TW202307090A - 含聚醯亞胺部形成用組成物、接合體之製造方法、接合體、器件之製造方法及器件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種含聚醯亞胺部形成用組成物、使用了上述含聚醯亞胺部形成用組成物之接合體之製造方法、接合體、器件之製造方法及器件,上述含聚醯亞胺部形成用組成物使用於包括如下步驟之接合體之製造方法:準備基板A之步驟;在上述基板A的具備配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟;準備基板B之步驟;及將基板A的具有含聚醯亞胺部之面與基板B中的具備配線端子之面進行接合之接合步驟,其中,上述含聚醯亞胺部係由上述含聚醯亞胺部形成用組成物形成之構件,上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度低。

Description

含聚醯亞胺部形成用組成物、接合體之製造方法、接合體、器件之製造方法及器件
本發明有關一種含聚醯亞胺部形成用組成物、接合體之製造方法、接合體、器件之製造方法及器件。
行動電話或平板電腦型終端等電子設備逐漸小型化,另一方面其功能逐漸多樣化。為了應對該需求,對組裝到電子設備之電子電路要求進一步小型化、高積體化及高密度安裝。作為實現多功能且維持高性能和可靠性並且小型化的技術,SIP(System in Package:封裝體系)、MCM(Multi Chip Module:多晶片模組)、POP(Package on Package:封裝堆疊)等安裝技術受到關注。依據該等技術,能夠減少零件數量並簡化半導體製造步驟,因此從降低電子設備成本的觀點考慮亦可期待。
其中,在SIP中藉由銲線將各晶片之間進行連接,因此難以獲得與以往的SOC(System on Chip:系統晶片)相同的處理速度。又,在製造步驟中藉由銲線的連接亦係複雜者,希望亦對產品成本或產品質量進行改善。作為與這種問題對應者,已開發COC(Chip on Chip:晶片上晶片)的安裝技術。在COC中,由於能夠藉由倒裝晶片接合來連接晶片之間並縮短傳輸距離,因此能夠獲得與SOC相同的速度性能。圖1係表示通常的COC的結構的剖面圖。該例子中的COC係藉由具備子晶片(第1基板)1及母晶片(第2基板)2而成。在母晶片2上形成電子電路(未圖示)及倒裝晶片電極(未圖示),子晶片1經由焊錫電極(凸塊)93來支撐並連接。焊錫電極93的周圍被底部填充劑94填充以確保絕緣性。母晶片2藉由黏合膜91接著於底板98而維持絕緣性地的同時進行搭載。該電連接經由銲線盤97b、銲線96及基板電極97a來進行。這種COC結構被密封樹脂95密封而構成半導體器件90。該半導體器件90中設置有焊球99,並經由該焊球組裝到電子設備中。又,研究了有關進一步應用該倒裝晶片安裝的技術,並且使用了TSV(Through silicon via:矽穿孔)之三維安裝之技術及其材料(非專利文獻1)。
[非專利文獻1]Using Permanent and Temporary Polyimide Adhesives in 3D-TSV Processing to Avoid Thin Wafer Handling(Journal of Microelectronics and Electronic Packaging (2010) 7, pp.214-219
在如上述圖1那樣的結構的COC結構的元件中,在用焊錫凸塊93連接並固定子晶片1和母晶片2之後,在其間隙中填充底部填充劑94。故,在構成底部填充劑之材料中採用具有流動性之樹脂,在填充於焊錫凸塊間之後,藉由硬化而成形。 在此,子晶片1和母晶片2藉由樹脂的接著力而被接著,但從提高接著性之觀點考慮,需要提高該等2個基板之間的最大剝離阻力。
因此,本發明的目的為提供一種在接合2個基板時,可獲得2個基板之間的最大剝離阻力大的接合體之含聚醯亞胺部形成用組成物、使用了上述含聚醯亞胺部形成用組成物之接合體之製造方法、藉由上述製造方法而獲得之接合體、包括上述接合體之製造方法之器件之製造方法以及包含上述接合體之器件。
以下,示出本發明的具體態樣的例子。 <1>一種含聚醯亞胺部形成用組成物,其使用於包括如下步驟之接合體之製造方法: 準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟; 在上述基板A的具備上述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟; 準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及 將上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具備上述配線端子之面進行接合之接合步驟,其中 上述含聚醯亞胺部係由上述含聚醯亞胺部形成用組成物形成之構件, 上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比上述接合步驟中的接合溫度低。 <2>如<1>所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其包含聚醯亞胺前驅物及溶劑。 <3>如<1>或<2>所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其進一步包含遷移抑制劑。 <4>如<1>至<3>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度為350℃以下。 <5>如<1>至<4>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比上述接合步驟中的接合溫度低30℃以上。 <6>如<1>至<5>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述接合步驟中的接合溫度為380℃以下。 <7>如<1>至<6>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述基板A的形態為晶圓。 <8>如<1>至<7>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述基板B的形態為晶片。 <9>如<1>至<7>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述基板B的形態為晶圓。 <10>如<1>至<9>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在接合步驟中,具備含聚醯亞胺部之基板A的溫度被預熱至70℃以上。 <11>如<1>至<10>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在上述含聚醯亞胺部形成步驟與上述接合步驟之間,包括將基板A的含聚醯亞胺部的表面平坦化之平坦化步驟。 <12>如<11>所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述平坦化步驟藉由物理研磨來進行。 <13>如<11>所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述平坦化步驟藉由化學研磨來進行。 <14>如<1>至<13>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在上述接合步驟中,以上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面中所包含之電極與上述基板B中的具備上述配線端子之面中的電極直接接觸的方式被接合。 <15>如<1>至<14>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在上述接合步驟之前進一步包括在上述基板B的具備上述配線端子之面上形成第2含聚醯亞胺部之第2含聚醯亞胺部形成步驟。 <16>如<1>至<15>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其進一步包含感光性化合物。 <17>如<1>至<16>之任一項所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述含聚醯亞胺部形成步驟包括在基板A的具備上述配線端子之面上適用含聚醯亞胺部形成用組成物並進行加熱。 <18>如<17>所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 上述加熱時的加熱溫度為375℃以下。 <19>一種接合體之製造方法,其包括: 準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟; 在上述基板A的具備上述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟; 準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及 將上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具備上述配線端子之面進行接合之接合步驟, 上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比上述接合步驟中的接合溫度低。 <20>一種接合體,其藉由<19>所述之製造方法而獲得。 <21>一種器件之製造方法,其包括<19>所述之接合體之製造方法。 <22>一種器件,其包括<20>所述之接合體。 [發明效果]
依本發明,提供一種在接合2個基板時,可獲得2個基板之間的最大剝離阻力大的接合體之含聚醯亞胺部形成用組成物及使用了上述含聚醯亞胺部形成用組成物之接合體之製造方法、藉由上述製造方法而獲得之接合體、包括上述接合體之製造方法之器件之製造方法以及包含上述接合體之器件。
以下,對本發明的內容進行詳細說明。 以下所記載之本發明中的構成要件的說明有時基於本發明的代表性實施形態來進行,但本發明並不限定於這種實施形態。 本說明書中的基團(原子團)的標記中,未標註經取代及未經取代之標記包含不具有取代基者及具有取代基者。例如,“烷基”係指,不僅包含不具有取代基之烷基(未經取代之烷基),而且還包含具有取代基之烷基(經取代之烷基)。 在本說明書中,所謂“曝光”,只要無特別說明,則不僅包括使用了光之曝光,使用了電子束、離子束等粒子束之描繪亦包括在曝光中。又,作為曝光中所使用之光,通常可以舉出以水銀燈的明線光譜、準分子雷射為代表之遠紫外線、極紫外線(EUV光)、X射線、電子束等光化射線或放射線。 在本說明書中,使用“~”表示之數值範圍係指包含記載於“~”的前後之數值作為下限值及上限值之範圍。 在本說明書中,“(甲基)丙烯酸酯”表示“丙烯酸酯”及“丙烯酸甲酯”兩者或任一者,“(甲基)丙烯酸”表示“丙烯酸”及“甲基丙烯酸”兩者或任一者,“(甲基)丙烯醯基”表示“丙烯醯基”及“甲基丙烯醯基”兩者或任一者。 在本說明書中,“步驟”這一詞不僅在獨立的步驟,即使在無法與其他步驟明確區別之情況下,只要實現該步驟的預期作用,則亦包含於本術語中。 在本說明書中,固體成分係除溶劑以外之其他成分相對於組成物的總質量的質量百分比。又,只要沒有特別說明,則固體成分濃度係指在25℃下的濃度。 只要沒有特別說明,則本發明中的溫度設為25℃。 在本說明書中,只要沒有特別說明,則重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)基於凝膠滲透層析法(GPC測量),被定義為聚苯乙烯換算值。在本說明書中,重量平均分子量(Mw)及數量平均分子量(Mn)例如能夠利用HLC-8220(TOSOH CO Ar PORATION製造),並使用保護管柱HZ-L、TSKgel Super HZM-M、TSKgel Super HZ4000、TSKgel Super HZ3000、TSKgel Super HZ2000(TOSOH CORPORATION製造)中的任一個作為管柱來求出。溶析液只要沒有特別說明,則設為使用THF(四氫呋喃)測量者。又,只要沒有特別說明,則檢測使用UV線(紫外線)的波長254nm檢測器。
(含聚醯亞胺部形成用組成物) 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物使用於接合體之製造方法,上述接合體之製造方法包括: 準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟; 在上述基板A的具備上述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟; 準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及 將上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具備上述配線端子之面進行接合之接合步驟,其中 上述含聚醯亞胺部係由上述含聚醯亞胺部形成用組成物形成之構件, 上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比上述接合步驟中的接合溫度低。
藉由使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物(以下,亦簡稱為“樹脂組成物”。)而能夠製造藉由含聚醯亞胺部來接合晶圓與晶圓、晶圓與晶片等2個基板時,2個基板之間的最大剝離阻力大的接合體。 具體而言,由於藉由採用含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度(Tg)比接合溫度低之構成,能夠確保接合時的含聚醯亞胺部的充分的流動性,因此能夠增加接合時之最大剝離阻力。 本發明中,接合溫度係指,接合時的含聚醯亞胺部的溫度,例如,能夠設為接合時所使用之裝置的設定溫度。
又,藉由將接合時之溫度設為高溫,能夠縮短接合時間,亦能夠降低接合程序的節拍時間。 在此,在接合如上所述之2個基板時,有時接合時之對準精度低、發生各基板上的電極等金屬部彼此的接合偏移及發生配線部分露出之部分。在這種情況下,配線部分之間的含聚醯亞胺部需要耐電壓性能。 在此,例如,在使含聚醯亞胺部形成用組成物中含有遷移抑制劑之情況下,認為能夠抑制金屬從上述金屬部轉移至含聚醯亞胺部,並且能夠提高耐電壓性能。 以下,對本發明的樹脂組成物的詳細內容進行說明。
<準備基板A之步驟> 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法包括準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟。 在準備步驟中,可以藉由公知的方法(例如,對矽基板等基板進行電鍍等)來製造基板A,亦可以藉由購買等方法來獲得。
〔基板A〕 基板A具備具有配線端子之面。 以下,亦將基板A中的配線端子記載為配線端子A。
基板A的形態可以係晶圓,亦可以係晶片,但晶圓亦係本發明的較佳態樣之一。 在本發明中,晶圓係指包含半導體之基板,係包括藉由複數個半導體等要件而形成之面板等之概念。 本發明中,晶片係指,包含藉由切割等而形成之半導體之單片,可以係單面晶片,亦可以係雙面晶片。
基板A的形狀並沒有特別限定,例如,可以舉出多邊形平板狀、圓盤狀、多面體狀等。 基板A的厚度係0.1~5mm為較佳,0.2~1mm為更佳。 基板A中的配線端子A係柱狀電極為較佳。 又,上述配線端子A包含金屬為較佳,包含選自包括錫(Sn)、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鋁(Al)、鎢(W)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銥(Ir)、銠(Rh)、鉛(Pb)、鉍(Bi)及銦(In)之群組中的至少一種金屬為更佳,包含選自包括銅、錫及鎳之群組中的至少一種金屬為更佳。在本說明書中,將包含金屬X或包含其金屬之合金中的至少一者統稱並簡單記載為“包含金屬X”。另外,合金可以包含除了在上述中例示以外的元素。例如,銅合金可以包含矽原子而形成卡遜合金。又,可以存在不可避免地溶解之氧或在析出時混合存在之原料化合物的有機殘基等。 上述配線端子A可以係包含複數個不同構件而成之配線端子。 例如,在基板上具有用作由銅、銀、金或包含該等中的任一種或複數種合金等金屬構成之電極之部分(以下,亦稱為“電極”),在銅等的電極上形成有用作由鎳、錫、鉛或包含該等中的任一種或複數種之合金等金屬構成之焊錫之部分(以下,亦稱為“導通路”),電極和導通路可以串聯地存在而形成1個配線端子A。 在該等之中,上述配線端子A係藉由至少含有包含銅之構件及包含錫之構件而成之配線端子A為較佳。作為具有具備這種配線端子A之面之基板A的例子,可以舉出本申請的實施例中使用之基板b)的例子。在基板b)中,由銅構成之電極上形成有由錫構成之導通路。
又,電極中所使用之材料並沒有特別限定,可以舉出錫、金、銀、銅、鋁、鎢、鈀、鉑、鈷、鎳、鋅、釕、銥、銠或該等合金。其中,作為電極而包含銅之金屬、包含鋁之金屬、包含鎢之金屬、包含鎳之金屬或者包含金之金屬為較佳,包含銅之金屬為更佳,銅為進一步較佳。 作為電極中所使用之金屬,使用在接合步驟中亦不熔融之金屬為較佳。作為電極中所使用之金屬的熔點,500℃以上為較佳,700℃以上為更佳,800℃以上為進一步較佳。上限並沒有特別限定,例如,設為3000℃以下為較佳。 導通路中所使用之材料並沒有特別限定,可以舉出錫、鉛、銀、銅、鋅、鉍或銦、或者該等合金。其中,在本發明中,錫或錫合金(包含錫之金屬)的焊錫為較佳。進來,不使用鉛之無鉛焊錫的技術亦在進步,選擇這種材料亦較佳。 作為導通路中所使用之金屬,在接合步驟中熔融之金屬為較佳。導通路中所使用之金屬的熔點係400℃以下為較佳,300℃以下為更佳,250℃以下為進一步較佳。關於上述熔點的下限,只要在室溫下係固體,則下限並沒有特別限定,例如,150℃以上為較佳。 又,配線端子A在基板A上形成複數個為較佳。
基板A中所使用之材料並沒有特別限定,如矽、氮化矽、多晶矽、氧化矽、非晶矽等半導體製作基板、石英、玻璃、光學膜、陶瓷材料、蒸鍍膜、磁性膜、反射膜、Ni、Cu、Cr、Fe等金屬基板、紙、SOG(Spin On Glass:旋塗玻璃)、TFT(薄膜電晶體)陣列基板、等電漿顯示面板(PDP)的電極板等,並不受特別制約。基材可以在表面上設置有由六甲基二矽氮烷(HMDS)等形成之密接層或氧化層等層。在本發明中,尤其,半導體製作基板為較佳,矽基板(矽晶圓)為更佳。基板A可以具有包含電子電路之電子電路區域。又,上述電子電路可以具有半導體等元件。又,上述電子電路與上述配線端子A電接合為較佳。 作為基板A係晶圓時之尺寸,能夠將直徑(基板A不是圓形時為最大直徑)設為100mm以上。又,作為大型基板,例如,200mm以上為較佳,250mm以上為更佳。上限並沒有特別限定,2,000mm以下為較佳。 作為基板A為晶片時之尺寸,將直徑(基板A為非圓形時,係最大直徑)設為7mm以上為較佳,10mm以上為更佳,20mm以上為進一步較佳。作為上限,例如,50mm以下為較佳,40mm以下為更佳,30mm以下為進一步較佳。
<含聚醯亞胺部形成步驟> 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法包括在具備上述基板A的上述配線端子(配線端子A)之面上包含形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟。 含聚醯亞胺部以與上述配線端子A接觸之方式形成為較佳,以填充配線端子A與配線端子A之間的凹部之方式形成為更佳。 又,含聚醯亞胺部只要形成於上述配線端子A中的至少一部分上即可,例如,形成於所有的上述配線端子A上之態樣亦係本發明的較佳態樣之一。 上述含聚醯亞胺部形成步驟包括在基板A的具備上述配線端子之面上適用含聚醯亞胺部形成用組成物,並進行加熱為較佳。關於適用及加熱的詳細內容如後所述。
〔含聚醯亞胺部〕 上述含聚醯亞胺部係由上述含聚醯亞胺部形成用組成物形成之構件,至少藉由加熱上述含聚醯亞胺部形成用組成物而獲得之構件為較佳。
含聚醯亞胺部係包含聚醯亞胺之構件,可以進一步包含除了聚醯亞胺以外的成分。 作為除了聚醯亞胺以外的成分,可以舉出除了後述之樹脂組成物中所包含之聚醯亞胺及其前驅物以外的成分、及其成分藉由加熱而改質(分解、聚合、結構變化等)之成分等。
含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度只要比接合步驟中的接合溫度低即可,但350℃以下為較佳,320℃以下為更佳,300℃以下為進一步較佳。 上述玻璃轉移溫度的下限並沒有特別限定,從耐熱性的觀點考慮,200℃以上為較佳。 從增加最大剝離阻力之觀點考慮,含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度低30℃以上為較佳,低50℃以上為更佳,低70℃以上為進一步較佳。 又,含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度高30℃以上為較佳。
含聚醯亞胺部的厚度並無特別限定,從發揮其物性的效果之觀點考慮,以剛進行接合步驟之前的厚度(在進行後述之平坦化步驟之情況下,係剛進行平坦化步驟之前的狀態的厚度)係100nm以上為較佳,300nm以上為更佳,500nm以上為進一步較佳,1μm以上為更進一步較佳,2μm以上為進而更進一步較佳。上限並沒有特別限定,1mm以下為較佳,500μm以下為更佳,200μm以下為進一步較佳。膜的厚度能夠使用公知的膜厚測量裝置來測量。
後述之接合體中的含聚醯亞胺部的熱擴散率係2.0×10 -7m 2s -1以上為較佳,3.0×10 -7m 2s -1以上為更佳,5.0×10 -7m 2s -1以上為進一步較佳。 上述含聚醯亞胺部的熱擴散率例如能夠藉由含聚醯亞胺部包含填充劑時為填充劑的材料種類、填充劑的粒徑(包含2種以上的填充劑時為其粒徑的組合)、填充劑的熱擴散率、填充劑的含量、聚醯亞胺的結構、聚醯亞胺的熱擴散率、聚醯亞胺的含量等的設計來進行調整。
含聚醯亞胺部係絕緣性構件為較佳。含聚醯亞胺部的絕緣性(電阻)並沒有特別限定,以體積電阻率計係1×10 15Ω·cm以上為較佳,1×10 16Ω·cm以上為更佳。並沒有上限,實際上係1×10 19Ω·cm以下。絕緣破壤電壓係1kV/mm以上為較佳,10kV/mm以上為更佳。上限並沒有特別限定,實際上係1000kV/mm以下。在本說明書中,體積電阻率和絕緣破壤電壓的測量等依據JIS C2151:2006、JIS C2318:2007來進行。
〔適用步驟〕 含聚醯亞胺部形成步驟係包括將本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物(樹脂組成物)適用於上述基板A的具有上述配線端子A之面上(適用步驟)之步驟為較佳。
作為將樹脂組成物適用於基材A上之方法,可以例示出浸塗法、氣刀塗佈法、簾式塗佈法、線棒塗佈法、凹版塗佈法、擠壓塗佈法、噴塗法、旋塗法、狹縫塗佈法及噴墨法等。從膜厚度的均勻性的觀點考慮,更佳為旋塗法、狹縫塗佈法、噴塗法或噴墨法,從膜厚度的均勻性的觀點及生產性的觀點考慮,旋塗法及狹縫塗佈法為較佳。藉由依據方法調整樹脂組成物的固體成分濃度或塗佈條件,能夠得到所期望的厚度的膜。又,能夠依基材的形狀適當選擇塗佈方法,只要係晶圓等圓形基材,則旋塗法、噴塗法、噴墨法等為較佳,且只要係矩形基材,則狹縫塗佈法或噴塗法、噴墨法等為較佳。在旋塗法的情況下,例如能夠以500~3,500rpm的轉速適用10秒~3分鐘左右。 又,亦能夠適用將藉由上述賦予方法預先在偽支撐體上賦予而形成之塗膜轉印在基材上之方法。 關於轉印方法,在本發明中亦能夠較佳地使用日本特開2006-023696號公報的0023、0036~0051段或日本特開2006-047592號公報的0096~0108段中所記載之製作方法。 又,可以進行去除基材的端部上的多餘的膜之步驟。這種步驟的例子可以舉出邊緣珠狀殘餘物沖洗(EBR)、背面沖洗(back rinse)等。 又,亦可以採用如下預濕步驟:在將樹脂組成物塗佈於基材之前,對基材塗佈各種溶劑,提高基材的潤濕性之後,塗佈樹脂組成物。
又,樹脂組成物包含溶劑之情況下,可以包括在將樹脂組成物適用於基材A之後,使由樹脂組成物構成之構件(以下,亦簡稱為“膜”)乾燥之步驟(乾燥步驟)。 乾燥步驟中的乾燥溫度係50~150℃為較佳,70℃~130℃為更佳,90℃~110℃為進一步較佳。又,可以藉由減壓來進行乾燥。作為乾燥時間,可以例示出30秒~20分鐘,1分鐘~10分鐘為較佳,2分鐘~7分鐘為更佳。
剛適用後的厚度(進行乾燥步驟之情況下,乾燥後的厚度)並沒有特別限定,只要適當調整為所獲得之含聚醯亞胺部的厚度成為後述的厚度即可。
含聚醯亞胺部形成步驟可以包括將由樹脂組成物構成之構件進行圖案化之步驟。作為樹脂組成物而使用了包含後述之光聚合起始劑等感光性化合物者之情況下,能夠藉由曝光和顯影該圖案來進行。 含聚醯亞胺部形成步驟中,可以在形成之後,將其表面平坦化。平坦化的詳細內容,如後述。另外,在進行了圖案化之情況下,藉由顯影等而去除之部分的厚度不使用於後述之膜厚差(T1-T2)的算出。
〔曝光步驟〕 上述膜可以供於對膜選擇性地曝光之曝光步驟。 亦即,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之含聚醯亞胺部(以下,亦稱為“硬化物”)。)之製造方法可以包括將藉由適用步驟而形成之膜選擇性曝光之曝光步驟。 選擇性地曝光係指對膜的一部分進行曝光。又,藉由選擇性地曝光,膜上會形成經曝光之區域(曝光部)和未曝光之區域(非曝光部)。 曝光量只要能夠使本發明的樹脂組成物硬化,則沒有特別規定,例如以在波長365nm下之曝光能量換算,係50~10,000mJ/cm 2為較佳,200~8,000mJ/cm 2為更佳。
曝光波長能夠在190~1,000nm的範圍內適當設定,240~550nm為較佳。
若以與光源的關係來說明曝光波長,則可以舉出(1)半導體雷射(波長830nm、532nm、488nm、405nm、375nm、355nm等)、(2)金屬鹵化物燈、(3)高壓水銀燈、g射線(波長436nm)、h射線(波長405nm)、i射線(波長365nm)、寬頻帶(g、h、i射線這3種波長)、(4)準分子雷射、KrF準分子雷射(波長248nm)、ArF準分子雷射(波長193nm)、F 2準分子雷射(波長157nm)、(5)極紫外線;EUV(波長13.6nm)、(6)電子束、(7)YAG雷射的第二諧波532nm、三級諧波355nm等。對於本發明的樹脂組成物,尤其係基於高壓水銀燈之曝光為較佳,其中基於i射線之曝光為較佳。藉此,尤其可獲得高的曝光靈敏度。 又,曝光的方式並不受特別限定,只要係由本發明的樹脂組成物構成之膜的至少一部分被曝光之方式即可,可以舉出使用光罩之曝光、基於雷射直接成像(laser direct imaging)法之曝光等。
<曝光後加熱步驟> 上述膜可以供於曝光後加熱之步驟(曝光後加熱步驟)。 亦即,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法可以包括對藉由曝光步驟而曝光之膜進行加熱之曝光後加熱步驟。 曝光後加熱步驟能夠在曝光步驟之後且顯影步驟之前進行。 曝光後加熱步驟中之加熱溫度係50℃~140℃為較佳,60℃~120℃為更佳。 曝光後加熱步驟中之加熱時間係30秒~300分鐘為較佳,1分鐘~10分鐘為更佳。 從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為止,曝光後加熱步驟中之升溫速度係1~12℃/分鐘為較佳,2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。 又,升溫速度可以在加熱中途適當地變更。 作為曝光後加熱步驟中之加熱機構並不受特別限定,能夠使用公知的加熱板、烘箱、紅外線加熱器等。 又,在加熱時,藉由流放氮、氦、氬等非活性氣體等而在低氧濃度的氣氛中進行亦為較佳。
<顯影步驟> 曝光後的上述膜可以供於使用顯影液進行顯影而形成圖案之顯影步驟。 亦即,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法可以包括使用顯影液對藉由曝光步驟而曝光之膜進行顯影而形成圖案之顯影步驟。藉由進行顯影,去除膜的曝光部及非曝光部中的一者而形成圖案。 在此,將藉由顯影步驟去除膜的非曝光部之顯影稱為負型顯影,藉由顯影步驟去除膜的曝光部之顯影稱為正型顯影。
〔顯影液〕 作為在顯影步驟中使用之顯影液,可以舉出鹼水溶液或包含有機溶劑之顯影液。
當顯影液為鹼水溶液時,作為鹼水溶液能夠包含之鹼性化合物,可以舉出無機鹼類、一級胺類、二級胺類、三級胺類、四級銨鹽,較佳為TMAH(氫氧化四甲基銨)、氫氧化鉀、碳酸鈉、氫氧化鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨、乙基胺、正丙胺、二乙胺、二正丁胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四乙基銨、氫氧化四丙基銨、氫氧化四丁基銨、氫氧化四戊基銨、氫氧化四己基銨、氫氧化四辛基銨、氫氧化乙基三甲基銨、氫氧化丁基三甲基銨、氫氧化甲基三戊基銨、氫氧化二丁基二戊基銨、氫氧化二甲基雙(2-羥基乙基)銨、氫氧化三甲基苯基銨、氫氧化三甲基苄基銨、氫氧化三乙基苄基銨、吡咯、哌啶,更佳為TMAH。例如,當使用TMAH時,顯影液中之鹼性化合物的含量在顯影液總質量中係0.01~10質量%為較佳,0.1~5質量%為更佳,0.3~3質量%為進一步較佳。
當顯影液包含有機溶劑時,就有機溶劑而言,作為酯類,例如可以較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如:烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及,作為醚類,例如可以較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及,作為酮類,例如可以較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及,作為環狀烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類、作為亞碸類,可以較佳地舉出二甲基亞碸,以及,作為醇類,可以較佳地舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、二乙二醇、丙二醇、甲基異丁基卡必醇、三乙二醇等,以及,作為醯胺類,可以較佳地舉出N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等。
當顯影液包含有機溶劑時,有機溶劑能夠使用1種或者混合使用2種以上。在本發明中,尤其包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基-2-吡咯啶酮及環己酮之群組中之至少一種之顯影液為較佳,包含選自包括環戊酮、γ-丁內酯及二甲基亞碸之群組中之至少一種之顯影液為更佳,包含環戊酮之顯影液為最佳。
當顯影液包含有機溶劑時,有機溶劑相對於顯影液的總質量的含量係50質量%以上為較佳,70質量%以上為更佳,80質量%以上為進一步較佳,90質量%以上為特佳。又,上述含量亦可以為100質量%。
顯影液可以進一步包含其他成分。 作為其他成分,例如可以舉出公知的界面活性劑或公知的消泡劑等。
〔顯影液的供給方法〕 只要能夠形成所期望的圖案,則顯影液的供給方法沒有特別限制,有將形成有膜之基材浸漬於顯影液中之方法、使用噴嘴向形成於基材上之膜供給顯影液之旋覆浸沒顯影或連續供給顯影液之方法。噴嘴的種類並沒有特別限制,可以舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。 從顯影液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,用直式噴嘴供給顯影液之方法或用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從顯影液向圖像部之滲透性的觀點考慮,用噴霧噴嘴供給之方法為更佳。 又,可以採用用直式噴嘴連續供給顯影液之後,旋轉基材而從基材上去除顯影液,在進行旋轉乾燥之後,再次用直式噴嘴連續供給之後,旋轉基材而從基材上去除顯影液之步驟,並且可以反覆進行複數次該步驟。 又,作為顯影步驟中之顯影液的供給方法,能夠採用將顯影液連續地持續供給到基材之步驟、在基材上以大致靜止之狀態保持顯影液之步驟、用超音波等使顯影液在基材上振動之步驟及將該等組合之步驟等。
作為顯影時間,10秒~10分鐘為較佳,20秒~5分鐘為更佳。顯影時的顯影液的溫度並沒有特別規定,能夠在較佳為10~45℃、更佳為18℃~30℃下進行。
在顯影步驟中,在使用顯影液之處理之後,可以進一步進行基於沖洗液之圖案的清洗(沖洗)。又,可以採用在接觸到圖案上之顯影液未完全乾燥之期間供給沖洗液等方法。
〔沖洗液〕 當顯影液為鹼水溶液時,作為沖洗液,例如能夠使用水。當顯影液為包含有機溶劑之顯影液時,作為沖洗液,例如能夠使用與顯影液中所包含之溶劑不同之溶劑(例如,水、與顯影液中所包含之有機溶劑不同之有機溶劑)。
就沖洗液包含有機溶劑時的有機溶劑而言,作為酯類,例如可以較佳地舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、乙酸異丁酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如:烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如:2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯等,以及,作為醚類,例如可以較佳地舉出二乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單丙醚乙酸酯等,以及,作為酮類,例如可以較佳地舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、N-甲基-2-吡咯啶酮等,以及,作為環狀烴類,例如可以較佳地舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚、檸檬烯等,作為亞碸類,可以較佳地舉出二甲基亞碸,以及,作為醇類,可以較佳地舉出甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、戊醇、辛醇、二乙二醇、丙二醇、甲基異丁基卡必醇、三乙二醇等,以及,作為醯胺類,可以較佳地舉出N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、二甲基甲醯胺等。
當沖洗液包含有機溶劑時,有機溶劑能夠使用1種或者混合使用2種以上。在本發明中,尤其係環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、N-甲基吡咯啶酮、環己酮、PGMEA、PGME為較佳,環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、PGMEA、PGME為更佳,環己酮、PGMEA為進一步較佳。
當沖洗液為包含有機溶劑時,沖洗液中50質量%以上為有機溶劑為較佳,70質量%以上為有機溶劑為更佳,90質量%以上為有機溶劑為進一步較佳。又,在沖洗液中,亦可以100質量%為有機溶劑。
沖洗液可以進一步包含其他成分。 作為其他成分,例如可以舉出公知的界面活性劑或公知的消泡劑等。
〔沖洗液的供給方法〕 只要能夠形成所期望的圖案,則沖洗液的供給方法沒有特別限制,有將基材浸漬於沖洗液中之方法、藉由盛液向基材供給沖洗液之方法、藉由噴淋向基材供給沖洗液之方法、利用直式噴嘴等機構向基材上連續供給沖洗液之方法。 從沖洗液的滲透性、非圖像部的去除性、製造上的效率的觀點考慮,有用噴淋噴嘴、直式噴嘴、噴霧噴嘴等供給沖洗液之方法,用噴霧噴嘴連續供給之方法為較佳,從沖洗液向圖像部之滲透性的觀點考慮,用噴霧噴嘴供給之方法為更佳。噴嘴的種類並沒有特別限制,可以舉出直式噴嘴、噴淋噴嘴、噴霧噴嘴等。 亦即,沖洗步驟係利用直式噴嘴對上述曝光後的膜供給或連續供給沖洗液之步驟為較佳,利用噴霧噴嘴供給沖洗液之步驟為更佳。 又,作為沖洗步驟中之沖洗液的供給方法,能夠採用將沖洗液連續地持續供給到基材之步驟、在基材上以大致靜止之狀態保持沖洗液之步驟、用超音波等使沖洗液在基材上振動之步驟及將該等組合之步驟等。
作為沖洗時間,10秒~10分鐘為較佳,20秒~5分鐘為更佳。沖洗時的沖洗液的溫度並沒有特別規定,能夠在較佳為10~45℃、更佳為18℃~30℃下進行。
<加熱步驟> 藉由顯影步驟而得到之圖案(當進行沖洗步驟時為沖洗後的圖案)供於對藉由上述顯影而得到之圖案(由樹脂組成物構成之構件)進行加熱之加熱步驟為較佳。 亦即,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法可以包括對藉由顯影步驟而得到之圖案進行加熱之加熱步驟。 又,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法包括對不進行顯影步驟而藉由其他方法獲得之圖案或藉由適用步驟而獲得之膜進行加熱之加熱步驟為較佳,對包括不進行顯影步驟而藉由適用步驟而獲得之膜進行加熱之加熱步驟亦較佳。 在加熱步驟中,聚醯亞胺前驅物等樹脂進行環化而成為聚醯亞胺等樹脂。 又,還進行特定樹脂或特定樹脂以外的交聯劑中之未反應的交聯性基的交聯等。 作為加熱步驟中之加熱溫度(最高加熱溫度),375℃以下為較佳,350℃以下為更佳,300℃以下為更進一步較佳,亦能夠設為250℃以下。 上述加熱溫度的下限為160℃以上為較佳,170℃以上為更佳,180℃以上為進一步較佳。 藉由調整加熱步驟中之加熱溫度、加熱時間等加熱條件,能夠調整含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度。具體而言,認為藉由以更高溫、以更長時間進行加熱而聚醯亞胺的閉環率增加、玻璃轉移溫度升高。
加熱步驟係在藉由加熱並由上述鹼產生劑產生之鹼等的作用下,在上述圖案內促進上述聚醯亞胺前驅物的環化反應之步驟為較佳。
從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為止,加熱步驟中之加熱以1~12℃/分鐘的升溫速度進行為較佳。上述升溫速度係2~10℃/分鐘為更佳,3~10℃/分鐘為進一步較佳。藉由將升溫速度設為1℃/分鐘以上,能夠確保生產性,同時防止酸或溶劑的過度揮發,藉由將升溫速度設為12℃/分鐘以下,能夠減輕硬化物的殘餘應力。 而且,在能夠快速加熱之烘箱之情況下,從加熱開始時的溫度至最高加熱溫度為止以1~8℃/秒的升溫速度進行為較佳,2~7℃/秒為更佳,3~6℃/秒為進一步較佳。
加熱開始時的溫度係20℃~150℃為較佳,20℃~130℃為更佳,25℃~120℃為進一步較佳。加熱開始時的溫度係指開始進行加熱至最高加熱溫度之步驟時的溫度。例如,將本發明的樹脂組成物適用於基材上之後進行乾燥之情況下,係指該乾燥後的膜(層)的溫度,例如從比本發明的樹脂組成物中所包含之溶劑的沸點低30~200℃的溫度升溫為較佳。
加熱時間(在最高加熱溫度下之加熱時間)係5~360分鐘為較佳,10~300分鐘為更佳,15~240分鐘為進一步較佳。
尤其,當形成多層的積層體時,從層間的密接性的觀點考慮,加熱溫度係30℃以上為較佳,80℃以上為更佳,100℃以上為進一步較佳,120℃以上為特佳。 作為上述加熱溫度的上限,350℃以下為較佳,250℃以下為更佳,240℃以下為進一步較佳。
加熱可以分階段進行。作為例子,可以進行如下步驟:從25℃至120℃為止以3℃/分鐘升溫,在120℃下保持60分鐘,從120℃至180℃為止以2℃/分鐘升溫,在180℃下保持120分鐘。又,如美國專利第9159547號說明書中所記載,一邊照射紫外線一邊進行處理亦較佳。藉由該種預處理步驟,能夠提高膜的特性。以10秒~2小時左右的短時間進行預處理步驟即可,15秒~30分鐘為更佳。預處理亦可以設為2個階段以上的步驟,例如可以在100~150℃的範圍內進行第1階段的預處理步驟,其後,在150~200℃的範圍內進行第2階段的預處理步驟。 進而,可以在加熱之後進行冷卻,作為該情況下的冷卻速度,1~5℃/分鐘為較佳。
在防止特定樹脂的分解之觀點上,藉由在減壓下流放氮、氦、氬等非活性氣體等而在低氧濃度的氣氛中進行加熱步驟為較佳。氧濃度係50ppm(體積比)以下為較佳,20ppm(體積比)以下為更佳。 作為加熱步驟中的加熱機構並沒有特別限定,例如可以舉出加熱板、紅外爐、電熱式烘箱、熱風式烘箱、紅外線烘箱等。
<顯影後曝光步驟> 藉由顯影步驟而得到之圖案(當進行沖洗步驟時為沖洗後的圖案)可以代替上述加熱步驟或除了上述加熱步驟以外,供於對顯影步驟後的圖案進行曝光之顯影後曝光步驟。 亦即,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法可以包括對藉由顯影步驟而得到之圖案進行曝光之顯影後曝光步驟。本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之硬化物之製造方法可以包括加熱步驟及顯影後曝光步驟,亦可以僅包括加熱步驟及顯影後曝光步驟中的一者。 在顯影後曝光步驟中,例如能夠促進藉由光鹼產生劑的感光進行聚醯亞胺前驅物等的環化之反應、或藉由光酸產生劑的感光進行酸分解性基的脫離之反應等。 在顯影後曝光步驟中,只要在顯影步驟中所得到之圖案的至少一部分被曝光即可,但上述圖案全部被曝光為較佳。 顯影後曝光步驟中之曝光量以感光性化合物具有靈敏度之波長下之曝光能量換算,係50~20,000mJ/cm 2為較佳,100~15,000mJ/cm 2為更佳。 顯影後曝光步驟例如能夠使用上述曝光步驟中之光源來進行,使用寬帶光為較佳。
<準備基板B之步驟> 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法包括準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟。
基板B的形態可以係晶圓,亦可以係晶片。該等只要依據所期望之接合體的設計進行選擇即可。
〔基板B〕 基板B具有配線端子。 以下,將基板B中的配線端子亦記載為配線端子B。
基板B的厚度係0.1~5mm為較佳,0.2~1mm為更佳。 藉由後述之接合步驟而獲得之接合體中,上述配線端子B的至少一部分與上述基板A中的配線端子A電接合。
基板B中所使用之材料並沒有特別限定,可以較佳地舉出與上述基板A相同的材料。 又,配線端子B的較佳態樣亦與配線端子A的較佳態樣相同。 基板B可以具有包含電子電路之電子電路區域。又,上述電子電路可以具有半導體等元件。又,上述電子電路與上述配線端子電接合為較佳。 作為基板B係晶圓時之尺寸,能夠將直徑(基板B不是圓形時為最大直徑)設為100mm以上。又,作為大型基板,例如,200mm以上為較佳,250mm以上為更佳。上限並沒有特別限定,2,000mm以下為較佳。 作為基板B為晶片時之尺寸,將直徑(基板B為非圓形時,係最大直徑)設為7mm以上為較佳,8mm以上為更佳,10mm以上為進一步較佳。作為上限,例如,50mm以下為較佳,30mm以下為更佳,20mm以下為進一步較佳。
<第2含聚醯亞胺部形成步驟> 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法進一步包括在接合步驟之前,在上述基板B的具備上述配線端子之面上形成第2含聚醯亞胺部之第2含聚醯亞胺部形成步驟為較佳。 第2含聚醯亞胺部形成步驟例如能夠藉由與上述基板A的含聚醯亞胺部形成步驟相同的方法來進行。 在此,在第2含聚醯亞胺部形成步驟中,可以使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物,亦可以使用其他公知的含聚醯亞胺部形成用組成物,但使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物為較佳。 其中,在第2含聚醯亞胺部形成步驟中,使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物之情況下,在第2含聚醯亞胺部形成步驟中所使用之本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物的組成與對基板A的含聚醯亞胺部形成步驟中所使用之含聚醯亞胺部形成用組成物的組成可以相同,亦可以不同。 第2含聚醯亞胺部的較佳態樣與上述基板A中形成之含聚醯亞胺部的較佳態樣相同。 在後述接合步驟中,認為藉由將第2含聚醯亞胺部與上述基板A中形成之含聚醯亞胺部接合成至少一部分接觸而接合體的接著性得到提高。
又,在形成第2含聚醯亞胺部之情況下,第2含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度低為較佳。 從增加最大剝離阻力之觀點考慮,第2含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度低30℃以上為較佳,低50℃以上為更佳,低70℃以上為進一步較佳。 又,第2含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度高30℃以上為較佳。
〔平坦化步驟〕 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法在上述含聚醯亞胺部形成步驟與接合步驟之間,包括將基板A的含聚醯亞胺部的表面進行平坦化之平坦化步驟為較佳。 在後述之接合步驟中,基材A中的被平坦化之含聚醯亞胺部與基材B的表面(或者,可以被平坦化之第2含聚醯亞胺部的表面)以接觸之方式接合為較佳。
藉由上述平坦化而基板A中的配線端子A從上述含聚醯亞胺部露出為較佳。 上述平坦化可以藉由切割、機械研磨、研磨、電漿處理、雷射剝蝕等物理研磨來進行,亦可以藉由CMP(Chemical Mechanical Polishing:化學機械研磨)等化學研磨來進行。 又,在切割後可以進行CMP等,組合該等方法。 具體而言,例如,可以舉出用金剛石刀具切削含聚醯亞胺部的表面,並且使含聚醯亞胺部的新的表面和配線端子A露出之態樣。藉由將基板A中的配線端子A和含聚醯亞胺部進行平坦化處理,以使配線端子A露出,能夠使基於配線端子A與含聚醯亞胺部的一併平坦化之配線端子A冒頭。 例如,能夠藉由平面刨床(Surface Planer)來進行平坦化。作為平面刨床,例如,例示出在主軸上安裝金剛石刀具者,並且例示出DISCO Corporation製造之DFS8910、DFS8960、DAS8920、DAS8930(均為產品名稱)。
-TTV- 在平坦化步驟中,含聚醯亞胺部與配線端子A一起被平坦化為較佳。作為上述平坦化的程度,含聚醯亞胺部及配線端子A的 TTV(Total Thickness Variation:總厚度變異)係10μm以下為較佳,5μm以下為更佳,3μm以下為進一步較佳。 在本發明中,TTV係指,從含聚醯亞胺部的邊緣部向1mm以上的內側的區域分割為2mm見方的分區(含聚醯亞胺部的面積微小等不能夠分割成2mm見方的分區時,將從含聚醯亞胺部的邊緣部向1mm以上的內側的所有區域設為一個分區),測量每個分區中的一個表面與另一個表面之間的最大厚度(T1)和一個表面與另一個表面之間的最小厚度(T2),按每個分區算出膜厚差(T1-T2),在各分區按膜厚差(T1-T2)從大到小的順序設置排序,將從最上位分區(膜厚差最大)按膜厚差從大到小的順序的相當於總分區數的10%(存在小數點以下時捨去)的個數的分區組及從最低位分區(膜厚差最小)按膜厚差從小到大的順序的相當於總分區數的10%(存在小數點以下時捨去)的個數的分區組除外,剩餘的分區組的各膜厚差(T1-T2)的算術平均值。 在本說明書中,特指在此定義之含聚醯亞胺部的TTV之情況下,有時稱為“分區評價TTV”。藉由將含聚醯亞胺部的TTV設為上述上限值以下,膜厚變得大致均勻,與基板B的接著性提高。
-Ra- 本發明的含聚醯亞胺部中,與基板A的表面接觸之側相反一側的面的表面粗糙度亦即Ra為10nm以上且1.5μm以下為較佳。作為上限,1μm以下為較佳,500nm以下為更佳,300nm以下為進一步較佳,200nm以下為更進一步較佳,150nm以下為更進一步較佳,120nm以下為進而更進一步較佳。 藉由將含聚醯亞胺部的表面粗糙度設為上述下限值以上,黏固(anchor)效果發揮作用而能夠提高與基板B的接著性。 又,藉由將表面粗糙度設為上述上限值以下,能夠在與基板B接合時,有效地抑制由包含氣泡等而接合引起之孔隙等缺陷的發生。
在基板B上形成第2含聚醯亞胺部之情況下,在上述第2含聚醯亞胺部形成步驟與接合步驟之間,包括將第2含聚醯亞胺部的表面進行平坦化之第2平坦化步驟為較佳。 第2平坦化步驟能夠藉由與上述基板A中的平坦化步驟相同的方法來進行。
〔接合步驟〕 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物所使用之接合體之製造方法包括將在上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具備上述配線端子之面進行接合之接合步驟。 上述基板B具有第2含聚醯亞胺部之情況下,接合步驟係將上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具有上述第2含聚醯亞胺部之面進行接合之步驟。
藉由接合而基板A中的配線端子A與基板B中的配線端子B被電接合。 在上述接合步驟中,以上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面中所包含之電極與上述基板B中的具備上述配線端子之面中的電極直接接觸的方式被接合,亦係本發明的較佳態樣之一。 亦即,配線端子A及配線端子B均不具有導通路亦較佳。本發明中,藉由含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合溫度低,而在不使用導通路之情況下,亦能夠確保基板A與基板B的接著性及電連接性。
藉由包括加熱之方法來進行接合為較佳,藉由包括加熱及加壓之方法來進行為更佳。 接合時的溫度(接合溫度)係100℃以上為較佳,150℃以上為更佳,180℃以上為進一步較佳。作為上限,450℃以下為較佳,400℃以下為更佳,380℃以下為進一步較佳,350℃以下為特佳,300℃以下為更進一步較佳,280℃以下為更進一步較佳,260℃以下為進而更進一步較佳,250℃以下為進而更進一步較佳。如上所述,考慮到使導通路熔融且能夠與電極之間接合,該溫度係導通路的熔點附近的溫度為較佳。 接合步驟中的加熱時間並沒有特別限定,5秒以上為較佳,1分鐘以上為更佳,2分鐘以上為進一步較佳。作為上限,實際上為30分鐘以下。 加熱時的環境並沒有特別限定,在減壓環境下,一邊將含聚醯亞胺部機械加壓一邊進行為較佳。作為環境壓力,1×10 -5mbar以上為較佳,1×10 -4mbar以上為更佳,5×10 -4mbar以上為進一步較佳。作為上限,0.1mbar以下為較佳,1×10 -2mbar以下為更佳,5×10 -3mbar以下為進一步較佳。 夾持2個基板(基板A及基板B)來進行接合為較佳,此時對基板施加壓力為較佳。施加到基板的壓力係1kN以上為較佳,5kN以上為更佳,10kN以上為進一步較佳。作為上限,實際上為100kN以下。接合步驟中所使用之裝置並沒有特別限定,能夠較佳地利用在電子零件的回流中所使用之裝置。
又,在接合步驟中,具備含聚醯亞胺部之基板A的溫度被預熱至70℃以上亦較佳。 又,基板B包含第2含聚醯亞胺部之情況下,基板B的溫度被預熱至70℃以上亦較佳。 上述溫度為70℃以上為較佳,90℃以上為更佳。又,上述溫度的上限並沒有特別限定,130℃以下為較佳。 藉由上述態樣,能夠降低接合程序的節拍時間。 又,還有時接合時的含聚醯亞胺部的流動性得到提高,並且最大剝離阻力得到提高。
〔其他步驟〕 另外,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法並不妨礙在上述中規定之各步驟之間插入其他步驟。又,作為接合步驟,以將基板A和基板B面對面地對峙接合之例子為中心進行了說明,但亦可以設為將複數個基板B相對於基板A並聯地配置並接著之形態。或者,亦可以舉出並列設置具有相應厚度的基板A和基板B並將其側面彼此進行接合之形態等。
<接合體之製造方法的例子> 以下,使用圖對接合體之製造方法的一例進行說明。 圖2係示意性地用剖面圖表示藉由本發明的一實施形態之接合體之製造方法接著基板時之步驟(一部分)之步驟說明圖。首先,準備在矽晶圓1x中配設電子電路區域8,並且在其中附帶電極31(配線端子A)之基板A(基底基板)1(圖2的(a))。在基板A1的電子電路區域8的內部已形成有由導體或者半導體構成之電子電路81。形成電子電路之方法並沒有特別限制,能夠藉由指定方法來形成。又,電子電路的結構或構件亦並沒有特別限定,例如,可以舉出電晶體及使其導通到電極之配線結構。
在上述基板A1的配置電極之面(具有電子電路區域之面)P0上適用樹脂組成物而形成由樹脂組成物構成之構件(樹脂組成物層)4(圖2的(b))。可以以該狀態加熱並乾燥樹脂組成物層(乾燥步驟)。又,在乾燥之後,可以藉由光微影或離子濺射等而圖案化樹脂組成物層4。
然後,在本實施形態中,將樹脂組成物層4進行加熱以促進環化並設為硬化之含聚醯亞胺部41(圖2的(c))。藉此,在基板A1中形成配設有含聚醯亞胺部41之含聚醯亞胺部配設基板1y。如該例所示,含聚醯亞胺部41可以藉由硬化而與樹脂組成物層4比較來收縮。雖然在圖式中稍微誇張地表示,但收縮率並沒有特別限定,可以係更小的收縮率,或者不藉由硬化而收縮。 又,圖中記載之基板A作為配線端子A僅具有電極31,但亦可以在電極31上形成導通路。導通路可以在起初形成於基板A,亦可以在硬化含聚醯亞胺部之前圖案化而在圖案化部藉由電鍍等製作導通路。
在本實施形態的含聚醯亞胺部配設基板1y中,電極31的高度h1、h2存在偏差。又,含聚醯亞胺部的表面4a亦呈波浪狀,不是平坦的狀態。在本實施形態中,藉由進行平坦化而消除這種電極31的高度的偏差,使其前端表面露出,含聚醯亞胺部的表面亦被平坦化。 認為藉由以這種方式平坦化而基板的接著性得到提高。 又,認為即使不形成導通路亦提高配線端子彼此的接合性。
圖3中示出平坦化後的含聚醯亞胺部配設基板(積層體)1z。在該含聚醯亞胺部的表面4b,電極31的前端31a露出,在含聚醯亞胺部的表面4b的整體被平坦化。
對於積層體(被平坦化之含聚醯亞胺部配設基板)1z,另外準備基板B(圖4的(a))。基板B2具備具有通孔電極2y之矽晶圓2x、具有在其中配設之電路配線81之電路配線區域8及形成於電路配線區域8內之電極32(配線端子B)。 在本實施形態中,在基板B中的具有配線端子B之面亦形成有第2含聚醯亞胺部42,其表面2a與基板A中的含聚醯亞胺部41的表面相同地被平坦化。第2含聚醯亞胺部42的形成及平坦化能夠藉由與含聚醯亞胺部41的形成及平坦化的方法相同的方法來進行。 如此,藉由基板A的含聚醯亞胺部41及電極31的表面和基板B的第2含聚醯亞胺部42及電極32的表面均被平坦化,從而如此次實施形態那樣,即使在不存在導通路之情況下,電連接性亦得到提高。 此時,定位(對準)成積層體的電極31的部分與設置於基板B2上之電極32接觸。 在此,含聚醯亞胺部41及第2含聚醯亞胺部42中的至少一者包含遷移抑制劑之情況下,即使在該定位處發生位置偏移,亦能夠抑制金屬從電極31(電極32)轉移至含聚醯亞胺部41(第2含聚醯亞胺部42),並且能夠提高耐電壓性能。 亦可以在配線端子B中,在電極32上形成導通路。導通路可以在起初形成於基板B,亦可以在硬化第2含聚醯亞胺部之前圖案化而在圖案化部藉由電鍍等製作導通路。
接著,在本實施形態中,使被定位之基板B2和積層體1z經由含聚醯亞胺部41及第2含聚醯亞胺部42在接合面P1抵接而接合(圖4的(b))。 藉此,形成2個基板接合之接合體100。在接合體100中,電極31與電極32被電接合(接合步驟)。 與此同時,藉由上述加熱而使含聚醯亞胺部41軟化,並且使積層體1z的含聚醯亞胺部表面4b與基板B的表面(被平坦化之第2含聚醯亞胺部42的表面)2a接著而形成接合體100。 在本發明中,認為由於含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合步驟中的接合溫度低,因此含聚醯亞胺部充分軟化,接著性優異。 藉此,能夠進行基板A與基板B之間的電連接,並且實現兩者牢固的固定狀態。
本發明的較佳的實施形態中,由於積層體1z的含聚醯亞胺部表面4b及第2含聚醯亞胺部表面2a的平坦度高,因此能夠獲得在抵接面的與基板B2的緻密且準確的抵接狀態。藉由實現更緻密且準確的抵接狀態,能夠有效地抑制容易在抵接面產生之孔隙。
(器件的製造方法) 本發明之器件具備藉由本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物使用之接合體之製造方法而獲得之接合體。 本發明的半導體器件之製造方法包括本發明的接合體之製造方法。 在本發明之器件中,包含半導體器件、電子器件等,半導體器件或電子器件為較佳。 作為器件,例如,可以舉出半導體新技術研究會編“圖解 所有最先進半導體封裝技術”Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.pp.8-19、110-114、160-165、關東學院大學表面光學研究所編“圖解 所有表面處理技術”Kogyo Chosakai Publishing Co.,Ltd.pp.32-41、56-59中記載之各器件等。 具體而言,可以舉出將上述含聚醯亞胺部用作代替為晶片間的底部填充劑之接著薄膜之態樣,或將上述含聚醯亞胺部用作固定晶片之晶粒黏合膜之態樣。 此外,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物能夠在LED(Light Emitting Diode:發光二極體)的元件的安裝、平板顯示器的光學元件的安裝、功率半導體封裝的安裝等,多種領域中應用。 又,例如,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物還能夠較佳地利用於設置了貫通電極(TSV:Through silicon via,矽穿孔)之半導體元件的三維安裝中。 圖5係示意性地表示三維安裝器件的剖面圖。在本實施形態中,積層了複數個半導體元件(半導體晶片)101a~101d之積層體101配置於配線基板120上。複數個半導體元件101a~101d均由矽基板等半導體晶圓構成。積層體101具有將不具有貫通電極之半導體元件101a和具有貫通電極102b~102d之半導體元件101b~101d進行倒裝晶片接合之結構。具有貫通電極之半導體元件側的連接焊盤用焊錫凸塊等金屬凸塊103a、103b、103c連接。在各半導體元件101a~101d的間隙中,形成有樹脂層110。作為該積層體之製造方法,能夠利用本發明的接合體之製造方法。亦即,例如,能夠將樹脂層110中的至少1個(較佳為全部)設為由上述本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物構成之含聚醯亞胺部。配線基板120的一個面上設置有表面電極120a。在配線基板120與積層體(基板/基板積層體)101之間,配置有形成有重新配線層105之絕緣層115。重新配線層105的一端經由焊錫凸塊等金屬凸塊103d而連接到在半導體元件101d的重新配線層105側的面上形成之電極焊盤(electrode pad)。又,重新配線層105的另一端經由焊錫凸塊等金屬凸塊103e而與配線基板的表面電極120a連接。在絕緣層115與積層體101之間,形成有樹脂層110a。在接合該絕緣層115與積層體101時亦能夠使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物。亦即,例如,能夠將樹脂層110a設為上述含聚醯亞胺部。又,在絕緣層115與配線基板120之間,形成有樹脂層110b。在接合該絕緣層115與配線基板120時亦能夠使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物。亦即,例如,能夠將樹脂層110b設為上述含聚醯亞胺部。
(樹脂組成物的詳細內容) 以下,對本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所包含之各成分的詳細內容進行說明。 本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物包含選自包括聚醯亞胺及聚醯亞胺前驅物之群組中的至少一種樹脂(以下,亦稱為“特定樹脂”)以及溶劑為較佳,包含聚醯亞胺前驅物及溶劑為較佳。 又,本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物進一步包含感光性化合物為較佳。作為感光性化合物,可以舉出光聚合起始劑、光酸產生劑等,光聚合起始劑為較佳。
<特定樹脂> 本發明的樹脂組成物包含選自包括聚醯亞胺及聚醯亞胺前驅物之群組中的至少一種樹脂(特定樹脂)為較佳,包含聚醯亞胺前驅物為更佳。 又,特定樹脂具有聚合性基為較佳,包含自由基聚合性基為更佳。 特定樹脂具有自由基聚合性基之情況下,本發明的樹脂組成物包含後述的自由基聚合起始劑為較佳,包含後述的自由基聚合起始劑並且包含後述的自由基交聯劑為更佳。此外,能夠依據需要而包含後述的敏化劑。由這種本發明的樹脂組成物例如形成負型感光膜。 又,特定樹脂可以具有酸分解性基等極性轉換基。 特定樹脂具有酸分解性基之情況下,本發明的樹脂組成物包含後述光酸產生劑為較佳。由這種本發明的樹脂組成物例如形成化學增幅型的正型感光膜或負型感光膜。
〔聚醯亞胺前驅物〕 關於本發明中使用之聚醯亞胺前驅物,其種類等並沒有特別規定,但包含下述式(2)所表示之重複單元為較佳。 [化學式1]
Figure 02_image001
式(2)中,A 1及A 2分別獨立地表示氧原子或-NH-,R 111表示2價的有機基團,R 115表示4價的有機基團,R 113及R 114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基團。
式(2)中的A 1及A 2分別獨立地表示氧原子或-NH-,氧原子為較佳。 式(2)中的R 111表示2價的有機基團。作為2價的有機基團,可以例示出包含直鏈或支鏈的脂肪族基、環狀的脂肪族基及芳香族基之基團,碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數3~20的芳香族基或由該等的組合構成之基團為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之基團為更佳。上述直鏈或支鏈的脂肪族基的鏈中的烴基可以被包含雜原子之基團取代,上述環狀的脂肪族基及芳香族基的環員的烴基可以被包含雜原子之基團取代。作為本發明的較佳實施形態,可以例示出-Ar-及-Ar-L-Ar-所表示之基團,特佳為-Ar-L-Ar-所表示之基團。其中,Ar分別獨立地係芳香族基,L係單鍵、或可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO 2-或-NHCO-或由上述中的2個以上的組合構成之基團。該等的較佳範圍如上所述。
R 111衍生自二胺為較佳。作為聚醯亞胺前驅物的製造中所使用之二胺,可以舉出直鏈或支鏈脂肪族、環狀脂肪族或芳香族二胺等。二胺可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。 具體而言,包含碳數2~20的直鏈或支鏈的脂肪族基、碳數3~20的環狀的脂肪族基、碳數3~20的芳香族基或由該等的組合構成之基團之二胺為較佳,包含碳數6~20的芳香族基之二胺為更佳。上述直鏈或支鏈的脂肪族基的鏈中的烴基可以被包含雜原子之基團取代,上述環狀的脂肪族基及芳香族基的環員的烴基可以被包含雜原子之基團取代。作為包含芳香族基之基的例子,可以舉出如下。
[化學式2]
Figure 02_image003
式中,A表示單鍵或2價的連接基,係單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-C(=O)-、-S-、-SO 2-、-NHCO-或該等的組合中之基團為較佳,單鍵或選自可以被氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-C(=O)-、-S-或-SO 2-中之基圖為更佳,-CH 2-、-O-、-S-、-SO 2-、-C(CF 32-或-C(CH 32-為進一步較佳。 式中,*表示與其他結構的鍵結部位。
作為二胺,具體而言,可以舉出選自1,2-二胺基乙烷、1,2-二胺基丙烷、1,3-二胺基丙烷、1,4-二胺基丁烷或1,6-二胺基己烷;1,2-或1,3-二胺基環戊烷、1,2-、1,3-或1,4-二胺基環己烷、1,2-、1,3-或1,4-雙(胺基甲基)環己烷、雙-(4-胺基環己基)甲烷、雙-(3-胺基環己基)甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二甲基環己基甲烷或異氟爾酮二胺;間苯二胺或對苯二胺、二胺基甲苯、4,4’-或3,3’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基二苯醚、3,3-二胺基二苯醚、4,4’-或3,3’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-或3,3’-二胺基二苯基碸、4,4’-或3,3’-二胺基二苯硫醚、4,4’-或3,3’-二胺基二苯甲酮、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、2,2-雙(4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、雙(3-胺基-4-羥基苯基)碸、雙(4-胺基-3-羥基苯基)碸、4,4’-二胺基對聯三苯、4,4’-雙(4-胺基苯氧基)聯苯、雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]碸、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,10-雙(4-胺基苯基)蒽、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯基碸、1,3-雙(4-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(3-胺基苯氧基)苯、1,3-雙(4-胺基苯基)苯、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺基二苯甲烷、4,4’-二胺基八氟聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、9,9-雙(4-胺基苯基)-10-氫蒽、3,3’,4,4’-四胺基聯苯、3,3’,4,4’-四胺基二苯醚、1,4-二胺基蒽醌、1,5-二胺基蒽醌、3,3-二羥基-4,4’-二胺基聯苯、9,9’-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-二甲基-3,3’-二胺基二苯基碸、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、2,4-或2,5-二胺基異丙苯、2,5-二甲基-對苯二胺、乙胍𠯤、2,3,5,6-四甲基-對苯二胺、2,4,6-三甲基-間苯二胺、雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷、2,7-二胺基茀、2,5-二胺基吡啶、1,2-雙(4-胺基苯基)乙烷、二胺基苯甲醯苯胺、二胺基苯甲酸的酯、1,5-二胺基萘、二胺基三氟甲苯、1,3-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯基)八氟丁烷、1,5-雙(4-胺基苯基)十氟戊烷、1,7-雙(4-胺基苯基)十四氟庚烷、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(2-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-二甲基苯基]六氟丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)-3,5-雙(三氟甲基)苯基]六氟丙烷、對雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)聯苯、4,4’-雙(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、4,4’-雙(3-胺基-5-三氟甲基苯氧基)二苯基碸、2,2-雙[4-(4-胺基-3-三氟甲基苯氧基)苯基]六氟丙烷、3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2’,5,5’,6,6’-六氟三𠯤及4,4’-二胺基對聯四苯中的至少一種二胺。
又,國際公開第2017/038598號的0030~0031段中所記載之二胺(DA-1)~(DA-18)亦較佳。
又,亦可以較佳地使用國際公開第2017/038598號的0032~0034段中所記載之在主鏈中具有2個以上的伸烷基二醇單元之二胺。
從所獲得之有機膜的柔軟性的觀點考慮,R 111由-Ar-L-Ar-表示為較佳。其中,Ar分別獨立地係芳香族基,L係可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO 2-或-NHCO-或由上述中的2個以上的組合構成之基團。Ar係伸苯基為較佳,L係可以被氟原子取代之碳數1或2的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-或-SO 2-為較佳。此處的脂肪族烴基係伸烷基為較佳。
又,從i射線透射率的觀點考慮,R 111係下述式(51)或式(61)所表示之2價的有機基團為較佳。尤其,從i射線透射率、易獲得性的觀點考慮,式(61)所表示之2價的有機基團為更佳。 式(51) [化學式3]
Figure 02_image005
式(51)中,R 50~R 57分別獨立地係氫原子、氟原子或1價的有機基團,R 50~R 57中的至少1個係氟原子、甲基或三氟甲基,*分別獨立地表示與式(2)中的氮原子的鍵結部位。 作為R 50~R 57的1價的有機基團,可以舉出碳數1~10(較佳為碳數1~6)的未經取代之烷基、碳數1~10(較佳為碳數1~6)的氟化烷基等。 [化學式4]
Figure 02_image007
式(61)中,R 58及R 59分別獨立地係氟原子、甲基或三氟甲基,*分別獨立地表示與式(2)中的氮原子的鍵結部位。 作為提供式(51)或(61)的結構之二胺,可以舉出2,2’-二胺基聯苯胺、2,2’-雙(三氟甲基)-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-雙(氟)-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基八氟聯苯等。該等可以使用1種或者組合使用2種以上。
式(2)中的R 115表示4價的有機基團。作為4價的有機基團,包含芳香環之4價的有機基團為較佳,下述式(5)或式(6)所表示之基團為更佳。 式(5)或式(6)中,*分別獨立地表示與其他結構的鍵結部位。 [化學式5]
Figure 02_image009
式(5)中,R 112係單鍵或2價的連接基,單鍵或可以被氟原子取代之碳數1~10的脂肪族烴基、-O-、-CO-、-S-、-SO 2-及-NHCO-以及選自該等的組合中之基圖為較佳,單鍵、或選自可以被氟原子取代之碳數1~3的伸烷基、-O-、-CO-、-S-及-SO 2-中之基圖為更佳,選自包括-CH 2-、-C(CF 32-、-C(CH 32-、-O-、-CO-、-S-及-SO 2-之群組中的2價的基團為進一步較佳。
具體而言,R 115可以舉出從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基等。聚醯亞胺前驅物中作為相當於R 115之結構,可以僅包含1種四羧酸二酐殘基,亦可以包含2種以上。 四羧酸二酐由下述式(O)表示為較佳。 [化學式6]
Figure 02_image011
式(O)中,R 115表示4價的有機基團。R 115的較佳範圍與式(2)中的R 115同義,較佳範圍亦相同。
作為四羧酸二酐的具體例,可以舉出均苯四甲酸二酐(PMDA)、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯硫醚四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基碸四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基甲烷四羧酸二酐、2,3,3’,4’-聯苯四羧酸二酐、2,3,3’,4’-二苯甲酮四羧酸二酐、4,4’-氧基二鄰苯二甲酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,7-萘四羧酸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)六氟丙烷二酐、1,3-二苯基六氟丙烷-3,3,4,4-四羧酸二酐、1,4,5,6-萘四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯基四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、1,2,4,5-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,8,9,10-菲四羧酸二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、1,1-雙(3,4-二羧基苯基)乙烷二酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐以及該等的碳數1~6的烷基及碳數1~6的烷氧基衍生物。
又,作為較佳例,亦可以舉出國際公開第2017/038598號的0038段中所記載之四羧酸二酐(DAA-1)~(DAA-5)。
在式(2)中,R 111與R 115中的至少一者亦能夠具有OH基。更具體而言,作為R 111,可以舉出雙胺基苯酚衍生物的殘基。
式(2)中的R 113及R 114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基團。作為1價的有機基團,包含直鏈或支鏈的烷基、環狀烷基、芳香族基或聚伸烷氧基為較佳。又,R 113及R 114中的至少一者包含聚合性基為較佳,兩者包含聚合性基為更佳。R 113及R 114中的至少一者包含2個以上的聚合性基亦較佳。作為聚合性基,係能夠藉由熱、自由基等的作用而進行交聯反應之基團,自由基聚合性基為較佳。作為聚合性基的具體例,可以舉出具有乙烯性不飽和鍵之基團、烷氧基甲基、羥基甲基、醯氧基甲基、環氧基、氧環丁基、苯并㗁唑基、嵌段異氰酸酯基、胺基。作為聚醯亞胺前驅物所具有之自由基聚合性基,具有乙烯性不飽和鍵之基圖為較佳。 作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、烯丙基、異烯丙基、2-甲基烯丙基、具有與乙烯基直接鍵結之芳香環之基團(例如,乙烯基苯基等)、(甲基)丙烯醯胺基、(甲基)丙烯醯氧基、下述式(III)所表示之基團等,下述式(III)所表示之基團為較佳。
[化學式7]
Figure 02_image013
式(III)中,R 200表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。 式(III)中,*表示與其他結構的鍵結部位。 式(III)中,R 201表示碳數2~12的伸烷基、-CH 2CH(OH)CH 2-、伸環烷基或聚伸烷氧基。 較佳的R 201的例子可以舉出伸乙基、伸丙基、三亞甲基、四亞甲基、五亞甲基、六亞甲基、八亞甲基、十二亞甲基等伸烷基、1,2-丁二基、1,3-丁二基、-CH 2CH(OH)CH 2-、聚伸烷氧基,伸乙基、伸丙基等伸烷基、-CH 2CH(OH)CH 2-、環己基、聚伸烷氧基為更佳,伸乙基、伸丙基等伸烷基或聚伸烷氧基為進一步較佳。 在本發明中,聚伸烷氧基係指2個以上的伸烷氧基直接鍵結而成之基團。聚伸烷氧基中所包含之複數個伸烷氧基中之伸烷基分別可以相同亦可以不同。 聚伸烷氧基包含不同伸烷基的複數種伸烷氧基之情況下,聚伸烷氧基中之伸烷氧基的排列可以為無規排列,亦可以為具有嵌段之排列,亦可以為具有交替等圖案之排列。 上述伸烷基的碳數(伸烷基具有取代基之情況下,包括取代基的碳數)係2以上為較佳,2~10為更佳,2~6為更佳,2~5為進一步較佳,2~4為進一步較佳,2或3為特佳,2為最佳。 又,上述伸烷基可以具有取代基。作為較佳的取代基,可以舉出烷基、芳基、鹵素原子等。 又,聚伸烷氧基中所包含之伸烷氧基的數量(聚伸烷氧基的重複數)係2~20為較佳,2~10為更佳,2~6為進一步較佳。 作為聚伸烷氧基,從溶劑溶解性及耐溶劑性的觀點考慮,聚伸乙氧基、聚伸丙氧基、聚三亞甲氧基、聚四亞甲氧基或由複數個伸乙氧基和複數個伸丙氧基鍵結而成之基團為較佳,聚伸乙氧基或聚伸丙氧基為更佳,聚伸乙氧基為進一步較佳。在由上述複數個伸乙氧基和複數個伸丙氧基鍵結而成之基團中,伸乙氧基和伸丙氧基可以無規排列,亦可以形成嵌段而排列,亦可以排列成交替等圖案狀。該等基中之伸乙氧基等的重複數的較佳態樣如上所述。
式(2)中,R 113係氫原子時或者R 114係氫原子之情況下,聚醯亞胺前驅物可以與具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物形成共軛鹼。作為該種具有乙烯性不飽和鍵之三級胺化合物的例子,可以舉出甲基丙烯酸N,N-二甲基胺基丙酯。
式(2)中,R 113及R 114中的至少一者可以為酸分解性基等極性轉換基。作為酸分解性基,只要係在酸的作用下分解而產生酚性羥基、羧基等鹼溶性基者,則並沒有特別限定,縮醛基、縮酮基、甲矽烷基、甲矽烷基醚基、三級烷基酯基等為較佳,從曝光靈敏度的觀點考慮,縮醛基或縮酮基為更佳。 作為酸分解性基的具體例,可以舉出第三丁氧基羰基、異丙氧基羰基、四氫吡喃基、四氫呋喃基、乙氧基乙基、甲氧基乙基、乙氧基甲基、三甲基甲矽烷基、第三丁氧基羰基甲基、三甲基甲矽烷基醚基等。從曝光靈敏度的觀點考慮,乙氧基乙基或四氫呋喃基為較佳。
又,聚醯亞胺前驅物在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺前驅物中的氟原子含量係10質量%以上為較佳,又,20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯亞胺前驅物可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺,可以舉出使用雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等態樣。
式(2)所表示之重複單元係式(2-A)所表示之重複單元為較佳。亦即,本發明中所使用之聚醯亞胺前驅物中的至少一種係具有式(2-A)所表示之重複單元之前驅物為較佳。聚醯亞胺前驅物藉由包含式(2-A)所表示之重複單元而能夠進一步擴大曝光寬容度的寬度。 式(2-A) [化學式8]
Figure 02_image015
式(2-A)中,A 1及A 2表示氧原子,R 111及R 112分別獨立地表示2價的有機基團,R 113及R 114分別獨立地表示氫原子或1價的有機基團,R 113及R 114中的至少一者係包含聚合性基之基團,兩者係包含聚合性基之基團為較佳。
A 1、A 2、R 111、R 113及R 114分別獨立地與式(2)中的A 1、A 2、R 111、R 113及R 114同義,較佳範圍亦相同。 R 112與式(5)中的R 112同義,較佳範圍亦相同。
聚醯亞胺前驅物可以包含1種式(2)所表示之重複單元,亦可以包含2種以上。又,亦可以包含式(2)所表示之重複單元的結構異構物。又,聚醯亞胺前驅物除了上述式(2)的重複單元以外,當然亦可以包含其他種類的重複單元。
作為本發明中的聚醯亞胺前驅物的一實施形態,可以舉出式(2)所表示之重複單元的含量係所有重複單元的50莫耳%以上之態樣。上述合計含量係70莫耳%以上為更佳,90莫耳%以上為進一步較佳,大於90莫耳%為特佳。上述合計含量的上限並沒有特別限定,除了末端之聚醯亞胺前驅物的所有的重複單元可以係式(2)所表示之重複單元。
聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。又,數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。 上述聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度係1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯亞胺前驅物的分子量的分散度的上限值並沒有特別規定,例如係7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。 在本說明書中,分子量的分散度係由重量平均分子量/數量平均分子量算出之值。 又,樹脂組成物包含作為特定樹脂之複數種聚醯亞胺前驅物之情況下,至少一種聚醯亞胺前驅物的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺前驅物作為1種樹脂而算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺〕 本發明中所使用之聚醯亞胺可以為鹼可溶性聚醯亞胺,亦可以為可溶於以有機溶劑為主成分之顯影液之聚醯亞胺。 在本說明書中,鹼可溶性聚醯亞胺係指相對於100g的2.38質量%四甲基銨水溶液在23℃下溶解0.1g以上之聚醯亞胺,從圖案形成性的觀點考慮,溶解0.5g以上之聚醯亞胺為較佳,溶解1.0g以上之聚醯亞胺為進一步較佳。上述溶解量的上限並沒有特別限定,100g以下為較佳。 又,從所獲得之有機膜的膜強度及絕緣性的觀點考慮,聚醯亞胺係在主鏈中具有複數個醯亞胺結構之聚醯亞胺為較佳。 在本說明書中,“主鏈”係指在構成樹脂之高分子化合物的分子中相對最長的鍵結鏈,“側鏈”係指除此以外的鍵結鏈。
-氟原子- 從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有氟原子亦較佳。 氟原子例如包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 132或後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為較佳,作為氟化烷基而包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 132或後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為更佳。 氟原子的量相對於聚醯亞胺的總質量,係5質量%以上為較佳,又,20質量%以下為較佳。
-矽原子- 從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有矽原子亦較佳。 矽原子例如包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為較佳,作為後述之有機改質(聚)矽氧烷結構而包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為更佳。 又,上述矽原子或上述有機改質(聚)矽氧烷結構亦可以包含於聚醯亞胺的側鏈中,但包含於聚醯亞胺的主鏈中為較佳。 矽原子的量相對於聚醯亞胺的總質量,係1質量%以上為較佳,20質量%以下為更佳。
-乙烯性不飽和鍵- 從所獲得之有機膜的膜強度的觀點考慮,聚醯亞胺具有乙烯性不飽和鍵為較佳。 聚醯亞胺可以在主鏈末端具有乙烯性不飽和鍵,亦可以在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵,但在側鏈中具有乙烯性不飽和鍵為較佳。 上述乙烯性不飽和鍵具有自由基聚合性為較佳。 乙烯性不飽和鍵包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 132或後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 132或後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為更佳。 在該等之中,乙烯性不飽和鍵包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為較佳,作為具有乙烯性不飽和鍵之基團而包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為更佳。 作為具有乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基等直接鍵結於芳香環且可以被取代之具有乙烯基之基團、(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯氧基、下述式(IV)所表示之基團等。
[化學式9]
Figure 02_image017
式(IV)中,R 20表示氫原子、甲基、乙基或羥甲基,氫原子或甲基為較佳。
式(IV)中,R 21表示碳數2~12的伸烷基、-O-CH 2CH(OH)CH 2-、-C(=O)O-、-O(C=O)NH-、碳數2~30的(聚)伸烷氧基(伸烷基的碳數係2~12為較佳,2~6為更佳,2或3為特佳;重複數係1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為特佳)或將該等中的2個以上組合而成之基團。 又,作為上述碳數2~12的伸烷基,直鏈狀、支鏈狀、環狀或藉由該等組合表示之伸烷基中的任一種。 作為上述碳數2~12的伸烷基,碳數2~8的伸烷基為較佳,碳數2~4的伸烷基為更佳。
在該等之中,R 21係下述式(R1)~式(R3)中的任一個所表示之基團為較佳,式(R1)所表示之基團為更佳。 [化學式10]
Figure 02_image019
式(R1)~(R3)中,L表示單鍵或碳數2~12的伸烷基、碳數2~30的(聚)伸烷氧基或將該等中的2個以上鍵結而成之基團,X表示氧原子或硫原子,*表示與其他結構的鍵結部位,●表示與式(IV)中的R 21所鍵結之氧原子的鍵結部位。 式(R1)~(R3)中,L中的碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣與上述的R 21中的碳數2~12的伸烷基或碳數2~30的(聚)伸烷氧基的較佳態樣相同。 在式(R1)中,X係氧原子為較佳。 式(R1)~(R3)中,*與式(IV)中的*同義,較佳態樣亦相同。 由式(R1)表示之結構例如可藉由使酚性羥基等具有羥基之聚醯亞胺與具有異氰酸酯基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-異氰酸基乙酯等)進行反應來獲得。 由式(R2)表示之結構例如可藉由使具有羧基之聚醯亞胺與具有羥基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸2-羥基乙酯等)進行反應來獲得。 由式(R3)表示之結構例如可藉由使酚性羥基等具有羥基之聚醯亞胺與具有縮水甘油基及乙烯性不飽和鍵之化合物(例如,甲基丙烯酸環氧丙酯等)進行反應來獲得。
式(IV)中,*表示與其他結構的鍵結部位,與聚醯亞胺的主鏈的鍵結部位為較佳。
乙烯性不飽和鍵的量相對於聚醯亞胺的總質量,係0.0001~0.1mol/g為較佳,0.0005~0.05mol/g為更佳。
-除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基- 聚醯亞胺可以具有除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基。 作為除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基,可以舉出環氧基、氧環丁基等環狀醚基、甲氧基甲基等烷氧基甲基、羥甲基等。 除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基例如包含於後述之式(4)所表示之重複單元中的R 131為較佳。 除了具有乙烯性不飽和鍵之基團以外的聚合性基的量相對於聚醯亞胺的總質量,係0.0001~0.1mol/g為較佳,0.001~0.05mol/g為更佳。
-極性轉換基- 聚醯亞胺可以具有酸分解性基等極性轉換基。聚醯亞胺中之酸分解性基與在上述式(2)中的R 113及R 114中所說明之酸分解性基相同,較佳態樣亦相同。 極性轉換基例如包含於後述之式(4)所表示之重複單元中的R 131、R 132、聚醯亞胺的末端等。
-酸值- 將聚醯亞胺供於鹼顯影之情況下,從提高顯影性之觀點考慮,聚醯亞胺的酸值係30mgKOH/g以上為較佳,50mgKOH/g以上為更佳,70mgKOH/g以上為進一步較佳。 又,上述酸值係500mgKOH/g以下為較佳,400mgKOH/g以下為更佳,200mgKOH/g以下為進一步較佳。 又,在將聚醯亞胺供於使用了以有機溶劑係主成分之顯影液之顯影(例如,後述之“溶劑顯影”)之情況下,聚醯亞胺的酸值係1~35mgKOH/g為較佳,2~30mgKOH/g為更佳,5~20mgKOH/g為進一步較佳。 上述酸值藉由公知的方法測量,例如,藉由記載於JIS K 0070:1992中的方法測量。 又,作為聚醯亞胺中所包含之酸基,從兼顧保存穩定性及顯影性之觀點考慮,pKa係0~10的酸基為較佳,3~8的酸基為更佳。 pKa係考慮由氧釋放氫離子之解離反應並藉由其負的常用對數pKa表示其平衡常數Ka者。在本說明書中,只要沒有特別說明,則將pKa設為基於ACD/ChemSketch(註冊商標)的計算值。或者,可以參閱日本化學會編“改訂5版 化學便覽 基礎篇”中所記載的值。 又,酸基例如係磷酸等多元酸之情況下,上述pKa係第一解離常數。 作為該種酸基,聚醯亞胺包含選自包括羧基及酚性羥基之群組中的至少一種為較佳,包含酚性羥基為更佳。
-酚性羥基- 從使基於鹼顯影液之顯影速度成為適當者之觀點考慮,聚醯亞胺具有酚性羥基為較佳。 聚醯亞胺可以在主鏈末端中具有酚性羥基,亦可以在側鏈中具有酚性羥基。 酚性羥基例如包含於後述之式(4)所表示之重複單元中之R 132或後述之式(4)所表示之重複單元中之R 131中為較佳。 酚性羥基相對於聚醯亞胺的總質量之量,係0.1~30mol/g為較佳,1~20mol/g為更佳。
作為本發明中使用之聚醯亞胺,只要係具有醯亞胺結構之高分子化合物,則並沒有特別限定,包含下述式(4)所表示之重複單元為較佳。 [化學式11]
Figure 02_image021
式(4)中,R 131表示2價的有機基團,R 132表示4價的有機基團。 具有聚合性基之情況下,聚合性基可以位於R 131及R 132中的至少一者上,如下述式(4-1)或式(4-2)所示,亦可以位於聚醯亞胺的末端。 式(4-1) [化學式12]
Figure 02_image023
式(4-1)中,R 133係聚合性基,其他基團與式(4)同義。 式(4-2) [化學式13]
Figure 02_image025
R 134及R 135中的至少一者係聚合性基,不是聚合性基時係有機基團,其他基團與式(4)同義。
作為聚合性基,可以舉出包含上述乙烯性不飽和鍵之基團或除了具有上述乙烯性不飽和鍵之基團以外的交聯性基團。 R 131表示2價的有機基團。作為2價的有機基團,可以例示出與式(2)中的R 111相同者,較佳範圍亦相同。 又,作為R 131,可以舉出去除二胺的胺基之後殘存之二胺殘基。作為二胺,可以舉出脂肪族、環式脂肪族或芳香族二胺等。作為具體例,可以舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R 111的例子。
在更有效地抑制煅燒時產生翹曲之觀點上,R 131係在主鏈中具有至少2個伸烷基二醇單元之二胺殘基為較佳。更佳為在1個分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺殘基,進一步較佳為上述二胺,其為不包含芳香環之二胺殘基。
作為在1個分子中合計包含2個以上的乙二醇鏈、丙二醇鏈中的任一者或兩者之二胺,可以舉出JEFFAMINE(註冊商標)KH-511、ED-600、ED-900、ED-2003、EDR-148、EDR-176、D-200、D-400、D-2000、D-4000(以上為產品名稱,HUNTSMAN公司製造)、1-(2-(2-(2-胺基丙氧基)乙氧基)丙氧基)丙烷-2-胺、1-(1-(1-(2-胺基丙氧基)丙烷-2-基)氧基)丙烷-2-胺等,但並不限定於該等。
R 132表示4價的有機基團。作為4價的有機基團,可以例示出與式(2)中的R 115相同者,較佳範圍亦相同。 例如,作為R 115而例示之4價的有機基團的4個鍵結子與上述式(4)中的4個-C(=O)-部分鍵結而形成縮合環。
又,R 132可以舉出從四羧酸二酐中去除酐基之後殘存之四羧酸殘基等。作為具體例,可以舉出聚醯亞胺前驅物的式(2)中的R 115的例子。從有機膜的強度的觀點考慮,R 132係具有1~4個芳香環之芳香族二胺殘基為較佳。
在R 131和R 132中的至少一者中具有OH基亦較佳。更具體而言,作為R 131,作為較佳例可以舉出2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)丙烷、2,2-雙(3-羥基-4-胺基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)丙烷、2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、上述(DA-1)~(DA-18),作為R 132,作為更佳例可以舉出上述(DAA-1)~(DAA-5)。
又,聚醯亞胺在結構中具有氟原子亦較佳。聚醯亞胺中的氟原子的含量係10質量%以上為較佳,又,20質量%以下為較佳。
又,以提高與基板的密接性為目的,聚醯亞胺可以與具有矽氧烷結構之脂肪族基共聚。具體而言,作為二胺成分,可以舉出雙(3-胺基丙基)四甲基二矽氧烷、雙(對胺基苯基)八甲基五矽氧烷等。
又,為了提高樹脂組成物的保存穩定性,聚醯亞胺的主鏈末端藉由單胺、酸酐、單羧酸、單醯氯化合物、單活性酯化合物等藉由封端劑密封為較佳。在該等之中,使用單胺為更佳,作為單胺的較佳化合物,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。該等可以使用2種以上,藉由使複數種封端劑進行反應,可以導入複數個不同之末端基。
-醯亞胺化率(閉環率)- 從所獲得之有機膜的膜強度、絕緣性等觀點考慮,聚醯亞胺的醯亞胺化率(亦稱為“閉環率”)係70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為更佳。 上述醯亞胺化率的上限並沒有特別限定,只要係100%以下即可。 上述醯亞胺化率例如藉由下述方法來進行測量。 測量聚醯亞胺的紅外吸收光譜,求出作為源自醯亞胺結構之吸收峰之1377cm -1附近的峰強度P1。接著,將該聚醯亞胺在350℃下熱處理1小時之後,再次測量紅外吸收光譜,求出1377cm -1附近的峰強度P2。使用所獲得之峰強度P1、P2,依據下述式能夠求出聚醯亞胺的醯亞胺化率。 醯亞胺化率(%)=(峰強度P1/峰強度P2)×100
聚醯亞胺可以全部都含有包含1種R 131或R 132之上述式(4)所表示之重複單元,亦可以含有包含2個以上的不同種類的R 131或R 132之上述式(4)所表示之重複單元。又,聚醯亞胺除了上述式(4)所表示之重複單元以外,亦可以包含其他種類的重複單元。作為其他種類的重複單元,例如,可以舉出上述式(2)所表示之重複單元等。
聚醯亞胺例如能夠利用如下方法來進行合成:在低溫下使四羧酸二酐與二胺(將一部分取代為單胺封端劑)進行反應之方法;在低溫下使四羧酸二酐(將一部分取代為酸酐或單醯氯化合物或單活性酯化合物封端劑)與二胺進行反應之方法;藉由四羧酸二酐和醇來獲得二酯,然後使其與二胺(將一部分取代為單胺封端劑)在縮合劑的存在下進行反應之方法;利用藉由四羧酸二酐和醇獲得二酯,然後使剩餘的二羧酸進行醯氯化,並使其與二胺(將一部分取代為單胺封端劑)進行反應之方法等方法獲得聚醯亞胺前驅物,並且使用已知的醯亞胺化反應法使其完全醯亞胺化之方法;或者,在中途停止醯亞胺化反應,導入一部分醯亞胺結構之方法;以及藉由混合完全醯亞胺化之聚合物和該聚醯亞胺前驅物而導入一部分醯亞胺結構之方法。又,亦能夠適用其他公知的聚醯亞胺的合成方法。
聚醯亞胺的重量平均分子量(Mw)較佳為5,000~100,000,更佳為10,000~50,000,進一步較佳為15,000~40,000。藉由將重量平均分子量設為5,000以上,能夠提高硬化後的膜的耐折性。為了獲得機械特性(例如,斷裂伸長率)優異之有機膜,重量平均分子量係15,000以上為特佳。 又,聚醯亞胺的數量平均分子量(Mn)較佳為2,000~40,000,更佳為3,000~30,000,進一步較佳為4,000~20,000。 上述聚醯亞胺的分子量的分散度係1.5以上為較佳,1.8以上為更佳,2.0以上為進一步較佳。聚醯亞胺的分子量的分散度的上限值並沒有特別規定,例如係7.0以下為較佳,6.5以下為更佳,6.0以下為進一步較佳。 又,樹脂組成物作為特定樹脂而包含複數種聚醯亞胺之情況下,至少一種聚醯亞胺的重量平均分子量、數量平均分子量及分散度在上述範圍內為較佳。又,將上述複數種聚醯亞胺作為1種樹脂而算出之重量平均分子量、數量平均分子量及分散度分別在上述範圍內亦較佳。
〔聚醯亞胺前驅物等之製造方法〕 聚醯亞胺前驅物等例如能夠利用如下方法來獲得,該方法係在低溫中使四羧酸二酐與二胺反應之方法、在低溫中使四羧酸二酐與二胺反應而獲得聚醯胺酸,並且使用縮合劑或烷基化劑進行酯化之方法、藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,然後在二胺和縮合劑的存在下進行反應之方法、藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,然後使用鹵化劑將剩餘的二羧酸進行酸鹵化並使其與二胺反應之方法等。在上述製造方法中,藉由四羧酸二酐和醇而獲得二酯,然後使用鹵化劑將剩餘的二羧酸進行酸鹵化並使其與二胺反應之方法為更佳。 作為上述縮合劑,例如,可以舉出二環己基碳二亞胺、二異丙基碳二亞胺、1-乙氧基羰基-2-乙氧基-1,2-二氫喹啉、1,1-羰基二氧基-二-1,2,3-苯並三唑、N,N’-二琥珀醯亞胺碳酸酯、三氟乙酸酐等。 作為上述烷基化劑,可以舉出N,N-二甲基甲醯胺二甲基縮醛、N,N-二甲基甲醯胺二乙基縮醛、N,N-二烷基甲醯胺二烷基縮醛、原甲酸三甲酯、原甲酸三乙酯等。 作為上述鹵化劑,可以舉出亞硫醯氯、草醯氯、氯化磷醯等。 在聚醯亞胺前驅物等之製造方法中,在進行反應時,使用有機溶劑為較佳。有機溶劑可以為1種,亦可以為2種以上。 作為有機溶劑,能夠依據原料而適當規定,例示出吡啶、二乙二醇二甲醚(二甘二甲醚)、N-甲基吡咯啶酮、N-乙基吡咯啶酮、丙酸乙酯、二甲基乙醯胺、二甲基甲醯胺、四氫呋喃、γ-丁內酯等。 在聚醯亞胺前驅物等的製造方法中,在反應時添加鹼性化合物為較佳。鹼性化合物可以係1種,亦可以係2種以上。 鹼性化合物能夠依據原料而適當規定,例示出三乙胺、二異丙基乙胺、吡啶、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烷基-7-烯、N,N-二甲基-4-胺基吡啶等。
-封端劑- 在製造聚醯亞胺前驅物等時,為了進一步提高保存穩定性,將聚醯亞胺前驅物等樹脂末端殘留之羧酸酐、酸酐衍生物或胺基進行密封為較佳。在將殘留於樹脂末端之羧酸酐及酸酐衍生物進行密封時,作為封端劑,可以舉出單醇、苯酚、硫醇、苯硫酚、單胺等,從反應性、膜的穩定性之觀點考慮,使用單醇、酚類或單胺為更佳。作為單醇的較佳化合物,可以舉出甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、己醇、辛醇、十二烷醇、苯甲醇、2-苯乙醇、2-甲氧基乙醇、2-氯甲醇、糠醇等一級醇、異丙醇、2-丁醇、環己醇、環戊醇、1-甲氧基-2-丙醇等二級醇、三級丁醇、金剛烷醇等三級醇。作為酚類的較佳化合物,可以舉出苯酚、甲氧基苯酚、甲基苯酚、萘-1-醇、萘-2-醇、羥基苯乙烯等酚類等。又,作為單胺的較佳化合物,可以舉出苯胺、2-乙炔基苯胺、3-乙炔基苯胺、4-乙炔基苯胺、5-胺基-8-羥基喹啉、1-羥基-7-胺基萘、1-羥基-6-胺基萘、1-羥基-5-胺基萘、1-羥基-4-胺基萘、2-羥基-7-胺基萘、2-羥基-6-胺基萘、2-羥基-5-胺基萘、1-羧基-7-胺基萘、1-羧基-6-胺基萘、1-羧基-5-胺基萘、2-羧基-7-胺基萘、2-羧基-6-胺基萘、2-羧基-5-胺基萘、2-胺基苯甲酸、3-胺基苯甲酸、4-胺基苯甲酸、4-胺基水楊酸、5-胺基水楊酸、6-胺基水楊酸、2-胺基苯磺酸、3-胺基苯磺酸、4-胺基苯磺酸、3-胺基-4,6-二羥基嘧啶、2-胺基苯酚、3-胺基苯酚、4-胺基苯酚、2-胺基苯硫酚、3-胺基苯硫酚、4-胺基苯硫酚等。該等可以使用2種以上,藉由使複數種封端劑進行反應,可以導入複數個不同之末端基。 又,在封端密封樹脂末端的胺基時,能夠使用具有能夠與胺基反應之官能基之化合物進行密封。對胺基的較佳的封端劑係羧酸酐、羧酸氯化物、羧酸溴化物、磺酸氯化物、磺酸酐、磺酸羧酸酐等為較佳,羧酸酐、羧酸氯化物為更佳。作為羧酸酐的較佳的化合物,可以舉出乙酸酐、丙酸酐、草酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、鄰苯二甲酸酐、苯甲酸酐、5-降莰烯-2,3-二羧酸酐等。又,作為羧酸氯化物的較佳的化合物,可以舉出乙醯氯、丙烯醯氯、丙醯氯、甲基丙烯醯氯、新戊醯氯、環己烷甲醯氯、2-乙基己醯氯、肉桂醯氯、1-金剛烷甲醯氯、七氟丁醯氯、硬脂醯氯、苯甲醯氯等。
-固體析出- 在製造聚醯亞胺前驅物等時,可以包括使固體析出之步驟。具體而言,能夠依據需要濾出在反應液中共存之脫水縮合劑的吸水副產物之後,在水、脂肪族低級醇或其混合液等的不良溶劑中投入所獲得之聚合物成分,並且析出聚合物成分,使固體析出並乾燥,從而獲得聚醯亞胺前驅物等。為了提高純化度,可以重複進行將聚醯亞胺前驅物等進行再溶解、再沉澱析出、乾燥等操作。另外,可以包括使用離子交換樹脂來去除離子性雜質之步驟。
〔含量〕 本發明的樹脂組成物中的特定樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分,係20質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳,40質量%以上為進一步較佳,50質量%以上為更進一步較佳。又,本發明的樹脂組成物中的樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分,係99.5質量%以下為較佳,99質量%以下為更佳,98質量%以下為進一步較佳,97質量%以下為更進一步較佳,95質量%以下為進而更進一步較佳。 本發明的樹脂組成物可以僅包含1種特定樹脂,亦可以包含2種以上。包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍為較佳。
又,本發明的樹脂組成物包含至少2種樹脂亦較佳。 具體而言,本發明的樹脂組成物可以包含合計2種以上的特定樹脂和後述之其他樹脂,亦可以包含2種以上的特定樹脂,但包含2種以上的特定樹脂為較佳。 本發明的樹脂組成物包含2種以上的特定樹脂之情況下,例如,包含聚醯亞胺前驅物亦即源自二酐之結構(上述式(2)所示之R 115)不同之2種以上的聚醯亞胺前驅物為較佳。
<其他樹脂> 本發明的樹脂組成物可以包含上述特定樹脂和與特定樹脂不同之其他樹脂(以下,亦簡稱為“其他樹脂”)。 作為其他樹脂,可以舉出酚樹脂、聚醯胺、環氧樹脂、聚矽氧烷、包含矽氧烷結構之樹脂、(甲基)丙烯酸樹脂、(甲基)丙烯醯胺樹脂、胺酯樹脂、縮丁醛樹脂、苯乙烯樹脂、聚醚樹脂、聚酯樹脂等。 例如,藉由進一步加入(甲基)丙烯酸樹脂,可獲得塗佈性優異之樹脂組成物,又,可獲得耐溶劑性優異之圖案(硬化物)。 例如,藉由代替後述的聚合性化合物或除了後述的聚合性化合物以外,將重量平均分子量係20,000以下的聚合性基值高的(例如,樹脂1g中之聚合性基的含有莫耳量為1×10 -3莫耳/g以上)(甲基)丙烯酸樹脂添加到樹脂組成物中,能夠提高樹脂組成物的塗佈性、圖案(硬化物)的耐溶劑性等。 又,亦能夠將其他樹脂作為填充劑的分散劑而添加到樹脂組成物中。在這種態樣中,作為其他樹脂,能夠並沒有特別限制地使用公知的填充劑的分散劑。
本發明的樹脂組成物包含其他樹脂之情況下,其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分,係0.01質量%以上為較佳,0.05質量%以上為更佳,1質量%以上為進一步較佳,2質量%以上為進一步較佳,5質量%以上為更進一步較佳,10質量%以上為再進一步較佳。 又,本發明的樹脂組成物中的其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分,係80質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳,70質量%以下為進一步較佳,60質量%以下為進一步較佳,50質量%以下為更進一步較佳。 又,作為本發明的樹脂組成物的較佳的一態樣,亦能夠設為其他樹脂的含量為低含量的態樣。在上述態樣中,其他樹脂的含量相對於樹脂組成物的總固體成分,係20質量%以下為較佳,15質量%以下為更佳,10質量%以下為進一步較佳,5質量%以下為進一步較佳,1質量%以下為更進一步較佳。上述含量的下限並沒有特別限定,只要係0質量%以上即可。 本發明的樹脂組成物可以僅包含1種其他樹脂,亦可以包含2種以上。包含2種以上之情況下,合計量在上述範圍為較佳。
<聚合性化合物> 本發明的樹脂組成物包含聚合性化合物為較佳。 作為聚合性化合物,可以舉出自由基交聯劑或其他交聯劑。
〔自由基交聯劑〕 本發明的樹脂組成物包含自由基交聯劑為較佳。 自由基交聯劑係具有自由基聚合性基之化合物。作為自由基聚合性基,包含乙烯性不飽和鍵之基團為較佳。作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,可以舉出乙烯基、烯丙基、乙烯基苯基、(甲基)丙烯醯基、順丁烯二醯亞胺基、(甲基)丙烯醯胺基等具有乙烯性不飽和鍵之基團。 在該等之中,作為上述包含乙烯性不飽和鍵之基團,(甲基)丙烯醯基、(甲基)丙烯醯胺基、乙烯基苯基為較佳,從反應性的觀點考慮,(甲基)丙烯醯基為更佳。
自由基交聯劑係具有1個以上乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,但具有2個以上乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳。自由基交聯劑亦可以具有3個以上乙烯性不飽和鍵。 作為上述具有2個以上乙烯性不飽和鍵之化合物,具有2~15個乙烯性不飽和鍵之化合物為較佳,具有2~10個乙烯性不飽和鍵之化合物為更佳,具有2~6個之化合物為進一步較佳。 又,從所獲得之圖案(硬化物)的膜強度的觀點考慮,本發明的樹脂組成物包含具有2個乙烯性不飽和鍵之化合物和上述具有3個以上乙烯性不飽和鍵之化合物亦較佳。
自由基交聯劑的分子量係2,000以下為較佳,1,500以下為更佳,900以下為進一步較佳。自由基交聯劑的分子量的下限係100以上為較佳。
作為自由基交聯劑的具體例,可以舉出不飽和羧酸(例如,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、鄰苯二甲酸等)或其酯類、醯胺類,較佳為不飽和羧酸與多元醇化合物的酯及不飽和羧酸與多元胺化合物的醯胺類。又,還可較佳地使用具有羥基、胺基、氫硫基等親和性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能異氰酸酯類或環氧類的加成反應物、與單官能或多官能羧酸的脫水縮合反應物等。又,亦可以較佳地使用具有異氰酸酯基或環氧基等親電子性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的加成反應物、以及具有鹵代基(halogeno group)或甲苯磺醯氧基(tosyloxy group)等脫離性取代基之不飽和羧酸酯或醯胺類與單官能或多官能醇類、胺類、硫醇類的取代反應物。又,作為另一例,亦能夠使用代替上述不飽和羧酸而替換為不飽和膦酸、苯乙烯等乙烯苯衍生物、乙烯醚、烯丙醚等之化合物群組。作為具體例,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的段落0113~0122的記載,該等內容被編入本說明書中。
又,自由基交聯劑係在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。作為其例子,能夠舉出使環氧乙烷或環氧丙烷加成在聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基乙烷三(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、新戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、己二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(丙烯醯氧丙基)醚、三(丙烯醯氧乙基)異氰脲酸酯、甘油或三羥甲基乙烷等多官能醇上之後進行了(甲基)丙烯酸酯化之化合物、如日本特公昭48-041708號公報、日本特公昭50-006034號公報、日本特開昭51-037193號各公報中所記載之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯類、日本特開昭48-064183號、日本特公昭49-043191號、日本特公昭52-030490號各公報中所記載之聚酯丙烯酸酯類、作為環氧樹脂與(甲基)丙烯酸的反應產物的環氧丙烯酸酯類等多官能丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯及該等的混合物。又,日本特開2008-292970號公報的0254~0257段中所記載之化合物亦較佳。又,亦能夠舉出使多官能羧酸與(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等具有環狀醚基及乙烯性不飽和鍵之化合物進行反應而獲得的多官能(甲基)丙烯酸酯等。
又,作為上述以外的較佳的自由基交聯劑,亦能夠使用日本特開2010-160418號公報、日本特開2010-129825號公報、日本專利第4364216號公報等中所記載之具有茀環且具有2個以上含有乙烯性不飽和鍵之基團之化合物或卡多(cardo)樹脂。
進而,作為其他例子,亦能夠舉出日本特公昭46-043946號公報、日本特公平01-040337號公報、日本特公平01-040336號公報中記載之特定的不飽和化合物、日本特開平02-025493號公報中記載之乙烯基膦酸系化合物等。又,亦能夠使用日本特開昭61-022048號公報中記載之包含全氟烷基的化合物。進而,亦能夠使用“Journal of the Adhesion Society of Japan”vol.20、No.7、300~308頁(1984年)中作為光聚合性單體及寡聚物所介紹者。
除了上述以外,亦能夠較佳地使用日本特開2015-034964號公報的0048~0051段中記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0087~0131段中記載之化合物,該等內容編入本說明書中。
又,在日本特開平10-062986號公報中作為式(1)及式(2)而與其具體例一同記載之、使環氧乙烷或環氧丙烷加成在多官能醇上之後進行了(甲基)丙烯酸酯化之化合物亦能夠用作自由基交聯劑。
另外,日本特開2015-187211號公報的0104~0131段中所記載之化合物亦能夠用作自由基交聯劑,該等內容被編入本說明書中。
作為自由基交聯劑,二新戊四醇三丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-330(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造))、二新戊四醇四丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-320(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造),A-TMMT(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製造))、二新戊四醇五(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD D-310(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造))、二新戊四醇六(甲基)丙烯酸酯(作為市售品為KAYARAD DPHA;Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造,A-DPH(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製造))及該等的(甲基)丙烯醯基經由乙二醇殘基或丙二醇殘基鍵結之結構為較佳。亦能夠使用該等寡聚物類型。
作為自由基交聯劑的市售品,例如可以舉出Sartomer Company, Inc.製造之作為具有4個乙烯氧基鏈之4官能丙烯酸酯之SR-494、作為具有4個乙烯氧基鏈之2官能甲基丙烯酸酯的Sartomer Company, Inc.製造之SR-209、231、239、Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造之作為具有6個戊烯氧基鏈之6官能丙烯酸酯的DPCA-60、作為具有3個異丁烯氧基鏈之3官能丙烯酸酯的TPA-330、胺基甲酸酯寡聚物UAS-10、UAB-140(Nippon Paper Industries Co.,Ltd.製造)、NK Ester M-40G、NK Ester 4G、NK Ester M-9300、NK Ester A-9300、UA-7200(Shin-Nakamura Chemical Co.,Ltd.製造)、DPHA-40H(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)、UA-306H、UA-306T、UA-306I、AH-600、T-600、AI-600(以上為Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製造)、BLEMMER PME400(NOF CORPORATION製造)等。
作為自由基交聯劑,如日本特公昭48-041708號公報、日本特開昭51-037193號公報、日本特公平02-032293號公報、日本特公平02-016765號公報中所記載之胺基甲酸酯丙烯酸酯類、或日本特公昭58-049860號公報、日本特公昭56-017654號公報、日本特公昭62-039417號公報、日本特公昭62-039418號公報中所記載之具有環氧乙烷系骨架之胺基甲酸酯化合物類亦較佳。進而,作為自由基交聯劑,亦能夠使用日本特開昭63-277653號公報、日本特開昭63-260909號公報、日本特開平01-105238號公報中所記載之在分子內具有胺基結構或硫化物結構之化合物。
自由基交聯劑亦可以為具有羧基、磷酸基等酸基之自由基交聯劑。具有酸基之自由基交聯劑係脂肪族多羥基化合物與不飽和羧酸的酯為較佳,使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基交聯劑為更佳。特佳為,在使非芳香族羧酸酐與脂肪族多羥基化合物的未反應的羥基進行反應而具有酸基之自由基交聯劑中,脂肪族多羥基化合物為新戊四醇或二新戊四醇的化合物。作為市售品,例如,作為TOAGOSEI CO.,Ltd.製多元酸改質丙烯酸類寡聚物,可以舉出M-510、M-520等。
具有酸基之自由基交聯劑的較佳酸值係0.1~300mgKOH/g,特佳為1~100mgKOH/g。若自由基交聯劑的酸值在上述範圍內,則製造上的操作性優異,進而,顯影性優異。又,聚合性良好。上述酸值依據JIS K 0070:1992的記載進行測量。
從圖案的解析性和膜的伸縮性的觀點考慮,樹脂組成物使用2官能甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯為較佳。 作為具體化合物,能夠使用三乙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、PEG200二丙烯酸酯、PEG200二甲基丙烯酸酯、PEG600二丙烯酸酯、PEG600二甲基丙烯酸酯、聚四乙二醇二丙烯酸酯、聚四乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6己二醇二甲基丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二丙烯酸酯、二羥甲基-三環癸烷二甲基丙烯酸酯、雙酚A的EO(環氧乙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的EO加成物二甲基丙烯酸酯、雙酚A的PO(環氧丙烷)加成物二丙烯酸酯、雙酚A的PO加成物二甲基丙烯酸酯、2-羥基-3-丙烯醯氧基丙基甲基丙烯酸酯、異氰脲酸EO改質二丙烯酸酯、異氰脲酸改質二甲基丙烯酸酯、以及具有胺甲酸乙酯鍵之2官能丙烯酸酯、具有胺甲酸乙酯鍵之2官能的甲基丙烯酸酯。該等依據需要能夠混合使用2種以上。 另外,例如PEG200二丙烯酸酯係指聚乙二醇二丙烯酸酯且聚乙二醇鏈的式量為200左右者。 在本發明的樹脂組成物中,從抑制伴隨圖案(硬化物)的彈性模數控制之翹曲之觀點考慮,能夠較佳地使用單官能自由基交聯劑作為自由基交聯劑。作為單官能自由基交聯劑,可以較佳地使用(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙酯、(甲基)丙烯酸卡必醇酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、N-羥甲基(甲基)丙烯醯胺、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯等(甲基)丙烯酸衍生物、N-乙烯基吡咯啶酮、N-乙烯基己內醯胺等N-乙烯基化合物類、烯丙基縮水甘油醚等。作為單官能自由基交聯劑,為了抑制曝光前的揮發,在常壓下具有100℃以上的沸點之化合物亦較佳。 此外,作為2官能以上的自由基交聯劑,可以舉出鄰苯二甲酸二烯丙酯、偏苯三酸三烯丙酯等烯丙基化合物類。
當含有自由基交聯劑時,相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,其含量係超過0質量%且60質量%以下為較佳。下限為5質量%以上為更佳。上限為50質量%以下為更佳,30質量%以下為進一步較佳。
自由基交聯劑可以單獨使用1種,但亦可以混合使用2種以上。同時使用2種以上時,其合計量成為上述範圍為較佳。
〔其他交聯劑〕 本發明的樹脂組成物包含與上述自由基交聯劑不同之其他交聯劑亦較佳。 在本發明中,其他交聯劑係指上述自由基交聯劑以外的交聯劑,在分子內具有複數個藉由上述光酸產生劑或光鹼產生劑的感光而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為較佳,在分子內具有複數個藉由酸或鹼的作用而促進在與組成物中的其他化合物或其反應產物之間形成共價鍵之反應之基團之化合物為更佳。 上述酸或鹼係在曝光步驟中由光酸產生劑或光鹼產生劑產生之酸或鹼為較佳。 作為其他交聯劑,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物為較佳,具有選自包括醯氧基甲基、羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團直接鍵結於氮原子之結構之化合物為更佳。 作為其他交聯劑,例如可以舉出具有使甲醛或甲醛和醇與三聚氰胺、甘脲、脲、伸烷基脲、苯并胍胺等含有胺基之化合物進行反應而用醯氧基甲基、羥甲基或烷氧基甲基取代了上述胺基的氫原子之結構之化合物。該等化合物之製造方法並沒有特別限定,只要係具有與藉由上述方法製造的化合物相同結構之化合物即可。又,亦可以為該等化合物的羥甲基彼此自縮合而成之寡聚物。 將作為上述含有胺基之化合物而使用了三聚氰胺之交聯劑稱為三聚氰胺系交聯劑,將使用了甘脲、脲或伸烷基脲之交聯劑稱為脲系交聯劑,將使用了伸烷基脲之交聯劑稱為伸烷基脲系交聯劑,將使用了苯并胍胺之交聯劑稱為苯并胍胺系交聯劑。 在該等之中,本發明的樹脂組成物包含選自包括脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中的至少一種化合物為較佳,包含選自包括後述之甘脲系交聯劑及三聚氰胺系交聯劑之群組中的至少一種化合物為更佳。
作為本發明中之含有烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少1個之化合物,作為結構例能夠舉出烷氧基甲基或醯氧基甲基在芳香族基或下述脲結構的氮原子上或三𠯤上直接取代之化合物。 上述化合物所具有之烷氧基甲基或醯氧基甲基係碳數2~5為較佳,碳數2或3為較佳,碳數2為更佳。 上述化合物所具有之烷氧基甲基及醯氧基甲基的總數係1~10為較佳,更佳為2~8,特佳為3~6。 上述化合物的分子量較佳為1500以下,180~1200為更佳。
[化學式14]
Figure 02_image027
R 100表示烷基或醯基。 R 101及R 102分別獨立地表示一價的有機基團,可以相互鍵結而形成環。
作為烷氧基甲基或醯氧基甲基直接被芳香族基取代之化合物,例如能夠舉出如下述通式那樣的化合物。
[化學式15]
Figure 02_image029
式中,X表示單鍵或2價的有機基團,每個R 104分別獨立地表示烷基或醯基,R 103表示氫原子、烷基、烯基、芳基、芳烷基或藉由酸的作用而分解並生成鹼溶性基之基團(例如,藉由酸的作用而脫離之基團、-C(R 42COOR 5所表示之基團(R 4分別獨立地表示氫原子或碳數1~4的烷基,R 5表示藉由酸的作用而脫離之基團。))。 R 105各自獨立地表示烷基或烯基,a、b及c各自獨立地係1~3,d係0~4,e係0~3,f係0~3,a+d係5以下,b+e係4以下,c+f係4以下。 關於藉由酸的作用而分解並產生鹼溶性基之基團、藉由酸的作用而脫離之基團、-C(R 42COOR 5所表示之基團中之R 5,例如能夠舉出-C(R 36)(R 37)(R 38)、-C(R 36)(R 37)(OR 39)、-C(R 01)(R 02)(OR 39)等。 式中,R 36~R 39分別獨立地表示烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。R 36與R 37可以相互鍵結而形成環。 作為上述烷基,碳數1~10的烷基為較佳,碳數1~5的烷基為更佳。 上述烷基可以係直鏈狀、支鏈狀中的任一種。 作為上述環烷基,碳數3~12的環烷基為較佳,碳數3~8的環烷基為更佳。 上述環烷基可以係單環結構,亦可以係縮合環等多環結構。 上述芳基係碳數6~30的芳香族烴基為較佳,苯基為更佳。 作為上述芳烷基,碳數7~20的芳烷基為較佳,碳數7~16的芳烷基為更佳。 上述芳烷基係指被烷基取代之芳基,該等烷基及芳基的較佳態樣與上述烷基及芳基的較佳態樣相同。 上述烯基係碳數3~20的烯基為較佳,碳數3~16的烯基為更佳。 又,該等基可以在可獲得本發明的效果之範圍內進一步具有公知的取代基。
R 01及R 02分別獨立地表示氫原子、烷基、環烷基、芳基、芳烷基或烯基。
作為藉由酸的作用而分解並產生鹼溶性基之基團或藉由酸的作用而脫離之基團,較佳為三級烷基酯基、縮醛基、枯基酯基、烯醇酯基等。進一步較佳為三級烷基酯基、縮醛基。
作為具有烷氧基甲基之化合物,具體而言,能夠舉出以下結構。具有醯氧基甲基之化合物能夠舉出將下述化合物的烷氧基甲基變更為醯氧基甲基之化合物。作為在分子內具有烷氧基甲基或醯氧基甲基之化合物,能夠舉出如以下那樣的化合物,但並不限定於該等。
[化學式16]
Figure 02_image031
[化學式17]
Figure 02_image033
含有烷氧基甲基及醯氧基甲基中的至少1個之化合物可以使用市售者,亦可以使用藉由公知的方法合成者。 在耐熱性的觀點上,烷氧基甲基或醯氧基甲基在芳香環或三𠯤環上直接取代之化合物為較佳。
作為三聚氰胺系交聯劑的具體例,可以舉出六甲氧基甲基三聚氰胺、六乙氧基甲基三聚氰胺、六丙氧基甲基三聚氰胺、六丁氧基丁基三聚氰胺等。
作為脲系交聯劑的具體例,例如可以舉出:單羥基甲基化甘脲、二羥基甲基化甘脲、三羥基甲基化甘脲、四羥基甲基化甘脲、單甲氧基甲基化甘脲、二甲氧基甲基化甘脲、三甲氧基甲基化甘脲、四甲氧基甲基化甘脲、單乙氧基甲基化甘脲、二乙氧基甲基化甘脲、三乙氧基甲基化甘脲、四乙氧基甲基化甘脲、單丙氧基甲基化甘脲、二丙氧基甲基化甘脲、三丙氧基甲基化甘脲、四丙氧基甲基化甘脲、單丁氧基甲基化甘脲、二丁氧基甲基化甘脲、三丁氧基甲基化甘脲或四丁氧基甲基化甘脲等甘脲系交聯劑; 雙甲氧基甲基脲、雙乙氧基甲基脲、雙丙氧基甲基脲、雙丁氧基甲基脲等脲系交聯劑; 單羥基甲基化伸乙脲或二羥基甲基化伸乙脲、單甲氧基甲基化伸乙脲、二甲氧基甲基化伸乙脲、單乙氧基甲基化伸乙脲、二乙氧基甲基化伸乙脲、單丙氧基甲基化伸乙脲、二丙氧基甲基化伸乙脲、單丁氧基甲基化伸乙脲或二丁氧基甲基化伸乙脲等伸乙脲系交聯劑; 單羥基甲基化伸丙脲、二羥基甲基化伸丙脲、單甲氧基甲基化伸丙脲、二甲氧基甲基化伸丙脲、單乙氧基甲基化伸丙脲、二乙氧基甲基化伸丙脲、單丙氧基甲基化伸丙脲、二丙氧基甲基化伸丙脲、單丁氧基甲基化伸丙脲或二丁氧基甲基化伸丙脲等伸丙脲系交聯劑; 1,3-二(甲氧基甲基)4,5-二羥基-2-咪唑啶酮、1,3-二(甲氧基甲基)-4,5-二甲氧基-2-咪唑啶酮等。
作為苯并胍胺系交聯劑的具體例,例如可以舉出單羥基甲基化苯并胍胺、二羥基甲基化苯并胍胺、三羥基甲基化苯并胍胺、四羥基甲基化苯并胍胺、單甲氧基甲基化苯并胍胺、二甲氧基甲基化苯并胍胺、三甲氧基甲基化苯并胍胺、四甲氧基甲基化苯并胍胺、單乙氧基甲基化苯并胍胺、二乙氧基甲基化苯并胍胺、三乙氧基甲基化苯并胍胺、四乙氧基甲基化苯并胍胺、單丙氧基甲基化苯并胍胺、二丙氧基甲基化苯并胍胺、三丙氧基甲基化苯并胍胺、四丙氧基甲基化苯并胍胺、單丁氧基甲基化苯并胍胺、二丁氧基甲基化苯并胍胺、三丁氧基甲基化苯并胍胺、四丁氧基甲基化苯并胍胺等。
此外,作為具有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物,亦可以較佳地使用在芳香環(較佳為苯環)上直接鍵結有選自包括羥甲基及烷氧基甲基之群組中的至少一種基團之化合物。 作為該種化合物的具體例,可以舉出對苯二甲醇、雙(羥甲基)甲酚、雙(羥甲基)二甲氧基苯、雙(羥甲基)二苯醚、雙(羥甲基)二苯甲酮、羥甲基苯甲酸羥甲基苯、雙(羥甲基)聯苯、二甲基雙(羥甲基)聯苯、雙(甲氧基甲基)苯、雙(甲氧基甲基)甲酚、雙(甲氧基甲基)二甲氧基苯、雙(甲氧基甲基)二苯醚、雙(甲氧基甲基)二苯甲酮、甲氧基甲基苯甲酸甲氧基甲基苯、雙(甲氧基甲基)聯苯、二甲基雙(甲氧基甲基)聯苯、4,4’,4’’-亞乙基三[2,6-雙(甲氧基甲基)苯酚]、5,5’-[2,2,2‐三氟‐1‐(三氟甲基)亞乙基]雙[2‐羥基‐1,3‐苯二甲醇]、3,3’,5,5’-四(甲氧基甲基)-1,1’-聯苯-4,4’-二醇等。
作為其他交聯劑,亦可以使用市售品,作為較佳的市售品,可以舉出46DMOC、46DMOEP(以上為ASAHI YUKIZAI CORPORATION製造)、DML-PC、DML-PEP、DML-OC、DML-OEP、DML-34X、DML-PTBP、DML-PCHP、DML-OCHP、DML-PFP、DML-PSBP、DML-POP、DML-MBOC、DML-MBPC、DML-MTrisPC、DML-BisOC-Z、DML-BisOCHP-Z、DML-BPC、DMLBisOC-P、DMOM-PC、DMOM-PTBP、DMOM-MBPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-HQ、TML-BP、TML-pp-BPF、TML-BPE、TML-BPA、TML-BPAF、TML-BPAP、TMOM-BP、TMOM-BPE、TMOM-BPA、TMOM-BPAF、TMOM-BPAP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP、HMOM-TPPHBA、HMOM-TPHAP(以上為Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製造)、NIKARAC(註冊商標,以下相同)MX-290、NIKARAC MX-280、NIKARAC MX-270、NIKARAC MX-279、NIKARAC MW-100LM、NIKARAC MX-750LM(以上為Sanwa Chemical Co.,Ltd.製造)等。
又,本發明的樹脂組成物包含選自包括環氧化合物、氧雜環丁烷化合物及苯并㗁𠯤化合物之群組中的至少一種化合物作為其他交聯劑亦較佳。
-環氧化合物(具有環氧基之化合物)- 作為環氧化合物,在1個分子中具有2個以上的環氧基之化合物為較佳。環氧基在200℃以下進行交聯反應,且不產生源自交聯之脫水反應,因此不易產生膜收縮。因此,含有環氧化合物對於本發明的樹脂組成物的低溫硬化及翹曲的抑制是有效的。
環氧化合物含有聚環氧乙烷基為較佳。藉此,彈性模數進一步降低,並且能夠抑制翹曲。聚環氧乙烷基係指環氧乙烷的重複單元數為2以上者,重複單元數係2~15為較佳。
作為環氧化合物的例子,能夠舉出雙酚A型環氧樹脂;雙酚F型環氧樹脂;丙二醇二縮水甘油醚、新戊二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、丁二醇二縮水甘油醚、六亞甲基二醇二縮水甘油醚、三羥甲基丙烷三縮水甘油醚等伸烷基二醇型環氧樹脂或多元醇烴型環氧樹脂;聚丙二醇二縮水甘油醚等聚伸烷基二醇型環氧樹脂;聚甲基(縮水甘油氧基丙基)矽氧烷等含有環氧基之矽酮等,但並不限定於該等。具體而言,可以舉出EPICLON(註冊商標)850-S、EPICLON(註冊商標)HP-4032、EPICLON(註冊商標)HP-7200、EPICLON(註冊商標)HP-820、EPICLON(註冊商標)HP-4700、EPICLON(註冊商標)HP-4770、EPICLON(註冊商標)EXA-830LVP、EPICLON(註冊商標)EXA-8183、EPICLON(註冊商標)EXA-8169、EPICLON(註冊商標)N-660、EPICLON(註冊商標)N-665-EXP-S、EPICLON(註冊商標)N-740(以上為產品名稱,DIC Corporation製造)、Rika Resin(註冊商標)BEO-20E、Rika Resin(註冊商標)BEO-60E、Rika Resin(註冊商標)HBE-100、Rika Resin(註冊商標)DME-100、Rika Resin(註冊商標)L-200(產品名稱,New Japan Chemical Co.,Ltd.製造)、EP-4003S、EP-4000S、EP-4088S、EP-3950S(以上為產品名稱,ADEKA CORPORATION製造)、CELLOXIDE(註冊商標)2021P、CELLOXIDE(註冊商標)2081、CELLOXIDE(註冊商標)2000、EHPE3150、EPOLEAD(註冊商標)GT401、EPOLEAD(註冊商標)PB4700、EPOLEAD(註冊商標)PB3600(以上為產品名稱,Daicel Corporation製造)、NC-3000、NC-3000-L、NC-3000-H、NC-3000-FH-75M、NC-3100、CER-3000-L、NC-2000-L、XD-1000、NC-7000L、NC-7300L、EPPN-501H、EPPN-501HY、EPPN-502H、EOCN-1020、EOCN-102S、EOCN-103S、EOCN-104S、CER-1020、EPPN-201、BREN-S、BREN-10S(以上為產品名稱,Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)等。又,亦可以較佳地使用以下化合物。
[化學式18]
Figure 02_image035
式中,n係1~5的整數,m係1~20的整數。
在上述結構中,從兼顧提高耐熱性和伸長率之觀點考慮,n係1~2,且m係3~7為較佳。
-氧雜環丁烷化合物(具有氧雜環丁基之化合物)- 作為氧雜環丁烷化合物,能夠舉出在一分子中具有2個以上的氧雜環丁烷環之化合物、3-乙基-3-羥甲氧雜環丁烷、1,4-雙{[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲氧基]甲基}苯、3-乙基-3-(2-乙基己基甲基)氧雜環丁烷、1,4-苯二羧酸-雙[(3-乙基-3-氧雜環丁基)甲基]酯等。作為具體例,能夠較佳地使用TOAGOSEI CO.,LTD.製造之ARON OXETANE系列(例如,OXT-121、OXT-221),該等可以單獨使用或者混合2種以上。
-苯并㗁𠯤化合物(具有苯并㗁𠯤基之化合物)- 苯并㗁𠯤化合物由於源自開環加成反應之交聯反應而在硬化時不產生脫氣,且進一步減少熱收縮而抑制產生翹曲,因此為較佳。
作為苯并㗁𠯤化合物的較佳例,可以舉出P-d型苯并㗁𠯤、F-a型苯并㗁𠯤(以上為產品名稱,SHIKOKU CHEMICALS CORPORATION製造)、多羥基苯乙烯樹脂的苯并㗁𠯤加成物、苯酚酚醛清漆型二氫苯并㗁𠯤化合物。該等可以單獨使用,或者可以混合2種以上。
相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,其他交聯劑的含量係0.1~30質量%為較佳,0.1~20質量%為更佳,0.5~15質量%為進一步較佳,1.0~10質量%為特佳。其他交聯劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。當含有2種以上其他交聯劑時,其合計在上述範圍內為較佳。
〔聚合起始劑〕 本發明的樹脂組成物包含能夠藉由光及/或熱而引發聚合之聚合起始劑為較佳。尤其包含光聚合起始劑為較佳。 光聚合起始劑係光自由基聚合起始劑為較佳。作為光自由基聚合起始劑並沒有特別限制,能夠從公知的光自由基聚合起始劑中適當地選擇。例如,對紫外線區域至可見區域的光線具有感光性之光自由基聚合起始劑為較佳。又,可以為與經光激發之敏化劑產生一些作用並生成活性自由基之活性劑。
光自由基聚合起始劑含有至少一種在波長約240~800nm(較佳為330~500nm)的範圍內具有至少約50L·mol -1·cm -1的莫耳吸光係數之化合物為較佳。化合物的莫耳吸光係數能夠使用公知的方法進行測量。例如,藉由紫外可見分光光度計(Varian公司製造Cary-5 spectrophotometer),並使用乙酸乙酯溶劑而於0.01g/L的濃度下進行測量為較佳。
作為光自由基聚合起始劑,能夠任意地使用公知的化合物。例如,可以舉出鹵化烴衍生物(例如,具有三𠯤骨架之化合物、具有㗁二唑骨架之化合物、具有三鹵甲基之化合物等)、醯基氧化膦等醯基膦化合物、六芳基聯咪唑、肟衍生物等肟化合物、有機過氧化物、硫化合物、酮化合物、芳香族鎓鹽、酮肟醚、胺基苯乙酮等α-胺基酮化合物、羥基苯乙酮等α-羥基酮化合物、偶氮系化合物、疊氮化合物、茂金屬化合物、有機硼化合物、鐵芳烴錯合物等。關於該等的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0165~0182段、國際公開第2015/199219號的0138~0151段的記載,該內容編入本說明書中。又,可以舉出日本特開2014-130173號公報的0065~0111段、日本專利第6301489號公報中所記載之化合物、MATERIAL STAGE 37~60p,vol.19,No.3,2019中所記載之過氧化物系光聚合起始劑、國際公開第2018/221177號中所記載之光聚合起始劑、國際公開第2018/110179號中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-043864號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-044030號公報中所記載之光聚合起始劑、日本特開2019-167313號公報中所記載之過氧化物系起始劑,該等內容亦被編入本說明書中。
作為酮化合物,例如,可以例示出日本特開2015-087611號公報的0087段中記載之化合物,該內容編入本說明書中。在市售品中,亦可以較佳地使用KAYACURE DETX-S(Nippon Kayaku Co.,Ltd.製造)。
在本發明的一實施態樣中,作為光自由基聚合起始劑,能夠較佳地使用羥基苯乙酮化合物、胺基苯乙酮化合物及醯基膦化合物。更具體而言,例如能夠使用日本特開平10-291969號公報中所記載之胺基苯乙酮系起始劑、日本專利第4225898號中所記載之醯基氧化膦系起始劑,該內容被編入本說明書中。
作為α-羥基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 184、Omnirad 1173、Omnirad 2959、Omnirad 127(以上為IGM Resins B.V.公司製造)、IRGACURE 184(IRGACURE為註冊商標)、DAROCUR 1173、IRGACURE 500、IRGACURE-2959、IRGACURE 127(產品名稱:均為BASF公司製造)。
作為α-胺基酮系起始劑,能夠使用Omnirad 907、Omnirad 369、Omnirad 369E、Omnirad 379EG(以上為IGM Resins B.V.公司製造)、IRGACURE 907、IRGACURE 369及IRGACURE 379(產品名稱:均為BASF公司製造)。
作為胺基苯乙酮系起始劑,亦能夠使用極大吸收波長與365nm或405nm等波長光源匹配之日本特開2009-191179號公報中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為醯基氧化膦系起始劑,可以舉出2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基-氧化膦等。又,能夠使用Omnirad 819、Omnirad TPO(以上為IGM Resins B.V.公司製造)、IRGACURE-819或IRGACURE-TPO(產品名稱:均為BASF公司製造)。
作為茂金屬化合物,可以例示出IRGACURE-784、IRGACURE-784EG(均為BASF公司製造)、Keycure VIS 813(King Brother Chem公司製造)等。
作為光自由基聚合起始劑,可以更佳地舉出肟化合物。藉由使用肟化合物,能夠進一步有效地提高曝光寬容度。肟化合物中,曝光寬容度(曝光餘量)較廣,且還作為光硬化促進劑而發揮功能,因此特佳。
作為肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2001-233842號公報中所記載之化合物、日本特開2000-080068號公報中所記載之化合物、日本特開2006-342166號公報中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年,第1653-1660頁)中所記載之化合物、J.C.S.Perkin II(1979年,第156-162頁)中所記載之化合物、Journal of Photopolymer Science and Technology(1995年,第202-232頁)中所記載之化合物、日本特開2000-066385號公報中所記載之化合物、日本特表2004-534797號公報中所記載之化合物、日本特開2017-019766號公報中所記載之化合物、日本專利第6065596號公報中所記載之化合物、國際公開第2015/152153號中所記載之化合物、國際公開第2017/051680號中所記載之化合物、日本特開2017-198865號公報中所記載之化合物、國際公開第2017/164127號的段落號0025~0038中所記載之化合物、國際公開第2013/167515號中所記載之化合物等,該內容被編入本說明書中。
作為較佳的肟化合物,例如,可以舉出下述結構的化合物或3-(苯甲醯氧基(亞胺基))丁烷-2-酮、3-(乙醯氧基(亞胺基))丁烷-2-酮、3-(丙醯氧基(亞胺基))丁烷-2-酮、2-(乙醯氧基(亞胺基))戊烷-3-酮、2-(乙醯氧基(亞胺基))-1-苯基丙烷-1-酮、2-(苯甲醯氧基(亞胺基))-1-苯基丙烷-1-酮、3-((4-甲苯磺醯氧基)亞胺基)丁烷-2-酮及2-(乙氧基羰氧基(亞胺基))-1-苯基丙烷-1-酮等。在本發明的樹脂組成物中,尤其使用肟化合物(肟系的光自由基聚合起始劑)作為光自由基聚合起始劑為較佳。肟系的光自由基聚合起始劑在分子內具有>C=N-O-C(=O)-的連接基。
[化學式19]
Figure 02_image037
在市售品中,亦可以較佳地使用IRGACURE OXE 01、IRGACURE OXE 02、IRGACURE OXE 03、IRGACURE OXE 04(以上為BASF公司製造)、Adeka Optomer N-1919(ADEKA CORPORATION製造,日本特開2012-014052號公報中所記載之光自由基聚合起始劑2)。又,亦能夠使用TR-PBG-304、TR-PBG-305(Changzhou Tronly New Electronic Materials CO.,LTD.製造)、ADEKA ARKLS NCI-730、NCI-831及ADEKA ARKLS NCI-930(ADEKA CORPORATION製造)。又,能夠使用DFI-091(DAITO CHEMIX Co.,Ltd.製造)、SpeedCure PDO(SARTOMER ARKEMA製造)。又,亦能夠使用下述結構的肟化合物。 [化學式20]
Figure 02_image039
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有茀環之肟化合物。作為具有茀環之肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2014-137466號公報中所記載之化合物、日本專利06636081號中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有咔唑環的至少1個苯環成為萘環之骨架之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可以舉出國際公開第2013/083505號中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
亦能夠使用具有氟原子之肟化合物。作為這種肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2010-262028號公報中所記載之化合物、日本特表2014-500852號公報的0345段中所記載之化合物24、36~40、日本特開2013-164471號公報的0101段中所記載之化合物(C-3)等,該內容被編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有硝基之肟化合物。具有硝基之肟化合物設為二聚體亦較佳。作為具有硝基之肟化合物的具體例,可以舉出日本特開2013-114249號公報的段落號0031~0047、日本特開2014-137466號公報的段落號0008~0012、0070~0079中所記載之化合物、日本專利4223071號公報的段落號0007~0025中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,作為具有硝基之肟化合物,亦可以舉出ADEKA ARKLS NCI-831(ADEKA CORPORATION製造)。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用具有苯并呋喃骨架之肟化合物。作為具體例,可以舉出國際公開第2015/036910號中所記載之OE-01~OE-75。
作為光自由基聚合起始劑,亦能夠使用在咔唑骨架上鍵結有具有羥基之取代基之肟化合物。作為這種光聚合起始劑,可以舉出國際公開第2019/088055號中所記載之化合物等,該內容被編入本說明書中。
作為光聚合起始劑,亦能夠使用具有向芳香族環中導入了拉電子基團之芳香族環基Ar OX1之肟化合物(以下,亦稱為肟化合物OX)。作為上述芳香族環基Ar OX1所具有之拉電子基團,可以舉出醯基、硝基、三氟甲基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、氰基,較佳為醯基及硝基,出於容易形成耐光性優異之膜之原因,醯基為更佳,苯甲醯基為進一步較佳。苯甲醯基可以具有取代基。作為取代基,鹵素原子、氰基、硝基、羥基、烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烯基、烷基硫基、芳基硫基、醯基或胺基為較佳,烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環氧基、烷基硫基、芳基硫基或胺基為更佳,烷氧基、烷基硫基或胺基為進一步較佳。
肟化合物OX係選自式(OX1)所表示之化合物及式(OX2)所表示之化合物中的至少一種為較佳,式(OX2)所表示之化合物為更佳。 [化學式21]
Figure 02_image041
式中,R X1表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基氫硫基、芳基氫硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯基、醯氧基、胺基、亞膦醯基(phosphinoyl gruop)、胺甲醯基或胺磺醯基, R X2表示烷基、烯基、烷氧基、芳基、芳氧基、雜環基、雜環氧基、烷基氫硫基、芳基氫硫基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、醯氧基或胺基, R X3~R X14分別獨立地表示氫原子或取代基; 其中,R X10~R X14中的至少1個為拉電子基團。
上述式中,R X12係拉電子基團,且R X10、R X11、R X13、R X14係氫原子為較佳。
作為肟化合物OX的具體例,可以舉出日本專利第4600600號公報的段落號0083~0105中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為最佳之肟化合物,可以舉出日本特開2007-269779號公報所示之具有特定取代基之肟化合物或日本特開2009-191061號公報所示之具有硫代芳基之肟化合物等,該內容被編入本說明書中。
從曝光靈敏度的觀點考慮,光自由基聚合起始劑係選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、苄基二甲基縮酮化合物、α-羥基酮化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、鎓鹽化合物、苯并噻唑化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物及其衍生物、環戊二烯-本-鐵錯合物及其鹽、鹵甲基㗁二唑化合物、3-芳基取代香豆素化合物之群組中的化合物為較佳。
進一步較佳之光自由基聚合起始劑係三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、醯基膦化合物、氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、鎓鹽化合物、二苯甲酮化合物、苯乙酮化合物,選自包括三鹵甲基三𠯤化合物、α-胺基酮化合物、茂金屬化合物、肟化合物、三芳基咪唑二聚物、二苯甲酮化合物之群組中的至少一種化合物為進一步較佳,使用茂金屬化合物或肟化合物為更進一步較佳。
又,光自由基聚合起始劑亦能夠使用二苯甲酮、N,N’-四甲基-4,4’-二胺基二苯甲酮(米其勒酮)等N,N’-四烷基-4,4’-二胺基二苯甲酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-嗎啉基苯基)-丁酮-1,2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基-丙酮-1等芳香族酮、烷基蒽醌等與芳香環縮環之醌類、苯偶姻烷基醚等苯偶姻醚化合物、苯偶姻、烷基苯偶姻等苯偶姻化合物、苄基二甲基縮酮等苄基衍生物等。又,亦能夠使用由下述式(I)表示之化合物。
[化學式22]
Figure 02_image043
式(I)中,R I00係碳數1~20的烷基、被1個以上的氧原子中斷之碳數2~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、苯基或碳數1~20的烷基、碳數1~12的烷氧基、鹵素原子、環戊基、環己基、碳數2~12的烯基、被1個以上的氧原子中斷之碳數2~18的烷基及被碳數1~4的烷基中的至少1個取代之苯基或聯苯基,R I01係式(II)所表示之基團或係與R I00相同之基團,R I02~R I04各自獨立地係碳數1~12的烷基、碳數1~12的烷氧基或鹵素原子。
[化學式23]
Figure 02_image045
式中,R I05~R I07與上述式(I)的R I02~R I04相同。
又,光自由基聚合起始劑亦能夠使用國際公開第2015/125469號的0048~0055段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為光自由基聚合起始劑,可以使用2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑。藉由使用這樣的光自由基聚合起始劑,由於光自由基聚合起始劑的1分子產生2個以上的自由基,因此可獲得良好的靈敏度。又,使用非對稱結構的化合物之情況下,結晶性下降而在溶劑等中之溶解性獲得提高,因此難以經時析出,從而能夠提高樹脂組成物的經時穩定性。作為2官能或3官能以上的光自由基聚合起始劑的具體例,可以舉出日本特表2010-527339號公報、日本特表2011-524436號公報、國際公開第2015/004565號、日本特表2016-532675號公報的段落號0407~0412、國際公開第2017/033680號的段落號0039~0055中所記載之肟化合物的二聚體、日本特表2013-522445號公報中所記載之化合物(E)及化合物(G)、國際公開第2016/034963號中所記載之Cmpd1~7、日本特表2017-523465號公報的段落號0007中所記載之肟酯類光起始劑、日本特開2017-167399號公報的段落號0020~0033中所記載之光起始劑、日本特開2017-151342號公報的段落號0017~0026中所記載之光聚合起始劑(A)、日本專利第6469669號公報中所記載之肟酯光起始劑等,該內容被編入本說明書中。
當包含光聚合起始劑時,相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,其含量係0.1~30質量%為較佳,更佳為0.1~20質量%,進一步較佳為0.5~15質量%,進一步較佳為1.0~10質量%。光聚合起始劑可以僅含有1種,亦可以含有2種以上。當含有2種以上光聚合起始劑時,其合計量在上述範圍內為較佳。 另外,光聚合起始劑有時還作為熱聚合起始劑發揮作用,因此有時藉由烘箱或加熱板等的加熱而進一步進行基於光聚合起始劑之交聯。
-熱聚合起始劑- 本發明之樹脂組成物包含熱聚合起始劑亦較佳。 作為熱聚合起始劑,能夠依據聚合性化合物的種類而選擇,但熱自由基聚合起始劑為較佳。熱自由基聚合起始劑係藉由熱能而產生自由基來引發或促進具有聚合性之化合物的聚合反應之化合物。 又,上述光聚合起始劑亦有時具有藉由熱而引發聚合之功能,從而有時能夠作為熱聚合起始劑而添加。
作為熱聚合起始劑,可以舉出公知的偶氮系化合物、公知的過氧化物系化合物等。作為偶氮系化合物,能夠舉出雙偶氮系化合物。偶氮系化合物可以係具有氰基之化合物,亦可以係不具有氰基之化合物。作為過氧化物系化合物,能夠舉出過氧化酮、過氧化縮酮、過氧化氫、過氧化二烷、過氧化二醯、過氧化二碳酸酯、過氧化酯等。 作為熱聚合起始劑,亦能夠使用市售品,可以舉出FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造之V-40、V-601、VF-096、NOF CORPORATION製造之PERHEXIL O、PERHEXIL D、PERHEXIL I、PERHEXA 25O、PERHEXA 25Z、PERCUMYL D、PERCUMYL D-40、PERCUMYL D-40MB、PERCUMYL H、PERCUMYL P、PERCUMYL ND等。 又,作為熱自由基聚合起始劑,具體而言,可以舉出日本特開2008-063554號公報的0074~0118段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
作為樹脂組成物中的熱聚合起始劑的含量,相對於組成物的總固體成分,係0.05質量%以上10質量%以下為較佳,0.1質量%以上10質量%以下為更佳,0.1質量%以上5質量%以下為進一步較佳,0.5質量%以上3質量%以下為特佳。 樹脂組成物(尤其,第2樹脂組成物)可以單獨包含1種熱聚合起始劑,亦可以包含2種以上。包含2種以上之情況下,其合計量在上述範圍內為較佳。
〔敏化劑〕 樹脂組成物可以包含敏化劑。敏化劑吸收特定的光化射線而成為電子激發狀態。成為電子激發狀態之敏化劑與熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑等接觸而產生電子轉移、能量轉移、發熱等作用。藉此,熱自由基聚合起始劑、光自由基聚合起始劑發生化學變化而分解,並生成自由基、酸或鹼。 作為能夠使用之敏化劑,能夠使用二苯甲酮系、米其勒酮系、香豆素系、吡唑偶氮系、苯胺基偶氮系、三苯基甲烷系、蒽醌系、蒽系、蒽吡啶酮(anthrapyridone)系、亞苄基(benzylidene)系、氧雜菁(oxonol)系、吡唑并三唑偶氮系、吡啶酮偶氮系、花青系、啡噻𠯤系、吡咯并吡唑次甲基偶氮系、口山口星系、酞菁系、苯并吡喃系、靛藍系等的化合物。 作為敏化劑,例如可以舉出米其勒酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯甲酮、2,5-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環戊烷、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)環己酮、2,6-雙(4’-二乙胺基亞苄基)-4-甲基環己酮、4,4’-雙(二甲基胺基)查耳酮、4,4’-雙(二乙胺基)查耳酮、對二甲基胺基苯亞烯丙基(cinnamylidene)二氫茚酮、對二甲基胺基亞苄基二氫茚酮、2-(對二甲基胺基苯基亞聯苯基)-苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯基亞乙烯基)異萘并噻唑、1,3-雙(4’-二甲基胺基亞苄基)丙酮、1,3-雙(4’-二乙胺基亞苄基)丙酮、3,3’-羰基-雙(7-二乙胺基香豆素)、3-乙醯基-7-二甲基胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-苄氧基羰基-7-二甲基胺基香豆素、3-甲氧基羰基-7-二乙胺基香豆素、3-乙氧基羰基-7-二乙胺基香豆素(7-(二乙胺基)香豆素-3-羧酸乙酯)、N-苯基-N’-乙基乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、N-對甲苯基二乙醇胺、N-苯基乙醇胺、4-嗎啉基二苯甲酮、二甲基胺基苯甲酸異戊酯、二乙胺基苯甲酸異戊酯、2-巰基苯并咪唑、1-苯基-5-巰基四唑、2-巰基苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并㗁唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)苯并噻唑、2-(對二甲基胺基苯乙烯基)萘并(1,2-d)噻唑、2-(對二甲基胺基苯甲醯基)苯乙烯、二苯基乙醯胺、苯甲醯苯胺、N-甲基乙醯苯胺、3’,4’-二甲基乙醯苯胺等。 又,亦可以使用其他敏化色素。 關於敏化色素的詳細內容,能夠參閱日本特開2016-027357號公報的0161~0163段的記載,該內容被編入本說明書中。
當樹脂組成物包含敏化劑時,相對於樹脂組成物的總固體成分,敏化劑的含量係0.01~20質量%為較佳,0.1~15質量%為更佳,0.5~10質量%為進一步較佳。敏化劑可以單獨使用1種,亦可以同時使用2種以上。
〔鏈轉移劑〕 本發明的樹脂組成物可以含有鏈轉移劑。鏈轉移劑例如在高分子詞典第三版(高分子學會(The Society of Polymer Science,Japan)編,2005年)683-684頁中被定義。作為鏈轉移劑,例如可以使用在分子內具有-S-S-、-SO 2-S-、-N-O-、SH、PH、SiH及GeH之化合物群組、RAFT(Reversible Addition Fragmentation chain Transfer:可逆加成斷裂鏈轉移聚合)聚合中所使用之具有硫代羰基硫基之二硫代苯甲酸酯、三硫代碳酸酯、二硫代胺基甲酸酯、黃原酸酯化合物等。該等向低活性自由基供給氫而生成自由基,或者經氧化之後,藉由去質子而可生成自由基。尤其,能夠較佳地使用硫醇化合物。
又,鏈轉移劑亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0152~0153段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
當本發明的樹脂組成物具有鏈轉移劑時,相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分100質量份,鏈轉移劑的含量係0.01~20質量份為較佳,0.1~10質量份為更佳,0.5~5質量份為進一步較佳。鏈轉移劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。鏈轉移劑係2種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
〔光酸產生劑〕 本發明的樹脂組成物包含光酸產生劑為較佳。 光酸產生劑表示藉由200nm~900nm的光照射而產生布忍斯特酸及路易斯酸中的至少一者之化合物。所照射之光較佳為波長300nm~450nm的光,更佳為330nm~420nm的光。當單獨使用光酸產生劑或與敏化劑併用時,係能夠感光而產生酸之光酸產生劑為較佳。 作為所產生之酸的例子,可以較佳地舉出鹵化氫、羧酸、磺酸、亞磺酸、硫代亞磺酸、磷酸、磷酸單酯、磷酸二酯、硼衍生物、磷衍生物、銻衍生物、過氧化鹵(halogen peroxide)、磺醯胺等。
作為用於本發明的樹脂組成物中之光酸產生劑,例如可以舉出醌二疊氮化合物、肟磺酸鹽化合物、有機鹵化化合物、有機硼酸鹽化合物、二碸化合物、鎓鹽化合物等。 從靈敏度、保存穩定性的觀點考慮,有機鹵素化合物、肟磺酸鹽化合物、鎓鹽化合物為較佳,從所形成之膜的機械特性等考慮,肟酯為較佳。
作為醌二疊氮化合物,可以舉出醌二疊氮的磺酸以酯鍵結於1價或多價的羥基化合物者、醌二疊氮的磺酸以磺醯胺鍵結於1價或多價的胺基化合物者、醌二疊氮的磺酸以酯鍵結及/或以磺醯胺鍵結於多羥基多胺基化合物者等。該等多羥基化合物、多胺基化合物、多羥基多胺基化合物的所有官能基可以不被醌二疊氮取代,但以平均計官能基整體的40莫耳%以上被醌二疊氮取代為較佳。藉由含有這種醌二疊氮化合物,能夠獲得對作為通常的紫外線之水銀燈的i射線(波長365nm)、h射線(波長405nm)、g射線(波長436nm)感光之樹脂組成物。
作為羥基化合物,具體而言,能夠舉出苯酚、三羥基二苯甲酮、4-甲氧基苯酚、異丙醇、辛醇、三級丁醇、環己醇、萘酚、Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、TrisP-SA、TrisOCR-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亞甲基三-FR-CR、BisRS-26X、DML-MBPC、DML-MBOC、DML-OCHP、DML-PCHP、DML-PC、DML-PTBP、DML-34X、DML-EP、DML-POP、二羥甲基-BisOC-P、DML-PFP、DML-PSBP、DML-MTrisPC、TriML-P、TriML-35XL、TML-BP、TML-HQ、TML-pp-BPF、TML-BPA、TMOM-BP、HML-TPPHBA、HML-TPHAP(以上為產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製造)、BIR-OC、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-PCHP、BIP-BIOC-F、4PC、BIR-BIPC-F、TEP-BIP-A、46DMOC、46DMOEP、TM-BIP-A(以上為產品名稱,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製造)、2,6-二甲氧基甲基-4-三級丁基苯酚、2,6-二甲氧基甲基-對甲酚、2,6-二乙醯氧基甲基-對甲酚、萘酚、四羥基二苯甲酮、沒食子酸甲酯、雙酚A、雙酚E、亞甲基雙酚、BisP-AP(產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製造)、酚醛清漆樹脂等,但並不限定於該等。
作為胺基化合物,具體而言,能夠舉出苯胺、甲基苯胺、二乙胺、丁胺、1,4-伸苯基二胺、1,3-伸苯基二胺、4,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯硫醚等,但並不限定於該等。
又,作為多羥基多胺基化合物,具體而言,能夠舉出2,2-雙(3-胺基-4-羥基苯基)六氟丙烷、3,3’-二羥基聯苯胺等,但並不限定於該等。
在該等之中,作為醌二疊氮化合物,包含酚化合物及與4-萘醌二疊氮磺醯基的酯為較佳。藉此,能夠獲得對i射線曝光之更高的靈敏度和更高的解析度。
用於本發明的樹脂組成物中之醌二疊氮化合物的含量相對於樹脂100質量份,係1~50質量份為較佳,10~40質量份為更佳。藉由將醌二疊氮化合物的含量設在該範圍內,可獲得曝光部與未曝光部的對比度,從而能夠實現更高的靈敏度化。另外,依據需要可以添加敏化劑等。
光酸產生劑係包含肟磺酸鹽基之化合物(以下,亦簡稱為“肟磺酸鹽化合物”)為較佳。 肟磺酸鹽化合物只要具有肟磺酸鹽基,則沒有特別限制,但下述式(OS-1)、後述之式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)所表示之肟磺酸鹽化合物為較佳。
[化學式24]
Figure 02_image047
式(OS-1)中,X 3表示烷基、烷氧基或鹵素原子。在存在複數個X 3之情況下,可以各自相同,亦可以不同。上述X 3中之烷基及烷氧基可以具有取代基。作為上述X 3中的烷基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷基為較佳。作為上述X 3中之烷氧基,碳數1~4的直鏈狀或支鏈狀烷氧基為較佳。作為上述X 3中的鹵素原子,氯原子或氟原子為較佳。 式(OS-1)中,m3表示0~3的整數,0或1為較佳。當m3為2或3時,複數個X 3可以相同亦可以不同。 式(OS-1)中,R 34表示烷基或芳基,碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基、碳數1~5的鹵化烷氧基、可以被W取代之苯基、可以被W取代之萘基或可以被W取代之蒽基為較佳。W表示鹵素原子、氰基、硝基、碳數1~10的烷基、碳數1~10的烷氧基、碳數1~5的鹵化烷基或碳數1~5的鹵化烷氧基、碳數6~20的芳基、碳數6~20的鹵化芳基。
式(OS-1)中,m3係3、X 3係甲基、X 3的取代位置係鄰位、R 34係碳數1~10的直鏈狀烷基、7,7-二甲基-2-氧代降崁基甲基或對甲苯基的化合物為特佳。
作為式(OS-1)所表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可以例示出日本特開2011-209692號公報的段落號0064~0068、日本特開2015-194674號公報的段落號0158~0167中所記載之以下的化合物,該等內容被編入本說明書中。
[化學式25]
Figure 02_image049
式(OS-103)~式(OS-105)中,R s1表示烷基、芳基或雜芳基,有時存在複數個之R s2分別獨立地表示氫原子、烷基、芳基或鹵素原子,有時存在複數個之R s6分別獨立地表示鹵素原子、烷基、烷氧基、磺酸基、胺基磺醯基或烷氧基磺醯基,Xs表示O或S,ns表示1或2,ms表示0~6的整數。 式(OS-103)~式(OS-105)中,R s1所表示之烷基(碳數1~30為較佳)、芳基(碳數6~30為較佳)或雜芳基(碳數4~30為較佳)可以在可獲得本發明的效果的範圍內具有公知的取代基。
式(OS-103)~式(OS-105)中,R s2係氫原子、烷基(碳數1~12為較佳)或芳基(碳數6~30為較佳)為較佳,氫原子或烷基為更佳。有時在化合物中存在2個以上之R s2中1個或2個係烷基、芳基或鹵素原子為較佳,1個係烷基、芳基或鹵素原子為更佳,1個係烷基且剩餘部分係氫原子為特佳。R s2所表示之烷基或芳基可以在可獲得本發明的效果之範圍內具有公知的取代基。 式(OS-103)、式(OS-104)或式(OS-105)中,Xs表示O或S,O為較佳。上述式(OS-103)~(OS-105)中,包含Xs作為環員之環係5員環或6員環。
式(OS-103)~式(OS-105)中,ns表示1或2,Xs係O之情況下,ns係1為較佳,又,Xs係S之情況下,ns係2為較佳。 式(OS-103)~式(OS-105)中,R s6所表示之烷基(碳數1~30為較佳)及烷氧基(碳數1~30為較佳)可以具有取代基。 式(OS-103)~式(OS-105)中,ms表示0~6的整數,0~2的整數為較佳,0或1為更佳,0為特佳。
又,上述式(OS-103)所表示之化合物係下述式(OS-106)、式(OS-110)或式(OS-111)所表示之化合物為特佳,上述式(OS-104)所表示之化合物係下述式(OS-107)所表示之化合物為特佳,上述式(OS-105)所表示之化合物係下述式(OS-108)或式(OS-109)所表示之化合物為特佳。 [化學式26]
Figure 02_image051
式(OS-106)~式(OS-111)中,R t1表示烷基、芳基或雜芳基,R t7表示氫原子或溴原子,R t8表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,R t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,R t2表示氫原子或甲基。 式(OS-106)~式(OS-111)中,R t7表示氫原子或溴原子,氫原子為較佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R t8表示氫原子、碳數1~8的烷基、鹵素原子、氯甲基、溴甲基、溴乙基、甲氧基甲基、苯基或氯苯基,碳數1~8的烷基、鹵素原子或苯基為較佳,碳數1~8的烷基為更佳,碳數1~6的烷基為進一步較佳,甲基為特佳。
式(OS-106)~式(OS-111)中,R t9表示氫原子、鹵素原子、甲基或甲氧基,氫原子為較佳。 R t2表示氫原子或甲基,氫原子為較佳。 又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟的立體結構(E,Z),可以為其中任一者,亦可以為混合物。 作為上述式(OS-103)~式(OS-105)所表示之肟磺酸鹽化合物的具體例,可以例示出日本特開2011-209692號公報的段落號0088~0095、日本特開2015-194674號公報的段落號0168~0194中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。
作為包含至少1個肟磺酸鹽基之肟磺酸鹽化合物的較佳的其他態樣,可以舉出下述式(OS-101)、式(OS-102)所表示之化合物。
[化學式27]
Figure 02_image053
式(OS-101)或式(OS-102)中,R u9表示氫原子、烷基、烯基、烷氧基、烷氧基羰基、醯基、胺甲醯基、胺磺醯基、磺基、氰基、芳基或雜芳基。R u9係氰基或芳基之態樣為更佳,R u9係氰基、苯基或萘基之態樣為進一步較佳。 式(OS-101)或式(OS-102)中,R u2a表示烷基或芳基。 式(OS-101)或式(OS-102)中,Xu表示-O-、-S-、-NH-、-NR u5-、-CH 2-、-CR u6H-或CR u6R u7-,R u5~R u7分別獨立地表示烷基或芳基。
式(OS-101)或式(OS-102)中,R u1~R u4分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、烯基、烷氧基、胺基、烷氧基羰基、烷基羰基、芳基羰基、醯胺基、磺基、氰基或芳基。R u1~R u4中的2個可以各自相互鍵結而形成環。此時,環可以縮合而與苯環一起形成縮合環。作為R u1~R u4,氫原子、鹵素原子或烷基為較佳,又,R u1~R u4中的至少2個相互鍵結而形成芳基之態樣亦較佳。其中,R u1~R u4均係氫原子的態樣為較佳。上述取代基均可以進一步具有取代基。
上述式(OS-101)所表示之化合物係式(OS-102)所表示之化合物為更佳。 又,在上述肟磺酸鹽化合物中,關於肟或苯并噻唑環的立體結構(E,Z等),分別可以係其中任一者,亦可以係混合物。 作為式(OS-101)所表示之化合物的具體例,可以例示出日本特開2011-209692號公報的段落號0102~0106、日本特開2015-194674號公報的段落號0195~0207中所記載的化合物,該等內容被編入本說明書中。 在上述化合物之中,下述b-9、b-16、b-31、b-33為較佳。 [化學式28]
Figure 02_image055
作為市售品,能夠舉出WPAG-336(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造)、WPAG-443(FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation製造)、MBZ-101(Midori Kagaku Co.,Ltd.製造)等。
又,作為較佳例,亦可以舉出下述結構式所表示之化合物。 [化學式29]
Figure 02_image057
作為有機鹵化化合物,具體而言,可以舉出若林等“Bull Chem.Soc Japan”42、2924(1969)、美國專利第3,905,815號說明書、日本特公昭46-4605號、日本特開昭48-36281號公報、日本特開昭55-32070號公報、日本特開昭60-239736號公報、日本特開昭61-169835號公報、日本特開昭61-169837號公報、日本特開昭62-58241號公報、日本特開昭62-212401號公報、日本特開昭63-70243號公報、日本特開昭63-298339號公報、M.P.Hutt“Jurnal of Heterocyclic Chemistry”1(No3),(1970)等中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。尤其,作為較佳例,可以舉出三鹵甲基取代之㗁唑化合物:S-三𠯤化合物。 更佳地,可以舉出至少1個單、二或三鹵素取代甲基鍵結於s-三𠯤環之s-三𠯤衍生物,具體而言,例如可以舉出2,4,6-三(單氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(二氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(三氯甲基)-s-三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-正丙基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(α,α,β-三氯乙基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(3,4-環氧苯基)-4、6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對氯苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-〔1-(對甲氧基苯基)-2,4-丁二烯基〕-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯乙烯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲氧基苯乙烯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對異丙氧基苯乙烯基)-4、6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(對甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-(4-萘氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苯硫基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2-苄硫基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(二溴甲基)-s-三𠯤、2,4,6-三(三溴甲基)-s-三𠯤、2-甲基-4,6-雙(三溴甲基)-s-三𠯤、2-甲氧基-4,6-雙(三溴甲基)-s-三𠯤等。
作為有機硼酸鹽化合物,作為具體例例如可以舉出日本特開昭62-143044號公報、日本特開昭62-150242號公報、日本特開平9-188685號公報、日本特開平9-188686號公報、日本特開平9-188710號公報、日本特開2000-131837號公報、日本特開2002-107916號公報、日本專利第2764769號公報、日本特開2002-116539號公報等及Kunz,Martin“Rad Tech'98.Proceeding April 19-22,1998,Chicago”等中所記載之有機硼酸鹽、日本特開平6-157623號公報、日本特開平6-175564號公報、日本特開平6-175561號公報中所記載之有機硼鋶錯合物或有機硼氧代鋶錯合物、日本特開平6-175554號公報、日本特開平6-175553號公報中所記載之有機硼錪錯合物、日本特開平9-188710號公報中所記載之有機硼鏻錯合物、日本特開平6-348011號公報、日本特開平7-128785號公報、日本特開平7-140589號公報、日本特開平7-306527號公報、日本特開平7-292014號公報等中所記載之有機硼過渡金屬配位錯合物等,該等內容被編入本說明書中。
作為二碸化合物,可以舉出日本特開昭61-166544號公報、日本特願2001-132318公報等中所記載之化合物及重氮二碸化合物。
作為上述鎓鹽化合物,例如可以舉出S.I.Schlesinger,Photogr.Sci.Eng.,18,387(1974)、T.S.Bal等人,Polymer,21,423(1980)中所記載之重氮鹽、美國專利第4,069,055號說明書、日本特開平4-365049號公報等中所記載之銨鹽、美國專利第4,069,055號、美國專利第4,069,056號的各說明書中所記載之鏻鹽、歐洲專利第104,143號、美國專利第339,049號、美國專利第410,201號的各說明書、日本特開平2-150848號、日本特開平2-296514號公報中所記載之錪鹽、歐洲專利第370,693號、歐洲專利第390,214號、歐洲專利第233,567號、歐洲專利第297,443號、歐洲專利第297,442號、美國專利第4,933,377號、美國專利第161,811號、美國專利第410,201號、美國專利第339,049號、美國專利第4,760,013號、美國專利第4,734,444號、美國專利第2,833,827號、德國專利第2,904,626號、德國專利第3,604,580號、德國專利第3,604,581號的各說明書中所記載之鋶鹽、J.V.Crivello等人,Macromolecules,10(6),1307(1977)、J.V.Crivello等人,J.Polymer Sci.,Polymer Chem.Ed.,17,1047(1979)中所記載之硒鹽、C.S.Wen等人,Teh,Proc.Conf.Rad.Curing ASIA,p478 Tokyo,Oct(1988)中所記載之砷鹽、吡啶鎓鹽等鎓鹽等,該等內容被編入本說明書中。
作為鎓鹽,可以舉出下述通式(RI-I)~(RI-III)所表示之鎓鹽。 [化學式30]
Figure 02_image059
式(RI-I)中,Ar 11表示可以具有1~6個取代基之碳數20以下的芳基,作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數6~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的烷基胺基、碳數2~12的二烷基胺基、烷基的碳數係1~12的烷基醯胺基或芳基的碳數係6~20的芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z 11 -表示1價的陰離子,係鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性的方面而言,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子為較佳。式(RI-II)中,Ar 21、Ar 22各自獨立地表示可以具有1~6個取代基之碳數1~20的芳基,作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的單烷基胺基、烷基的碳數分別獨立地係1~12的二烷基胺基、烷基的碳數係1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z 21 -表示1價的陰離子,係鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面而言,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。式(RI-III)中,R 31、R 32、R 33各自獨立地表示可以具有1~6個取代基之碳數6~20的芳基或烷基、烯基、炔基,較佳地,從反應性、穩定性的方面考慮,芳基為較佳。作為較佳的取代基,可以舉出碳數1~12的烷基、碳數2~12的烯基、碳數2~12的炔基、碳數1~12的芳基、碳數1~12的烷氧基、碳數1~12的芳氧基、鹵素原子、碳數1~12的單烷基胺基、烷基的碳數分別獨立地係1~12的二烷基胺基、烷基的碳數係1~12的烷基醯胺基或芳基醯胺基、羰基、羧基、氰基、磺醯基、碳數1~12的硫代烷基、碳數1~12的硫代芳基。Z 31 -表示1價的陰離子,係鹵素離子、過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、硫代磺酸離子、硫酸離子,從穩定性、反應性的方面而言,過氯酸離子、六氟磷酸鹽離子、四氟硼酸鹽離子、磺酸離子、亞磺酸離子、羧酸離子為較佳。
作為較佳的光酸產生劑的具體例,可以舉出以下者。 [化學式31]
Figure 02_image061
[化學式32]
Figure 02_image063
[化學式33]
Figure 02_image065
[化學式34]
Figure 02_image067
相對於樹脂組成物的總固體成分,光酸產生劑使用0.1~20質量%為較佳,使用0.5~18質量%為更佳,使用0.5~10質量%為進一步較佳,使用0.5~3質量%為更進一步較佳,使用0.5~1.2質量%為進而更進一步較佳。 光酸產生劑可以單獨使用1種,亦可以以複數種的組合使用。複數種的組合之情況下,該等的合計量在上述範圍內為較佳。 又,為了賦予對所期望的光源之感光性,與敏化劑併用亦較佳。
<鹼產生劑> 本發明的樹脂組成物可以包含鹼產生劑。在此,鹼產生劑係能夠藉由物理或化學作用而產生鹼之化合物。作為對本發明的樹脂組成物而言較佳的鹼產生劑,可以舉出熱鹼產生劑及光鹼產生劑。 尤其,樹脂組成物包含環化樹脂的前驅物之情況下,樹脂組成物包含鹼產生劑為較佳。藉由樹脂組成物含有熱鹼產生劑,例如能夠藉由加熱來促進前驅物的環化反應,從而成為硬化物的機械特性或耐藥品性良好者,例如作為半導體封裝中所包含之重新配線層用層間絕緣膜的性能變得良好。 作為鹼產生劑,可以係離子型鹼產生劑,亦可以係非離子型鹼產生劑。作為由鹼產生劑產生之鹼,例如可以舉出二級胺、三級胺。 關於本發明之鹼產生劑並沒有特別限制,能夠使用公知的鹼產生劑。作為公知的鹼產生劑,例如能夠使用胺甲醯基肟化合物、胺甲醯基羥胺化合物、胺甲酸化合物、甲醯胺化合物、乙醯胺化合物、胺甲酸酯化合物、苄基胺甲酸酯化合物、硝基苄基胺甲酸酯化合物、磺醯胺化合物、咪唑衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、吡啶衍生物化合物、α-胺基苯乙酮衍生物化合物、四級銨鹽衍生物化合物、吡啶鎓鹽、α-內酯環衍生物化合物、胺醯亞胺化合物、鄰苯二甲醯亞胺衍生物化合物、醯氧基亞胺基化合物等。 作為非離子型鹼產生劑的具體化合物,可以舉出式(B1)、式(B2)或式(B3)所表示之化合物。 [化學式35]
Figure 02_image069
式(B1)及式(B2)中,Rb 1、Rb 2及Rb 3分別獨立地係不具有三級胺結構之有機基團、鹵素原子或氫原子。其中,Rb 1及Rb 2不會同時成為氫原子。又,Rb 1、Rb 2及Rb 3不會均具有羧基。另外,在本說明書中,三級胺結構係指3價的氮原子的3個鍵結鍵均與烴系的碳原子共價鍵結之結構。故,鍵結之碳原子係構成羰基之碳原子之情況下,亦即,與氮原子一同形成醯胺基時,則不限於此。
式(B1)、(B2)中,關於Rb 1、Rb 2及Rb 3,該等中至少1個包含環狀結構為較佳,至少2個包含環狀結構為更佳。作為環狀結構,可以係單環及縮合環中的任一種,單環或由2個單環縮合而成之縮合環為較佳。單環係5員環或6員環為較佳,6員環為更佳。單環係環己烷環及苯環為較佳,環己烷環為更佳。
更具體而言,Rb 1及Rb 2係氫原子、烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)或芳基烷基(碳數7~25為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)為較佳。該等基團在發揮本發明的效果之範圍內可以具有取代基。Rb 1與Rb 2可以相互鍵結而形成環。作為所形成之環,4~7員的含氮雜環為較佳。Rb 1及Rb 2尤其係可以具有取代基之直鏈、支鏈或環狀的烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)為較佳,可以具有取代基之環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)為更佳,可以具有取代基之環己基為進一步較佳。
作為Rb 3,可以舉出烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)、芳基烯基(碳數8~24為較佳,8~20為更佳,8~16為進一步較佳)、烷氧基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳氧基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)或芳基烷氧基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳)。其中,環烷基(碳數3~24為較佳,3~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基烯基、芳基烷氧基為較佳。Rb 3在發揮本發明的效果之範圍內可以進一步具有取代基。
式(B1)所表示之化合物係下述式(B1-1)或下述式(B1-2)所表示之化合物為較佳。 [化學式36]
Figure 02_image071
式中,Rb 11及Rb 12以及Rb 31及Rb 32分別與式(B1)中的Rb 1及Rb 2相同。 Rb 13為烷基(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、烯基(碳數2~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),在發揮本發明的效果之範圍內可以具有取代基。其中,Rb 13係芳基烷基為較佳。
Rb 33及Rb 34分別獨立地係氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~8為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~8為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子為較佳。
Rb 35係烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),芳基為較佳。
式(B1-1)所表示之化合物係式(B1-1a)所表示之化合物亦較佳。 [化學式37]
Figure 02_image073
Rb 11及Rb 12與式(B1-1)中的Rb 11及Rb 12同義。 Rb 15及Rb 16係氫原子、烷基(碳數1~12為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳),氫原子或甲基為較佳。 Rb 17係烷基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,3~8為進一步較佳)、烯基(碳數2~12為較佳,2~10為更佳,3~8為進一步較佳)、芳基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~12為進一步較佳)、芳基烷基(碳數7~23為較佳,7~19為更佳,7~12為進一步較佳),其中芳基為較佳。
[化學式38]
Figure 02_image075
式(B3)中,L表示在連接相鄰之氧原子和碳原子之連接鏈的路徑上具有飽和烴基的2價的烴基且連接鏈的路徑上的原子數為3以上的烴基。又,R N1及R N2分別獨立地表示1價的有機基團。
在本說明書中,“連接鏈”係指連結連接對象的2個原子或原子組之間之路徑上的原子鏈中以最短(最小原子數)路徑連接該等連接對象者。例如,下述式所表示之化合物中,L由伸苯基伸乙基構成,且具有伸乙基作為飽和烴基,連接鏈由4個碳原子構成,連接鏈的路徑上的原子數(亦即,構成連接鏈之原子的數量,以下亦稱為“連接鏈長”或“連接鏈的長度”。)為4。 [化學式39]
Figure 02_image077
式(B3)中的L中的碳數(亦包括連接鏈中的碳原子以外的碳原子)係3~24為較佳。上限係12以下為更佳,10以下為進一步較佳,8以下為特佳。下限係4以上為更佳。從迅速進行上述分子內環化反應之觀點考慮,L的連接鏈長的上限係12以下為較佳,8以下為更佳,6以下為進一步較佳,5以下為特佳。尤其,L的連接鏈長係4或5為較佳,4為最佳。作為鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可以舉出國際公開第2020/066416號的段落號0102~0168中所記載之化合物、國際公開第2018/038002號的段落號0143~0177中所記載之化合物。
又,鹼產生劑包含下述式(N1)所表示之化合物亦較佳。 [化學式40]
Figure 02_image079
式(N1)中,R N1及R N2分別獨立地表示1價的有機基團,R C1表示氫原子或保護基,L表示2價的連接基。
L係2價的連接基,2價的有機基團為較佳。連接基的連接鏈長係1以上為較佳,2以上為更佳。作為上限,12以下為較佳,8以下為更佳,5以下為進一步較佳。連接鏈長係在式中的2個羰基之間成為最短路程之原子排列上存在之原子的數量。
式(N1)中,R N1及R N2分別獨立地表示1價的有機基團(碳數1~24為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳),烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)為較佳,具體而言,能夠舉出脂肪族烴基(碳數1~24為較佳,1~12為更佳,1~10為進一步較佳)或芳香族烴基(碳數6~22為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳),脂肪族烴基為較佳。若使用脂肪族烴基作為R N1及R N2,則所產生之鹼的鹼性高,因此為較佳。另外,脂肪族烴基及芳香族烴基可以具有取代基,又,脂肪族烴基及芳香族烴基可以在脂肪族烴鏈中或芳香環中、取代基中具有氧原子。尤其,可以例示出脂肪族烴基在烴鏈中具有氧原子之態樣。
作為構成R N1及R N2之脂肪族烴基,可以舉出直鏈或支鏈的鏈狀烷基、環狀烷基、鏈狀烷基與環狀烷基的組合相關之基團、在鏈中具有氧原子之烷基。直鏈或支鏈的鏈狀烷基係碳數1~24者為較佳,2~18為更佳,3~12為進一步較佳。直鏈或支鏈的鏈狀烷基例如可以舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一基、十二基、異丙基、異丁基、二級丁基、三級丁基、異戊基、新戊基、三級戊基、異己基等。 環狀烷基係碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。環狀烷基例如可以舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環辛基等。 鏈狀烷基與環狀烷基的組合相關之基團係碳數4~24者為較佳,4~18為更佳,4~12為進一步較佳。鏈狀烷基與環狀烷基的組合相關之基團例如可以舉出環己基甲基、環己基乙基、環己基丙基、甲基環己基甲基、乙基環己基乙基等。 在鏈中具有氧原子之烷基係碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。在鏈中具有氧原子之烷基可以為鏈狀,亦可以為環狀,且可以為直鏈,亦可以為支鏈。 其中,在提高後述的分解生成鹼的沸點之觀點上,R N1及R N2係碳數5~12的烷基為較佳。其中,在重視與金屬(例如銅)的層積層時的密接性之配方中,具有環狀的烷基之基團或碳數1~8的烷基為較佳。
R N1及R N2可以相互連接而形成環狀結構。形成環狀結構之情況下,可以在鏈中具有氧原子等。又,R N1及R N2所形成之環狀結構可以係單環,亦可以係縮合環,但單環為較佳。作為所形成之環狀結構,式(N1)中的含有氮原子之5員環或6員環為較佳,例如可以舉出吡咯環、咪唑環、吡唑環、吡咯啉環、吡咯啶環、咪唑啶環、吡唑環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環等,可以較佳地舉出吡咯啉環、吡咯啶環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環。
R C1表示氫原子或保護基,氫原子為較佳。
作為保護基,藉由酸或鹼的作用而分解之保護基為較佳,可以較佳地舉出藉由酸而分解之保護基。
作為保護基的具體例,可以舉出鏈狀或環狀的烷基或在鏈中具有氧原子之鏈狀或環狀的烷基。作為鏈狀或環狀的烷基,可以舉出甲基、乙基、異丙基、第三丁基、環己基等。作為在鏈中具有氧原子之鏈狀的烷基,具體而言,可以舉出烷氧基烷基,進一步具體而言,可以舉出甲氧基甲基(MOM)基團、乙氧基乙基(EE)基團等。作為在鏈中具有氧原子之環狀的烷基,可以舉出環氧基、縮水甘油基、氧雜環丁基、四氫呋喃基、四氫吡喃(THP)基等。
作為構成L之2價的連接基並沒有特別規定,但烴基為較佳,脂肪族烴基為更佳。烴基可以具有取代基,又,可以在烴鏈中具有碳原子以外的種類的原子。更具體而言,可以在鏈中具有氧原子之2價的烴連接基為較佳,可以在鏈中具有氧原子之2價的脂肪族烴基、2價的芳香族烴基或可以在鏈中具有氧原子之2價的脂肪族烴基與2價的芳香族烴基的組合相關之基團為更佳,可以在鏈中具有氧原子之2價的脂肪族烴基為進一步較佳。該等基不具有氧原子為較佳。 2價的烴連接基係碳數1~24者為較佳,2~12為更佳,2~6為進一步較佳。2價的脂肪族烴基係碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。2價的芳香族烴基係碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。2價的脂肪族烴基與2價的芳香族烴基的組合相關之基團(例如,伸芳基烷基)係碳數7~22者為較佳,7~18為更佳,7~10為進一步較佳。
作為連接基L,具體而言,直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、鏈狀伸烷基與環狀伸烷基的組合相關之基團、在鏈中具有氧原子之伸烷基、直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基、環狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基伸烷基為較佳。 直鏈或支鏈的鏈狀伸烷基係碳數1~12者為較佳,2~6為更佳,2~4為進一步較佳。 環狀伸烷基係碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。 鏈狀伸烷基與環狀伸烷基的組合相關之基團係碳數4~24者為較佳,4~12為更佳,4~6為進一步較佳。 在鏈中具有氧原子之伸烷基可以係鏈狀,亦可以係環狀,且可以係直鏈,亦可以係支鏈。在鏈中具有氧原子之伸烷基係碳數1~12者為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳。
直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基係碳數2~12者為較佳,2~6為更佳,2~3為進一步較佳。直鏈或支鏈的鏈狀的伸烯基的C=C鍵的數量係1~10為較佳,1~6為更佳,1~3為進一步較佳。 環狀的伸烯基係碳數3~12者為較佳,3~6為更佳。環狀的伸烯基的C=C鍵的數量係1~6為較佳,1~4為更佳,1~2為進一步較佳。 伸芳基係碳數6~22者為較佳,6~18為更佳,6~10為進一步較佳。 伸芳基伸烷基係碳數7~23者為較佳,7~19為更佳,7~11為進一步較佳。 其中,鏈狀伸烷基、環狀伸烷基、在鏈中具有氧原子之伸烷基、鏈狀的伸烯基、伸芳基、伸芳基伸烷基為較佳,1,2-伸乙基、丙二基(尤其是1,3-丙二基)、環己二基(尤其是1,2-環己二基)、伸乙烯基(尤其是順式伸乙烯基)、伸苯基(1,2-伸苯基)、伸苯基亞甲基(尤其是1,2-伸苯基亞甲基)、伸乙氧基伸乙基(尤其是1,2-伸乙氧基-1,2-伸乙基)為更佳。
作為鹼產生劑,可以舉出下述例子,但本發明不應解釋為受其限定。
[化學式41]
Figure 02_image081
非離子型鹼產生劑的分子量係800以下為較佳,600以下為更佳,500以下為進一步較佳。作為下限,100以上為較佳,200以上為更佳,300以上為進一步較佳。
作為離子型鹼產生劑的具體的較佳化合物,例如亦可以舉出國際公開第2018/038002號的段落號0148~0163中所記載之化合物。
作為銨鹽的具體例,能夠舉出以下化合物,但本發明並不限定於該等。 [化學式42]
Figure 02_image083
作為亞胺鎓(Iminium)鹽的具體例,能夠舉出以下化合物,但本發明並不限定於該等。 [化學式43]
Figure 02_image085
本發明的樹脂組成物包含鹼產生劑之情況下,相對於本發明的樹脂組成物中的樹脂100質量份,鹼產生劑的含量,係0.1~50質量份為較佳。下限係0.3質量份以上為更佳,0.5質量份以上為進一步較佳。上限係30質量份以下為更佳,20質量份以下為進一步較佳,10質量份以下為進一步較佳,亦可以為5質量份以下,亦可以為4質量份以下。 鹼產生劑能夠使用1種或2種以上。當使用2種以上時,合計量在上述範圍內為較佳。
<溶劑> 本發明的樹脂組成物包含溶劑為較佳。 溶劑能夠任意使用公知的溶劑。溶劑較佳為有機溶劑。作為有機溶劑,可以舉出酯類、醚類、酮類、環狀烴類、亞碸類、醯胺類、脲類、醇類等化合物。
作為酯類,作為較佳者例如可以舉出乙酸乙酯、乙酸正丁酯、乙酸異丁酯、乙酸己酯、甲酸戊酯、乙酸異戊酯、丙酸丁酯、丁酸異丙酯、丁酸乙酯、丁酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、γ-丁內酯、ε-己內酯、δ-戊內酯、烷氧基乙酸烷基酯(例如,烷氧基乙酸甲酯、烷氧基乙酸乙酯、烷氧基乙酸丁酯(例如,甲氧基乙酸甲酯、甲氧基乙酸乙酯、甲氧基乙酸丁酯、乙氧基乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯等))、3-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,3-烷氧基丙酸甲酯、3-烷氧基丙酸乙酯等(例如,3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯等))、2-烷氧基丙酸烷基酯類(例如,2-烷氧基丙酸甲酯、2-烷氧基丙酸乙酯、2-烷氧基丙酸丙酯等(例如,2-甲氧基丙酸甲酯、2-甲氧基丙酸乙酯、2-甲氧基丙酸丙酯、2-乙氧基丙酸甲酯、2-乙氧基丙酸乙酯))、2-烷氧基-2-甲基丙酸甲酯及2-烷氧基-2-甲基丙酸乙酯(例如,2-甲氧基-2-甲基丙酸甲酯、2-乙氧基-2-甲基丙酸乙酯等)、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、2-氧代丁酸甲酯、2-氧代丁酸乙酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯等。
作為醚類,作為較佳者例如可以舉出乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇乙基甲醚、二乙二醇丁基甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、四氫呋喃、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、甲基賽路蘇乙酸酯、乙基賽路蘇乙酸酯、二乙二醇單甲醚、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單丁醚、丙二醇單甲醚、丙二醇二甲醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、乙二醇單丁醚、乙二醇單丁醚乙酸酯、二乙二醇乙基甲醚、丙二醇單丙醚乙酸酯、二丙二醇二甲醚等。
作為酮類,作為較佳者例如可以舉出甲基乙基酮、環己酮、環戊酮、2-庚酮、3-庚酮、3-甲基環己酮、左旋葡萄糖酮、二氫左旋葡萄糖酮等。
作為環狀烴類,作為較佳者例如可以舉出甲苯、二甲苯、苯甲醚等芳香族烴類、檸檬烯等環式萜烯類。
作為亞碸類,例如,可以舉出二甲基亞碸作為較佳者。
作為醯胺類,作為較佳者可以舉出N-甲基-2-吡咯啶酮、N-乙基-2-吡咯啶酮、N-環己基-2-吡咯啶酮、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基異丁醯胺、3-甲氧基-N,N-二甲基丙醯胺、3-丁氧基-N,N-二甲基丙醯胺、N-甲醯基嗎啉、N-乙醯基嗎啉等。
作為脲類,作為較佳者可以舉出N,N,N’,N’-四甲基脲、1,3-二甲基-2-咪唑啶酮等。
作為醇類,可以舉出甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苯甲醇、乙二醇單甲醚、1-甲氧基-2-丙醇、2-乙氧基乙醇、二乙二醇單乙醚、二乙二醇單己醚、三乙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單甲醚、聚乙二醇單甲醚、聚丙二醇、四乙二醇、乙二醇單丁醚、乙二醇單苄基醚、乙二醇單苯基醚、甲基苯基甲醇、正戊醇、甲基戊醇及二丙酮醇等。
從塗佈面性狀的改進等觀點考慮,溶劑係混合2種以上之形態亦較佳。
在本發明中,選自3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙基賽路蘇乙酸酯、乳酸乙酯、二乙二醇二甲醚、乙酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、2-庚酮、環己酮、環戊酮、γ-丁內酯、二甲基亞碸、乙基卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、N-甲基-2-吡咯啶酮、丙二醇甲醚及丙二醇甲醚乙酸酯、左旋葡萄糖酮、二氫左旋葡萄糖酮中之1種溶劑或由2種以上構成之混合溶劑為較佳。併用二甲基亞碸和γ-丁內酯或併用N-甲基-2-吡咯啶酮和乳酸乙酯為特佳。
從塗佈性的觀點考慮,溶劑的含量設為本發明的樹脂組成物的總固體成分濃度成為5~80質量%之量為較佳,設為本發明的樹脂組成物的總固體成分濃度成為5~75質量%之量為更佳,設為本發明的樹脂組成物的總固體成分濃度成為10~70質量%之量為進一步較佳,使本發明的樹脂組成物的總固體成分濃度成為20~70質量%為進一步較佳。溶劑含量依據塗膜的所需厚度和塗佈方法調節即可。
本發明的樹脂組成物可以僅含有1種溶劑,亦可以含有2種以上。含有2種以上溶劑時,其合計在上述範圍為較佳。
<金屬接著性改善劑> 本發明的樹脂組成物包含用於提高與用於電極或配線等中之金屬材料的接著性之金屬接著性改善劑為較佳。作為金屬接著性改善劑,可以舉出具有烷氧基甲矽烷基之矽烷偶合劑、鋁系接著助劑、鈦系接著助劑、具有磺醯胺結構之化合物及具有硫基脲結構之化合物、磷酸衍生物化合物、β酮酸酯(keto ester)化合物、胺基化合物等。
〔矽烷偶合劑〕 作為矽烷偶合劑,例如可以舉出國際公開第2015/199219號的0167段中所記載之化合物、日本特開2014-191002號公報的0062~0073段中所記載之化合物、國際公開第2011/080992號的0063~0071段中所記載之化合物、日本特開2014-191252號公報的0060~0061段中所記載之化合物、日本特開2014-041264號公報的0045~0052段中所記載之化合物、國際公開第2014/097594號的0055段中所記載之化合物、日本特開2018-173573的0067~0078段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。又,如日本特開2011-128358號公報的0050~0058段中所記載,使用2種以上不同之矽烷偶合劑亦較佳。又,矽烷偶合劑使用下述化合物亦較佳。以下式中,Me表示甲基,Et表示乙基。
[化學式44]
Figure 02_image087
作為其他矽烷偶合劑,例如可以舉出乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二乙氧基矽烷、3-甲基丙烯醯氧基丙基三乙氧基矽烷、3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N-2-(胺基乙基)-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-三乙氧基甲矽烷基-N-(1,3-二甲基-亞丁基)丙胺、N-苯基-3-胺基丙基三甲氧基矽烷、三-(三甲氧基甲矽烷基丙基)異氰脲酸酯、3-脲基丙基三烷氧基矽烷、3-巰基丙基甲基二甲氧基矽烷、3-巰基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸酯丙基三乙氧基矽烷、3-三甲氧基甲矽烷基丙基琥珀酸酐。該等能夠單獨使用1種或者組合使用2種以上。
〔鋁系接著助劑〕 作為鋁系接著助劑,例如能夠舉出三(乙醯乙酸乙酯)鋁、三(乙醯丙酮)鋁、乙醯乙酸乙酯鋁二異丙酯等。
又,作為其他金屬接著性改善劑,亦能夠使用日本特開2014-186186號公報的0046~0049段中所記載之化合物、日本特開2013-072935號公報的0032~0043段中所記載之硫化物系化合物,該等內容被編入本說明書中。
相對於特定樹脂100質量份,金屬接著性改善劑的含量較佳為0.01~30質量份,更佳為在0.1~10質量份的範圍內,進一步較佳為在0.5~5質量份的範圍內。藉由設為上述下限值以上,圖案與金屬層的接著性變得良好,藉由設為上述上限值以下,圖案的耐熱性、機械特性變得良好。金屬接著性改善劑可以僅為1種,亦可以為2種以上。使用2種以上之情況下,其合計在上述範圍內為較佳。
<遷移抑制劑> 本發明的樹脂組成物進一步包含遷移抑制劑為較佳。藉由包含遷移抑制劑,能夠有效地抑制源自金屬層(金屬配線)之金屬離子向膜內移動。
作為遷移抑制劑,並沒有特別限制,可以舉出具有雜環(吡咯環、呋喃環、噻吩環、咪唑環、㗁唑環、噻唑環、吡唑環、異㗁唑環、異噻唑環、四唑環、吡啶環、嗒𠯤環、嘧啶環、吡𠯤環、哌啶環、哌𠯤環、嗎啉環、2H-吡喃環及6H-吡喃環、三𠯤環)之化合物、硫脲類及具有氫硫基之化合物、受阻酚系化合物、水楊酸衍生物系化合物、醯肼衍生物系化合物。尤其,能夠較佳地使用1,2,4-三唑、苯并三唑、3-胺基-1,2,4-三唑、3,5-二胺基-1,2,4-三唑等三唑系化合物、1H-四唑、5-苯基四唑、5-胺基-1H-四唑等四唑系化合物。
或者,亦能夠使用捕捉鹵素離子等陰離子之離子捕捉劑。
作為其他遷移抑制劑,能夠使用日本特開2013-015701號公報的0094段中所記載之防銹劑、日本特開2009-283711號公報的0073~0076段中所記載之化合物、日本特開2011-059656號公報的0052段中所記載之化合物、日本特開2012-194520號公報的0114、0116及0118段中所記載之化合物、國際公開第2015/199219號的0166段中所記載之化合物等,該等內容被編入本說明書中。
作為遷移抑制劑的具體例,可以舉出下述化合物。
[化學式45]
Figure 02_image089
本發明的樹脂組成物具有遷移抑制劑之情況下,遷移抑制劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,係0.01~5.0質量%為較佳,0.05~2.0質量%為更佳,0.1~1.0質量%為進一步較佳。
遷移抑制劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。遷移抑制劑係2種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<聚合抑制劑> 本發明的樹脂組成物包含聚合抑制劑為較佳。作為聚合抑制劑,可以舉出酚系化合物、醌系化合物、胺基系化合物、N-氧基自由基化合物系化合物、硝基系化合物、亞硝基系化合物、雜芳香環系化合物、金屬化合物等。
作為聚合抑制劑的具體化合物,可以較佳地使用對氫醌、鄰氫醌、鄰甲氧基苯酚、對甲氧基苯酚、二-第三丁基-對甲酚、五倍子酚、對第三丁基鄰苯二酚、1,4-苯醌、二苯基-對苯醌、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁基苯酚)、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-第三丁基苯酚)、N-亞硝基苯基羥基胺第一鈰鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、N-亞硝基二苯胺、N-苯基萘胺、乙二胺四乙酸、1,2-環己烷二胺四乙酸、乙二醇醚二胺四乙酸、2,6-二-第三丁基-4-甲基苯酚、5-亞硝基-8-羥基喹啉、1-亞硝基-2-萘酚、2-亞硝基-1-萘酚、2-亞硝基-5-(N-乙基-N-磺基丙基胺基)苯酚、N-亞硝基-N-(1-萘基)羥胺銨鹽、雙(4-羥基-3,5-第三丁基)苯基甲烷、1,3,5-三(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三𠯤-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、4‐羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、啡噻𠯤、啡㗁𠯤、1,1-二苯基-2-苦基肼、二丁基二硫代胺基甲酸銅(II)、硝基苯、N-亞硝基-N-苯基羥基胺鋁鹽、N-亞硝基-N-苯基羥基胺銨鹽等。又,亦能夠使用日本特開2015-127817號公報的0060段中所記載之聚合抑制劑及國際公開第2015/125469號的0031~0046段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
本發明的樹脂組成物具有聚合抑制劑之情況下,聚合抑制劑的含量相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,係0.01~20質量%為較佳,0.02~15質量%為更佳,0.05~10質量%為進一步較佳。
聚合抑制劑可以係僅1種,亦可以係2種以上。聚合抑制劑係2種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
<酸捕捉劑> 為了減少從曝光至加熱為止經時所引起之性能變化,本發明的樹脂組成物含有酸捕捉劑為較佳。在此,酸捕捉劑係指藉由存在於體系中而能夠捕捉產生酸之化合物,酸性度低且pKa高的化合物為較佳。作為酸捕捉劑,具有胺基之化合物為較佳,一級胺、二級胺、三級胺、銨鹽、三級醯胺等為更佳,一級胺、二級胺、三級胺、銨鹽為進一步較佳,二級胺、三級胺、銨鹽為更進一步較佳。 作為酸捕捉劑,能夠較佳地舉出具有咪唑結構、二氮雜雙環結構、鎓結構、三烷基胺結構、苯胺結構或吡啶結構之化合物、具有羥基及/或醚鍵之烷基胺衍生物、具有羥基及/或醚鍵之苯胺衍生物等。具有鎓結構之情況下,酸捕捉劑係具有選自銨、重氮、錪、鋶、鏻、吡啶鎓等中之陽離子和酸性度比酸產生劑所產生之酸低的酸的陰離子之鹽為較佳。
作為具有咪唑結構之酸捕捉劑,可以舉出咪唑、2,4,5-三苯基咪唑、苯并咪唑、2-苯基苯并咪唑等。作為具有二氮雜雙環結構之酸捕捉劑,可以舉出1,4-二氮雜雙環[2,2,2]辛烷、1,5-二氮雜雙環[4,3,0]壬-5-烯、1,8-二氮雜雙環[5,4,0]十一-7-烯等。作為具有鎓結構之酸捕捉劑,可以舉出氫氧化四丁基銨、氫氧化三芳基鋶、氫氧化苯甲醯甲基鋶、具有2-氧代烷基之氫氧化鋶,具體而言,可以舉出氫氧化三苯基鋶、氫氧化三(三級丁基苯基)鋶、氫氧化雙(三級丁基苯基)錪、氫氧化苯甲醯甲基噻吩鎓、氫氧化2-氧代丙基噻吩鎓等。作為具有三烷基胺結構之酸捕捉劑,能夠舉出三(正丁基)胺、三(正辛基)胺等。作為具有苯胺結構之酸捕捉劑,能夠舉出2,6-二異丙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二丁基苯胺、N,N-二己基苯胺等。作為具有吡啶結構之酸捕捉劑,能夠舉出吡啶、4-甲基吡啶等。作為具有羥基及/或醚鍵之烷基胺衍生物,能夠舉出乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N-苯基二乙醇胺、三(甲氧基乙氧基乙基)胺等。作為具有羥基及/或醚鍵之苯胺衍生物,能夠舉出N,N-雙(羥基乙基)苯胺等。
作為較佳的酸捕捉劑的具體例,可以舉出乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、己胺、十二胺、環己基胺、環己基甲基胺、環己基二甲基胺、苯胺、N-甲基苯胺、N,N-二甲基苯胺、二苯胺、吡啶、丁胺、異丁胺、二丁胺、三丁胺、二環己基胺、DBU(二氮雜雙環十一烯)、DABCO(1,4-二氮雜雙環[2.2.2]辛烷)、N,N-二異丙基乙胺、氫氧化四甲基銨、乙二胺、1,5-二胺基戊烷、N-甲基己基胺、N-甲基二環己基胺、三辛胺、N-乙基乙二胺、N,N-二乙基乙二胺、N,N,N’,N’-四丁基-1,6-己烷二胺、精三胺、二胺基環己烷、雙(2-甲氧基乙基)胺、哌啶、甲基哌啶、哌𠯤、莨菪烷、N-苯基苄胺、1,2-二苯胺基乙烷、2-胺基乙醇、甲苯胺、胺基苯酚、己基苯胺、伸苯基二胺、苯基乙胺、二苄胺、吡咯、N-甲基吡咯、胍、胺基吡咯啶、吡唑、吡唑啉、胺基嗎啉、胺基烷基嗎啉等。
該等酸捕捉劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。 本發明之組成物可以含有或不含有酸捕捉劑,含有之情況下,以組成物的總固體成分為基準,酸捕捉劑的含量通常為0.001~10質量%,較佳為0.01~5質量%。
酸產生劑與酸捕捉劑的使用比例係酸產生劑/酸捕捉劑(莫耳比)=2.5~300為較佳。亦即,從靈敏度、解析度的觀點考慮,莫耳比係2.5以上為較佳,從抑制曝光後加熱處理為止浮雕圖案的經時變粗所引起之解析度的下降之觀點考慮,300以下為較佳。酸產生劑/酸捕捉劑(莫耳比)更佳為5.0~200,進一步較佳為7.0~150。
本發明的樹脂組成物可以包填充劑。 填充劑具有導熱性為較佳。填充劑可以具有電絕緣性,亦可以係半導體或具有導電性。電絕緣性及導電性的程度可以依據設計或目的而適當選擇。 例如,在電絕緣性填充劑之情況下,其填充劑的體積電阻率的下限為1.0×10 11Ω·cm以上為較佳,3.0×10 11Ω·cm以上為更佳,1.0×10 12Ω·cm以上為特佳。又,體積電阻率的上限並沒有特別限定,例如,1.0×10 18以下Ω·cm為較佳。 另一方面,半導體或導電性填充劑之情況下,其填充劑的體積電阻率的下限並沒有特別限定,實際上係1.0×10 -7Ω·cm以上。又,體積電阻率的上限小於1.0×10 11Ω·cm為較佳。
填充劑的熱擴散率例如係5.0×10 -7m 2s -1以上為較佳,1.0×10 -6m 2s -1以上為更佳,2.0×10 -6m 2s -1以上為進一步較佳,3.0×10 -6m 2s -1以上為特佳。又,填充劑的熱擴散率的上限並沒有特別限定,例如,1.0×10 -4m 2s -1以下為較佳。
填充劑的密度例如係4.0g/cm 3以下為較佳,3.0g/cm 3以下為更佳。又,填充劑的密度的下限並沒有特別限定,例如,1.0g/cm 3以上為較佳。另外,填充劑係多孔質或中空粒子等具有空隙部或孔洞部者之情況下,本說明書中填充劑的密度表示構成填充劑之成分中固體成分的密度。
較佳為填充劑包含電絕緣性的材料。電絕緣性的填充劑材料例如係由氮化合物、氧化合物、矽化合物、硼化合物、碳化合物及該等複合化合物構成之電絕緣性的陶瓷。作為氮化合物,例如,可以舉出氮化硼、氮化鋁、氮化矽等。作為氧化合物,可以舉出氧化鋁(Alumina)、氧化鎂(Magnesia)、氧化鋅、氧化矽(Silica )、氧化鈹、氧化鈦(Titania)、氧化銅、氧化亞銅等金屬氧化物。作為矽化合物及碳化合物,可以舉出碳化矽。作為硼化合物,例如,可以舉出硼化鈦等金屬硼化物。作為其他碳化合物,例如係金剛石等以σ鍵為主導的碳基底材料。而且,作為上述複合化合物,可以舉出菱鎂礦(碳酸鎂)、鈣鈦礦(鈦酸鈣)、滑石、雲母、高嶺土、皂土、焦鐵氧體等礦物類陶瓷。又,電絕緣性的填充劑材料可以係氫氧化鎂、氫氧化鋁等金屬氫氧化物。
在該等之中,從導熱性等觀點考慮,填充劑材料包含由氮化合物構成之陶瓷、由金屬氧化物構成之陶瓷及金屬氫氧化物中的至少一種為較佳。而且,填充劑材料例如包含選自包括氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅及氧化鈹以及氫氧化鋁之群組中的至少一種為較佳。尤其,填充劑材料包含選自包括氮化硼、氮化鋁、氮化矽、氧化鋁、氧化鎂、氧化鋅及氧化鈹之群組中的至少一種為特佳,包含氮化硼、氮化鋁、氮化矽及氧化鋁中的至少一種為進一步較佳。另外,氮化硼可以係c-BN(立方結構)、w-BN(纖鋅礦結構)、h-BN(六角形結構)、r-BN(菱面體晶結構)、t-BN(無規層結構)等任意結構。氮化硼的形狀具有球狀、鱗片狀的形狀,但能夠使用任一種。又,亦能夠較佳地使用NIPPON SHOKUBAI CO., LTD.製造之IX-3系列等。
作為導電性的填充劑材料,例如,可以舉出石墨、碳黑、石墨、碳纖維(PITCH系、PAN系)、碳奈米管(CNT)、碳奈米纖維(CNF)等以π鍵為主的碳基底材料。又,作為這種填充劑材料,可以係銀、銅、鐵、鎳、鋁、鈦等金屬及不鏽鋼(SUS)等合金。另外,作為這種填充劑材料,亦能夠使用摻雜有不同種元素之氧化鋅等導電性金屬氧化物或鐵磁體等導電性陶瓷。
填充劑可以係用二氧化矽等電絕緣性材料被覆或表面處理了半導體或導電性的導熱性粒子之構成。由於依據這種態樣,變得容易分別控制導熱性及電絕緣性,因此變得容易調整導熱性及電絕緣性。例如,作為在表面形成二氧化矽的膜之方法,可以舉出水玻璃法和溶膠凝膠法。
該等填充劑能夠組合使用1種或2種以上。又,關於填充劑的形狀,並沒有特別限定,能夠使用各種形狀的填充劑,例如,可以舉出纖維狀、板狀、鱗片狀、棒狀、球狀、軟管狀、彎曲板狀、針狀等。
填充劑可以實施矽烷偶合處理、鈦酸酯偶合處理、環氧處理、胺基甲酸酯處理、氧化處理等表面處理。表面處理中所使用之表面處理劑例如係多元醇、氧化鋁、氫氧化鋁、二氧化矽(氧化矽)、含水二氧化矽、烷醇胺、硬脂酸、有機矽氧烷、氧化鋯、氫化二甲基矽油、矽烷偶合劑、鈦酸酯偶合劑等。其中,矽烷偶合劑為較佳。
關於填充劑的大小,填充劑的平均粒徑係30μm以下為較佳,20μm以下為更佳,10μm以下為進一步較佳。 又,填充劑的平均粒徑係0.01μm以上為較佳,0.05μm以上為更佳,0.1μm以上為進一步較佳,0.3μm以上為特佳。 填充劑的“平均粒徑”能夠藉由用掃描式電子顯微鏡(SEM)來觀察含聚醯亞胺部中的填充劑,並且觀測填充劑的粒子未凝聚的部分(一次粒子)來求出。 平均粒徑能夠作為最小包含圓的直徑相對藉由SEM來觀察之各粒子的表觀輪廓的的平均值來算出。 具體而言,能夠藉由後述之實施例中記載之方法來記載。
填充劑可以包含混合有粒徑不同之至少2種粒子群組之顆粒狀混合物。某粒子組的“粒徑”亦藉由與填充劑的“粒徑”的情況相同的方法來求出。當設為這種構成時,由於在大粒子彼此之間填充小粒子而與僅包含單一直徑的填充劑的情況相比,填充劑彼此的間隔減小,進而接觸點增加,因此導熱性提高。例如,粒徑不同之2種粒子組被混合之情況下,在包含該等粒子組之填充劑的粒度分布中,觀測到2個峰。故,能夠藉由確認填充劑的粒度分布的峰數來確認在填充劑亦即粒子狀混合物中包含有幾種粒徑不同之粒子組。
填充劑的粒度分布中的峰數存在複數個之情況下,在至少2個峰之間,峰值粒徑比(相當於峰頂點之粒徑彼此之比)係1.5~50為較佳。下限係2以上為較佳,4以上為更佳。上限係40以下為較佳,20以下為更佳。若上述峰值比在上述範圍內,則抑制大直徑填充劑成為粗大粒子,並且小直徑填充劑容易佔據大直徑填充劑的間隙的空間。 又,關於至少2個峰之間,粒度大的峰相對於粒度小的峰的峰強度比,係0.2~5.0為較佳。下限係0.2以上為較佳,0.5以上為更佳。上限係5.0以下為較佳,3.0以下為更佳。
相對於樹脂組成物的總固體成分,填充劑的含量係10質量%以上為較佳,30質量%以上為更佳。 上述含量的上限並沒有特別限定,從基於微影步驟的加工性之觀點考慮,90質量%以下為較佳,75質量%以下為更佳。 樹脂組成物含有填充劑之情況下,除了填充劑以外的成分的含量中的“相對於樹脂組成物的總固體成分”這一 宗旨的記載,換作“從樹脂組成物的總固體成分中去除了填充劑之總質量”。
所有填充劑中的粒徑為0.5~15μm的粒子組的比例係50質量%以上為較佳,80質量%以上為更佳。該比例的上限能夠設為100質量%,亦能夠設為99質量%以下。該比例係99質量%以下為較佳,95質量%以下為進一步較佳。
如上所述,填充劑能夠組合使用1種或2種以上,包含2種以上的填充劑之情況下,該等的合計量在上述範圍內為較佳。
<其他添加劑> 本發明的樹脂組成物能夠在可獲得本發明的效果之範圍內依據需要配合各種添加物,例如界面活性劑、高級脂肪酸衍生物、紫外線吸收劑、有機鈦化合物、抗氧化劑、抗凝聚劑、酚系化合物、其他高分子化合物、塑化劑及其他助劑類(例如,消泡劑、阻燃劑等)等。藉由適當含有該等成分,能夠調整膜物理性質等性質。關於該等成分,例如,能夠參閱日本特開2012-003225號公報的0183段以後(所對應之美國專利申請公開第2013/0034812號說明書的0237段)的記載、日本特開2008-250074號公報的0101~0104、0107~0109段等的記載,該等內容被編入本說明書中。配合該等添加劑之情況下,其合計配合量設為本發明的樹脂組成物的固體成分的3質量%以下為較佳。
〔界面活性劑〕 作為界面活性劑,能夠使用氟系界面活性劑、矽酮系界面活性劑、烴系界面活性劑等各種界面活性劑。界面活性劑可以為非離子型界面活性劑,亦可以為陽離子型界面活性劑,亦可以為陰離子型界面活性劑。
藉由在本發明的感光性樹脂組成物中含有界面活性劑,製備成塗佈液時的溶液特性(尤其是流動性)進一步獲得提高,從而能夠進一步改善塗佈厚度的均勻性或省液性。亦即,當使用適用含有界面活性劑之組成物之塗佈液來形成膜時,被塗佈面與塗佈液的界面張力下降而對被塗佈面之潤濕性獲得改善,從而對被塗佈面之塗佈性獲得提高。因此,能夠更佳地形成厚度不均小的厚度均勻的膜。
作為氟系界面活性劑,例如可以舉出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、MEGAFACE F482、MEGAFACE F554、MEGAFACE F780、RS-72-K(以上為DIC Corporation製造)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171、Novec FC4430、Novec FC4432(以上為3M Japan Limited製造)、Surflon S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S393、Surflon KH-40(以上為ASAHI GLASS CO.,LTD.製造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA Solutions Inc.製造)等。氟系界面活性劑亦能夠使用日本特開2015-117327號公報的0015~0158段中所記載之化合物、日本特開2011-132503號公報的0117~0132段中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。作為氟系界面活性劑,亦能夠使用嵌段聚合物,作為具體例,例如可以舉出日本特開2011-89090號公報中所記載之化合物,該等內容被編入本說明書中。 氟系界面活性劑亦能夠較佳地使用包含源自具有氟原子之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元和源自具有2個以上(較佳為5個以上)伸烷氧基(較佳為伸乙氧基、伸丙氧基)之(甲基)丙烯酸酯化合物之重複單元之含氟高分子化合物,下述化合物亦可以作為本發明中使用之氟系界面活性劑而例示。 [化學式46]
Figure 02_image091
上述化合物的重量平均分子量較佳為3,000~50,000,5,000~30,000為更佳。 關於氟系界面活性劑,亦能夠將在側鏈中具有乙烯性不飽和基之含氟聚合物用作氟系界面活性劑。作為具體例,可以舉出日本特開2010-164965號公報的0050~0090段及0289~0295段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,作為市售品,例如可以舉出DIC Corporation製造之MEGAFACE RS-101、RS-102、RS-718K等。
氟系界面活性劑中的氟含有率係3~40質量%為較佳,更佳為5~30質量%,特佳為7~25質量%。氟含有率在該範圍內之氟系界面活性劑在塗佈膜的厚度均勻性和省液性的觀點上有效果,在組成物中的溶解性亦良好。
作為矽酮系界面活性劑,例如可以舉出Toray Silicone DC3PA、Toray Silicone SH7PA、Toray Silicone DC11PA、Toray Silicone SH21PA、Toray Silicone SH28PA、Toray Silicone SH29PA、Toray Silicone SH30PA、Toray Silicone SH8400(以上為Dow Corning Toray Co.,Ltd.製造)、TSF-4440、TSF-4300、TSF-4445、TSF-4460、TSF-4452(以上為Momentive Performance Materials Inc.製造)、KP341、KF6001、KF6002(以上為Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、BYK307、BYK323、BYK330(以上為BYK Chemie GmbH製造)等。
作為烴系界面活性劑,例如可以舉出PIONIN A-76、New Kalgen FS-3PG、PIONIN B-709、PIONIN B-811-N、PIONIN D-1004、PIONIN D-3104、PIONIN D-3605、PIONIN D-6112、PIONIN D-2104-D、PIONIN D-212、PIONIN D-931、PIONIN D-941、PIONIN D-951、PIONIN E-5310、PIONIN P-1050-B、PIONIN P-1028-P、PIONIN P-4050-T等(以上為Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製造)等。
作為非離子型界面活性劑,可以例示出甘油、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷以及該等的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、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、脫水山梨糖醇脂肪酸酯等。作為市售品,可以舉出Pluronic(註冊商標)L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2(BASF公司製造)、Tetronic 304、701、704、901、904、150R1(BASF公司製造)、Solsperse 20000(Lubrizol Japan Ltd.製造)、NCW-101、NCW-1001、NCW-1002(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.製造)、PIONIN D-6112、D-6112-W、D-6315(Takemoto Oil & Fat Co.,Ltd.製造)、OLFIN E1010、Surfynol 104、400、440(Nissan Chemical Industries, Ltd.製造)等。
作為陽離子型界面活性劑,具體而言,可以舉出有機矽氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.77、No.90、No.95(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製造)、W001(Yusho Co.,Ltd.製造)等。
作為陰離子型界面活性劑,具體而言,可以舉出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.製造)、SANDET BL(SANYO KASEI CO.,LTD.製造)等。
界面活性劑可以僅使用1種,亦可以組合2種以上。 相對於組成物的總固體成分,界面活性劑的含量係0.001~2.0質量%為較佳,0.005~1.0質量%為更佳。
〔高級脂肪酸衍生物〕 為了防止由氧引起之聚合阻礙,本發明的樹脂組成物可以添加如二十二酸或二十二酸醯胺那樣的高級脂肪酸衍生物而在塗佈後的乾燥過程中偏在於本發明的樹脂組成物的表面。
又,高級脂肪酸衍生物亦能夠使用國際公開第2015/199219號的0155段中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。
當本發明的樹脂組成物具有高級脂肪酸衍生物時,相對於本發明的樹脂組成物的總固體成分,高級脂肪酸衍生物的含量係0.1~10質量%為較佳。高級脂肪酸衍生物可以係僅1種,亦可以係2種以上。高級脂肪酸衍生物係2種以上時,其合計在上述範圍為較佳。
〔紫外線吸收劑〕 本發明的組成物可以包含紫外線吸收劑。作為紫外線吸收劑,能夠使用水楊酸酯系、二苯甲酮系、苯并三唑系、取代丙烯腈系、三𠯤系等紫外線吸收劑。 作為水楊酸酯系紫外線吸收劑的例子,可以舉出水楊酸苯酯、水楊酸對辛基苯酯、水楊酸對三級丁基苯酯等,作為二苯甲酮系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2,2’-二羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,2’-二羥基-4,4’-二甲氧基二苯甲酮、2,2’,4,4’-四羥基二苯甲酮、2-羥基-4-甲氧基二苯甲酮、2,4-二羥基二苯甲酮、2-羥基-4-辛氧基二苯甲酮等。又,作為苯并三唑系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-(2’-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-第三丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-第三戊基-5’-異丁基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-甲基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’-異丁基-5’-丙基苯基)-5-氯苯并三唑、2-(2’-羥基-3’,5’-二-第三丁基苯基)苯并三唑、2-(2’-羥基-5’-甲基苯基)苯并三唑、2-[2’-羥基-5’-(1,1,3,3-四甲基)苯基]苯并三唑等。
作為取代丙烯腈系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己酯等。另外,作為三𠯤系紫外線吸收劑的例子,可以舉出2-[4-[(2-羥基-3-十二烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-[4-[(2-羥基-3-十三烷氧基丙基)氧基]-2-羥基苯基]-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2-(2,4-二羥基苯基)-4,6-雙(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等單(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丙氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-丙氧基苯基)-6-(4-甲基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4-雙(2-羥基-3-甲基-4-己氧基苯基)-6-(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三𠯤等雙(羥基苯基)三𠯤化合物;2,4-雙(2-羥基-4-丁氧基苯基)-6-(2,4-二丁氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三(2-羥基-4-辛氧基苯基)-1,3,5-三𠯤、2,4,6-三[2-羥基-4-(3-丁氧基-2-羥基丙氧基)苯基]-1,3,5-𠯤等三(羥基苯基)三𠯤化合物等。
在本發明中,上述各種紫外線吸收劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。 本發明的組成物可以包含或不包含紫外線吸收劑,包含之情況下,紫外線吸收劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量,係0.001質量%以上且1質量%以下為較佳,0.01質量%以上且0.1質量%以下為更佳。
〔有機鈦化合物〕 本實施形態的樹脂組成物可以含有有機鈦化合物。藉由樹脂組成物含有有機鈦化合物,即使在低溫下硬化之情況下,亦能夠形成耐藥品性優異之樹脂層。
作為能夠使用之有機鈦化合物,可以舉出在鈦原子上經由共價鍵或離子鍵鍵結有有機基團者。 將有機鈦化合物的具體例示於以下的I)~VII): I)鈦螯合化合物:其中,從樹脂組成物的保存穩定性良好、可獲得良好的硬化圖案之角度考慮,具有2個以上烷氧基之鈦螯合化合物為更佳。具體例為雙(三乙醇胺)二異丙氧基鈦、雙(2,4-戊二酸酯)二(正丁氧基)鈦、雙(2,4-戊二酸酯)二異丙氧基鈦、雙(四甲基庚二酸酯)二異丙氧基鈦、雙(乙醯乙酸乙酯)二異丙氧基鈦等。 II)四烷氧基鈦化合物:例如為四(正丁氧基)鈦、四乙氧基鈦、四(2-乙基己氧基)鈦、四異丁氧基鈦、四異丙氧基鈦、四甲氧基鈦、四甲氧基丙氧基鈦、四甲基苯氧基鈦、四(正壬氧基)鈦、四(正丙氧基)鈦、四硬脂醯氧基鈦、四[雙{2,2-(烯丙氧基甲基)丁氧基}]鈦等。 III)二茂鈦化合物:例如為五甲基環戊二烯基三甲醇鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟苯基)鈦、雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦等。 IV)單烷氧基鈦化合物:例如為三(二辛基磷酸酯)異丙氧基鈦、三(十二基苯磺酸酯)異丙氧基鈦等。 V)氧化鈦化合物:例如為雙(戊二酸酯)氧化鈦、雙(四甲基庚二酸酯)氧化鈦、酞菁氧化鈦等。 VI)四乙醯丙酮鈦化合物:例如為四乙醯丙酮鈦等。 VII)鈦酸酯偶合劑:例如為異丙基三(十二烷基)苯磺醯基鈦酸酯等。
其中,作為有機鈦化合物,從發揮更良好的耐藥品性之觀點考慮,選自包括上述I)鈦螯合化合物、II)四烷氧基鈦化合物及III)二茂鈦化合物之群組中的至少一種化合物為較佳。尤其,雙(乙基乙醯乙酸酯)二異丙氧基鈦、四(正丁氧基)鈦及雙(η5-2,4-環戊二烯-1-基)雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基)鈦為較佳。
配合有機鈦化合物之情況下,其配合量相對於特定樹脂100質量份係0.05~10質量份為較佳,更佳為0.1~2質量份。配合量係0.05質量份以上之情況下,所獲得之硬化圖案更有效地顯現良好的耐熱性及耐藥品性,另一方面,係10質量份以下之情況下,組成物的保存穩定性更優異。
〔抗氧化劑〕 本發明的組成物可以包含抗氧化劑。藉由含有抗氧化劑作為添加劑,能夠提高硬化後的膜的伸長率特性或與金屬材料的密接性。作為抗氧化劑,可以舉出酚化合物、亞磷酸酯化合物、硫醚化合物等。作為酚化合物,能夠使用作為酚系抗氧化劑而已知之任意的酚化合物。作為較佳的酚化合物,可以舉出受阻酚化合物。在與酚性羥基相鄰之部位(鄰位)具有取代基之化合物為較佳。作為上述取代基,碳數1~22的經取代或未經取代之烷基為較佳。又,抗氧化劑係在同一分子內具有酚基和亞磷酸酯基之化合物亦較佳。又,抗氧化劑亦能夠較佳地使用磷系抗氧化劑。作為磷系抗氧化劑,可以舉出三[2-[[2,4,8,10-四(1,1-二甲基乙基)二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-6-基]氧基]乙基]胺、三[2-[(4,6,9,11-四-第三丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧雜膦雜環庚二烯-2-基)氧基]乙基]胺、亞磷酸乙基雙(2,4-二-第三丁基-6-甲基苯基)等。作為抗氧化劑的市售品,例如,可以舉出Adekastab AO-20、Adekastab AO-30、Adekastab AO-40、Adekastab AO-50、Adekastab AO-50F、Adekastab AO-60、Adekastab AO-60G、Adekastab AO-80、Adekastab AO-330(以上為ADEKA CORPORATION製造)等。又,抗氧化劑亦能夠使用日本專利第6268967號公報的段落號0023~0048中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。又,本發明的組成物視需要可以含有潛在抗氧化劑。作為潛在抗氧化劑,可以舉出作為抗氧化劑發揮功能之部位被保護基保護之化合物,且保護基藉由在100~250℃下進行加熱或在酸/鹼觸媒存在下在80~200℃下進行加熱而脫離並作為抗氧化劑發揮功能之化合物。作為潛在抗氧化劑,可以舉出國際公開第2014/021023號、國際公開第2017/030005號、日本特開2017-008219號公報中所記載之化合物,該內容被編入本說明書中。作為潛在抗氧化劑的市售品,可以舉出ADEKA ARKLS GPA-5001(ADEKA CORPORATION製造)等。 作為較佳的抗氧化劑的例子,可以舉出2,2-硫代雙(4-甲基-6-三級丁基苯酚)、2,6-二-三級丁基苯酚及式(3)所表示之化合物。
[化學式47]
Figure 02_image093
通式(3)中,R 5表示氫原子或碳數2以上(較佳為碳數2~10)的烷基,R 6表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基。R 7表示碳數2以上(較佳為碳數2~10)的伸烷基、包含氧原子及氮原子中的至少任一者之1~4價的有機基團。k表示1~4的整數。
式(3)所表示之化合物抑制樹脂所具有之脂肪族基或酚性羥基的氧化劣化。又,藉由對金屬材料的防銹作用,能夠抑制金屬氧化。
由於能夠同時作用於樹脂和金屬材料,因此k係2~4的整數為更佳。作為R 7,可以舉出烷基、環烷基、烷氧基、烷基醚基、烷基甲矽烷基、烷氧基甲矽烷基、芳基、芳基醚基、羧基、羰基、烯丙基、乙烯基、雜環基、-O-、-NH-、-NHNH-、將該等組合而成者等,並且可以進一步具有取代基。其中,從在顯影液中的溶解性或金屬密接性的觀點考慮,具有烷基醚基、-NH-為較佳,從與樹脂的相互作用和基於金屬錯合形成之金屬密接性的觀點考慮,-NH-為更佳。
作為通式(3)所表示之化合物的例子,可以舉出以下者,但並不限於下述結構。
[化學式48]
Figure 02_image095
[化學式49]
Figure 02_image097
[化學式50]
Figure 02_image099
[化學式51]
Figure 02_image101
抗氧化劑的添加量相對於特定樹脂100質量份,係0.1~10質量份為較佳,0.5~5質量份為更佳。藉由將添加量設為0.1質量份以上,在高溫高濕環境下亦可容易獲得伸長率特性或提高對金屬材料之密接性之效果,又,藉由設為10質量份以下,例如在與感光劑之相互作用下樹脂組成物的靈敏度獲得提高。抗氧化劑可以僅使用1種,亦可以使用2種以上。在使用2種以上之情況下,該等的合計量成為上述範圍為較佳。
〔抗凝聚劑〕 本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有抗凝聚劑。作為抗凝聚劑,可以舉出聚丙烯酸鈉等。
在本發明中,抗凝聚劑可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。 本發明的組成物可以包含或不包含凝聚抑制劑,包含之情況下,凝聚抑制劑的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量,係0.01質量%以上且10質量%以下為較佳,0.02質量%以上且5質量%以下為更佳。
〔酚系化合物〕 本實施形態的樹脂組成物依據需要可以含有酚系化合物。作為酚系化合物,可以舉出Bis-Z、BisP-EZ、TekP-4HBPA、TrisP-HAP、TrisP-PA、BisOCHP-Z、BisP-MZ、BisP-PZ、BisP-IPZ、BisOCP-IPZ、BisP-CP、BisRS-2P、BisRS-3P、BisP-OCHP、亞甲基三-FR-CR、BisRS-26X(以上為產品名稱,Honshu Chemical Industry Co.,Ltd.製造)、BIP-PC、BIR-PC、BIR-PTBP、BIR-BIPC-F(以上為產品名稱,ASAHI YUKIZAI CORPORATION製造)等。
在本發明中,酚系化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。 本發明的組成物可以包含或不包含酚系化合物,包含之情況下,酚系化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量,係0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
〔其他高分子化合物〕 作為其他高分子化合物,可以舉出矽氧烷樹脂、使(甲基)丙烯酸共聚而成之(甲基)丙烯酸聚合物、酚醛清漆樹脂、可溶酚醛樹脂、多羥基苯乙烯樹脂及該等的共聚物等。其他高分子化合物亦可以為導入有羥甲基、烷氧基甲基、環氧基等交聯基之改質體。
在本發明中,其他高分子化合物可以單獨使用1種,亦可以組合使用2種以上。 本發明的組成物可以包含或不包含其他高分子化合物,包含之情況下,其他高分子化合物的含量相對於本發明的組成物的總固體成分質量,係0.01質量%以上且30質量%以下為較佳,0.02質量%以上且20質量%以下為更佳。
<樹脂組成物的特性> 本發明的樹脂組成物的黏度能夠利用樹脂組成物的固體成分濃度來調整。從塗佈膜厚的觀點考慮,1,000mm 2/s~12,000mm 2/s為較佳,2,000mm 2/s~10,000mm 2/s為更佳,2,500mm 2/s~8,000mm 2/s為進一步較佳。若在上述範圍內,則容易獲得均勻性高的塗佈膜。若為1,000mm 2/s以上,則例如容易以作為再配線用絕緣膜而需要之膜厚進行塗佈,若為12,000mm 2/s以下,則可獲得塗佈表面形態優異之塗膜。
<關於樹脂組成物的含有物質之限制> 本發明的樹脂組成物的含水率小於2.0質量%為較佳,小於1.5質量%為更佳,小於1.0質量%為進一步較佳。若小於2.0%,則樹脂組成物的保存穩定性得到提高。 作為維持水分的含量之方法,可以舉出調整保管條件中的濕度、降低保管時的收容容器的孔隙率等。
從絕緣性的觀點考慮,本發明的樹脂組成物的金屬含量小於5質量ppm(parts per million:百萬分率)為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為金屬,可以舉出鈉、鉀、鎂、鈣、鐵、銅、鉻、鎳等,但以有機化合物與金屬的錯合物的形式包含之金屬除外。包含複數種金屬時,該等金屬的合計在上述範圍為較佳。
又,作為減少無意包含於本發明的樹脂組成物中之金屬雜質之方法,能夠舉出如下等方法:選擇金屬含量少的原料作為構成本發明的樹脂組成物之原料;對構成本發明的樹脂組成物之原料進行過濾器過濾;在裝置內用聚四氟乙烯等進行加襯(lining)而在盡可能抑制污染之條件下進行蒸餾。
在本發明的樹脂組成物中,若考慮作為半導體材料的用途,則從配線腐蝕性的觀點考慮,鹵素原子的含量小於500質量ppm為較佳,小於300質量ppm為更佳,小於200質量ppm為進一步較佳。其中,以鹵素離子的狀態存在者小於5質量ppm為較佳,小於1質量ppm為更佳,小於0.5質量ppm為進一步較佳。作為鹵素原子,可以舉出氯原子及溴原子。氯原子及溴原子或氯離子及溴離子的合計分別在上述範圍為較佳。 作為調節鹵素原子的含量之方法,可較佳地舉出離子交換處理等。
作為本發明的樹脂組成物的收容容器,能夠使用以往公知的收容容器。又,作為收容容器,以抑制雜質混入原材料或本發明的樹脂組成物中為目的,使用將容器內壁由6種6層的樹脂構成之多層瓶或用6種樹脂製成7層結構之瓶亦較佳。作為這種容器,例如,可以舉出日本特開2015-123351號公報中所記載之容器。
<樹脂組成物的硬化物> 藉由使本發明的樹脂組成物硬化,能夠得到該樹脂組成物的硬化物。 本發明的硬化物係使本發明的樹脂組成物硬化而成之硬化物。 樹脂組成物的硬化係基於加熱者為較佳,加熱溫度在120℃~400℃的範圍內為更佳,在140℃~380℃的範圍內為進一步較佳,在170℃~350℃的範圍內為特佳。樹脂組成物的硬化物的形態並不受特別限定,能夠根據用途選擇薄膜狀、棒狀、球狀、顆粒狀等。在本發明中,該硬化物為薄膜狀為較佳。又,亦能夠根據藉由樹脂組成物的圖案加工而在壁面上形成保護膜、形成用於導通之通孔(via hole)、調整阻抗或靜電電容或內部應力、賦予放熱功能等用途來選擇該硬化物的形狀。該硬化物(由硬化物構成之膜)的膜厚係0.5μm以上且150μm以下為較佳。 使本發明的樹脂組成物硬化時的收縮率係50%以下為較佳,45%以下為更佳,40%以下為進一步較佳。在此,收縮率係指樹脂組成物的硬化前後的體積變化的百分比,能夠由下述式算出。 收縮率[%]=100-(硬化後的體積÷硬化前的體積)×100
<樹脂組成物的硬化物的特性> 本發明的樹脂組成物的硬化物的醯亞胺化反應率係70%以上為較佳,80%以上為更佳,90%以上為進一步較佳。若為70%以上,則有時成為機械特性優異之硬化物。 本發明的樹脂組成物的硬化物的斷裂伸長率係30%以上為較佳,40%以上為更佳,50%以上為進一步較佳。 本發明的樹脂組成物的硬化物的玻璃轉移溫度(Tg)係180℃以上為較佳,210℃以上為更佳,230℃以上為進一步較佳。
(接合體之製造方法) 本發明的接合體之製造方法包括:準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟;在上述基板A的具備上述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟;準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及將上述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與上述基板B中的具備上述配線端子之面進行接合之接合步驟,上述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比上述接合步驟中的接合溫度低。 本發明的接合體之製造方法中的基板A、基板B及各步驟地詳細內容與上述本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法中的基板A、基板B及各步驟的詳細內容相同,較佳態樣亦相同。
(接合體) 本發明的接合體係藉由本發明的接合體之製造方法而獲得之接合體。 接合體的較佳態樣與上述本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法中的接合體的較佳態樣相同。 [實施例]
以下,舉出實施例對本發明進行進一步具體的說明。以下的實施例中所示出之材料、使用量、比例、處理內容、處理步驟等只要不脫離本發明的宗旨,則能夠適當進行變更。故,本發明的範圍並不限定於以下示出之具體例。
<合成例1;聚合物P-1的合成> 將4,4’-氧代二鄰苯二甲酸二酐(ODPA)7.76g(25毫莫耳)及3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐6.23g(25毫莫耳)放入到反應容器中,並且加入甲基丙烯酸-2-羥基乙酯(HEMA)13.4g及γ-丁內酯100mL。藉由一邊在室溫下攪拌,一邊加入吡啶7.91g而獲得了反應混合物。在基於反應之發熱結束之後,自然冷卻至室溫,進一步靜置了16小時。 接著,在冰冷卻下,在反應混合物中,一邊攪拌將二環己基碳二亞胺(DCC)20.6g(99.9毫莫耳)溶解於γ-丁內酯30mL之溶液,一邊經40分鐘加入。繼續一邊攪拌4,4’-二胺基二苯醚(DADPE)9.3g(46毫莫耳)懸浮於γ-丁內酯350mL之懸浮液,一邊經60分鐘加入。 在室溫下攪拌了2小時之後,進一步加入乙醇3mL並攪拌了1小時。然後,加入γ-丁內酯100mL。藉由過濾而去除在反應混合物中產生之沉澱物而獲得了反應液。 將所獲得之反應液加入到3升的乙醇中,生成了由粗聚合物構成之沉澱物。濾取所生成之粗聚合物,並且溶解於四氫呋喃200mL而獲得了粗聚合物溶液。將所獲得之粗聚合物溶液滴加到3升的水中,使聚合物沉澱,濾取所獲得之沉澱物之後,進行真空乾燥而獲得了粉末狀的聚合物P-1。 測量了該聚合物的重量平均分子量(Mw),結果為23,000。 聚合物P-1係下述結構的樹脂。括號的下標表示各重複單元的莫耳比。 [化學式52]
Figure 02_image103
<合成例2;聚合物P-2的合成> 將20.0g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐(在140℃下乾燥了12小時)、16.8g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、0.05g的氫醌、20.4g(258毫莫耳)的吡啶、100g的二甘二甲醚進行混合,在60℃的溫度下攪拌18小時而製造了4,4’-氧代二鄰苯二甲酸和甲基丙烯酸-2-羥基乙酯的二酯。接著,冷卻反應混合物,經2小時加入了16.12g(135.5毫莫耳)的SOCl 2。接著,將在100mL的N-甲基吡咯啶酮中溶解了12.74g(60.0毫莫耳)的2,2’-二甲基聯苯‐4,4’-二胺之溶液調整到-5~0℃的溫度範圍內,並且經2小時滴加到反應混合物中。在0℃下,使反應混合物反應1小時之後,加入乙醇70g,在室溫下攪拌了1小時。接著,在5升的水中使聚醯亞胺前驅物沉澱,並將水-聚醯亞胺前驅物混合物以5,000rpm的速度攪拌了15分鐘。過濾聚醯亞胺前驅物並去除,在4升的水中再次攪拌30分鐘並在此過濾。接著,在減壓下,將所獲得之聚醯亞胺前驅物乾燥2天。該聚醯亞胺前驅物(聚合物P-2)的重量平均分子量為29,000。 聚合物P-2係下述結構的樹脂。 [化學式53]
Figure 02_image105
<合成例3;聚合物P-3的合成> 將20.0g(64.5毫莫耳)的4,4’-氧二鄰苯二甲酸酐(在140℃下乾燥了12小時)、16.8g(129毫莫耳)的甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、0.05g的氫醌、20.4g(258毫莫耳)的吡啶、100g的二甘二甲醚進行混合,在60℃的溫度下攪拌18小時而製造了4,4’-氧代二鄰苯二甲酸和甲基丙烯酸-2-羥基乙酯的二酯。接著,藉由SOCl 2將所獲得之二酯進行氯化之後,以與合成例2相同的方式,將在N-甲基吡咯啶酮中溶解了4,4’-二胺基二苯醚之溶液滴加到反應混合物中,將之後獲得之反應混合物進行提純和乾燥。該聚醯亞胺前驅物(聚合物P-3)的重量平均分子量為18,000。 聚合物P-3係下述結構的樹脂。 [化學式54]
Figure 02_image107
如表1所示,混合各成分,製備了均勻的溶液。將所獲得之溶液通過細孔寬度為20μm的過濾器,並且在壓力0.4MPa下進行加壓過濾,獲得了樹脂組成物。 具體而言,表中記載之成分的含量設為表中記載之量(質量份)。又,在表中,“-”的記載表示組成物不含有對應之成分。
[表1]
   組成物
成分 1 2 3 4 5 6 7 8 9
P-1 - 21.4 - - - - - - -
P-2 - - 20.35 - - - - - -
P-3 35.5 - - 35.5 35.5 35.5 35.5 42.15 35.5
B-1 5.4 - - 5.4 5.4 5.4 2.7 - 5.4
B-2 - - 5 - - - - - -
B-3 - 10.0 - - - - - - -
B-4 - - 6 - - - 2.7 - -
C-1 1.3 - - 1.3 - 0.6 1.3 - 1.3
C-2 - - 0.6 - - - - - -
C-3 - 1.6 - - - - - - -
C-4 - - 1 - - - - - -
C-5 - - - - 1.3 0.7 - - -
D-1 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
E-1 2.4 2.4 2.4 1.2 2.4 2.4 2.4 2.4 1.2
E-2 - - - 1.2 - - - - 1.2
A-1 0.05 0.05 0.05 0.05 0.02 0.05 0.05 0.05 0.05
A-2 - - - - 0.03 - - - -
G-1 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 -
G-2 - - - - - - - - 4.4
H-1 10.7 - - 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7 10.7
H-2 - 14.9 14.9 - - - - - -
H-3 - 44.6 44.6 - - - - - -
H-4 39.6 - - 39.6 39.6 39.6 39.6 39.6 39.6
表中記載之縮寫的詳細內容為如下所述。
〔樹脂〕 ·P-1~P-3:在上述合成之P-1~P-3
〔聚合性化合物〕 ·B-1:四乙二醇二甲基丙烯酸酯(Arkema公司製造) ·B-2:LIGHT ACRYLATE DCP-A(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.製造) ·B-3:下述結構的化合物、括號的下標表示重複數。 [化學式55]
Figure 02_image109
·B-4:NK EsterA-TMMT(Shin Nakamura Chemical Industry Co.,LTD.製造)
〔起始劑〕 ·C-1:Irgacure OXE-01(BASF公司製) ·C-2:PERCUMYL D(NOF CORPORATION製造) ·C-3:下記結構的起始劑 [化學式56]
Figure 02_image111
·C-4:Irgacure OXE-02(BASF公司製) ·C-5:Irgacure 784(BASF公司製)
〔金屬接著性改善劑〕 ·D-1:N-[3-(三乙氧基甲矽烷基)丙基]順丁烯醯胺酸
〔遷移抑制劑〕 ·E-1:5-胺基四唑 ·E-2:1H-Tetrazole
〔聚合抑制劑〕 ·A-1:4MeHQ(4-甲氧基苯酚) ·A-2:TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基)
〔鹼產生劑〕 ·G-1:1-[4-(2-羥乙基)-1-哌啶基]-3-(2-羥基苯基)-1- 丙酮 ·G-2:下述化合物 [化學式57]
Figure 02_image113
〔溶劑〕 ·H-1:GBL(γ-丁內酯) ·H-2:EL(乳酸乙酯) ·H-3:NMP(N-甲基吡咯啶酮) ·H-4:DMSO(二甲基亞碸)
<基板的製作> 藉由電鍍製作了具有以下尺寸、金屬種類之柱狀基板。 a)間距;25μm、銅柱直徑;10μm、銅柱高度;10μm b)間距;45μm、依序形成銅/錫柱直徑;20μm、銅/錫柱高度;2/8μmm、矽晶圓、銅、錫。 c)間距;45μm、銅柱直徑;20μm、銅柱高度;10μm d)在8英吋矽晶圓上,藉由CVD(化學氣相沉積(chemical vapor deposition))形成厚度5μm的SiO 2膜,藉由光微影及乾式蝕刻,以正方陣列形成了間距45μm、直徑20μm的孔圖案。對形成孔圖案之面上,藉由CVD依序形成鈦及銅的薄層之後,藉由電鍍向孔圖案內填充了銅。然後,將在圖案內填充了銅之SiO 2膜與內部的銅一起藉由CMP研磨至厚度3μm。
以下對所製作之柱狀基板的詳細內容進行詳細說明。 圖6的(a)係上述a)及c)的概略剖面圖。 在圖6的(a)中,分別地10表示基板,12表示藉由銅而形成之配線端子(柱)。 圖6的(a)中,各柱中的柱直徑d的算術平均值係柱直徑,在a)中係10μm、在c)中係20μm。 圖6的(a)中,各柱中的柱間隔p的算術平均值係間距,在a)中係10μm、在c)中係20μm。 圖6的(a)中,各柱中的柱高度h的算術平均值係柱高度,在a)中係10μm、在c)中係10μm。 圖6的(b)係上述b)的概略剖面圖。 圖6的(b)中,10表示基板、12表示配線端子,配線端子12係由藉由錫而形成之柱(導通路)14和藉由銅而形成之柱(電極)16形成。 圖6的(b)中,各柱中的柱直徑d的算術平均值係柱直徑,在b)中係20μm。 圖6的(b)中,各柱中的柱間隔p的算術平均值係間距,在b)中係45μm。 圖6的(b)中,各柱中的導通路高度h1的算術平均值係錫柱高度,在b)中係8μm。 圖6的(b)中,各柱中的電極高度h2的算術平均值係銅柱高,在b)中係2μm。
<基板/基板積層體(接合體)的製作(實施例1~14、16、19)> 在a)、b)、c)的各基板上,將後述之表中所記載之各組成物塗佈成15μm膜厚,在100℃下,烘烤了5分鐘。進一步以表中“成膜溫度”,“成膜時間”的欄中記載之溫度、時間的條件進行追加烘烤,獲得了含聚醯亞胺部。然後,藉由使用DISCO公司製造之Surface planer DAS8920,將表面切割成殘膜5μm而進行了含聚醯亞胺部的表面的平坦化。製作各2片(表中的基板A及基板B)進行了平坦化之基板,並且以表中記載之組合,並且用EVG公司製造之Bonder540實施了基板彼此的接合。表中“接合”的欄中,在表中記載為基板·基板之例子中,使基板彼此接合。在記載為基板·晶片之例子中,準備切割基板的一側而製作之10mm見方的晶片,使上述晶片與基板接著。接合溫度設為表中“接合溫度”的欄中記載之溫度,以表中記載之“接合溫度”、“接合時間”、“加壓力”、環境壓力:1×10 -3mbar的條件實施接合,獲得了基板積層體(接合體)。1mbar係100Pa。又,1N係0.102kg。
<基板/基板積層體(接合體)的製作(實施例15)> 在實施例15中,在製作了各2片(表中的基板A及基板B)進行了平坦化之基板之後,藉由RAD3510F/12(LINTEC Corporation製)僅對基板B在組成物塗佈面的表面貼附保護膠帶。然後,除了使用DFG8560(DISCO Corporation製)對基板B進行背面(與組成物塗佈面相反一側的面)研磨,將晶圓厚度硬化至150μm之後,用EVG公司製之Bonder540實施基板彼此的接合以外,以與實施例1相同的方式實施了評價。
<基板/基板積層體(接合體)的製作(實施例17)> 在實施例17中,除了使用組成物4進一步將基板B塗佈至成為10μm膜厚以外,以與實施例1相同的方式實施了基板的製作及評價。
<基板/基板積層體(接合體)的製作(實施例18)> 在實施例18中,除了將基板d)用作基板B以外,以與實施例1相同的方式實施了基板的製作及評價。
<基板/基板積層體(接合體)的製作(實施例20)> 在實施例20中,除了在70℃下預熱基板B之後,以70℃狀態開始接合以外,以與實施例2相同的方式實施了基板製作及評價。
<最大剝離阻力的評價> 使用切割機將所獲得之各基板積層體切割成7mm×7mm的尺寸,使用XYZTEC公司製造之condor Sigma模具測試儀,使用共享工具測量了尺寸係7mm×7mm的最大剝離阻力(kg/cm 2)。每一級等級製作5個試驗片,進行各5次測量,採用了其算術平均值。最大剝離阻力以下述3個階段進行了評價。評價結果記載於表的“最大剝離阻力”欄中。最大剝離阻力越大,表示接合體的接著性越優異。 A:最大剝離阻力係50kg/cm 2以上。 B:最大剝離阻力小於50kg/cm 2且40kg/cm 2以上。 C:最大剝離阻力小於40kg/cm 2且30kg/cm 2以上。 D:最大剝離阻力小於30kg/cm 2
<玻璃轉移溫度的測量> 回收各基板積層體中的含聚醯亞胺部,使用UBM製造之Rheogel E4000對含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度(Tg)進行了測量。測量結果記載於表中“玻璃轉移溫度”欄中。
[表2]
   基板A 組成物 成膜溫度 成膜時間 玻璃轉移溫度 基板B 組成物 成膜溫度 成膜時間 玻璃轉移溫度 接合 接合溫度 接合時間 加壓力 最大剝離阻力
實施例1 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a 組成物1 230℃ 3h 223℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例2 b 組成物2 200℃ 3h 200℃ b 組成物2 200℃ 3h 200℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN A
實施例3 c 組成物3 375℃ 1h 315℃ c 組成物3 375℃ 1h 315℃ 基板·基板 380℃ 5min 14kN B
實施例4 a 組成物4 230℃ 3h 223℃ a 組成物4 230℃ 3h 223℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例5 a 組成物5 230℃ 3h 243℃ a 組成物5 230℃ 3h 243℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例6 a 組成物6 230℃ 3h 233℃ a 組成物6 230℃ 3h 233℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例7 a 組成物7 230℃ 3h 232℃ a 組成物7 230℃ 3h 232℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例8 a 組成物8 230℃ 3h 225℃ a 組成物8 230℃ 3h 225℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例9 a 組成物9 230℃ 3h 225℃ a 組成物9 230℃ 3h 225℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例10 a 組成物1 350℃ 1h 243℃ a 組成物1 350℃ 1h 243℃ 基板·基板 350℃ 5min 14kN A
實施例11 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a 組成物1 230℃ 3h 223℃ 基板·晶片 380℃ 5sec 5kg B
實施例12 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a 組成物1 230℃ 3h 223℃ 基板·晶片 380℃ 5sec 20kg A
實施例13 a 組成物5 230℃ 3h 243℃ a 組成物5 230℃ 3h 243℃ 基板·基板 380℃ 5sec 20kg A
實施例14 a 組成物5 350℃ 1h 273℃ a 組成物5 350℃ 1h 273℃ 基板·基板 380℃ 5sec 20kg B
實施例15 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a(背面研磨) 組成物1 230℃ 3h 223℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例16 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a 組成物4 230℃ 3h 223℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例17 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ a 組成物4 230℃ 3h 223℃ 基板·基板 300℃ 5min 14kN B
實施例18 a 組成物1 230℃ 3h 223℃ d - - - - 基板·晶片 380℃ 5sec 20kg A
實施例19 b 組成物2 200℃ 3h 200℃ b 組成物2 200℃ 3h 200℃ 基板·基板 230℃ 5min 14kN C
實施例20 b 組成物2 200℃ 3h 200℃ b 組成物2 200℃ 3h 200℃ 基板·基板 230℃ 5min 14kN B
比較例1 b 組成物2 200℃ 3h 200℃ b 組成物2 200℃ 3h 200℃ 基板·基板 190℃ 5min 14kN D
比較例2 b 組成物2 200℃ 3h 200℃ b 組成物2 200℃ 3h 200℃ 基板·晶片 190℃ 5sec 5kg D
從上述表的結果明確可知,藉由使用本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物,獲得了最大剝離阻力大的接合體。 可知在含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比接合溫度高的比較例1及比較例2中,最大剝離阻力小。
1:基板A(基底基板、子晶片) 1x:矽晶圓 1y:含聚醯亞胺部配設基板 1z:積層體 2:基板B(母晶片) 2a:基板B中的第2含聚醯亞胺部的表面 2x:矽晶圓 2y:通孔電極 31:電極(金屬部) 31a:電極的前端 32:電極(金屬部) 4:樹脂組成物層 4a:含聚醯亞胺部的表面(平坦化前) 4b:含聚醯亞胺部的表面(平坦化後) 41:含聚醯亞胺部 42:第2含聚醯亞胺部 8:電子電路區域 10:基板 12:配線端子A 14:導通路 16:電極 81:電子電路 90:半導體器件 91:黏合膜 93:焊錫電極(凸塊) 94:底部填充劑 95:密封樹脂 96:銲線 97a:基板電極 97b:銲線盤 98:底板 99:焊球 100:接合體 101a~101d:半導體元件 101:接合體 102b~102d:貫通電極 103a~103e:金屬凸塊 105:重新配線層 110,110a,110b:樹脂層 115:絕緣層 120:配線基板 120a:表面電極 200:半導體器件 d:柱直徑 p:柱間隔 h:柱高度 h1:導通路高度 h2:電極高度
圖1係示意性地表示COC半導體器件的結構之剖面圖。 圖2係由示意性剖面圖表示本發明的一實施形態之本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法中接合基板時之步驟之步驟說明圖。 圖3係由示意性剖面圖表示本發明的一實施形態之本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法中接合基板時之步驟之步驟說明圖(圖2的繼續)。 圖4係由示意性剖面圖表示本發明的一實施形態之本發明的含聚醯亞胺部形成用組成物中所使用之接合體之製造方法中接合基板時之步驟之步驟說明圖(圖3的繼續)。 圖5係示意性地表示使用TSV之三維安裝半導體器件的一例之剖面圖。 圖6係表示實施例中使用之基板的詳細情況之概略剖面圖。
1x:矽晶圓
1z:積層體
31:電極(金屬部)
31a:電極的前端
4b:含聚醯亞胺部的表面(平坦化後)
41:含聚醯亞胺部
8:電子電路區域
81:電子電路

Claims (22)

  1. 一種含聚醯亞胺部形成用組成物,其使用於包括如下步驟之接合體之製造方法: 準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟; 在前述基板A的具備前述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟; 準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及 將前述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與前述基板B中的具備前述配線端子之面進行接合之接合步驟,其中 前述含聚醯亞胺部係由前述含聚醯亞胺部形成用組成物形成之構件, 前述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比前述接合步驟中的接合溫度低。
  2. 如請求項1所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其包含聚醯亞胺前驅物及溶劑。
  3. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其進一步包含遷移抑制劑。
  4. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度為350℃以下。
  5. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比前述接合步驟中的接合溫度低30℃以上。
  6. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述接合步驟中的接合溫度為380℃以下。
  7. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述基板A的形態為晶圓。
  8. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述基板B的形態為晶片。
  9. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述基板B的形態為晶圓。
  10. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在接合步驟中,具備含聚醯亞胺部之基板A的溫度被預熱至70℃以上。
  11. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在前述含聚醯亞胺部形成步驟與前述接合步驟之間,包括將基板A的含聚醯亞胺部的表面平坦化之平坦化步驟。
  12. 如請求項11所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述平坦化步驟藉由物理研磨來進行。
  13. 如請求項11所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述平坦化步驟藉由化學研磨來進行。
  14. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在前述接合步驟中,以前述基板A的具有含聚醯亞胺部之面中所包含之電極與前述基板B中的具備前述配線端子之面中的電極直接接觸的方式被接合。
  15. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其在前述接合步驟之前,進一步包括在前述基板B的具備前述配線端子之面上形成第2含聚醯亞胺部之第2含聚醯亞胺部形成步驟。
  16. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其進一步包括感光性化合物。
  17. 如請求項1或請求項2所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述含聚醯亞胺部形成步驟包括在基板A的具備前述配線端子之面上適用含聚醯亞胺部形成用組成物並進行加熱。
  18. 如請求項17所述之含聚醯亞胺部形成用組成物,其中 前述加熱時的加熱溫度為375℃以下。
  19. 一種接合體之製造方法,其包括: 準備具有具備配線端子之面之基板A之步驟; 在前述基板A的具備前述配線端子之面上形成含聚醯亞胺部之含聚醯亞胺部形成步驟; 準備具有具備配線端子之面之基板B之步驟;及 將前述基板A的具有含聚醯亞胺部之面與前述基板B中的具備前述配線端子之面進行接合之接合步驟, 前述含聚醯亞胺部的玻璃轉移溫度比前述接合步驟中的接合溫度低。
  20. 一種接合體,其藉由請求項19所述之製造方法而獲得。
  21. 一種器件之製造方法,其包括請求項19所述之接合體之製造方法。
  22. 一種器件,其包括請求項20所述之接合體。
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