TW202313799A - 含有矽伸苯基骨架之聚合物、感光性樹脂組成物、圖型形成方法,及光半導體元件之製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種於主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且於側鏈包含環氧基之聚合物。
Description
本發明係關於含有矽伸苯基骨架之聚合物、感光性樹脂組成物、圖型形成方法,及光半導體元件之製造方法。
以往以來,以發光二極體(LED)、CMOS影像感測器等為代表之各種光學裝置中,係使用透明的環氧樹脂作為封裝保護材料及接著劑。近年來,由於在各種光學裝置中係常需要微細加工,故使用了環氧樹脂之阻劑材料係常被利用。
如同LED那樣的光學裝置之高輸出化近年來係不斷地進展,在可微細加工的同時,為了抑制氣體產生、變色等,係要求比以往更高之透明性、耐光性。作為具有特別高之透明性或耐光性之可微細加工之材料,可舉出例如使用了導入有異三聚氰酸及降莰烯骨架之環氧改質聚矽氧樹脂之感光性材料(專利文獻1)。
最近,對於這樣的感光性材料,除了透明性、耐光性以外,係要求更進一步提高特性,尤其係要求可低溫硬化。然而,前述之環氧改質聚矽氧樹脂,並非可在130℃程度之低溫下硬化之材料。因此,係期望使用不僅具有環氧基,亦一併具有其他的高反應性官能基之樹脂之感光性材料。對於環氧樹脂導入其他的高反應性官能基,係不僅使低溫硬化成為可能,亦可期待對於加工性之提升有所貢獻。因此,係成為可微細加工且可低溫硬化之附加價值高的材料。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2020-90649號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係鑑於前述情事所成者,故其目的在於提供可提供在廣的波長下進行微細的圖型形成,且在低溫之硬化亦為可能,且具有高透明性及高耐光性之皮膜之聚合物、包含該聚合物之感光性樹脂組成物、使用該感光性樹脂組成物之圖型形成方法,及半導體元件之製造方法。
[用於解決課題之手段]
本發明人等,為了達成前述目的而重複進行檢討之結果,發現於主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且於側鏈包含環氧基之聚合物,係提供可低溫硬化,且具有高透明性及高耐光性之皮膜,及包含本發明之聚合物與光酸產生劑之感光性樹脂組成物,係可提供可在廣的波長下進行微細的圖型形成,且在低溫之硬化亦為可能,且具有高透明性及高耐光性之皮膜,進而完成本發明。
亦即,本發明係提供下述含有矽伸苯基骨架之聚合物、感光性樹脂組成物、圖型形成方法,及光半導體元件之製造方法。
1.一種聚合物,其係於主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且係於側鏈包含環氧基。
2.如1之聚合物,其中,前述羥基取代烷基醚骨架之碳數為9~20。
3.如1或2之聚合物,其係包含下述式(A1)所表示之重複單元、下述式(A2)所表示之重複單元及下述式(A3)所表示之重複單元者。
(式中,a、b及c係滿足0<a<1、0≦b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數。X
1為下述式(X1)所表示之2價之基。X
2為下述式(X2)所表示之2價之基。X
3為下述式(X3)所表示之2價之基。)
(式中,R
11及R
12係各自獨立為氫原子或甲基。R
13係碳數1~8之伸烴基,其碳-碳鍵間亦可介隔存在酯鍵或醚鍵。n
1及n
2係各自獨立為0~7之整數。虛線為鍵結鍵。)
(式中,R
21及R
22係各自獨立為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基。m為0~10之整數。虛線為鍵結鍵。)
(式中,R
31及R
32係各自獨立為氫原子或甲基。R
33為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R
33為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基。R
34為羥基或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R
34為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基。R
33為氫原子且R
34為飽和烴基時,R
34係包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基。R
33及R
34同時為飽和烴基時,於其中一方或雙方包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基。p
1及p
2係各自獨立為1~7之整數。q
1及q
2係各自獨立為1~7之整數。虛線為鍵結鍵。)
4.如3之聚合物,其中,a、b及c係滿足0<a<1、0<b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數。
5.如3或4之聚合物,其中,R
34係於末端具有羥基之直鏈烷基。
6.如3~5中之任一項之聚合物,其中,R
31及R
32為氫原子。
7.如3~6中之任一項之聚合物,其中,p
1及p
2為1。
8.如3~7中之任一項之聚合物,其中,q
1及q
2為1。
9.如1~8中之任一項之聚合物,其中,由前述聚合物所構成之膜厚10μm之膜之波長400nm之光之穿透率為95%以上。
10.一種感光性樹脂組成物,其中包含如1~9中之任一項之聚合物及(B)光酸產生劑。
11.如10之感光性樹脂組成物,其中,進一步包含(C)陽離子聚合性交聯劑。
12.一種圖型形成方法,其中包含:
(i)使用如10或11之感光性樹脂組成物於基板上形成感光性樹脂皮膜之步驟、
(ii)曝光前述感光性樹脂皮膜之步驟,及
(iii)將前述曝光後之感光性樹脂皮膜,使用顯像液進行顯像之步驟。
13.一種具備感光性樹脂皮膜之光半導體元件之製造方法,其中包含如12之圖型形成方法。
[發明之效果]
本發明之聚合物係可低溫硬化,尤其是130℃以下之低溫硬化,並為可提供具有高透明性及高耐光性之皮膜者。本發明之聚合物係可簡便地合成。又,藉由使用包含本發明之聚合物之感光性樹脂組成物,可使用範圍廣泛之波長之光來形成微細的圖型。此外,由本發明之感光性樹脂組成物所獲得之皮膜,係透明性、耐光性優良,可進行130℃以下之低溫硬化,且可適宜使用於光半導體元件之保護、封裝用途。
[含有矽伸苯基骨架之聚合物]
本發明之聚合物係於主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且於側鏈包含環氧基之聚合物。前述羥基取代烷基醚骨架之碳數較佳為9~20。前述聚合物亦可於主鏈進一步包含降莰烯骨架。
式(A1)~(A3)中,a、b、c係滿足0<a<1、0≦b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數。
式(X1)中,R
11及R
12係各自獨立為氫原子或甲基。
式(X1)中,R
13係碳數1~8之伸烴基,其碳-碳鍵間亦可介隔存在酯鍵或醚鍵。R
13所表示之伸烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀中之任一者,作為其具體例,可舉出亞甲基、乙烷-1,1-二基、乙烷-1,2-二基、丙烷-1,2-二基、丙烷-1,3-二基、丁烷-1,2-二基、丁烷-1,3-二基、丁烷-1,4-二基等的烷烴二基等。此等之中,作為R
13,亞甲基或伸乙基係較佳,亞甲基係更佳。又,前述伸烴基之碳-碳鍵間亦可介隔存在酯鍵或醚鍵。
式(X1)中,n
1及n
2係各自獨立為0~7之整數。
式(X2)中,R
21及R
22係各自獨立為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基。前述飽和烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀中之任一者,作為其具體例,可舉出甲基、乙基、n-丙基、異丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、n-戊基、n-己基、n-庚基、n-辛基、n-壬基、n-癸基等之碳數1~20之烷基;環丙基、環丁基、環戊基、環己基、降冰片基、金剛烷基等之碳數3~20之環式飽和烴基。又,前述飽和烴基中亦可包含雜原子,具體而言,前述飽和烴基中之氫原子之一部份或全部,亦可被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子等取代,羰基、醚鍵、硫醚鍵等亦可介於其碳-碳原子間。
式(X2)中,m為0~10之整數,然而較佳為0。
式(X3)中,R
31及R
32係各自獨立為氫原子或甲基,然而較佳為氫原子。
式(X3)中,R
33為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R
33為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基。R
34為羥基或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R
34為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基。R
33及R
34所表示之飽和烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀中之任一者,作為其具體例,可舉出與在式(X2)之說明中作為R
21及R
22所表示之飽和烴基所例示出之例子相同者。又,前述飽和烴基中亦可包含雜原子,具體而言,前述飽和烴基中之氫原子之一部份或全部,亦可被氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等的鹵素原子等取代,羰基、醚鍵、硫醚鍵等亦可介於其碳-碳原子間。
R
33為氫原子且R
34為飽和烴基時,R
34係包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基。R
33及R
34同時為飽和烴基時,於其中一方或雙方包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基。R
33及R
34包含醇性羥基之情況中,作為R
33及R
34,較佳係於末端包含1級醇性羥基之直鏈烷基。
式(X3)中,p
1及p
2係各自獨立為1~7之整數,然而,較佳為1。q
1及q
2係各自獨立為1~7之整數,然而,較佳為1。式(X3)所表示之2價之基中所包含之碳原子之數量較佳為9~20。
本發明之聚合物,其重量平均分子量(Mw)為3,000~500,000者係較佳,5,000~200,000者係更佳。Mw若介於前述範圍內,則可以固體獲得聚合物,且亦可確保成膜性。此外,本發明中,Mw係藉由以四氫呋喃(THF)作為溶出溶劑使用之凝膠滲透層析(GPC)所獲得之聚苯乙烯換算測定值。
本發明之聚合物可為式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元隨機地鍵結者,亦可為交互地鍵結者,亦可為包含複數個各單元之嵌段者。
本發明之聚合物中,式(1)中之a、b、c係滿足0<a<1、0≦b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數,然而較佳係0<a<1、0<b<1、0<c<1,更佳係0.1<a<0.8、0.1<b<0.8、0.1<c<0.8,再更佳係0.15<a<0.65、0.15<b<0.65、0.15<c<0.65。
[含有矽伸苯基骨架之聚合物之製造方法]
前述聚合物係可藉由將下述式(1)所表示之化合物、下述式(2)所表示之化合物及下述式(4)所表示之化合物,以及依需要之下述式(3)所表示之化合物,於金屬觸媒存在下,使其加成聚合來製造。
作為前述金屬觸媒,可使用鉑(包含鉑黑)、銠、鈀等的鉑族金屬單體;H
2PtCl
4・xH
2O、H
2PtCl
6・xH
2O、NaHPtCl
6・xH
2O、KHPtCl
6・xH
2O、Na
2PtCl
6・xH
2O、K
2PtCl
4・xH
2O、PtCl
4・xH
2O、PtCl
2、Na
2HPtCl
4・xH
2O(此處,x較佳為0~6之整數,特佳為0或6。)等的氯化鉑、氯鉑酸及氯鉑酸鹽;醇改質氯鉑酸(例如,美國專利第3,220,972號說明書中所記載者);氯鉑酸與烯烴之錯合物(例如,美國專利第3,159,601號說明書、美國專利第3,159,662號說明書,及美國專利第3,775,452號說明書中所記載者);將鉑黑或鈀等的鉑族金屬載持於氧化鋁、二氧化矽、碳等的載體者;銠-烯烴錯合物;氯三(三苯基膦)銠(亦即威爾金森觸媒);氯化鉑、氯鉑酸或氯鉑酸鹽與含有乙烯基之矽氧烷(尤其,含有乙烯基之環狀矽氧烷)之錯合物等。
觸媒之使用量為觸媒量,通常,鉑族金屬相對於反應聚合物之總量較佳為0.001~0.1質量%。前述聚合反應中,亦可依需要使用溶劑。作為溶劑,例如甲苯、二甲苯等的烴系溶劑係較佳。作為前述聚合條件,由不使觸媒失活,且可於短時間內使聚合完成之觀點來看,聚合溫度例如為40~150℃,尤其60~120℃係較佳。聚合時間雖依聚合物之種類及量而有所不同,然而為了防止濕氣介入聚合系中,大約0.5~100小時、尤其在0.5~30小時內結束較佳。藉由這樣進行使聚合反應結束後,在使用了溶劑之情況中,係藉由將其餾去,來獲得前述聚合物。
反應方法係未受到特別限定,然而,首先,在將式(2)所表示之化合物及式(4)所表示之化合物以及依需要之式(3)所表示之化合物混合加熱後,於前述混合溶液中添加金屬觸媒,接著,花費0.1~5小時將式(1)所表示之化合物滴下係較佳。
各原料化合物較佳為以使式(1)所表示之化合物所具有之氫矽基相對於式(2)所表示之化合物、式(3)所表示之化合物及式(4)所表示之化合物所具有之烯基之合計,以莫耳比計,成為0.67~1.67、更佳為0.83~1.25的方式進行摻合。本發明之聚合物之Mw係可將o-烯丙基苯酚那樣的單烯丙基化合物、或三乙基氫矽烷那樣的單氫矽烷或單氫矽氧烷作為分子量調整劑使用來進行控制。
本發明之聚合物較佳係由該聚合物所構成之膜厚10μm之膜之波長400nm之光之穿透率為95%以上者。
[感光性樹脂組成物]
本發明之感光性樹脂組成物係含有(A)前述含有矽伸苯基骨架之聚合物及(B)光酸產生劑者。
[(B)光酸產生劑]
(B)成分之光酸產生劑若為可藉由光照射而分解,並產生酸者,則係未受到特別限定,然而藉由照射波長190~500nm之光而產生酸者係較佳。(B)光酸產生劑係作為硬化觸媒使用。作為前述光酸產生劑,例如,可舉出鎓鹽、重氮甲烷衍生物、乙二肟衍生物、β-酮碸衍生物、二碸衍生物、硝基苄基磺酸酯衍生物、磺酸酯衍生物、醯亞胺-基-磺酸酯衍生物、肟磺酸酯衍生物、亞胺基磺酸酯衍生物、三嗪衍生物等。
式(B1)及(B2)中,R
101~R
105係各自獨立為可具有取代基之碳數1~12之飽和烴基、可具有取代基之碳數6~12之芳基或可具有取代基之碳數7~12之芳烷基。A
-為非親核性相對離子。
前述飽和烴基可為直鏈狀、分支狀、環狀中之任一者,作為其具體例,可舉出甲基、乙基、n-丙基、異丙基、環丙基、n-丁基、異丁基、sec-丁基、tert-丁基、環丁基、n-戊基、環戊基、環己基、降冰片基、金剛烷基等。作為前述芳基,可舉出苯基、萘基、聯苯基等。作為前述芳烷基,可舉出苄基、苯乙基等。
作為前述取代基,可舉出側氧基(oxo group)、碳數1~12之飽和烴基、碳數1~12之飽和烴氧基、碳數6~24之芳基、碳數7~25之芳烷基、碳數6~24之芳氧基、碳數6~24之芳硫基等。
作為R
101~R
105,甲基、乙基、丙基、丁基、環己基、降冰片基、金剛烷基、2-氧代環己基等的可具有取代基之飽和烴基;苯基、萘基、聯苯基、2-、3-或4-甲氧基苯基、2-、3-或4-乙氧基苯基、3-或4-tert-丁氧基苯基、2-、3-或4-甲基苯基、2-、3-或4-乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基、三聯苯基、聯苯基氧基苯基、聯苯基苯硫基等的可具有取代基之芳基;苄基、苯乙基等的可具有取代基之芳烷基係較佳。此等之中,可具有取代基之芳基、可具有取代基之芳烷基係更佳。
作為前述非親核性相對離子,氯化物離子、溴化物離子等的鹵化物離子;三氟甲磺酸根離子、1,1,1-三氟乙烷磺酸根離子、九氟丁烷磺酸根離子等的氟烷烴磺酸根離子;甲苯磺酸根離子、苯磺酸根離子、4-氟苯磺酸根離子、1,2,3,4,5-五氟苯磺酸根離子等的芳基磺酸根離子;甲烷磺酸根離子、丁烷磺酸根離子等的烷烴磺酸根離子;三氟甲烷磺醯亞胺離子等的氟烷烴磺醯亞胺離子;三(三氟甲烷磺醯基)甲基離子等的氟烷烴磺醯基甲基離子;四苯基硼酸根離子、四(五氟苯基)硼酸根離子等的硼酸根離子等。
式(B3)中,R
111及R
112係各自獨立為碳數1~12之飽和烴基或者鹵化飽和烴基、可具有取代基之碳數6~12之芳基、或碳數7~12之芳烷基。
作為前述飽和烴基,可舉出與作為R
101~R
105所表示之飽和烴基所例示出之例子相同者。作為前述鹵化飽和烴基,可舉出三氟甲基、1,1,1-三氟乙基、1,1,1-三氯乙基、九氟丁基等。
作為前述可具有取代基之芳基,可舉出苯基;2-、3-或4-甲氧基苯基、2-、3-或4-乙氧基苯基、3-或4-tert-丁氧基苯基等的烷氧基苯基;2-、3-或4-甲基苯基、2-、3-或4-乙基苯基、4-tert-丁基苯基、4-丁基苯基、二甲基苯基等的烷基苯基;氟苯基、氯苯基、1,2,3,4,5-五氟苯基等的鹵化芳基等。作為前述芳烷基,可舉出苄基、苯乙基等。
式(B4)中,R
121~R
124係各自獨立為碳數1~12之飽和烴基或者鹵化飽和烴基、可具有取代基之碳數6~12之芳基或碳數7~12之芳烷基。又,R
123及R
124亦可互相鍵結,與此等所鍵結之碳原子共同形成環,在形成環之情況中,R
123及R
124鍵結所形成之基為碳數1~12之烷烴二基。
作為前述飽和烴基、鹵化飽和烴基、可具有取代基之芳基及芳烷基,分別可舉出與作為R
111及R
112所表示之飽和烴基、鹵化飽和烴基、可具有取代基之芳基及芳烷基所例示出之例子相同者。作為前述烷烴二基,可舉出亞甲基、伸乙基、丙烷二基、丁烷二基、己烷二基等。
作為前述鎓鹽,具體而言,可舉出三氟甲烷磺酸二苯基錪、三氟甲烷磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、p-甲苯磺酸二苯基錪、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)苯基錪、三氟甲烷磺酸三苯基鋶、三氟甲烷磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、三氟甲烷磺酸雙(p-tert-丁氧基苯基)苯基鋶、三氟甲烷磺酸三(p-tert-丁氧基苯基)鋶、p-甲苯磺酸三苯基鋶、p-甲苯磺酸(p-tert-丁氧基苯基)二苯基鋶、p-甲苯磺酸雙(p-tert-丁氧基苯基)苯基鋶、p-甲苯磺酸三(p-tert-丁氧基苯基)鋶、九氟丁烷磺酸三苯基鋶、丁烷磺酸三苯基鋶、三氟甲烷磺酸三甲基鋶、p-甲苯磺酸三甲基鋶、三氟甲烷磺酸環己基甲基(2-氧代環己基)鋶、p-甲苯磺酸環己基甲基(2-氧代環己基)鋶、三氟甲烷磺酸二甲基苯基鋶、p-甲苯磺酸二甲基苯基鋶、三氟甲烷磺酸二環己基苯基鋶、p-甲苯磺酸二環己基苯基鋶、雙(4-tert-丁基苯基)錪六氟磷酸酯、4-(苯硫基)苯基二苯基鋶三(五氟乙基)三氟磷酸酯、二苯基(4-硫代苯氧基苯基)鋶六氟銻酸鹽、[4-(4-聯苯基苯硫基)苯基]-4-聯苯基苯基鋶三(三氟甲烷磺醯基)甲基化物、四(氟苯基)硼酸三苯基鋶、四(氟苯基)硼酸三[4-(4-乙醯基苯基)苯硫基]鋶、四(五氟苯基)硼酸三苯基鋶、四(五氟苯基)硼酸三[4-(4-乙醯基苯基)苯硫基]鋶等。
作為前述重氮甲烷衍生物,具體而言,可舉出雙(苯磺醯基)重氮甲烷、雙(p-甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(二甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(環戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(sec-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(異丙基磺醯基)重氮甲烷、雙(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷、雙(n-戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(異戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(sec-戊基磺醯基)重氮甲烷、雙(tert-戊基磺醯基)重氮甲烷、1-環己基磺醯基-1-(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷、1-環己基磺醯基-1-(tert-戊基磺醯基)重氮甲烷、1-tert-戊基磺醯基-1-(tert-丁基磺醯基)重氮甲烷等。
作為前述乙二肟衍生物,具體而言,可舉出雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二苯基乙二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-α-二環己基乙二肟、雙-o-(p-甲苯磺醯基)-2,3-戊二酮乙二肟、雙-(p-甲苯磺醯基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、雙-o-(n-丁烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(n-丁烷磺醯基)-α-二苯基乙二肟、雙-o-(n-丁烷磺醯基)-α-二環己基乙二肟、雙-o-(n-丁烷磺醯基)-2,3-戊二酮乙二肟、雙-o-(n-丁烷磺醯基)-2-甲基-3,4-戊二酮乙二肟、雙-o-(甲烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(三氟甲烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(1,1,1-三氟乙烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(tert-丁烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(全氟辛烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(環己烷磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(p-氟苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(p-tert-丁基苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(二甲苯磺醯基)-α-二甲基乙二肟、雙-o-(樟腦磺醯基)-α-二甲基乙二肟等。
作為前述β-酮碸衍生物,具體而言,可舉出2-環己基羰基-2-(p-甲苯磺醯基)丙烷、2-異丙基羰基-2-(p-甲苯磺醯基)丙烷等。
作為前述二碸衍生物,具體而言,可舉出二苯基二碸、二環己基二碸等。
作為前述硝基苄基磺酸酯衍生物,具體而言,可舉出p-甲苯磺酸2,6-二硝基苄酯、p-甲苯磺酸2,4-二硝基苄酯等。
作為前述磺酸酯衍生物,具體而言,可舉出1,2,3-三(甲烷磺醯基氧基)苯、1,2,3-三(三氟甲烷磺醯基氧基)苯、1,2,3-三(p-甲苯磺醯基氧基)苯等。
作為前述醯亞胺-基-磺酸酯衍生物,具體而言,可舉出鄰苯二甲醯亞胺-基-三氟甲磺酸酯、鄰苯二甲醯亞胺-基-甲苯磺酸根、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-三氟甲磺酸酯、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-甲苯磺酸根、5-降莰烯-2,3-二羧基醯亞胺-基-n-丁基磺酸酯、n-三氟甲基磺醯基氧基萘醯亞胺等。
作為前述肟磺酸酯衍生物,具體而言,可舉出α-(苯鋶氧基亞胺基)-4-甲基苯基乙腈等。
作為前述亞胺基磺酸酯衍生物,具體而言,可舉出(5-(4-甲基苯基)磺醯基氧基亞胺基-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)乙腈、(5-(4-(4-甲基苯基磺醯基氧基)苯基磺醯基氧基亞胺基)-5H-噻吩-2-亞基)-(2-甲基苯基)-乙腈等。
又,2-甲基-2-[(4-甲基苯基)磺醯基]-1-[(4-甲硫基)苯基]-1-丙烷等亦可適宜地使用。
(B)成分之含量相對於(A)成分100質量份,較佳為0.05~20質量份,更佳為0.1~5質量份。(B)成分之含量若介於前述範圍,則係容易獲得充分的光硬化性,又,藉由光酸產生劑自身之光吸收,可有效果地防止於厚膜之硬化性惡化。此外,為了獲得本發明之特徵之透明性及耐光性,具有光吸收性之(B)成分之光酸產生劑之摻合量在不阻礙光硬化性的範圍內越少則越佳。(B)成分之光酸產生劑係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
[(C)陽離子聚合性交聯劑]
本發明之感光性樹脂組成物中,亦可進一步包含陽離子聚合性交聯劑作為(C)成分。由於前述陽離子聚合性交聯劑係可與(A)成分之環氧基產生陽離子聚合反應者,不僅是可容易地進行圖型之形成之成分,亦為可更進一步提高光硬化後之樹脂皮膜之強度者。
作為前述交聯劑,分子量為100~15,000之化合物係較佳,200~1,000之化合物係更佳。分子量若為100以上,即可獲得充分的光硬化性,而為了使組成物光硬化後之耐熱性沒有惡化的疑慮,故為15,000以下較佳。此外,前述化合物可為樹脂(聚合物),此情況中,分子量為重量平均分子量(Mw)。
作為前述陽離子聚合性交聯劑,具有由環氧基、環氧丙烷基及乙烯基醚基所選出之官能基之化合物係較佳。此等之化合物可單獨使用1種,或亦可組合2種以上使用。
(C)成分之含量相對於(A)成分100質量份,為0~100質量份,然而在含有之情況下,0.5~100質量份係較佳,0.5~60質量份係更佳,1~50質量份係再更佳。(C)成分之含量若為0.5質量份以上,則在光照射時可獲得充分的硬化性,若為100質量份以下,則感光性樹脂組成物中之(A)成分之比率不會降低,故可使硬化物充分的表現本發明之效果。(C)成分係可單獨使用1種或將2種以上組合使用。
[(D)溶劑]
為了提高本發明之感光性樹脂組成物之塗布性,亦可包含溶劑作為(D)成分。作為(D)溶劑,若為可溶解前述(A)~(C)成分,及後述(E)成分或其他的各種添加劑者,係未受到特別限定。
作為(D)溶劑,有機溶劑係較佳,作為其具體例,可舉出環己酮、環戊酮、甲基-2-n-戊基酮等的酮類;3-甲氧基丁醇、3-甲基-3-甲氧基丁醇、1-甲氧基-2-丙醇、1-乙氧基-2-丙醇等的醇類;丙二醇單甲基醚、乙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、乙二醇單乙基醚、丙二醇二甲基醚、二乙二醇二甲基醚等的醚類;丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、乳酸乙酯、丙酮酸乙酯、醋酸丁酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、醋酸tert-丁酯、丙酸tert-丁酯、丙二醇單-tert-丁基醚乙酸酯、γ-丁內酯等的酯類等。此等係可單獨使用1種,亦可將2種以上混合使用。
作為(D)溶劑,尤其,光酸產生劑之溶解性優良之乳酸乙酯、環己酮、環戊酮、丙二醇單甲基醚乙酸酯、γ-丁內酯及此等之混合溶劑係較佳。
(D)成分之含量,由感光性樹脂組成物之相溶性及黏度之觀點來看,相對於(A)成分100質量份,為50~2,000質量份係較佳,50~1,000質量份係更佳,50~100質量份係再更佳。
[(E)抗氧化劑]
本發明之感光性樹脂組成物,亦可包含抗氧化劑作為添加劑。藉由包含抗氧化劑,可提高耐熱性。作為前述抗氧化劑,可舉出受阻酚系化合物、受阻胺系化合物等。
作為前述受阻酚系化合物,係未受到特別限定,然而以下所舉出者係較佳。例如,1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)苯(商品名:IRGANOX 1330)、2,6-二-tert-丁基-4-甲基酚(商品名:Sumilizer BHT)、2,5-二-tert-丁基-氫醌(商品名:Nocrac NS-7)、2,6-二-tert-丁基-4-乙基酚(商品名:Nocrac M-17)、2,5-二-tert-戊基氫醌(商品名:Nocrac DAH)、2,2'-亞甲基雙(4-甲基-6-tert-丁基酚)(商品名:Nocrac NS-6)、3,5-二-tert-丁基-4-羥基-苄基膦酸酯-二乙基酯(商品名:IRGANOX 1222)、4,4'-硫代雙(3-甲基-6-tert-丁基酚)(商品名:Nocrac 300)、2,2'-亞甲基雙(4-乙基-6-tert-丁基酚)(商品名:Nocrac NS-5)、4,4'-亞丁基雙(3-甲基-6-tert-丁基酚)(商品名:Adekastab AO-40)、2-tert-丁基-6-(3-tert-丁基-2-羥基-5-甲基苄基)-4-甲基苯基丙烯酸酯(商品名:Sumilizer GM)、2-[1-(2-羥基-3,5-二-tert-戊基苯基)乙基]-4,6-二-tert-戊基苯基丙烯酸酯(商品名:Sumilizer GS)、2,2'-亞甲基雙[4-甲基-6-(α-甲基-環己基)酚]、4,4'-亞甲基雙(2,6-二-tert-丁基酚)(商品名:SEENOX 226M)、4,6-雙(辛硫基甲基)-o-甲酚(商品名:IRGANOX 1520L)、2,2'-乙烯基雙(4,6-二-tert-丁基酚)、十八烷基-3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯(商品名:IRGANOX 1076)、1,1,3-三-(2-甲基-4-羥基-5-tert-丁基苯基)丁烷(商品名:Adekastab AO-30)、四[亞甲基-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基氫化桂皮酸酯)]甲烷(商品名:Adekastab AO-60)、三乙二醇雙[3-(3-tert-丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 245)、2,4-雙-(n-辛硫基)-6-(4-羥基-3,5-二-tert-丁基苯胺基)-1,3,5-三嗪(商品名:IRGANOX 565)、N,N'-六亞甲基雙(3,5-二-tert-丁基-4-羥基-氫桂皮醯胺)(商品名:IRGANOX 1098)、1,6-己烷二醇-雙[3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 259)、2,2-硫代-二乙烯基雙[3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯](商品名:IRGANOX 1035)、3,9-雙[2-[3-(3-tert-丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙醯基氧基]1,1-二甲基乙基]2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷(商品名:Sumilizer GA-80)、三-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)異三聚氰酸酯(商品名:IRGANOX 3114)、雙(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基膦酸乙基)鈣/聚乙烯蠟混合物(50:50)(商品名:IRGANOX 1425WL)、異辛基-3-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苯基)丙酸酯(商品名:IRGANOX 1135)、4,4'-硫代雙(6-tert-丁基-3-甲基酚)(商品名:Sumilizer WX-R)、6-[3-(3-tert-丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙氧基]-2,4,8,10-四-tert-丁基二苯并[d,f][1,3,2]二氧磷雜環庚烷(商品名:Sumilizer GP)等。
作為前述受阻胺系化合物,係未受到特別限定,然而以下所舉出者係較佳。例如,可舉出p,p'-二辛基二苯基胺(商品名:IRGANOX 5057)、苯基-α-萘基胺(商品名:Nocrac PA)、聚(2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉)(商品名:Nocrac 224、224-S)、6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉(商品名:Nocrac AW)、N,N'-二苯基-p-苯二胺(商品名:Nocrac DP)、N,N'-二-β-萘基-p-苯二胺(商品名:Nocrac White)、N-苯基-N'-異丙基-p-苯二胺(商品名:Nocrac 810NA)、N,N'-二烯丙基-p-苯二胺(商品名:Nonflex TP)、4,4'-(α,α-二甲基苄基)二苯基胺(商品名:Nocrac CD)、p,p-甲苯磺醯基胺基二苯基胺(商品名:Nocrac TD)、N-苯基-N'-(3-甲基丙烯醯氧基-2-羥基丙基)-p-苯二胺(商品名:Nocrac G1)、N-(1-甲基庚基)-N'-苯基-p-苯二胺(商品名:Ozonon 35)、N,N'-二-sec-丁基-p-苯二胺(商品名:Sumilizer BPA)、N-苯基-N'-1,3-二甲基丁基-p-苯二胺(商品名:Antigene 6C)、烷基化二苯基胺(商品名:Sumilizer 9A)、琥珀酸二甲基-1-(2-羥基乙基)-4-羥基-2,2,6,6-四甲基哌啶聚縮合物(商品名:Tinuvin 622LD)、聚[[6-(1,1,3,3-四甲基丁基)胺基-1,3,5-三嗪-2,4-二基][(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]六亞甲基[(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)亞胺基]](商品名:CHIMASSORB 944)、N,N'-雙(3-胺基丙基)乙烯基二胺-2,4-雙[N-丁基-N-(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)胺基]-6-氯-1,3,5-三嗪縮合物(商品名:CHIMASSORB 119FL)、雙(1-辛氧基-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(商品名:TINUVIN 123)、雙(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(商品名:TINUVIN 770)、2-(3,5-二-tert-丁基-4-羥基苄基)-2-n-丁基丙二酸雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)(商品名:TINUVIN 144)、雙(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(商品名:TINUVIN 765)、四(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酸酯(商品名:LA-57)、四(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)1,2,3,4-丁烷四羧酸酯(商品名:LA-52)、1,2,3,4-丁烷四羧酸與1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇及1-十三烷醇之混合酯化物(商品名:LA-62)、1,2,3,4-丁烷四羧酸與2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇及1-十三烷醇之混合酯化物(商品名:LA-67)、1,2,3,4-丁烷四羧酸與1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶醇及3,9-雙(2-羥基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷之混合酯化物(商品名:LA-63P)、1,2,3,4-丁烷四羧酸與2,2,6,6-四甲基-4-哌啶醇及3,9-雙(2-羥基-1,1-二甲基乙基)-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]十一烷之混合酯化物(商品名:LA-68LD)、(2,2,6,6-四亞甲基-4-哌啶基)-2-伸丙基羧酸酯(商品名:Adekastab LA-82)、(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)-2-伸丙基羧酸酯(商品名:Adekastab LA-87)等。
(E)成分之含量,在不損及本發明之效果之範圍內,係未受到特別限定,然而,在含有之情況中,在本發明之感光性樹脂組成物中較佳為0.01~1質量%。(E)成分之抗氧化劑係可單獨使用1種,亦可併用2種以上。
[其他的添加劑]
本發明之感光性樹脂組成物中,除了前述各成分以外,亦可包含其他的添加劑。作為添加劑,例如,可舉出用於使塗布性提高之慣用的界面活性劑。
作為前述界面活性劑,非離子性者係較佳,例如,氟系界面活性劑,具體而言可舉出全氟烷基聚氧乙烯乙醇、氟化烷基酯、全氟烷基胺氧化物、含氟有機矽氧烷系化合物等。此等係可使用市售品,例如,可舉出Fluorad(註冊商標)「FC-430」(3M公司製)、Surflon(註冊商標)「S-141」及「S-145」(AGC SEIMI CHEMICAL(股)製)、UNIDYNE(註冊商標)「DS-401」、「DS-4031」及「DS-451」(大金工業(股)製)、Megafac(註冊商標)「F-8151」(DIC(股)製)、「X-70-093」(信越化學工業(股)製)等。此等之中,Fluorad「FC-430」及「X-70-093」係較佳。前述界面活性劑之含量,在不損及本發明之效果之範圍內,係未受到特別限定,然而,在含有之情況中,在本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為0.01~1質量%。
又,作為添加劑,可使用矽烷耦合劑。藉由包含矽烷耦合劑,可進一步提高感光性樹脂組成物對於被接著體之密著性。作為矽烷耦合劑,可舉出環氧矽烷耦合劑、含有芳香族之胺基矽烷耦合劑等。此等係可單獨使用1種或將2種以上組合使用。前述矽烷耦合劑之含量,在不損及本發明之效果之範圍內,係未受到特別限定,然而,在含有之情況中,本發明之感光性樹脂組成物中,較佳為0.01~5質量%。
本發明之感光性樹脂組成物之調製方法係未受到特別限定,然而例如,將前述各成分攪拌、混合,並於之後依需要藉由用於去除固體成分之過濾器等進行過濾之方法。
[圖型形成方法]
本發明之圖型形成方法係使用前述感光性樹脂組成物者,其係包含:
(i)使用前述感光性樹脂組成物於基板上形成感光性樹脂皮膜之步驟、
(ii)曝光前述感光性樹脂皮膜之步驟,及
(iii)將前述曝光後之感光性樹脂皮膜,使用顯像液進行顯像之步驟。藉由此方法可獲得微細圖型。
步驟(i)為使用前述感光性樹脂組成物於基板上形成感光性樹脂皮膜之步驟。作為前述基板,例如,可舉出矽晶圓、玻璃晶圓、石英晶圓、塑膠製電路基板、陶瓷製電路基板等。
感光性樹脂膜係可藉由公知的方法來形成。例如,係可藉由將前述感光性樹脂組成物以浸漬法、旋轉塗布法、輥塗法等的方法於基板上塗布來形成。塗布量係可依據目的來適宜地選擇,然而較佳係使膜厚成為0.1~ 100μm之量。
此處,為了使光硬化反應有效率地進行,亦可依需要預備加熱,使溶劑等預先蒸發。預備加熱可例如於40~160℃下進行1分鐘~1小時。
接著,作為步驟(ii),係將前述感光性樹脂皮膜曝光。此時,較佳係以波長240~500nm之光來曝光。作為前述波長240~500nm之光,可舉出產生放射線之裝置所產生之各種波長的光,例如,g線、i線等的紫外線光、遠紫外線光(248nm)等。曝光量較佳為10~5,000mJ/cm
2。
曝光亦可介隔光罩來進行。前述光罩,例如亦可為將所期望的圖型挖空者。此外,光罩之材質較佳係遮蔽前述波長240~500nm之光者,例如可適宜使用鉻等,然而並不限定於此。
此外,為了進一步提高顯像感度,亦可於曝光後進行加熱處理(PEB)。PEB,例如,可設為在40~160℃下5~30分鐘。
步驟(iii)係於曝光後或PEB後,將感光性樹脂皮膜使用顯像液進行顯像之步驟。作為前述顯像液,作為溶劑使用之有機溶劑系顯像液,例如,異丙基醇、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等係較佳。藉由使用前述有機溶劑系顯像液來進行顯像,可獲得將非曝光部溶解除去後之負型圖型。顯像係可藉由通常的方法,例如,將形成有圖型之基板浸漬於前述顯像液中等來進行。之後,依需要進行洗淨、潤洗、乾燥等,獲得具有所期望的圖型之皮膜。
此外,關於圖型之形成方法係如同前述,然而在不需要形成圖型之情況中,例如在僅欲形成均一皮膜之情況中,在前述圖型形成方法中之步驟(ii)中,不介隔前述光罩地以適當的波長之光來曝光來進行皮膜之形成即可。
此外,亦可依需要進行(iv)將形成有圖型之皮膜進一步使用烘箱或加熱板,於80~300℃下加熱10分鐘~10小時之程度,藉此提高交聯密度,並去除殘存之揮發成分之處理(後硬化)。
[光半導體元件]
使用前述感光性樹脂組成物並藉由前述方法進行微細的圖型形成,可製造光半導體元件。又,由前述感光性樹脂組成物所獲得之皮膜,係透明性、耐光性及耐熱性優良,且具備該皮膜之光半導體元件,係可適宜使用於發光二極體等的發光元件、光二極體、光學感測器、CMOS影像感測器等的受光元件、光波導等的光傳送裝置等的光學裝置。前述皮膜之波長400nm之光之穿透率較佳為92%以上,更佳為96%以上,特佳為98%以上。
[實施例]
以下,係示出實施例及比較例具體地說明本發明,然而本發明並不受下述實施例所限定。此外,下述實施例中,Mw係使用TSKGEL Super HZM-H(東曹(股)製)作為GPC管柱,以流量0.6mL/分、溶出溶劑THF、管柱溫度40℃之分析條件,藉由將單分散聚苯乙烯作為標準之GPC來進行測定。
[實施例1-1]聚合物1之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物53.0g(0.20莫耳)、式(S-3a)所表示之化合物48.1g(0.40莫耳)及式(S-4a)所表示之化合物85.7g(0.40莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物1。聚合物1之Mw為16,000。此外,聚合物1係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-2]聚合物2之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物159g(0.60莫耳)、式(S-3a)所表示之化合物24.0g(0.20莫耳)及式(S-4a)所表示之化合物42.9g(0.20莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物2。聚合物2之Mw為15,000。此外,聚合物2係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-3]聚合物3之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物92.8g(0.35莫耳)、式(S-3b)所表示之化合物56.8g(0.35莫耳)及式(S-4a)所表示之化合物64.3g(0.30莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物3。聚合物3之Mw為12,000。此外,聚合物3係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-4]聚合物4之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物106g(0.40莫耳)、式(S-3b)所表示之化合物32.5g(0.20莫耳)及式(S-4a)所表示之化合物85.7g(0.40莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物4。聚合物4之Mw為13,000。此外,聚合物4係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-5]聚合物5之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物53.0g(0.20莫耳)、式(S-3a)所表示之化合物24.0g(0.20莫耳)及式(S-4b)所表示之化合物103g(0.60莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物5。聚合物5之Mw為9,000。此外,聚合物5係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-6]聚合物6之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物79.5g(0.30莫耳)、式(S-3b)所表示之化合物32.5g(0.20莫耳)及式(S-4b)所表示之化合物86.1g(0.50莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物6。聚合物6之Mw為8,000。此外,聚合物6係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元、式(A2)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[實施例1-7]聚合物7之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物106g(0.40莫耳)及式(S-4a)所表示之化合物129g(0.60莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得聚合物7。聚合物7之Mw為11,000。此外,聚合物7係藉由
1H-NMR(Bruker公司製),確認到其係包含式(A1)所表示之重複單元及式(A3)所表示之重複單元之聚合物。
[比較例1-1]比較聚合物1之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物53.0g(0.20莫耳)、式(S-3a)所表示之化合物48.1g(0.40莫耳)及式(S-5a)所表示之化合物56.5g(0.40莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得比較聚合物1。比較聚合物1之Mw為10,000。
[比較例1-2]比較聚合物2之合成
於具備攪拌機、溫度計、氮氣取代裝置及迴流冷卻器之10L燒瓶中,添加式(S-2)所表示之化合物92.8g(0.35莫耳)、式(S-3b)所表示之化合物56.8g(0.35莫耳),及式(S-5b)所表示之化合物59.8g(0.30莫耳)後,添加甲苯700g,並加熱至70℃。之後,投入氯鉑酸甲苯溶液(鉑濃度0.5質量%)1.0g,並花費1小時將式(S-1)所表示之化合物192g(0.99莫耳)滴下(氫矽基之合計:烯基之合計=0.99:1(莫耳比))。滴下結束後,加熱至100℃並經過8小時熟成後,自反應溶液將甲苯進行減壓餾去,獲得比較聚合物2。比較聚合物2之Mw為12,000。
[光透過性試驗1]
將聚合物1~7及比較聚合物1、2各自於環戊酮中以使濃度成為50質量%的方式溶解,來調製聚合物溶液。將各聚合物溶液塗布於玻璃基板上,並以60℃加熱30分鐘,再進一步於氮氣環境下,以190℃加熱2小時,製作皮膜(厚度10μm)。針對所獲得之各皮膜,測定波長400nm之光之穿透率。結果示於表1。此外,膜厚係藉由SCREEN公司製光干涉式膜厚測定裝置來進行測定之預先以同條件於矽晶圓上形成之膜之膜厚。
[光透過性試驗2]
在50℃之烘箱中,對於由以前述方法所獲得之玻璃晶圓上之皮膜所構成之樣品連續照射400nm、1W之雷射,並調查將初期(雷射照射前)定為100%時,100小時後及1,000小時後之光穿透率之變化率。結果示於表2。
[硬化溫度測定試驗1]
對於聚合物1~7、比較聚合物1及2 100質量份,分別添加CPI-210S(San-Apro(股)製)3質量份作為光酸產生劑,並以使固體成分之濃度成為50質量%的方式添加環戊酮,溶解至均勻為止。將各溶液分別取2g至鋁培養皿中,以100℃之溫度加熱15分鐘使其乾燥。於剩下之固體以365nm之光進行3,000mJ曝光後,進行示差掃描熱量測定,並藉由放熱峰來評估硬化溫度。結果係示於表3。此外,示差掃描熱量測定係使用TA Instruments公司之Q2000,自0℃起至200℃為止,以每分鐘10℃之速度昇溫,測定硬化溫度。
[2]感光性樹脂組成物之調製及其評價
[實施例2-1~2-11、比較例2-1~2-8]
以成為下述表4及5所示之組成的方式,混合聚合物1~7、比較聚合物1、2作為(A)成分、光酸產生劑B-1、B-2作為(B)成分、交聯劑C-1、C-2、C-3作為(C)成分、環戊酮(CP)作為(D)成分之溶劑,並攪拌使其溶解後,以Teflon(註冊商標)製0.2μm過濾器進行精密過濾,調製感光性樹脂組成物。
[圖型形成評價]
於以六甲基二矽氮烷進行過事先處理之8吋矽晶圓上,使用旋轉塗布機,以10μm之膜厚塗布各感光性樹脂組成物。為了由組成物去除溶劑,故將晶圓放置於加熱板上,以110℃加熱3分鐘,使其乾燥。對於所獲得之感光性樹脂皮膜,介隔用於形成線與間隙圖型及接觸孔圖型之遮罩,並以365nm之曝光條件使用接觸對準型曝光裝置進行曝光。光照射後,藉由加熱板以120℃進行3分鐘之PEB後冷卻,並將前述晶圓藉由丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)進行300秒鐘之噴霧顯像,形成圖型。
將藉由前述方法形成圖型之晶圓上之感光性樹脂皮膜,使用烘箱,於190℃下,一邊進行氮氣沖吹一邊進行後硬化2小時。之後,藉由掃描型電子顯微鏡(SEM),觀察所形成之50μm、30μm、20μm、10μm、5μm之接觸孔圖型斷面,並將孔貫通至皮膜之底部為止之最小的孔圖型當作極限解像性。並進一步由所獲得之斷面照片來評價50μm之接觸孔圖型之垂直性,並將垂直的圖型定為◎、稍微逆錐形形狀定為○、逆錐形形狀定為△、開口不良定為×。結果示於表6及7。
[光透過性試驗1]
於8吋玻璃晶圓上,使用旋轉塗布機,並以20μm之膜厚塗布各感光性樹脂組成物。為了由組成物將溶劑去除,係將玻璃晶圓放置於加熱板上,以110℃加熱3分鐘,使其乾燥。對於塗布於玻璃晶圓上之組成物全面,不介隔遮罩,而使用SUSS MicroTec公司之遮罩對準器MA8,並將高壓水銀燈(波長360nm)作為光源照射光之後,進行PEB,浸漬於PGMEA中。將此操作後剩下之皮膜更進一步於190℃之烘箱加熱2小時,獲得皮膜。針對此皮膜,使用分光光度計U-3900H((股)Hitachi High-Technologies Corporation製),測定波長400nm之光之穿透率。結果示於表8及9。
[光透過性試驗2]
在50℃之烘箱中,對於由以前述方法所獲得之玻璃晶圓上之皮膜所構成之樣品連續照射波長400nm、1W之雷射,並調查將初期(雷射照射前)定為100%時,100小時後及1,000小時後之光穿透率之變化率。結果示於表10及11。
[硬化溫度測定試驗]
分別取各感光性樹脂組成物2g至鋁培養皿中,並以100℃之溫度加熱15分鐘,並使其乾燥。於剩下之固體以365nm之光進行3,000mJ曝光後,進行示差掃描熱量測定,並藉由放熱峰來評估硬化溫度。此外,示差掃描熱量測定係使用TA Instruments公司之Q2000,自0℃起至200℃為止,以每分鐘10℃之速度昇溫,測定硬化溫度。結果示於12及13。
根據以上之結果,本發明之主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且係於側鏈包含環氧基之聚合物,係低溫硬化性優良者。又,由本發明之聚合物所獲得之皮膜,係高透明性及高耐光性之皮膜。此外,包含本發明之聚合物之感光性樹脂組成物係可進行微細加工,且可提供低溫硬化性優良、高透明性及高耐光性之皮膜者。
Claims (13)
- 一種聚合物,其係於主鏈包含矽伸苯基骨架、異三聚氰酸骨架及羥基取代烷基醚骨架,且係於側鏈包含環氧基。
- 如請求項1記載之聚合物,其中,前述羥基取代烷基醚骨架之碳數為9~20。
- 如請求項1或2記載之聚合物,其係包含下述式(A1)所表示之重複單元、下述式(A2)所表示之重複單元及下述式(A3)所表示之重複單元者: (式中,a、b及c係滿足0<a<1、0≦b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數;X 1為下述式(X1)所表示之2價之基;X 2為下述式(X2)所表示之2價之基;X 3為下述式(X3)所表示之2價之基) (式中,R 11及R 12係各自獨立為氫原子或甲基;R 13係碳數1~8之伸烴基,其碳-碳鍵間亦可介隔存在酯鍵或醚鍵;n 1及n 2係各自獨立為0~7之整數;虛線為鍵結鍵) (式中,R 21及R 22係各自獨立為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基;m為0~10之整數;虛線為鍵結鍵) (式中,R 31及R 32係各自獨立為氫原子或甲基;R 33為氫原子或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R 33為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基;R 34為羥基或可包含雜原子之碳數1~20之飽和烴基,R 34為飽和烴基時,亦可包含1級或2級醇性羥基作為取代基;R 33為氫原子且R 34為飽和烴基時,R 34係包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基;R 33及R 34同時為飽和烴基時,於其中一方或雙方包含至少一個1級或2級醇性羥基作為取代基;p 1及p 2係各自獨立為1~7之整數;q 1及q 2係各自獨立為1~7之整數;虛線為鍵結鍵)。
- 如請求項3記載之聚合物,其中,a、b及c係滿足0<a<1、0<b<1、0<c<1,及a+b+c=1之正數。
- 如請求項3或4記載之聚合物,其中,R 34係於末端具有羥基之直鏈烷基。
- 如請求項3~5中之任1項記載之聚合物,其中,R 31及R 32為氫原子。
- 如請求項3~6中之任1項記載之聚合物,其中,p 1及p 2為1。
- 如請求項3~7中之任1項記載之聚合物,其中,q 1及q 2為1。
- 如請求項1~8中之任1項記載之聚合物,其中,由前述聚合物所構成之膜厚10μm之膜之波長400nm之光之穿透率為95%以上。
- 一種感光性樹脂組成物,其中包含如請求項1~9中之任1項記載之聚合物及(B)光酸產生劑。
- 如請求項10記載之感光性樹脂組成物,其中,進一步包含(C)陽離子聚合性交聯劑。
- 一種圖型形成方法,其中包含: (i)使用如請求項10或11記載之感光性樹脂組成物於基板上形成感光性樹脂皮膜之步驟、 (ii)曝光前述感光性樹脂皮膜之步驟,及 (iii)將前述曝光後之感光性樹脂皮膜,使用顯像液進行顯像之步驟。
- 一種具備感光性樹脂皮膜之光半導體元件之製造方法,其中包含如請求項12記載之圖型形成方法。
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