TWI386760B - Thick film with chemical growth type positive photoresist composition, thick film with chemical growth type dry film and thick film photoresist pattern manufacturing method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種厚膜用化學增幅型正型光阻組成物、厚膜用化學增幅型乾膜及厚膜光阻圖案之製造方法。更詳細而言,本發明係關於一種於電路基板之製造、封裝於電路基板之晶片尺寸封裝(Chip Size Package,CSP)、微機電系統(Micro Electro Mechanical System,MEMS)元件與組裝有微機電系統元件之微機械(micromachine)、以及用以進行高密度構裝之貫通電極等的電子零件之製造中,適合用於形成凸塊(bump)或金屬接線柱(metal post)等連接端子、佈線圖案等之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物、厚膜用化學增幅型乾膜及厚膜光阻圖案之製造方法。
現今,所謂成為精密微細加工技術之主流之感光蝕刻加工(photofabrication),係如下技術之總稱:將感光性樹脂組成物塗佈於被加工物表面而形成塗膜,藉由光微影(photolithography)技術使塗膜圖案化,以其作為遮罩進行以化學蝕刻、電解蝕刻、及/或以電鍍為主體之電鑄(electroforming),而製造出半導體封裝等各種精密零件。
近年來,隨著電子設備之小型化(downsizing),半導體封裝之高密度構裝技術取得進展,業界追求封裝之多引腳薄膜封裝化、封裝尺寸之小型化、以及基於利用覆晶方式之二維構裝技術、三維構裝技術的構裝密度之提昇。此種高密度構裝技術中,作為連接端子,例如突出於封裝上之凸塊等突起電極(構裝端子)、或將延伸自晶圓上之周邊端子(peripheral terminal)的再佈線與構裝端子連接起來之金屬接線柱等,被高精度地配置於基板上。
厚膜用光阻係上述感光蝕刻加工中所使用之材料。厚膜用光阻係形成厚膜光阻層之物質,例如,可於利用電鍍步驟形成凸塊或金屬接線柱等時使用。凸塊或金屬接線柱例如可藉由如下方式形成:於載體上形成膜厚約為20 μm之厚膜光阻層,透過特定之光罩圖案進行曝光、顯影,選擇性地去除(剝離)形成凸塊或金屬接線柱之部分以形成光阻圖案,於該去除之部分(非光阻部分)藉由電鍍而嵌入銅等導體,之後去除其周圍之光阻圖案。
作為厚膜用光阻,揭示有用於形成凸塊或用於形成佈線之包含具有醌二疊氮基之化合物的正型感光性樹脂組成物(例如,參照專利文獻1)。
另一方面,作為靈敏度高於以往之包含具有醌二疊氮基之化合物的正型感光性樹脂組成物之感光性樹脂組成物,已知有含有酸產生劑之化學增幅型光阻。化學增幅型光阻之特徵在於:藉由放射線照射(曝光),而由酸產生劑產生酸,藉由曝光後之加熱處理而促進酸之擴散,針對樹脂組成物中之基礎樹脂(base resin)等引起酸觸媒反應,使化學增幅型光阻之鹼溶解性發生變化。化學增幅型光阻中,作為不溶於鹼者變成可溶於鹼者的正型化學增幅型光阻,揭示有電鍍用化學增幅型光阻組成物(例如,參照專利文獻2、3)。
[專利文獻1]日本特開2002-258479號公報[專利文獻2]日本特開2001-281862號公報[專利文獻3]日本特開2001-281863號公報[專利文獻4]日本特開2006-258479號公報
然而,上述厚膜光阻層有時係形成於在其上表面具有由銅所形成的部分之載體,例如形成於銅基板上,但若於銅基板上形成厚膜光阻層,則有由於銅之影響而無法獲得良好的光阻圖案之問題。
因此,最近,提出一種於載體與含有化學增幅型正型光阻組成物的厚膜光阻層之間,介隔無機物層的方法(參照專利文獻4)。如此,藉由介隔無機物層,載體與厚膜光阻層不會直接接觸,故可獲得良好之光阻圖案。
然而,如此於載體與厚膜光阻層之間介隔無機物層,會使製造步驟變得複雜,因此期望一種無需另外介隔無機物層,而即使於在其上表面具有由銅所形成的部分之載體上,亦可獲得良好的光阻圖案之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物。
另外,作為厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,要求其例如與用以形成膜厚為1 μm以下之通常光阻層之化學增幅型正型光阻組成物相比,具有更高之靈敏度。
進而,與形成膜厚為1 μm以下之通常光阻層之情形相比,形成厚膜光阻層時,塗佈至載體後之乾燥步驟(預烤)需要更長之時間,因此期望預先於由厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所構成之層的雙面上形成保護膜,來供給作為所謂乾膜光阻(dry film resist,DFR)。
本發明係鑒於上述課題而研發出來,其目的在於提供一種即使於在其上表面具有由銅所形成的部分之載體上,亦可高靈敏度地獲得良好光阻圖案之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物、厚膜用化學增幅型乾膜及厚膜光阻圖案的製造方法。
本發明者等人為達成上述目的反覆銳意進行研究,結果發現:藉由使厚膜用化學增幅型正型光阻組成物含有具有特定結構之鎓鹽系光酸產生劑,可解決上述問題,最終完成本發明。具體而言,本發明提供如下內容。
本發明之第一態樣係一種厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其係用以於載體上形成膜厚為10~150 μm之厚膜光阻層者;其特徵在於:含有:(A)藉由照射活性光線或放射線而產生酸之化合物、及(B)利用酸之作用而增大對鹼之溶解性的樹脂;且上述(A)成分含有以下述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽:
(式(a1)中,A表示原子價為m之硫原子或碘原子,m為1或2。n表示括弧內之結構的重複單元數,為0~3之整數。R為鍵結於A之有機基,表示碳數為6~30之芳基、碳數為4~30之雜環基、碳數為1~30之烷基、碳數為2~30之烯基、或碳數為2~30之炔基,R可由選自烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳硫基羰基、醯氧基、芳硫基、烷硫基、芳基、雜環、芳氧基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、伸烷氧基、胺基、氰基、硝基各基以及鹵素所組成之群中的至少1種取代。R之個數為m+n(m-1)+1,R彼此之間既可相同亦可各不相同。另外,2個以上之R可互相直接、或經由-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR’-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳數為1~3之伸烷基或伸苯基而鍵結,形成含有A之環結構。R’係碳數為1~5之烷基或碳數為6~10之芳基。
D為以下述通式(a2)表示之結構,[化2]
式(a2)中,E表示碳數為1~8之伸烷基、碳數為6~20之伸芳基、或碳數為8~20之雜環化合物的2價基團,E可由選自碳數為1~8之烷基、碳數為1~8之烷氧基、碳數為6~10之芳基、羥基、氰基、硝基各基以及鹵素所組成之群中的至少1種取代。G表示-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR’-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳數為1~3之伸烷基、或伸苯基。a為0~5之整數。a+1個E及a個G既可相同亦可各不相同。R’與上述者相同。
X-
為鎓之對偶離子(counterion)。其個數係每1分子為n+1,其中至少1個係以下述通式(a3)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子,[化3][(Rf) b PF 6-b ] - (a3)
剩餘者亦可為其他陰離子。
式(a3)中,Rf表示氫原子之80%以上由氟原子取代之烷基。b表示其個數,為1~5之整數。b個Rf既可相同亦可可各不相同)。
本發明之第二態樣係一種厚膜光阻圖案之製造方法,其特徵在於包括:獲得厚膜光阻積層體之積層步驟,該厚膜光阻積層體係積層有載體、以及由本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所構成的膜厚為10~150 μm之厚膜光阻層而成者;對該厚膜光阻積層體選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟;以及於該曝光步驟後進行顯影而獲得厚膜光阻圖案之顯影步驟。
本發明之第三態樣係一種厚膜用化學增幅型乾膜,其特徵在於:於由本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所構成之膜厚為10~150 μm的層之雙面上形成保護膜。
本發明之第四態樣係一種厚膜光阻圖案之製造方法,其特徵在於包括:去除本發明之厚膜用化學增幅型乾膜之保護膜,將此厚膜用化學增幅型乾膜積層於載體上而獲得厚膜光阻積層體之積層步驟;對該厚膜光阻積層體選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟;於該曝光步驟後進行顯影而獲得厚膜光阻圖案之顯影步驟。
根據本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物及厚膜用化學增幅型乾膜,即使於在其上表面具有由銅所形成之部分之載體上、例如銅基板上,亦可高靈敏度地獲得良好之光阻圖案。尤其是根據本發明之厚膜用化學增幅型乾膜,可大幅度縮短積層於載體上之後的乾燥時間。
以下,就本發明之實施形態加以詳細說明。
本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之特徵在於:含有如下所述之(A)藉由照射活性光線或放射線而產生酸之化合物、以及(B)利用酸之作用而增大對鹼之溶解性的樹脂。
本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中所使用之(A)藉由照射活性光線或放射線而產生酸之化合物(以下,稱為(A)成分)為光酸產生劑,利用光直接或間接地產生酸。
具體而言,本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中所使用之(A)成分,含有以下述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽:
(式(a1)中,A表示原子價為m之硫原子或碘原子,m為1或2。n表示括弧內之結構的重複單元數,為0~3之整數。R為鍵結於A之有機基,表示碳數為6~30之芳基、碳數為4~30之雜環基、碳數為1~30之烷基、碳數為2~30之烯基、或碳數為2~30之炔基,R可由選自烷基、羥基、烷氧基、烷基羰基、芳基羰基、烷氧基羰基、芳氧基羰基、芳硫基羰基、醯氧基、芳硫基、烷硫基、芳基、雜環、芳氧基、烷基亞磺醯基、芳基亞磺醯基、烷基磺醯基、芳基磺醯基、伸烷氧基、胺基、氰基、硝基各基以及鹵素所組成之群中的至少1種取代。R之個數為m+n(m-1)+1,R彼此之間既可相同亦可各不相同。另外,2個以上之R可互相直接、或經由-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR’-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳數為1~3之伸烷基或伸苯基而鍵結,形成含有A之環狀結構。R’係碳數為1~5之烷基或碳數為6~10之芳基。
D為以下述通式(a2)表示之結構,
式(a2)中,E表示碳數為1~8之伸烷基、碳數為6~20之伸芳基、或碳數為8~20之雜環化合物的2價基團,E可由選自碳數為1~8之烷基、碳數為1~8之烷氧基、碳數為6~10之芳基、羥基、氰基、硝基各基以及鹵素所組成之群中的至少1種取代。G表示-O-、-S-、-SO-、-SO2
-、-NH-、-NR’-、-CO-、-COO-、-CONH-、碳數為1~3之伸烷基、或伸苯基。a為0~5之整數。a+1個E及a個G既可相同亦可各不相同。R’與上述者相同。
X-
為鎓之對偶離子。其個數係每1分子為n+1,其中至少1個係以下述通式(a3)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子,[化6][(Rf) b PF 6-b ] - (a3)
剩餘者亦可為其他陰離子。
式(a3)中,Rf表示氫原子之80%以上由氟原子取代之烷基。b表示其個數,為1~5之整數。b個Rf既可相同亦可各不相同)。
作為上述通式(a1)之鎓離子之較佳具體例,可列舉:三苯基鋶、三對甲苯基鋶、4-(苯硫基)苯基二苯基鋶、雙[4-(二苯基鋶基)苯基]硫醚、雙[4-{雙[4-(2-羥基乙氧基)苯基]鋶基}苯基]硫醚、雙{4-[雙(4-氟苯基)鋶基]苯基}硫醚、4-(4-苯甲醯基-2-氯苯硫基)苯基雙(4-氟苯基)鋶、4-(4-苯甲醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、7-異丙基-9-氧代-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二對甲苯基鋶、7-異丙基-9-氧代-10-硫雜-9,10-二氫蒽-2-基二苯基鋶、2-[(二苯基)鋶基]噻噸酮、4-[4-(4-第三丁基苯甲醯基)苯硫基]苯基二對甲苯基鋶、4-(4-苯甲醯基苯硫基)苯基二苯基鋶、二苯基苯甲醯甲基鋶、4-羥基苯基甲基苄基鋶、2-萘基甲基(1-乙氧基羰基)乙基鋶、4-羥基苯基甲基苯甲醯甲基鋶、十八烷基甲基苯甲醯甲基鋶、二苯基錪、二對甲苯基錪、雙(4-十二烷基苯基)錪、雙(4-甲氧基苯基)錪、(4-辛氧基苯基)苯基錪、雙(4-癸氧基)苯基錪、4-(2-羥基十四烷氧基)苯基苯基錪、4-異丙基苯基(對甲苯基)錪、或4-異丁基苯基(對甲苯基)錪。
上述通式(a1)之陰離子成分,具有至少1個以上述通式(a3)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子。其餘陰離子成分可為其他陰離子。作為其他陰離子,並無特別限定,可使用先前公知之陰離子。例如可列舉:F-
、Cr-
、Br-
、I-
等鹵離子;OH-
;ClO4 -
;FSO3 -
、ClSO3 -
、CH3
SO3 -
、C6
H5
SO3 -
、CF3
SO3 -
等磺酸離子類;HSO4 -
、SO4 2-
等硫酸離子類;HCO3 -
、CO3 2-
等碳酸離子類;H2
PO4 -
、HPO4 2-
、PO4 3-
等磷酸離子類;PF6 -
、PF5
OH-
等氟磷酸離子類;BF4 -
、B(C6
F5
)4 -
、B(C6
H4
CF3
)4 -
等硼酸離子類;AlCl4 -
;BiF6 -
等。其他亦可列舉:SbF6 -
、SbF5
OH-
等氟銻酸離子類,或AS
F6 -
、AsF5
OH-
等氟砷酸離子類;因該等含有毒性元素,故並非較佳。
以上述通式(a3)表示之氟化烷基氟磷酸陰離子中,Rf表示由氟原子取代之烷基,碳數以1~8為佳,更佳為1~4。作為烷基之具體例,可列舉:甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、辛基等直鏈烷基,異丙基、異丁基、第二丁基、第三丁基等支鏈烷基,進而環丙基、環丁基、環戊基、環己基等環烷基等;烷基之氫原子被取代為氟原子之比例通常為80%以上,以90%以上為佳,更佳為100%。氟原子之取代率小於80%時,以上述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽之酸強度會下降。
特佳之Rf係碳數為1~4、且氟原子之取代率為100%的直鏈或支鏈全氟烷基,作為具體例,可列舉:CF3
CF3
CF2
、(CF3
)2
CF、CF3
CF2
CF2
、CF3
CF2
CF2
CF2
、(CF3
)2
CFCF2
、CF2
CF2
(CF3
)CF、(CF3
)3
C。Rf之個數b為1~5之整數,以2~4為佳,特佳為2或3。
作為較佳之氟化烷基氟磷酸陰離子之具體例,可列舉:[(CF3
CF2
)2
PF4
]-
、[(CF3
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CF)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)2
PF4
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
CF2
)2
PF4
]-
、或[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
,該等之中,特佳為[(CF3
CF2
)3
PF3
]-
、[(CF3
CF2
CF2
)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)3
PF3
]-
、[((CF3
)2
CF)2
PF4
]-
、[((CF3
)2
CFCF2
)3
PF3
]-
、或[((CF3
)2
CFCF2
)2
PF4
]-
。
以上述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽中,特佳為使用以下述通式(a4)表示之參(氟烷基)三氟磷酸二苯基[4-(苯硫基)苯基]鋶。
[式(a4)中,p為1~8之整數,更佳為1~4。]
與銻系(SbF6 -
)光酸產生劑相比,若僅利用先前之磷系(PF6 -
)或硼系(BF6 -
)光酸產生劑,則為了獲得與高靈敏度之銻系(SbF6 -
)光酸產生劑同等的靈敏度,必需有10倍以上之曝光量。相對於此,利用以上述通式(a1)表示之光酸產生劑,則能夠以與銻系同等之靈敏度形成光阻圖案。另外,以上述通式(a1)表示之光酸產生劑不含有銻或砷等具有毒性之元素,因此對人體之安全性高。進而,即使於在上表面具有由銅所形成之部分之載體,例如銅基板上,亦可良好地形成光阻圖案。
作為(A)成分,既可單獨使用以上述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽,亦可併用兩種以上。另外,亦可與先前公知之其他光酸產生劑併用。
作為此種先前公知之光酸產生劑之第一態樣,可列舉:2,4-雙(三氯甲基)-6-向日葵基-1,3,5-三(triazine)、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-均三嗪、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-乙基-2-呋喃基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(5-丙基-2-呋喃基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二乙氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,5-二丙氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-乙氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3-甲氧基-5-丙氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-[2-(3,4-亞甲二氧基苯基)乙烯基]-均三、2,4-雙(三氯甲基)-6-(3,4-亞甲二氧基苯基)-均三、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯基-均三、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯基-均三、2,4-雙-三氯甲基-6-(2-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-均三、2,4-雙-三氯甲基-6-(3-溴-4-甲氧基)苯乙烯基苯基-均三、2-(4-甲氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(4-甲氧基萘基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-[2-(2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-[2-(5-甲基-2-呋喃基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-[2-(3,5-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-[2-(3,4-二甲氧基苯基)乙烯基]-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、2-(3,4-亞甲二氧基苯基)-4,6-雙(三氯甲基)-1,3,5-三、三(1,3-二溴丙基)-1,3,5-三、三(2,3-二溴丙基)-1,3,5-三等含鹵素之三化合物,以及異氰脲酸三(2,3-二溴丙基)酯等以下述通式(a5)表示之含鹵素之三化合物。
上述通式(a5)中,R1a
、R2a
、R3a
分別獨立表示鹵代烷基。
另外,作為光酸產生劑之第二態樣,可列舉:α-(對甲苯磺醯氧基亞胺基)-苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,4-二氯苯基乙腈、α-(苯磺醯氧基亞胺基)-2,6-二氯苯基乙腈、α-(2-氯苯磺醯氧基亞胺基)-4-甲氧基苯基乙腈、α-(乙磺醯氧基亞胺基)-1-環戊烯基乙腈、以及含肟磺酸酯基之以下述通式(a6)表示之化合物。
上述通式(a6)中,R4a
表示1價、2價、或3價之有機基,R5a
表示經取代、未經取代之飽和烴基、不飽和烴基、或芳香性化合物基,n表示括弧內之結構的重複單元數。
上述通式(a6)中,所謂芳香性化合物基,係表示顯示芳香族化合物特有之物理.化學性質的化合物之基團,例如可列舉苯基、萘基等芳香族烴基,或呋喃基、噻吩基等雜環基。該等可於環上具有1個以上適當之取代基,例如鹵原子、烷基、烷氧基、硝基等。另外,R5a
尤以碳數為1~6之烷基為佳,可列舉甲基、乙基、丙基、丁基。特佳為R4a
為芳香性化合物基、R5a
為低級烷基之化合物。
作為以上述通式(a6)表示之光酸產生劑,於n=1時,R4a
為苯基、甲基苯基、甲氧基苯基之任一者,且R5a
則為甲基之化合物,具體可列舉α-(甲磺醯氧基亞胺基)-1-苯基乙腈、α-(甲磺醯氧基亞胺基)-1-(對甲基苯基)乙腈、α-(甲磺醯氧基亞胺基)-1-(對甲氧基苯基)乙腈、[2-(丙磺醯氧基亞胺基)-2,3-二羥基噻吩-3-亞基](鄰甲苯基)乙腈等。於n=2時,作為以上述通式(a6)表示之光酸產生劑,具體可列舉以下述化學式表示之光酸產生劑。
進而,作為光酸產生劑之第三態樣,可列舉於陽離子部具有萘環之鎓鹽。該「具有萘環」,係指具有源自萘之結構,係指維持至少2個環結構以及彼等之芳香性。該萘環可具有碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基、羥基、碳數為1~6之直鏈或支鏈烷氧基等取代基。源自萘環之結構既可為1價基團(自由價為1個),亦可為2價基團(自由價為2個)以上,但以1價基團為佳(其中,此時自由價係去除與上述取代基鍵結之部分而計數)。萘環數以1~3為佳。
作為於此等陽離子部具有萘環之鎓鹽的陽離子部,以下述通式(a7)表示之結構為佳。
上述通式(a7)中,R6a
、R7a
、R8a
中至少1個係表示以下述通式(a8)表示之基團,其餘者表示碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基、可具有取代基之苯基、羥基、或者碳數為1~6之直鏈或支鏈烷氧基。或者R6a
、R7a
、R8a
中之1個為以下述通式(a8)表示之基團,其餘的2個為分別獨立、碳數為1~6之直鏈或支鏈伸烷基,該等之末端可鍵結而形成環狀。
[化12]
上述通式(a8)中,R9a
、R10a
分別獨立表示羥基、碳數為1~6之直鏈或支鏈烷氧基、或碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基;R11a
表示單鍵或可具有取代基之碳數為1~6之直鏈或支鏈伸烷基;p及q分別獨立為0~2之整數;p+q為3以下。其中,存在數個R10a
時,彼等互相之間既可相同亦可不同。另外,存在數個R9a
時,彼等互相之間既可相同亦可不同。
上述R6a
、R7a
、R8a
中以上述通式(a8)表示之基團之數目,就化合物之穩定性方面而言,以1個為佳,其餘者係碳數為1~6之直鏈或支鏈伸烷基,該等之末端可鍵結而形成環狀。此時,上述2個伸烷基包含硫原子而構成3~9員環。構成環之原子(包括硫原子)之數目以5~6為佳。
另外,作為上述伸烷基可具有之取代基,可列舉氧原子(此時,與構成伸烷基之碳原子一同形成羰基)、羥基等。
另外,作為苯基可具有之取代基,可列舉羥基、碳數為1~6之直鏈或支鏈烷氧基、或碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基等。
作為適合作為該等陽離子部者,可列舉以下述化學式(a9)、(a10)表示者等,尤以化學式(a10)表示之結構為佳。
作為此種陽離子部,既可為錪鹽亦可為鋶鹽,但就酸產生效率等方面而言,較理想的是鋶鹽。
因此,適合作為於陽離子部具有萘環之鎓鹽的陰離子部者,較理想的是可形成鋶鹽之陰離子。
作為此種光酸產生劑之陰離子部,係氫原子之一部分或全部氟化之氟烷基磺酸離子或者芳基磺酸離子。
氟烷基磺酸離子中之烷基,既可為碳數為1~20之直鏈、亦可為支鏈、亦可為環狀,就所產生之酸之體積大小及其擴散距離而言,碳數以1~10為佳。尤其是支鏈或環狀者,因其擴散距離短,故較佳。具體而言,就可廉價合成方面而言,較佳者可列舉甲基、乙基、丙基、丁基、辛基等。
芳基磺酸離子中之芳基,係碳數為6~20之芳基,可列舉可由或不由烷基、鹵原子取代之苯基、萘基,就可廉價合成方面而言,以碳數為6~10之芳基為佳。具體而言,較佳者可列舉苯基、甲苯磺醯基、乙基苯基、萘基、甲基萘基等。
上述氟烷基磺酸離子或芳基磺酸離子中,氫原子之一部分或全部氟化時之氟化率,以10~100%為佳,更佳為50~100%,特別以氫原子全部由氟原子取代者,因其酸之強度變強,故較佳。作為此種離子,具體可列舉:三氟甲磺酸根、全氟丁磺酸根、全氟辛磺酸根、全氟苯磺酸根等。
其中,作為較佳之陰離子部,可列舉以下述通式(a11)表示者。
[化14]R 12a SO 3 - (a11)
上述通式(a11)中,R12a
係以下述通式(a12)、(a13)表示之結構,或以下述化學式(a14)表示之結構。
上述通式(a12)中,1為1~4之整數,通式(a13)中,R13a
表示氫原子、羥基、碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基、或碳數為1~6之直鏈或支鏈烷氧基,m為1~3之整數。其中,就安全性之觀點而言,以三氟甲磺酸根、全氟丁磺酸根為佳。
另外,作為陰離子部,亦可使用以下述通式(a15)、(a16)表示之含氮者。
上述通式(a15)、(a16)中,Xa
表示至少1個氫原子由氟原子取代之直鏈或支鏈伸烷基,該伸烷基之碳數為2~6,以3~5為佳,最佳碳數為3。另外,Ya
、Za
分別獨立表示至少1個氫原子由氟原子取代之直鏈或支鏈烷基,該烷基之碳數為1~10,以1~7為佳,更佳為1~3。
Xa
之伸烷基的碳數或Ya
、Za
之烷基的碳數越小,則對光阻溶劑之溶解性越好,故較佳。
另外,Xa
之伸烷基或Ya
、Za
之烷基中,由氟原子取代之氫原子之數目越多,則酸之強度越強,故較佳。該伸烷基或烷基中之氟原子之比例,亦即氟化率,以70~100%為佳,更佳為90~100%,最佳為全部氫原子由氟原子取代之全氟伸烷基或全氟烷基。
作為於此種陽離子部上具有萘環之鎓鹽,較佳者係以下述化學式(a17)、(a18)表示之化合物。
進而,作為光酸產生劑之其他態樣,可列舉:雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙磺醯基)重氮甲烷、雙(環己磺醯基)重氮甲烷、雙(2,4-二甲基苯磺醯基)重氮甲烷等雙磺醯基重氮甲烷類;對甲苯磺酸-2-硝基苄酯、對甲苯磺酸-2,6-二硝基苄酯、甲苯磺酸硝基苄酯、甲苯磺酸二硝基苄酯、磺酸硝基苄酯、碳酸硝基苄酯、碳酸二硝基苄酯等硝基苄基衍生物;五倍子酚三甲磺酸酯、五倍子酚三甲苯磺酸酯、甲苯磺酸苄酯、磺酸苄酯、N-甲磺醯氧基丁二醯亞胺、N-三氯甲磺醯氧基丁二醯亞胺、N-苯磺醯氧基順丁烯二醯亞胺、N-甲磺醯氧基鄰苯二甲醯亞胺等磺酸酯;N-羥基鄰苯二甲醯亞胺、N-羥基萘二甲醯亞胺等三氟甲磺酸酯類;六氟磷酸二苯基錪、三氟甲磺酸(4-甲氧基苯基)苯基錪、三氟甲磺酸雙(對第三丁基苯基)錪、六氟磷酸三苯基鋶、三氟甲磺酸(4-甲氧基苯基)二苯基鋶、三氟甲磺酸(對第三丁基苯基)二苯基鋶等鎓鹽;安息香甲苯磺酸酯、α-甲基安息香甲苯磺酸酯等安息香甲苯磺酸酯類;其他的二苯基錪鹽、三苯基鋶鹽、苯基重氮鎓鹽、碳酸苄酯等。
作為先前公知之其他光酸產生劑,以上述通式(a6)表示之化合物為佳,n值以2為佳,另外,R4a
以2價之碳數為1~8之經取代或未經取代之伸烷基、或者經取代或未經取代之芳族基為佳;另外,R5a
以碳數為1~8之經取代或未經取代之烷基、或者經取代或未經取代之芳基為佳,但並不限定於該等。
併用此種先前公知之光酸產生劑時之使用比例可為任意比例,通常相對於100質量份之以上述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽,其他光酸產生劑為10~900質量份,以25~400質量份為佳。
此種(A)成分之含量,於厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之固形分中,以設為0.05~5質量%為佳。
本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中所使用之(B)利用酸之作用而增大對鹼之溶解性的樹脂(以下,稱為(B)成分),係選自(B1)酚醛清漆樹脂、(B2)聚羥基苯乙烯樹脂及(B3)丙烯酸系樹脂所組成之群中的至少1種樹脂、或該等之混合樹脂或共聚物。
[(B1)酚醛清漆樹脂](B1)酚醛清漆樹脂可使用以下述通式(b1)表示之樹脂。
上述通式(b1)中,R1b
表示酸解離性溶解抑制基團,R2b
、R3b
分別獨立表示氫原子或碳數為1~6之烷基,n表示括弧內之結構的重複單元數。
進而,作為以上述R1b
表示之酸解離性溶解抑制基團,較佳者係以下述通式(b2)、(b3)表示之碳數為1~6之直鏈、支鏈、或環狀烷基、四氫哌喃基、四氫呋喃基、或三烷基矽烷基。
上述通式(b2)、(b3)中,R4b
、R5b
分別獨立表示氫原子、或碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基,R6b
表示碳數為1~10之直鏈、支鏈、或環狀烷基,R7b
表示碳數為1~6之直鏈、支鏈、或環狀烷基,o為0或1。
作為上述碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基等;作為環狀烷基,可列舉:環戊基、環己基等。
此處,作為以上述通式(b2)表示之酸解離性溶解抑制基團,具體可列舉:甲氧基乙基、乙氧基乙基、正丙氧基乙基、異丙氧基乙基、正丁氧基乙基、異丁氧基乙基、第三丁氧基乙基、環己氧基乙基、甲氧基丙基、乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等;作為以上述通式(b3)表示之酸解離性溶解抑制基團,具體可列舉:第三丁氧基羰基、第三丁氧基羰基甲基等。另外,作為上述三烷基矽烷基,可列舉:三甲基矽烷基、第三丁基二甲基矽烷基等各烷基之碳數為1~6者。
[(B2)聚羥基苯乙烯樹脂](B2)聚羥基苯乙烯樹脂可使用以下述通式(b4)表示之樹脂。
[化20]
上述通式(b4)中,R8b
表示氫原子或碳數為1~6之烷基,R9b
表示酸解離性溶解抑制基團,n表示括弧內之結構的重複單元數。
作為上述碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基等;作為環狀烷基,可列舉:環戊基、環己基等。
作為以上述R9b
表示之酸解離性溶解抑制基團,可使用與上述通式(b2)、(b3)所例示者相同之酸解離性溶解抑制基團。
進而,為了適度控制物理、化學特性,(B2)聚羥基苯乙烯樹脂中可含有其他聚合性化合物作為結構單元。作為此種聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物、或陰離子聚合性化合物。例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等一元羧酸類;順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸等二元羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基丁二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯類;順丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二丁酯等二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等含乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等含乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等共軛二烯類;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等含醯胺鍵之聚合性化合物類等。
[(B3)丙烯酸系樹脂](B3)丙烯酸系樹脂可使用以下述通式(b5)~(b7)表示之樹脂。
[化21]
上述通式(b5)~(b7)中,R10b
~R17b
分別獨立表示氫原子、碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基、氟原子、或者碳數為1~6之直鏈或支鏈氟化烷基(其中,R11b
並非氫原子),Xb
與其鍵結之碳原子一同形成碳數為5~20之烴環,Yb
表示可具有取代基之脂環基或烷基,n表示括弧內之結構的重複單元數,p為0~4之整數,q為0或1。
再者,作為碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基,可列舉:甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第三丁基、戊基、異戊基、新戊基等;作為環狀烷基,可列舉:環戊基、環己基等。另外,所謂氟化烷基,係上述烷基之氫原子之一部分或全部由氟原子取代者。
作為上述R11b
,就對比度高,且解析度、焦點深度等良好之方面而言,以碳數為2~4之直鏈或支鏈烷基為佳,作為上述R13b
、R14b
、R16b
、R17b
,以氫原子或甲基為佳。
上述Xb
與其鍵結之碳原子一同形成碳數為5~20之脂環基。作為此種脂環基之具體例,可列舉:自單環烷烴、雙環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等多環烷烴去除1個以上氫原子而得之基團。具體可列舉:自環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單環烷烴,或金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等多環烷烴去除1個以上氫原子而得之基團。特佳為自環己烷、金剛烷去除1個以上氫原子而得之基團(進而可具有取代基)。
進而,上述Xb
之脂環基於其環骨架上具有取代基時,作為該取代基之例,可列舉:羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等極性基,或碳數為1~4之直鏈或支鏈低級烷基。作為極性基,特佳為氧原子(=O)。
上述Yb
為脂環基或烷基,可列舉:自單環烷烴、雙環烷烴、三環烷烴、四環烷烴等多環烷烴去除1個以上氫原子而得之基團等。具體可列舉:自環戊烷、環己烷、環庚烷、環辛烷等單環烷烴,或金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等多環烷烴去除1個以上氫原子而得之基團等。特佳為自金剛烷去除1個以上氫原子而得之基團(進而可具有取代基)。
進而,上述Yb
之脂環基於其環骨架上具有取代基時,作為該取代基之例,可列舉:羥基、羧基、氰基、氧原子(=O)等極性基,或碳數為1~4之直鏈或支鏈低級烷基。作為極性基,特佳為氧原子(=O)。
另外,Yb
為烷基時,以碳數為1~20、更以碳數為6~15之直鏈或支鏈烷基為佳。此種烷基,以烷氧基烷基為特佳;作為此種烷氧基烷基,可列舉:1-甲氧基乙基、1-乙氧基乙基、1-正丙氧基乙基、1-異丙氧基乙基、1-正丁氧基乙基、1-異丁氧基乙基、1-第三丁氧基乙基、1-甲氧基丙基、1-乙氧基丙基、1-甲氧基-1-甲基乙基、1-乙氧基-1-甲基乙基等。
作為以上述通式(b5)表示之丙烯酸系樹脂之較佳具體例,可列舉以下述通式(b5-1)~(b5-3)表示者。
上述通式(b5-1)~(b5-3)中,R18b
表示氫原子或甲基,n表示括弧內之結構的重複單元數。
作為以上述通式(b6)表示之丙烯酸系樹脂之較佳具體例,可列舉以下述通式(b6-1)~(b6-28)表示者。
[化23]
[化24]
作為以上述通式(b7)表示之丙烯酸系樹脂之較佳具體例,可列舉以下述通式(b7-1)~(b7-22)表示者。
[化25]
[化26]
[化27]
進而,(B3)丙烯酸系樹脂以含有如下共聚物之樹脂為佳,該共聚物相對於以上述通式(b5)~(b7)表示之結構單元,進而含有由具有醚鍵之聚合性化合物衍生而成之結構單元。
此種結構單元係由具有醚鍵之聚合性化合物衍生而成之結構單元。作為具有醚鍵之聚合性化合物,可例示:(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等具有醚鍵及酯鍵之(甲基)丙烯酸衍生物等自由基聚合性化合物;以(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯為佳。該等化合物既可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
進而,為了適度控制物理、化學特性,(B3)丙烯酸系樹脂中可含有其他聚合性化合物作為結構單元。作為此種聚合性化合物,可列舉公知之自由基聚合性化合物或陰離子聚合性化合物。例如可列舉:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等一元羧酸類;順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸等二元羧酸類;2-甲基丙烯醯氧基乙基丁二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之甲基丙烯酸衍生物類;(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯等(甲基)丙烯酸烷基酯類;(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基丙酯等(甲基)丙烯酸羥基烷基酯類;(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄酯等(甲基)丙烯酸芳基酯類;順丁烯二酸二乙酯、反丁烯二酸二丁酯等二羧酸二酯類;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等含乙烯基之芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等含乙烯基之脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等共軛二烯類;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基之聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含氯之聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等含醯胺鍵之聚合性化合物類等。
上述(B)成分中,以使用(B3)丙烯酸系樹脂為佳。
此種(B3)丙烯酸系樹脂中,以具有如下結構單元之共聚物為佳:以上述通式(b7)表示之結構單元、由具有醚鍵之聚合性化合物衍生而成之結構單元、(甲基)丙烯酸單元以及含有(甲基)丙烯酸烷基酯類之結構單元。
作為此種共聚物,以由下述通式(b8)表示之共聚物為佳。
上述通式(b8)中,R20b
表示氫原子或甲基,R21b
表示碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基或烷氧基烷基,R22b
表示碳數為2~4之直鏈或支鏈烷基,Xb
與上述者相同。
進而,於以上述通式(b8)表示之共聚物中,s、t、u分別為質量比,s為1~30質量%,t為20~70質量%,u為20~70質量%。
另外,(B)成分之聚苯乙烯換算質量平均分子量係以10,000~600,000為佳,更佳為50,000~600,000,進而更佳為230,000~550,000。藉由設為此種質量平均分子量,則可不降低與基板之剝離性,保持光阻膜之充分的強度,進而不會引起電鍍時之輪廓膨脹或龜裂之產生。
進而,(B)成分以分散度為1.05以上之樹脂為佳。此處,所謂分散度,係質量平均分子量除以數量平均分子量而得之值。藉由設為此種分散度,可避免所需之針對電鍍之耐應力性下降、或者藉由電鍍處理而獲得之金屬層易於膨脹之問題。
此種(B)成分之含量,於厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之固形分中,以設為5~60質量%為佳。
為了提高耐龜裂性,以本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中進而含有(C)鹼可溶性樹脂(以下,稱為(C)成分)為佳。作為(C)成分,以選自(C1)酚醛清漆樹脂、(C2)聚羥基苯乙烯樹脂、(C3)丙烯酸系樹脂及(C4)聚乙烯樹脂所組成之群中的至少1種為佳。
[(C1)酚醛清漆樹脂]作為(C1)酚醛清漆樹脂,質量平均分子量以1,000~50,000為佳。
此種(Cl)酚醛清漆樹脂,例如可藉由使具有酚性羥基之芳香族化合物(以下,僅稱為「酚類」)與醛類於酸觸媒下進行加成縮合而獲得。作為此時所使用之酚類,例如可列舉:苯酚、鄰甲酚、間甲酚、對甲酚、鄰乙基酚、間乙基酚、對乙基酚、鄰丁基酚、間丁基酚、對丁基酚、2,3-二甲苯酚、2,4-二甲苯酚、2,5-二甲苯酚、2,6-二甲苯酚、3,4-二甲苯酚、3,5-二甲苯酚、2,3,5-三甲基苯酚、3,4,5-三甲基苯酚、對苯基苯酚、間苯二酚、對苯二酚、對苯二酚單甲醚、五倍子酚、氟代甘胺醇、羥基聯苯、雙酚A、沒食子酸、沒食子酸酯、α-萘酚、β-萘酚等。
另外,作為醛類,例如可列舉:甲醛、糠醛、苯甲醛、硝基苯甲醛、乙醛等。加成縮合反應時之觸媒並不特別限定,例如酸觸媒可使用鹽酸、硝酸、硫酸、甲酸、草酸、乙酸等。
再者,藉由使用鄰甲酚、將樹脂中之羥基之氫原子取代為其他取代基、或使用大體積之醛類,可進一步提高樹脂之柔軟性。
[(C2)聚羥基苯乙烯樹脂]作為(C2)聚羥基苯乙烯樹脂,質量平均分子量以1,000~50,000為佳。
作為構成此種(C2)聚羥基苯乙烯樹脂之羥基苯乙烯系化合物,可列舉:對羥基苯乙烯、α-甲基羥基苯乙烯、α-乙基羥基苯乙烯等。進而,(C2)聚羥基苯乙烯樹脂係以製成與苯乙烯樹脂之共聚物為佳,作為構成此種苯乙烯樹脂之苯乙烯系化合物,可列舉:苯乙烯、氯苯乙烯、氯甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯等。
[(C3)丙烯酸系樹脂]作為(C3)丙烯酸系樹脂,質量平均分子量以20,000~800,000為佳。
作為此種(C3)丙烯酸系樹脂,以含有由具有醚鍵之聚合性化合物衍生而成之單體、及由具有羧基之聚合性化合物衍生而成之單體為佳。
作為上述具有醚鍵之聚合性化合物,可例示:(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁酯、乙基卡必醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸四氫糠酯等具有醚鍵及酯鍵之(甲基)丙烯酸衍生物等,以丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯為佳。該等化合物既可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
作為上述具有羧基之聚合性化合物,可例示:丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等一元羧酸,順丁烯二酸、反丁烯二酸、伊康酸等二元羧酸,2-甲基丙烯醯氧基乙基丁二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基順丁烯二酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等具有羧基及酯鍵之化合物等;以丙烯酸、甲基丙烯酸為佳。該等化合物既可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
[(C4)聚乙烯樹脂]作為(C4)聚乙烯樹脂,質量平均分子量以10,000~200,000為佳,更佳為50,000~100,000。
此種(C4)聚乙烯樹脂為聚(乙烯低級烷基醚),包含藉由將以下述通式(c1)表示之乙烯低級烷基醚單獨或兩種以上的混合物進行聚合而獲得之(共)聚合物。
上述通式(c1)中,R1c
表示碳數為1~6之直鏈或支鏈烷基。
此種(C4)聚乙烯樹脂為由乙烯系化合物獲得之聚合物,作為此種聚乙烯樹脂,具體可列舉:聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚羥基苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯苯甲酸、聚乙烯基甲醚、聚乙烯基乙醚、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯酚及該等之共聚物等。其中,鑒於玻璃轉移點之高低,以聚乙烯基甲醚為佳。
此種(C)成分之含量,相對於100質量份上述(B)成分,以設為5~95質量份為佳,更佳為設為10~90質量份。存在如下趨勢:藉由設為5質量份以上可提高耐龜裂性;藉由設為95質量份以下可防止顯影時之膜損耗。
為了提高光阻圖案形狀、照後延遲之穩定性(Post exposure delay stability)等,本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中以進而含有(D)酸擴散控制劑(以下,稱為(D)成分)為佳。作為(D)成分,以(D1)含氮化合物為佳,進而根據需要,可使之含有(D2)有機羧酸、或者磷之含氧酸或其衍生物。
[(D1)含氮化合物]作為(D1)含氮化合物,可列舉:三甲胺、二乙胺、三乙胺、二正丙胺、三正丙胺、三苄胺、二乙醇胺、三乙醇胺、正己胺、正庚胺、正辛胺、正壬胺、乙二胺、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、4,4’-二胺基二苯基甲烷、4,4’-二胺基二苯醚、4,4’-二胺基二苯甲酮、4,4’-二胺基二苯胺、甲醯胺、N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、乙醯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、丙醯胺、苯甲醯胺、吡咯烷酮、N-甲基吡咯烷酮、甲脲、1,1-二甲脲、1,3-二甲脲、1,1,3,3,-四甲脲、1,3-二苯基脲、咪唑、苯幷咪唑、4-甲基咪唑、8-羥基喹啉、吖啶、嘌呤、吡咯啶、哌啶、2,4,6-三(2-吡啶基)-均三、啉、4-甲基啉、哌、1,4-二甲基哌、1,4-二吖雙環[2.2.2]辛烷(1,4-diazabicyclo[2.2.2]-octane)等。該等之中,特佳為三乙醇胺之類的烷醇胺。該等既可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
此種(D1)含氮化合物,相對於上述(B)成分及(C)成分之合計質量之100質量份,通常以於0~5質量份之範圍內使用為佳,特佳為於0~3質量份之範圍內使用。
[(D2)有機羧酸、或者磷之含氧酸或其衍生物](D2)有機羧酸、或者磷之含氧酸或其衍生物中,作為有機羧酸,具體而言,以丙二酸、檸檬酸、蘋果酸、丁二酸、苯甲酸、水楊酸等為佳,特佳為水楊酸。
作為磷之含氧酸或其衍生物之例,可列舉:磷酸、磷酸二正丁酯、磷酸二苯酯等磷酸或如彼等之酯之衍生物,膦酸、膦酸二甲酯、膦酸二正丁酯、苯基膦酸、膦酸二苯酯、膦酸二苄酯等膦酸及彼等之酯之類的衍生物,次膦酸、次膦酸苯酯等次膦酸及如彼等之酯之衍生物;該等之中特佳為膦酸。該等既可單獨使用,亦可將兩種以上組合使用。
此種(D2)有機羧酸、或者磷之含氧酸或其衍生物,相對於上述(B)成分及(C)成分之合計質量之100質量份,通常以於0~5質量份之範圍內使用為佳,特佳為於0~3質量份之範圍內使用。
另外,為了形成鹽並使其穩定,(D2)有機羧酸、或者磷之含氧酸或其衍生物以使用與上述(D1)含氮化合物同等之量為佳。
另外,為了提高與基板之接著性,亦可使本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中進而含有接著助劑。作為所使用之接著助劑,以官能性矽烷耦合劑為佳。作為具體之官能性矽烷耦合劑係具有羧基、甲基丙烯醯基、異氰酸酯基、環氧基等反應性取代基之矽烷耦合劑;作為具體例,可列舉:三甲氧基矽烷基苯甲酸、γ-甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、β-(3,4-環氧環己基)乙基三甲氧基矽烷等。該接著助劑之含量,相對於上述(B)成分及(C)成分之合計質量之100質量份,以20質量份以下為佳。
另外,為了提高塗佈性、消泡性、流平(Leveling)性等,亦可使本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中進而含有界面活性劑。作為界面活性劑之例有:BM-1000、BM-1100(均為商品名;BM Chemie公司製造),Megafac F142D、Megafac F172、Megafac F173、Megafac F183(均為商品名;大日本油墨化學工業公司製造),Fluorad FC-135、Fluorad FC-170C、Fluorad FC-430、Fluorad FC-431(均為商品名;住友3M公司製造),Surflon S-112、Surflon S-113、Surflon S-131、Surflon S-141、Surflon S-145(均為商品名;旭硝子公司製造),SH-28PA、SH-190、SH-193、SZ-6032、SF-8428(均為商品名;東麗矽膠公司製造)等市售之氟系界面活性劑,但並不限定於該等。
另外,為了微調對鹼性顯影液之溶解性,亦可使本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中進而含有酸、酸酐、或高沸點溶劑。作為酸及酸酐之例,可列舉:乙酸、丙酸、正丁酸、異丁酸、正戊酸、異戊酸、苯甲酸、桂皮酸等一元羧酸;乳酸、2-羥基丁酸、3-羥基丁酸、水楊酸、間羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、2-羥基桂皮酸、3-羥基桂皮酸、4-羥基桂皮酸、5-羥基間苯二甲酸、丁香酸等羥基一元羧酸;草酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、順丁烯二酸、伊康酸、六氫鄰苯二甲酸、鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、1,2-環己烷二甲酸、1,2,4-環己烷三甲酸、丁烷四甲酸、偏苯三甲酸、均苯四甲酸、環戊烷四甲酸、丁烷四甲酸、1,2,5,8-萘四甲酸等多元羧酸;伊康酸酐、丁二酸酐、檸康酸酐、十二烯基丁二酸酐、三苯胺基甲酸酐、順丁烯二酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、雙環庚烯二甲酸酐、1,2,3,4-丁烷四甲酸酐、環戊烷四甲酸二酐、鄰苯二甲酸酐、均苯四甲酸酐、偏苯三甲酸酐、二苯甲酮四甲酸酐、乙二醇雙偏苯三甲酸酐酯、甘油三偏苯三甲酸酐酯等酸酐者。另外,作為高沸點溶劑之例,可列舉:N-甲基甲醯胺、N,N-二甲基甲醯胺、N-甲基甲醯苯胺、N-甲基乙醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲亞碸、苄基乙醚、二己醚、丙酮基丙酮、異佛酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、苯甲醇、乙酸苄酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、順丁烯二酸二乙酯、γ-丁內酯、碳酸乙二酯、碳酸丙二酯、苯基溶纖劑乙酸酯等。如上所述之用以微調對鹼性顯影液之溶解性的化合物之使用量,可因應用途、塗佈方法進行調整,若可使組成物混合均勻,則無特別限定,相對於所獲得之組成物總質量,設為60質量%以下,以40質量%以下為佳。
另外,為了調整黏度,可於本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物中適當地調配有機溶劑。作為有機溶劑,具體可列舉:丙酮、甲基乙基酮、環己酮、甲基異戊酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、乙二醇單乙酸酯、二乙二醇、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、二丙二醇及二丙二醇單乙酸酯之單甲醚、單乙醚、單丙醚、單丁醚、或單苯醚等多元醇類及其衍生物;二烷之類之環醚類;甲酸乙酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酮酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、2-羥基-3-甲基丁酸甲酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯等酯類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類。該等既可單獨使用,亦可將兩種以上混合使用。
為使利用本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物(例如,旋塗法)而獲得之光阻層膜厚達到5 μm以上,該等有機溶劑之使用量以固形分濃度達到30質量%以上之範圍為佳。
本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之調配,例如,不僅可利用通常之方法將上述各成分進行混合、攪拌,根據需要,亦可使用分散攪拌機、均質機、三輥研磨機等分散機進行分散、混合。另外,混合後,進而可使用篩網、膜濾器等進行過濾。
本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,適合於載體上形成5~150 μm、更佳為10~120 μm、進而更佳為10~100 μm之膜厚的厚膜光阻層。該厚膜光阻積層體係於載體上積層含有本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之厚膜光阻層而成者。
作為載體,並無特別限定,可使用先前公知者,例如可例示:電子零件用基板、或於其上形成特定佈線圖案者等。作為該基板,例如可列舉:矽、氮化矽、鈦、鉭、鈀、鈦鎢、銅、鉻、鐵、鋁等金屬製基板或玻璃基板等。尤其是,本發明之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物即使於銅基板上亦可良好地形成光阻圖案。作為佈線圖案之材料,例如可使用銅、焊錫、鉻、鋁、鎳、金等。
如上所述之厚膜光阻積層體,例如可以如下方式製造。即,將以上述方式調配之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之溶液塗佈於載體上,藉由加熱而去除溶劑,藉此形成所期望之塗膜。作為塗佈至載體上之方法,可採用:旋塗(spin coating)法、狹縫式塗佈(slit coating)法、輥塗(roll coating)法、網版印刷法、塗佈器(applicator)法等方法。本發明之組成物之塗膜的預烤條件,根據組成物中各成分之種類、調配比例、塗佈膜厚等而不同,通常為70~150℃,以80~140℃、2~60分鐘左右為佳。
厚膜光阻層膜厚之範圍,係以5~150 μm為佳、更佳為10~120 μm、進而更佳為10~100 μm。
並且,為了使用如此獲得之厚膜光阻積層體來形成光阻圖案,而對所獲得之厚膜光阻層,透過特定圖案之光罩,選擇性地照射(曝光)活性光線或放射線,例如波長為300~500 nm之紫外線或可見光。
此處,所謂活性光線,係指為了產生酸而使酸產生劑活化之光線。作為放射線之放射源,可使用低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、氬氣雷射等。另外,所謂放射線,係指紫外線、可見光、遠紫外線、X射線、電子束、離子束等。放射線照射量根據組成物中各成分之種類、調配量、塗膜之膜厚等而不同,例如於使用超高壓水銀燈時,為100~10,000 mJ/cm2
。
並且,曝光後,使用公知之方法藉由加熱促進酸之擴散,而使該曝光部分之厚膜光阻層之鹼溶解性發生變化。繼而,例如使用特定鹼性水溶液作為顯影液,溶解、去除多餘部分而獲得特定光阻圖案。
作為顯影液,例如可使用:氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、正丙胺、二乙胺、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙胺、二甲基乙醇胺、三乙醇胺、四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、吡咯、哌啶、1,8-二吖雙環[5,4,0]-7-十一烯、1,5-二吖雙環[4,3,0]-5-壬烷等鹼類水溶液。另外,亦可於上述鹼類水溶液中添加適量之甲醇、乙醇等水溶性有機溶劑或界面活性劑,將所得之水溶液作為顯影液使用。
顯影時間根據組成物各成分之種類、調配比例、組成物之乾燥膜厚而不同,通常為1~30分鐘,另外,顯影方法可為塗佈法、浸漬法(dipping method)、攪拌法(paddle method)、噴霧顯影法等之任一種。顯影後,進行30~90秒鐘流水清洗,使用氣槍或烘箱等進行乾燥。
繼而,於如此獲得之光阻圖案之非光阻部(以鹼性顯影液去除之部分),藉由例如電鍍等嵌入金屬等導體,可形成金屬接線柱或凸塊等連接端子。再者,電鍍處理方法並無特別限定,可採用先前公知之各種方法。作為電鍍液,以使用焊錫電鍍液、鍍銅液、鍍金液、鍍鎳液為佳。最後根據常規方法,使用剝離液等去除殘留之光阻圖案。
本發明之厚膜用化學增幅型乾膜,係於含有上述厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之層的雙面上形成保護膜者。含有厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之層的膜厚之範圍以10~150 μm為佳、更佳為20~120 μm、進而更佳為20~80 μm。另外,保護膜並無特別限定,可使用以往乾膜所使用之樹脂膜。作為其一例,可將一面之保護膜製成聚對苯二甲酸乙二酯薄膜,將另一面保護膜製成選自聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚丙烯薄膜及聚乙烯薄膜所組成之群中的一種。
如上所述之厚膜用化學增幅型乾膜,例如可以如下方式製造。即,將以上述方式調配之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之溶液塗佈於一面之保護膜上,藉由加熱去除溶劑以形成所期望之塗膜。乾燥條件根據組成物中各成分之種類、調配比例、塗佈膜厚等而不同,通常為60~100℃、5~20分鐘左右。
為了使用如此獲得之厚膜用化學增幅型乾膜來形成光阻圖案,將厚膜用化學增幅型乾膜之一面上的保護膜剝離,以面向載體側之狀態將露出面壓合(laminate)於載體上,獲得厚膜光阻層。其後,進行預烤使光阻乾燥後,將另一面上之保護膜剝離。
作為載體,並無特別限定,可使用上述先前公知者。尤其是,本發明之厚膜用化學增幅型乾膜,即使於銅基板上亦可良好地形成光阻圖案。
使用厚膜用化學增幅型乾膜獲得厚膜光阻層後之曝光處理、顯影處理,與於載體上塗佈厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之情形相同,故省略說明。
以下,說明本發明之實施例,但本發明之範圍並不限定於該等實施例。
<實施例1>將1質量份作為(A)成分之以下述化學式(z1)表示之化合物(K-1S(商品名);San-Apro公司製造)、40質量份作為(B)成分之以下述化學式(z2)表示之樹脂、60質量份作為(C)成分使間甲酚與對甲酚於甲醛及酸觸媒存在下進行加成縮合而得之酚醛清漆樹脂、及1質量份作為增感劑之1,5-二羥基萘,於丙二醇單甲醚乙酸酯中溶解均勻,通過孔徑為1 μm之膜濾器進行過濾,獲得固形分質量濃度為40質量%之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物。
<比較例1>除了使用1質量份以下述化學式(z3)表示之化合物來作為(A)成分以外,以與實施例1同樣之方式獲得厚膜用
<比較例2>除了使用1質量份以下述化學式(z4)表示之化合物來作為(A)成分以外,以與實施例1同樣之方式獲得厚膜用化學增幅型正型光阻組成物。
<比較例3>除了使用1質量份以下述化學式(z5)表示之化合物來作為(A)成分以外,以與實施例1同樣之方式獲得厚膜用化學增幅型正型光阻組成物。
<評價1>使用上述實施例1、比較例1、2中調配之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,如下所述進行感光性評價,使用掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)對銅基板上之光阻圖案形狀進行評價。
於5英吋之銅基板上,使用旋塗機塗佈各組成物後,進行乾燥而獲得具有約20 μm膜厚之厚膜光阻層。藉由加熱板將該厚膜光阻層以130℃預烤6分鐘。預烤後,使用PLA-501F(接觸對準曝光機(Contact Aligner);佳能公司製造)進行圖案曝光(軟式接觸(Soft Contact)、ghi線),藉由加熱板以74℃進行5分鐘曝後烤(Post Exposure Bake,PEB)。其後,藉由使用四甲基氫氧化銨(NMD-W;東京應化工業公司製造)之浸漬法,進行5分鐘顯影處理,並進行流水清洗、氮吹而獲得10 μm之線與間隔圖案。進而,測定導致無法識別出該圖案之殘渣的曝光量,亦即形成光阻圖案所必需的最低限度之曝光量。將結果示於表1。
如表1所示,實施例1之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其靈敏度高於比較例1、2之類使用其他鎓鹽系酸產生劑之情況。
另外,根據SEM之觀察結果,使用實施例1之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物而獲得之光阻圖案為良好之矩形(錐角:約90度),相對於此,使用比較例1、2之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物而獲得之光阻圖案為錐形(錐角:約85度)。
<評價2>利用棒式塗佈機,將上述實施例1、比較例1、3中所調配之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,均勻塗佈於膜厚為20 μm之附有脫模劑的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜上,藉由烘箱以80℃乾燥10分鐘。其後,於露出面上壓合膜厚為20 μm之附有脫模劑的聚對苯二甲酸乙二酯薄膜,而於膜厚為60 μm之含有厚膜用化學增幅型正型光阻組成物之層的雙面上,製造形成保護膜之厚膜用化學增幅型乾膜。並且,使用該等厚膜用化學增幅型乾膜,如下所述進行光阻乾燥性及感光性之評價。
藉由烘箱將5英吋之銅基板預先以80℃加熱10分鐘。將使用實施例1、比較例1、3之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所製造的厚膜用化學增幅型乾膜一面上之保護膜剝離,將露出面以面向銅基板側之狀態,於輥溫度為105℃、氣壓為3 kg/cm2
、速度為1.0 m/min之條件下,壓合於銅基板上,獲得厚膜光阻層。其後,以130℃進行一定時間預烤將光阻乾燥後,剝離另一面之保護膜。其後,使用PLA-501F(接觸對準曝光機(Contact Aligner):佳能公司製造)進行孔圖案曝光(軟式接觸(Soft Contact)、ghi線),藉由加熱板以74℃進行5分鐘曝後烤(PEB)。其後,藉由使用四甲基氫氧化銨(NMD-W:東京應化工業公司製造)之浸漬法,進行10分鐘顯影處理,並進行流水清洗、氮吹而獲得圖案狀硬化物。以顯微鏡對其進行觀察,測定導致無法識別出未曝光部之渾濁或孔尺寸膨脹的預烤時間。另外,形成縱橫比為2以上之圖案,並測定導致無法識別出殘渣之曝光量,亦即形成光阻圖案所必需的最低限度之曝光量。將結果示於表2。
如表2所示,使用實施例1之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物製造之厚膜用化學增幅型乾膜,即使於銅基板上亦可獲得良好之光阻圖案,且靈敏度高於比較例1之類使用其他鎓鹽系酸產生劑之情況。另外,積層於銅基板上後之預烤時間亦僅需130℃/3分鐘之短時間即足夠。再者,於使用肟鹽系酸產生劑之比較例3,無法於銅基板上獲得光阻圖案。
Claims (11)
- 一種厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其係用以於載體上形成膜厚為10~150 μm之厚膜光阻層者;其特徵在於:含有(A)藉由照射活性光線或放射線而產生酸之化合物及(B)利用酸之作用而增大對鹼之溶解性的樹脂;且上述(A)成分含有以下述通式(a1)表示之氟化烷基氟磷酸鎓鹽:
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中上述(A)成分為參(氟烷基)三氟磷酸二苯基[4-(苯硫基)苯基]鋶。
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中上述(B)成分含有選自(B1)酚醛清漆樹脂、(B2)聚羥基苯乙烯樹脂及(B3)丙烯酸系樹脂所組成之群中的至少1種樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中相對於固形分,含有0.05~5質量%之上述(A)成分及5~60質量%之上述(B)成分。
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中進而含有(C)鹼可溶性樹脂。
- 如申請專利範圍第5項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中上述(C)成分含有選自(C1)酚醛清漆樹脂、(C2)聚羥基苯乙烯樹脂、(C3)丙烯酸系樹脂及(C4)聚乙烯樹脂所組成之群中的至少1種樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其中進而含有(D)酸擴散控制劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物,其用以於銅基板上形成膜厚為10~150 μm之厚 膜光阻層。
- 一種厚膜光阻圖案之製造方法,其特徵在於包括:獲得厚膜光阻積層體之積層步驟,該厚膜光阻積層體係積層有載體、以及由如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所構成的膜厚為10~150 μm之厚膜光阻層而成者;對該厚膜光阻積層體選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟;以及於該曝光步驟後進行顯影而獲得厚膜光阻圖案之顯影步驟。
- 一種厚膜用化學增幅型乾膜,其特徵在於:於由如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述之厚膜用化學增幅型正型光阻組成物所構成之膜厚為10~150 μm的層之雙面上,形成保護膜。
- 一種厚膜光阻圖案之製造方法,其特徵在於包括:去除如申請專利範圍第10項所述之厚膜用化學增幅型乾膜之保護膜,將此厚膜用化學增幅型乾膜積層於載體上而獲得厚膜光阻積層體之積層步驟;對該厚膜光阻積層體選擇性地照射活性光線或放射線之曝光步驟;以及於該曝光步驟後進行顯影而獲得厚膜光阻圖案之顯影步驟。
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