-基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-s-三嗪等。
光酸產生劑,尤以前述鎓鹽為佳,更佳為前述鋶鹽。
光酸產生劑的含量,相對於(A)成分100質量份較佳為0.05~20質量份,更佳為0.2~5質量份。光酸產生劑的含量若為前述範圍,可獲得充分的光硬化性,且厚膜形態下的硬化性亦良好。光酸產生劑可單獨使用1種或組合2種以上使用。
[(E)有機溶劑]
有機溶劑較佳為可溶解添加之化合物或使其分散者。前述有機溶劑可列舉例如環己酮、環戊酮、甲基-2-n-戊基酮等之酮類;3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇等之醇類;丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單乙基醚、丙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等之醚類;丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸tert-丁酯、丙酸tert-丁酯、丙二醇-單-tert-丁基醚乙酸酯、γ-丁內酯等之酯類;N-甲基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺等之醯胺類等。
此等當中,尤以對光酸產生劑之溶解性最優良的丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚、乳酸乙酯、環己酮、環戊酮、甲基異丁基酮、γ-丁內酯及此等之混合溶劑為佳。
有機溶劑的含量,於本發明之組成物中較佳為20~90質量%,更佳為30~65質量%。有機溶劑的含量若為前述範圍,則化合物的相溶性或組成物的塗佈性良好。有機溶劑可單獨使用1種或混合2種以上使用。
[(F)多官能環氧化合物]
多官能環氧化合物(惟,不含(B)成分之化合物)係於圖型化後的加熱硬化時與(A)成分進行交聯反應,而有助於皮膜之可靠性或與基板之密接性。
多官能環氧化合物,較佳為酚之環氧丙基醚體、具有環氧環己烷基之脂環式環氧化合物、對具有氫矽烷基之有機矽氧烷以氫矽烷化反應導入具有不飽和鍵之環氧化合物者。
酚之環氧丙基醚體的酚結構,可適用酚醛清漆型、雙酚型、聯苯型、酚芳烷基型、二環戊二烯型、萘型、含胺基型。
酚之環氧丙基醚體,可列舉雙酚A型、AD型、F型之環氧丙基醚、氫化雙酚A之環氧丙基醚、環氧乙烷加成物雙酚A之環氧丙基醚、環氧丙烷加成物雙酚A之環氧丙基醚、酚酚醛清漆樹脂之環氧丙基醚、甲酚酚醛清漆樹脂之環氧丙基醚、萘樹脂之環氧丙基醚、二環戊二烯酚樹脂之環氧丙基醚、胺基酚之3官能環氧體等。
對具有氫矽烷基之有機矽氧烷以氫矽烷化反應導入具有不飽和鍵之環氧化合物者,可列舉使具有氫矽烷基之有機矽氧烷,與具有不飽和鍵之環氧化合物,例如烯丙基環氧丙基醚、乙烯基環己基環氧化物等反應而得者。
式(15)~(17)中,RA
~RD
各自獨立為含環氧基之有機基。就前述含環氧基之有機基,不特別限定,較佳為環氧丙氧基丙基、環己基環氧乙基等含環氧基之烷基。RA
~RD
尤以環氧丙氧基丙基為佳。
式(15)~(17)中,R81
~R90
、R101
~R103
、R112
及R113
各自獨立為碳數1~8之一價烴基。前述一價烴基,可列舉與式(2)之R1
~R6
的說明中所敘述者相同者。
式(15)中,R91
為氫原子或碳數1~8之烷基。前述烷基可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基等。
式(15)中,z1
~z6
為滿足0≦z1
≦10、0≦z2
≦10、0≦z3
≦30、0≦z4
≦100、0≦z5
≦10、0≦z6
≦20、z1
+z3
≧2、0.1≦(z1
+z3
)/(z1
+z2
+z3
+z4
)≦1且0≦(z5
+z6
)/ (z1
+z2
+z3
+z4
+z5
+z6
)≦0.05之整數。
式(16)中,z11
及z12
為滿足2≦z11
≦10、0≦z12
≦20且0.2≦z11
/(z11
+z12
)≦1之整數。
式(17)中,R111
為碳數2~24之二價有機基。前述二價有機基可為直鏈狀、分支狀、環狀任一種,其具體例可列舉乙二基、丙二基、己二基等之烷二基;環戊二基、環己二基等之環烷二基;伸苯基、聯苯二基等之二價芳香族基及此等多個連結而得之基等。
式(17)中,z21
及z22
各自獨立為1~3之整數。
多官能環氧化合物的含量,相對於(A)成分100質量份較佳為0.05~100質量份,更佳為0.1~50質量份,再更佳為1~30質量份。多官能環氧化合物的含量若為前述範圍,則由本發明之組成物所得的硬化膜其與基板的密接性或韌性優異。多官能環氧化合物可單獨使用1種或組合2種以上使用。
本發明之感光性樹脂組成物可適用於作為例如半導體元件之配線保護膜、層間絕緣膜,甚而微細加工用光阻的材料等。
[感光性乾薄膜]
本發明之感光性乾薄膜係具備將前述感光性樹脂組成物加工成薄膜狀而得的感光性樹脂皮膜。透過使用形成為薄膜狀者,由於無需使用溶劑即可獲得圖型,就作業環境方面而言較為優良。使用前述感光性乾薄膜時,亦可賦予與使用溶液狀感光性樹脂組成物時同等的圖型。
本發明之感光性乾薄膜亦可在由前述感光性樹脂組成物獲得的感光性樹脂皮膜上層合保護薄膜而成。茲就此時之本發明之感光性乾薄膜之製造方法的一例加以說明。
將所需成分混合而製作感光性樹脂組成物溶液,並使用逆輥塗佈機、缺角輪塗佈機等將該溶液塗佈於保護薄膜成期望的厚度。使塗佈有前述樹脂組成物溶液的保護薄膜通過串聯式乾燥機,於30~160℃以2~20分鐘去除有機溶劑而加以乾燥,接著使用輥層壓機與其他的保護薄膜壓接、層合,可獲得形成有樹脂薄膜的層合體。
將本發明之樹脂組成物形成為薄膜狀時,厚度不特別限定,較佳為1~120μm,更佳為2~100μm,再更佳為3~85μm。若為此種厚度,可獲得厚度不均度較小且圖型性優良的樹脂薄膜而較佳。
前述保護薄膜只要是可於不損及由本發明之樹脂組成物所構成的樹脂薄膜之形態下剝離者則不特別限定,係發揮作為晶圓用之保護薄膜及剝離薄膜之機能,一般可列舉聚乙烯(PE)薄膜、聚丙烯(PP)薄膜、聚甲基戊烯(TPX)薄膜、施有脫模處理之聚酯薄膜等塑膠薄膜等。又,剝離力較佳為50~300mN/min。保護薄膜的厚度較佳為25~150μm,更佳為38~125μm。
可使用本發明之感光性乾薄膜來密封晶圓。作為密封方法,不特別限定,例如可藉此進行:剝除黏貼於樹脂薄膜上的其中一保護層,使用Takatori(股)製真空層壓機(製品名:TEAM-300),將真空腔室內設定為真空度50~1,000Pa,較佳為50~500Pa,例如100Pa,於30~130℃,較佳為50~120℃,例如100℃使黏貼有另一保護層的樹脂薄膜一體地密接於前述晶圓上,回至常壓後,將前述晶圓冷卻至室溫並由前述真空層壓機中取出,再剝離另一保護層。
[圖型形成方法]
本發明之圖型形成方法係包含:將由前述感光性樹脂組成物獲得的感光性樹脂皮膜形成於基板上之步驟;對前述感光性樹脂皮膜進行曝光之步驟;及使用顯像液對前述經曝光之感光性樹脂皮膜進行顯像之步驟。
可使用之基板,可列舉例如矽、玻璃、石英晶圓,此外尚可列舉氮化矽基板、氧化矽基板、紙酚、玻璃・環氧、聚醯亞胺等塑膠基板、陶瓷製電路基板,或者基板表面具有樹脂膜者等。可於此等上形成金屬膜或描繪配線,甚而,亦可於彼等上形成相同或不同的感光性樹脂皮膜。
就感光性樹脂皮膜之形成方法,例如可使用包含有機溶劑的溶液狀感光性樹脂組成物,藉由浸漬法、旋轉塗佈法、輥塗佈法等方法進行塗佈。塗佈量可視目的適宜選擇;例如較佳為使膜厚成為0.1~300μm的量。
此外,作為其他感光性樹脂皮膜之形成方法,亦可舉出將前述感光性乾薄膜黏貼於基板的方法。此時,可使用Nikko-Materials(股)製真空隔膜層壓機(製品名:V-130),以層合溫度30~130℃、真空度50~500Pa、壓力0.1~0.9MPa、層合時間15~300秒來進行。
於基板上形成感光性樹脂皮膜後,為了有效進行光硬化反應,亦可視需求藉由預加熱(預烘烤)預先使溶劑等揮發。預加熱能以例如40~140℃進行1分鐘~1小時左右。
其次,隔著光罩以波長240~500nm的光進行曝光而使其硬化。前述光罩亦可為例如貫穿期望之圖型者。此外,就光罩的材質,較佳為可遮蔽前述波長240~500nm的光者,可適用例如鉻等,但不限定於此。
前述波長240~500nm的光,可列舉例如藉由放射線產生裝置所產生之各種波長的光,諸如g射線、i射線等的紫外線光、遠紫外線光(248nm)等。曝光量較佳為例如10~5,000mJ/cm2
。於此,為了根據需要而進一步提高顯像靈敏度,亦可於曝光後進行加熱處理。前述曝光後加熱處理(PEB)可採例如40~140℃、0.5~10分鐘。
前述曝光後或PEB後,使用顯像液進行顯像。顯像液較佳為作為溶劑使用的有機溶劑系,例如二甲基乙醯胺或環己酮等,或者鹼水溶液,例如氫氧化四甲銨(TMAH)、碳酸鈉等的水溶液。顯像可藉由一般方法,例如浸漬圖型形成物等來進行。其後,視需求進行洗淨、沖洗、乾燥等,可獲得具有期望圖型的樹脂皮膜。此外,就圖型形成方法係如前述,惟若無形成圖型之必要時,例如僅欲形成均勻的皮膜時,只要不使用前述光罩,除此之外進行與前述圖型形成方法中所述者相同的方法即可。
顯像後,進一步使用烘箱或加熱板將所得圖型以70~380℃,較佳為80~300℃加熱10分鐘~10小時左右,可提升交聯密度,並去除殘留揮發成分。藉此,可形成對基材之密接力優良、耐熱性或強度,甚而電特性亦良好的硬化皮膜。
如此所得之硬化皮膜係作為與基材之密接性、與銅配線之密接性,甚而與阻劑膜之密接性優良的阻劑膜。由於吸濕性亦不會變化,於遷移試驗中無問題,且因屬於硬化系統,而無析出之虞。由以上所述,可適用於針對電子裝置之材料。
[實施例]
以下示出合成例、實施例及比較例對本發明具體地加以說明,惟本發明非限定於下述實施例。此外,下述各例中,Mw為根據使用THF作為溶劑之GPC所得的聚苯乙烯換算測定值。所得樹脂之組成係藉由1
H-NMR分析。
[實施例1~6]
在具備回流冷卻器、溫度計及滴液漏斗的5L可分離式燒瓶中,分別以表1所記載的量添加甲苯2,000g及作為原料之化合物(S-1)~(S-6)。將硝酸、硫酸或磷酸,使用滴液漏斗以2小時向其滴加表1所記載的量。滴加後,加熱至80℃並直接加熱2小時。藉由減壓蒸餾去除反應溶液中的溶劑或未反應物,而得到屬環氧添加劑之化合物(G-1)~(G-6)。
[樹脂合成例1]
在具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及回流冷卻器的3L燒瓶中添加化合物R-1 271.1g(0.50莫耳)及化合物R-3 215.1g(0.50莫耳)後,添加甲苯1,500g並加熱至70℃。其後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g並以1小時滴加化合物R-2 194.1g(1.00莫耳)。滴加結束後,加熱至100℃進行熟成6小時後,由反應溶液中減壓餾去甲苯,而得到樹脂1 590g。樹脂1的Mw為38,800。
[樹脂合成例2]
在具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及回流冷卻器的3L燒瓶中添加化合物R-1 81.3g(0.15莫耳)及化合物R-3 64.5g(0.50莫耳)後,添加甲苯1,500g並加熱至70℃。其後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g並各以1小時滴加化合物R-2 29.1g(0.15莫耳)與化合物R-4 442.0g (0.15莫耳)。滴加結束後,加熱至100℃進行熟成6小時後,由反應溶液中減壓餾去甲苯,而得到樹脂2 570g。樹脂2的Mw為40,400。
[樹脂合成例3]
在具備攪拌機、溫度計及氮氣取代裝置的燒瓶中饋入化合物R-5 264.0g(0.25莫耳)、化合物R-6 183.1g(0.50莫耳)及γ-丁內酯1,400g。其次,邊以反應系統的溫度不超過50℃的方式進行調節,邊將化合物R-7 111.1g(0.25莫耳)添加至前述燒瓶內。其後,添加p-胺基酚2.2g(0.02莫耳),並進一步於室溫攪拌10小時。其次,對該燒瓶安裝附有水分受容器之回流冷卻器後,添加二甲苯250g,升溫至170℃並保持於該溫度6小時,結果得到褐色的溶液。對此溶液添加環氧丙醇60.2g(0.80莫耳),以110℃加熱3小時。反應結束後,冷卻至室溫,將反應溶液投入甲醇中後,過濾析出之沉澱並加以乾燥後,得到目標之樹脂3。樹脂3的Mw為36,700。
[圖型形成性試驗]
以表2、3、4所記載之組成摻混各成分並攪拌、混合後,將所得溶液分別旋轉塗佈於矽晶圓上,而形成膜厚10μm的樹脂層。
就實施例1~9、13~20及比較例1~11,係使用加熱板以90℃加熱2分鐘來驅除溶劑,使用具有20μm之導孔圖型的遮罩,以波長365nm的光進行曝光,並使用加熱板以90℃加熱4分鐘而進行PEB,其後使用2.38質量%TMAH水溶液作為顯像液以60秒進行顯像4次,其後以200℃加熱2小時使其硬化。
就使用PIMEL的實施例10~12,係形成樹脂層後,以波長365nm的光進行曝光,使用具有20μm之導孔圖型的遮罩,使用2.38質量%TMAH水溶液以60秒進行顯像4次,以350℃加熱2小時使其硬化。
以SEM觀察剖面,若至底部均無樹脂存在係評為〇;若底部些許殘留樹脂殘渣則評為×。
[沖模剪切試驗]
以表2、3、4所記載之組成摻混各成分並攪拌、混合後,將所得溶液分別旋轉塗佈於蒸鍍銅的矽晶圓上,而形成膜厚10μm的樹脂層。
就實施例1~9、13~20及比較例1~11,係使用加熱板以90℃加熱2分鐘來驅除溶劑,使用具有100μm見方之柱圖型的遮罩,以波長365nm的光進行曝光,並使用加熱板以90℃加熱4分鐘而進行PEB,再使用2.38質量%TMAH水溶液作為顯像液以60秒進行顯像4次,以200℃加熱2小時使其硬化。
就使用PIMEL的實施例10~12,係形成樹脂層後,使用具有100μm見方之柱圖型的遮罩,以波長365nm的光進行曝光,並使用2.38質量%TMAH水溶液以60秒進行顯像4次,以350℃加熱2小時使其硬化。
針對形成之100μm見方之柱圖型進行沖模剪切試驗。沖模剪切試驗係使用接著力測定裝置(Nordson Advanced Technology公司製萬能型Bond Tester系列4000(DS-100)),測定將柱圖型由側方撥開時的接著力。
[遷移試驗]
以表2、3、4所記載之組成摻混各成分並攪拌、混合後,將所得溶液分別旋轉塗佈於形成有梳齒型銅配線的矽晶圓上,而形成膜厚10μm的樹脂層。
就實施例1~9、13~20及比較例1~11,係使用加熱板以90℃加熱2分鐘來驅除溶劑,在未使用遮罩下以波長365nm的光進行曝光,並使用加熱板以90℃加熱4分鐘而進行PEB,再使用2.38質量%TMAH水溶液作為顯像液以60秒進行顯像4次,以200℃加熱2小時使其硬化。
就使用PIMEL的實施例10~12,係形成樹脂層後,在未使用遮罩下以波長365nm的光進行曝光,並使用2.38質量%TMAH水溶液以60秒進行顯像4次,以350℃加熱2小時使其硬化。
針對所得硬化物,在85℃、濕度85%的環境下施加電壓20V,而進行1,000小時的遷移試驗。至試驗後皆未產生通電時係評為〇;於試驗中通電時則評為×。
表2,3、4中,各成分為以下者。
・PIMEL:PIMEL I8320(感光性聚醯亞胺,Asahi Kasei Microdevices(股)製)
・交聯劑:肆(甲氧基甲基)甘脲(NIKALAC MX-270,Sanwa Chemical(股)製)
・PAG:(p-甲苯鋶氧基亞胺基)-p-甲氧基苯基乙腈
溶劑:環戊酮
根據以上結果,本發明之組成物係顯示較比較例之組成物更良好的接著力,且就圖型形成性或遷移試驗係顯示良好的結果,顯示出足以作為感光性材料的特性。
Claims (9)
- 一種感光性樹脂組成物,其包含: (A)具有酚性羥基之樹脂;及 (B)環氧添加劑,其係分子中包含1~8個環氧基,且包含選自氮、硫及磷之至少1種元素之分子量為50~6,000的化合物,其中, (B)成分相對於(A)樹脂100質量份係含有0.1~18質量份。
- 如請求項1之感光性樹脂組成物,其中(A)成分之樹脂為選自聚苯并噁唑、聚醯亞胺、環氧樹脂及此等之聚矽氧改性樹脂的至少1種。
- 如請求項1之感光性樹脂組成物,其進一步包含(C)交聯劑。
- 如請求項1~3中任一項之感光性樹脂組成物,其進一步包含(D)光酸產生劑。
- 如請求項1~3中任一項之感光性樹脂組成物,其進一步包含(E)有機溶劑。
- 一種感光性樹脂皮膜,其係由如請求項1~5中任一項之感光性樹脂組成物獲得。
- 一種感光性乾薄膜,其具備如請求項6之感光性樹脂皮膜。
- 一種圖型形成方法,其包含: (i)使用如請求項1~5中任一項之感光性樹脂組成物,於基板上形成感光性樹脂皮膜的步驟; (ii)對前述感光性樹脂皮膜進行曝光之步驟;及 (iii)使用顯像液對前述經曝光之感光性樹脂皮膜進行顯像之步驟。
- 一種圖型形成方法,其包含: (i)使用如請求項7之感光性乾薄膜,在基板上形成感光性樹脂皮膜的步驟; (ii)對前述感光性樹脂皮膜進行曝光之步驟;及 (iii)使用顯像液對前述經曝光之感光性樹脂皮膜進行顯像之步驟。
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