TWI830081B - 層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜 - Google Patents

層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜 Download PDF

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Abstract

提供一種層間絕緣膜的製造方法,其能夠製造鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。層間絕緣膜的製造方法具備:被膜形成步驟、曝光步驟、及熱硬化步驟。在前述被膜形成步驟中,形成感光性組成物的被膜,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。在前述曝光步驟中,以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在前述被膜。在前述熱硬化步驟中,在140℃以上的溫度使前述曝光步驟後的被膜熱硬化。

Description

層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜
本案是有關一種層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜,詳細而言,是有關一種層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜,該層間絕緣膜的製造方法具備:被膜形成步驟、曝光步驟、及熱硬化步驟。
隨著電子零件、電氣零件的小型化、高性能化的進行,而所使用的半導體元件、半導體封裝體、印刷線路板、可撓性線路板等的高密度化、高精細化正在進展,而正在尋求一種感光性的層間絕緣膜,其能夠形成微細的開口圖案。對於這樣的層間絕緣膜,尋求解析性以及鍍銅密合性、絕緣可靠性優異等特性。用以形成層間絕緣膜的材料已知有一種感光性樹脂組成物,其含有:環氧樹脂、含乙烯性不飽和鍵的化合物、光聚合起始劑、及具有10員環以上的環狀結構的含氮的環式化合物(參照專利文獻1(日本國公開專利公報第2018-138968號))。
最近,為了進一步高密度化,而藉由雷射照射來進行的通孔加工大小已到達極限,而正在研究從雷射通孔工法轉換為能夠形成更小直徑的通孔的感光成孔(photo-via)工法。
如上所述,最近層間絕緣膜的圖案的微細化逐漸進行,此時,若使用前述習知材料,則尚無法使層間絕緣膜的鍍銅密合性令人滿意。
本案所欲解決的問題在於提供一種層間絕緣膜的製造方法及層間絕緣膜,該層間絕緣膜的製造方法能夠製造鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。
本案的一態樣的層間絕緣膜的製造方法具備:被膜形成步驟、曝光步驟、及熱硬化步驟。在前述被膜形成步驟中,形成感光性組成物的被膜,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。在前述曝光步驟中,以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在前述被膜。在前述熱硬化步驟中,在140℃以上的溫度使前述曝光步驟後的被膜熱硬化。
本案的一態樣的層間絕緣膜是藉由前述層間絕緣膜的製造方法來獲得。
本案的一態樣的層間絕緣膜包含感光性組成物的由3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度的320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線、及140℃以上的溫度的熱所得的硬化物。前述感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。
<層間絕緣膜的製造方法> 本實施形態的層間絕緣膜的製造方法具備:被膜形成步驟、曝光步驟、及熱硬化步驟。
本發明人等為了解決本案所欲解決的問題,而針對層間絕緣膜的製造方法致力進行研究。結果發現下述事實遂完成本發明:當對感光性組成物的被膜以紫外線來進行曝光後使曝光後的被膜熱硬化來進行層間絕緣膜的製造時,藉由以特定範圍的照度(mW/cm 2)來進行曝光,且在特定範圍的溫度(℃)進行熱硬化,即能夠提高鍍銅密合性,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。
本實施形態的層間絕緣膜的製造方法具備前述構成而發揮前述效果的理由雖不一定明確,但能夠推測是如下所述。換言之,我們認為:藉由在曝光步驟中以特定範圍的照度來進行曝光,即能夠於被膜形成適度的交聯結構,並且我們認為:藉由將形成有此適度的交聯結構的被膜在後續的熱硬化步驟中在特定範圍的溫度加熱,即能夠於被膜形成海島結構。結果,我們認為:在後述表面粗糙化步驟中能夠獲得錨定(anchoring)效應高的粗糙化形狀,且藉由此粗糙化形狀來發揮優異的鍍銅密合性。如上所述,根據本案,能夠提供一種層間絕緣膜的製造方法,其能夠製造鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。
本實施形態的層間絕緣膜的製造方法除了前述步驟以外,還可在曝光步驟後進一步具備:對曝光步驟後的被膜進行鹼顯影的步驟(以下亦稱為鹼顯影步驟);在熱硬化步驟後進一步具備:以較300 mW/cm 2更大的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在熱硬化步驟後的被膜的步驟(以下亦稱為後照射步驟);在鹼顯影步驟後且熱硬化步驟前進一步具備:以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在鹼顯影步驟後的被膜的步驟(以下亦稱為前照射步驟)等。
此外,本實施形態的層間絕緣膜的製造方法可在熱硬化步驟後進一步具備:對熱硬化步驟後的被膜進行表面粗糙化處理的步驟(以下亦稱為表面粗糙化步驟);可在熱硬化步驟後進一步具備:對熱硬化步驟後的被膜進行鍍覆的步驟(以下亦稱為鍍覆步驟)。
以下說明各步驟。
[被膜形成步驟] 在本步驟中,形成感光性組成物的被膜,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。感光性組成物是如後所述。
本步驟是藉由例如下述方式來進行:將感光性組成物塗佈來形成塗膜,並進行此塗膜的有機溶劑的去除等乾燥,來形成乾膜、亦即被膜。塗佈是例如:在聚對苯二甲酸乙二酯製等薄膜上進行。塗佈的方法可舉例如:噴霧塗佈法、浸漬塗佈法、輥塗佈法、簾幕塗佈法、旋轉塗佈法、網版印刷法、刮刀(doctor blade)塗佈法、塗抹器法等。
可為了將塗膜乾燥而將塗膜加熱。加熱溫度以40℃以上且130℃以下為佳,以70℃以上且120℃以下較佳。加熱時間以1分鐘以上且5小時以下為佳,以2分鐘以上且1小時以下較佳。加熱可以1階段的溫度來進行,亦可以2階段以上的溫度來進行。
所形成的被膜的厚度以1 μm以上且1000 μm以下為佳,以5 μm以上且500 μm以下較佳,以10 μm以上且100 μm以下更佳。
所得的被膜可使用例如真空積層機等來加熱積層於例如形成有導體線路的芯材等的面。此時,可藉由蝕刻劑等來對導體線路的表層部分進行粗糙化處理。加熱積層的溫度為例如50℃以上且150℃以下,壓力為例如0.1 MPa以上且2 MPa以下,時間為例如10秒以上且10分鐘以下。以上述方式進行,而能夠獲得形成於芯材上的被膜。
[曝光步驟] 在本步驟中,以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度(以下亦稱為照度(I))來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在被膜形成步驟中所形成的被膜。本步驟是藉由例如下述方式來進行:經由具有包含既定直徑的圓形形狀的圖案的非曝光部的負型遮罩,以紫外線來對被膜進行曝光。照度及曝光量為在紫外線曝光或照射的被膜的表面的值,能夠藉由習知測定方法來進行測定。
我們認為:在曝光步驟中,藉由以前述特定範圍的照度(I)來進行曝光,即能夠於被膜形成適度的交聯結構。當照度(I)未達3 mW/cm 2時,交聯的形成不充分,當超過300 mW/cm 2時,會形成過剩的交聯,故在表面粗糙化步驟中所形成的粗糙化形狀的錨定效應不充分,而鍍銅的密合性惡化。因這樣的理由,而較佳是:在從被膜形成步驟直到熱硬化步驟為止之間不以超過300 mW/cm 2的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在被膜。
用以將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線曝光的光源可舉例如:高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、及LED(發光二極體)等。
照度(I)以5 mW/cm 2以上為佳,以10 mW/cm 2以上較佳,以20 mW/cm 2以上更佳,以30 mW/cm 2以上特佳。此時,被膜的交聯結構更適度,而粗糙化形狀的錨定效應更加提高,而鍍銅密合性更加提高。照度(I)以270 mW/cm 2以下為佳,以250 mW/cm 2以下較佳,以220 mW/cm 2以下更佳,以200 mW/cm 2以下特佳。此時,被膜的交聯結構更適度,而粗糙化形狀的錨定效應更加提高,而鍍銅密合性更加提高。
曝光步驟中的曝光時間以0.1秒以上且1000秒以下為佳,以0.5秒以上且200秒以下較佳,以1秒以上且100秒以下更佳。
曝光步驟中的曝光量以30 mJ/cm 2以上為佳,以100 mJ/cm 2以上較佳,以200 mJ/cm 2以上更佳。此時,我們認為能夠使被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,而能夠更加提高鍍銅密合性。曝光量以2000 mJ/cm 2以下為佳,以1500 mJ/cm 2以下較佳,以1000 mJ/cm 2以下更佳。此時,解析性提高。
在感光性組成物中,曝光步驟後且鹼顯影步驟前的雙鍵反應率(以下亦稱為雙鍵反應率(I))以15%以上且70%以下為佳。此時,我們認為曝光步驟中所形成的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應。此雙鍵反應率(I)以20%以上且65%以下較佳,以30%以上且60%以下更佳。所謂「雙鍵反應率」,是意指感光性組成物含有的(C)光聚合性化合物、(A)含羧基的樹脂等具有的乙烯性雙鍵的交聯反應的反應率。雙鍵反應率能夠藉由被膜的紅外線吸收光譜(IR)來進行測定。具體而言,是從被膜形成步驟中所形成的被膜的IR光譜中的1630 cm -1的峰值的面積的標準值(S 0)與紫外線的曝光或照射後測定的被膜的1630 cm -1的峰值的面積的標準值(S 1),以(S 0-S 1)×100/S 0(%)的公式來算出。所謂標準值(S 0或S 1),是指1630 cm -1的峰值的面積的實測值(P 0或P 1)相對於面積未因曝光或照射而變化的750 cm -1的峰值的面積的實測值(R 0或R 1)的比(P 0/R 0或P 1/R 1)。
[鹼顯影步驟] 在本步驟中,對曝光步驟後的被膜進行鹼顯影。藉此,能夠使被膜圖案化。本步驟是藉由下述方式來進行:使鹼顯影液與被膜接觸。
鹼顯影液可舉例如使下述鹼性化合物之中的至少1種溶解而成的鹼水溶液等:碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀、矽酸鈉、偏矽酸鈉、氨水、乙胺、正丙胺、二乙胺、二正丙胺、三乙胺、甲基二乙基胺、乙基二甲基胺、三乙醇胺、氫氧化四甲銨、吡咯、膽鹼、1,8-二氮雜雙環[5.4.0]-7-十一烯、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]-5-壬烯等。
使鹼顯影液與被膜接觸的方法可舉例如:將鹼顯影液噴射在被膜的方法、將被膜浸漬於鹼顯影液中的方法等。較佳是:在與鹼顯影液接觸後藉由純水等來將被膜洗淨。
在感光性組成物中,鹼顯影步驟後且熱硬化步驟前的雙鍵反應率(以下亦稱為雙鍵反應率(II))以15%以上且70%以下為佳。此時,我們認為熱硬化步驟前的被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應。此雙鍵反應率(II)以20%以上且65%以下較佳,以30%以上且60%以下更佳。
[前照射步驟] 本步驟中,以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度(以下亦稱為照度(II))來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在鹼顯影步驟後且熱硬化步驟前的被膜。藉由在熱硬化步驟前以前述特定範圍的照度(II)來將紫外線照射在鹼顯影步驟後的被膜,我們認為能夠使熱硬化步驟前的被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,而能夠更加提高鍍銅密合性。若照度(II)為未達3 mW/cm 2,則錨定效應不太會因前照射步驟而提高。若照度(II)超過300 mW/cm 2,則我們認為被膜的交聯結構會因前照射步驟而過剩,而粗糙化形狀的錨定效應降低,而鍍銅密合性降低。
用以照射320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線的光源可舉例如:高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、及LED等。
照度(II)以5 mW/cm 2以上為佳,以7 mW/cm 2以上較佳,以10 mW/cm 2以上更佳。照度(II)以270 mW/cm 2以下為佳,以250 mW/cm 2以下較佳。
前照射步驟中的曝光量以50 mJ/cm 2以上為佳,以100 mJ/cm 2以上較佳,以200 mJ/cm 2以上更佳。此曝光量以2000 mJ/cm 2以下為佳,以1500 mJ/cm 2以下較佳,以1000 mJ/cm 2以下更佳。
[熱硬化步驟] 在本步驟中,在140℃以上的溫度使曝光步驟後的被膜熱硬化。藉此,於形成有適度的交聯結構的被膜形成海島結構,而在表面粗糙化步驟中會形成錨定效應高的粗糙化形狀。
使其熱硬化的方法可舉例如:將被膜加熱的方法等。加熱的方法可舉例如:藉由加熱板、加熱爐、熱風乾燥爐等來進行的方法等。
加熱溫度為140℃以上。若加熱溫度為未達140℃,則熱硬化步驟中的被膜的海島結構的形成不充分,而我們認為在表面粗糙化步驟中無法獲得錨定效應高的粗糙化形狀,而鍍銅密合性惡化。加熱溫度以150℃以上為佳,以160℃以上較佳,以170℃以上更佳。加熱溫度以220℃以下為佳,以210℃以下較佳,以200℃以下更佳。
加熱時間以1分鐘以上且500分鐘以下為佳,以10分鐘以上且200分鐘以下較佳,以100分鐘以上且200分鐘以下更佳。將加熱時間設為前述範圍,即能夠於被膜充分形成海島結構。
在感光性組成物中,熱硬化步驟後的雙鍵反應率(以下亦稱為雙鍵反應率(III))以80%以上且100%以下為佳。此時,我們認為因藉由熱硬化步驟來進行的加熱而使被膜的交聯更適度進行,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,而能夠更加提高鍍銅密合性。此雙鍵反應率(III)以90%以上且100%以下較佳,以93%以上且100%以下較佳。
[後照射步驟] 在本步驟中,以較300 mW/cm 2更大的照度(以下亦稱為照度(III))來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在熱硬化步驟後的被膜。藉由以前述特定範圍的照度(III)來將紫外線照射在熱硬化步驟後的被膜,我們認為能夠使被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,結果能夠更加提高鍍銅密合性。
用以照射320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線的光源可舉例如:高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵素燈、氙氣燈、及LED等。
照度(III)為超過300 mW/cm 2。若照度(III)為300 mW/cm 2以下,則錨定效應不太會因後照射步驟而提高。照度(III)以400 mW/cm 2以上為佳,以600 mW/cm 2以上較佳,以800 mW/cm 2以上更佳。照度(III)的上限無特別限定,例如:為2500 mW/cm 2以下,以2000 mW/cm 2以下為佳。
後照射步驟中的曝光量以300 mJ/cm 2以上為佳,以500 mJ/cm 2以上較佳,以1000 mJ/cm 2以上更佳。此曝光量以4000 mJ/cm 2以下為佳,以3000 mJ/cm 2以下較佳,以2500 mJ/cm 2以下更佳。
在感光性組成物中,後照射步驟後的雙鍵反應率(以下亦稱為雙鍵反應率(IV))以95%以上且100%以下為佳。此時,我們認為因後照射步驟而使被膜的交聯更適度進行,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,而能夠更加提高鍍銅密合性。此雙鍵反應率(IV)以97%以上且100%以下較佳,以99%以上且100%以下較佳。
[表面粗糙化步驟] 在本步驟中,對熱硬化步驟後的被膜進行表面粗糙化處理。藉此,能夠更加提高鍍銅密合性。
藉由本步驟,藉由在曝光步驟及熱硬化步驟中適度形成的被膜的交聯結構,而使錨定效應高的粗糙化形狀形成。
表面粗糙化處理的方法可舉例如進行下述處理的方法等:使用過錳酸鹽溶液、重鉻酸鹽溶液等氧化劑的化學性處理;藉由微粒子來進行的物理性處理等。此等中,以進行化學性處理的方法為佳,以使被膜與氧化劑溶液接觸的方法較佳。氧化劑能夠使用能夠作為除膠渣(desmear)液來取得的氧化劑。使氧化劑接觸的方法可舉例如:使被膜浸漬於氧化劑溶液中的方法等。過錳酸鹽可舉例如:過錳酸鉀、過錳酸鈉等。重鉻酸鹽可舉例如:重鉻酸銨、重鉻酸鉀等。氧化劑溶液的溫度例如:為50℃以上且100℃以下,以60℃以上且90℃以下為佳。浸漬的時間例如:為1分鐘以上且30分鐘以下,以3分鐘以上且20分鐘以下為佳。
較佳是:在與氧化劑溶液接觸前使用除膠渣用膨潤液等來對被膜進行膨潤處理。膨潤處理中的膨潤液的溫度為例如50℃以上且100℃以下,膨潤處理的時間為例如1分鐘以上且1小時以下。較佳是:在膨潤處理後對被膜的表面進行熱水洗。
較佳是:在與氧化劑溶液接觸後對被膜的表面進行熱水洗,並且較佳是藉由中和液等來將被膜的表面的除膠渣液的殘渣去除,較佳是在將殘渣去除後對被膜的表面進行水洗。
[鍍覆步驟] 在本步驟中,對熱硬化步驟後的被膜進行鍍覆。藉由本步驟,於具有在表面粗糙化步驟中所形成的高錨定效應的粗糙化形狀的被膜形成鍍覆層,即能夠獲得鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。
本步驟通常是藉由下述方式來進行:藉由無電解鍍覆處理來使初期線路形成,然後藉由電解鍍覆處理來於初期線路形成金屬層。
無電解鍍覆處理及電解鍍覆處理能夠藉由習知方法來進行。較佳是:將藉由無電解鍍覆處理及電解鍍覆處理來使金屬析出後的被膜在例如100℃以上且250℃以下、1分鐘以上且3小時以下的條件下加熱而使鍍覆層形成。所形成的鍍覆層的厚度例如:為1 μm以上且200 μm以下,以10 μm以上且50 μm以下為佳。
本實施形態的層間絕緣膜的製造方法較佳是在被膜形成步驟後具備: 以使雙鍵反應率成為15%以上且70%以下的方式藉由紫外線來使藉由被膜形成步驟來獲得的被膜硬化的第1硬化步驟;及 以使雙鍵反應率成為80%以上且100%以下的方式藉由熱來使第1硬化步驟後的被膜進一步硬化的第2硬化步驟。
第1硬化步驟中的雙鍵反應率以20%以上且65%以下為佳。第2硬化步驟中的雙鍵反應率以85%以上且100%以下為佳,以90%以上且100%以下較佳。
其次,說明感光性組成物。
(感光性組成物) 感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。感光性組成物除了前述成分以外,還可在不損害本案的效果的範圍內含有:(E)有機填料、(F)無機填料、(G)添加劑等。
((A)含羧基的樹脂) (A)含羧基的樹脂(以下亦稱為(A)樹脂)為具有羧基的樹脂。
(A)樹脂較佳為下述具有光聚合性的樹脂:(A1)具有雙酚茀骨架的含羧基的樹脂(以下亦稱為(A1)樹脂)、(A2)具有聯苯酚醛清漆骨架的含羧基的樹脂(以下亦稱為(A2)樹脂)等。
((A1)樹脂) (A1)樹脂為例如特定中間體與酸酐的反應物,該特定中間體為具有下述式(1)表示的雙酚茀骨架的環氧化合物(a1)與含乙烯性不飽和基的羧酸(a2)的反應物,式(1)中,R 1~R 8分別獨立地為氫原子、碳數1~5的烷基、或鹵素原子。(A1)樹脂是以下述方式合成:使具有下述式(1)表示的雙酚茀骨架的環氧化合物(a1)與含乙烯性不飽和基的羧酸(a2)進行反應後,使藉此獲得的中間體與酸酐進行反應。
式(1)中,R 1~R 8分別獨立地為氫原子、碳數1~5的烷基、或鹵素。換言之,式(1)中,R 1~R 8分別可為氫原子,亦可為碳數1~5的烷基、或鹵素原子。其原因為:即使芳香環中的氫原子經低分子量的烷基或鹵素原子所取代,仍不會對(A1)樹脂的物性造成不良影響,反而,取代而亦有時會提高含有(A1)樹脂的感光性組成物的硬化物的耐熱性或阻燃性。
(A1)樹脂能夠藉由例如下述順序來合成。首先,使具有式(1)表示的雙酚茀骨架的環氧化合物(a1)中的至少一部分環氧基與含不飽和基的羧酸(a2)進行反應,而合成中間體。環氧基為下述式(2)表示的基。中間體具有下述式(3)表示的結構,該下述式(3)表示的結構是藉由環氧基與含不飽和基的羧酸(a2)的開環加成反應來產生。換言之,中間體的式(3)表示的結構中具有二級羥基,該二級羥基是藉由環氧基與含不飽和基的羧酸(a2)的開環加成反應來產生。式(3)中,A為含不飽和基的羧酸殘基。
然後,使中間體中的二級羥基與酸酐進行反應。藉此,獲得(A1)樹脂。
酸酐可舉例如:酸二酐(a3)、酸一酐(a4)等。當酸酐包含酸一酐(a4)時,(A1)樹脂具有:式(1)表示的雙酚茀骨架、及下述式(4)表示的結構。
式(4)表示的結構是以下述方式產生:中間體的式(3)表示的結構中的二級羥基與酸一酐(a4)中的酸酐基進行反應。式(4)中,A為含不飽和基的羧酸殘基,B為酸一酐殘基。
當酸酐包含酸二酐(a3)時,含羧基的樹脂(A1)具有:式(1)表示的雙酚茀骨架、及下述式(5)表示的結構。
式(5)表示的結構是以下述方式產生:酸二酐(a3)中的兩個酸酐基分別與中間體中的兩個二級羥基進行反應。換言之,式(5)表示的結構是以下述方式產生:酸二酐(a3)將兩個二級羥基彼此交聯。再者,可能會有下述情形:存在於中間體的一個分子中的兩個二級羥基彼此交聯;及分別存在於中間體的兩個分子中的兩個二級羥基彼此交聯。若分別存在於中間體的兩個分子中的兩個二級羥基彼此交聯,則能夠增加分子量。式(5)中,A為含不飽和基的羧酸殘基,D為酸二酐殘基。
使中間體中的二級羥基與酸酐進行反應,即能夠獲得(A1)樹脂。當酸酐包含酸二酐(a3)及酸一酐(a4)時,使中間體中的二級羥基之中的一部分與酸二酐(a3)進行反應,且使中間體中的二級羥基之中的另一部分與酸一酐(a4)進行反應。藉此,能夠合成(A1)樹脂。此時,(A1)樹脂具有:式(1)表示的雙酚茀骨架、前述式(4)表示的結構、及前述式(5)表示的結構。
亦可能(A1)樹脂會進一步具有下述式(6)表示的結構。式(6)表示的結構是以下述方式產生:酸二酐(a3)中的兩個酸酐基之中的僅一個與中間體中的二級羥基進行反應。式(6)中,A為含不飽和基的羧酸殘基,D為酸二酐殘基。
當在合成中間體時環氧化合物(a1)中的一部分環氧基在未反應的狀態下殘留時,(A1)樹脂可能會具有式(2)表示的結構、亦即環氧基。此外,當中間體中的一部分式(3)表示的結構在未反應的狀態下殘留時,(A1)樹脂亦可能會具有式(3)表示的結構。
當酸酐包含酸二酐(a3)時,使合成(A1)樹脂時的反應條件最佳化,即能夠減少(A1)樹脂中的式(2)表示的結構及式(6)表示的結構,或幾乎去除。
如前所述,(A1)樹脂具有式(1)表示的雙酚茀骨架,且當酸酐包含酸一酐(a4)時能夠具有下述式(4)表示的結構,當酸酐包含酸二酐(a3)時能夠具有下述式(5)表示的結構。並且,當酸酐包含酸一酐(a4)時,(A1)樹脂有時具有式(2)表示的結構及式(3)表示的結構之中的至少一種。此外,當酸酐包含酸二酐(a3)時,(A1)樹脂有時具有式(2)表示的結構及式(6)表示的結構之中的至少一種。再且,當酸酐包含酸一酐(a4)及酸二酐(a3)時,(A1)樹脂有時具有:式(2)表示的結構、式(3)表示的結構及式(6)表示的結構之中的至少一種。
此外,當環氧化合物(a1)本身具有二級羥基時、亦即當例如後述式(7)中n=1以上時,(A1)樹脂亦有時具有以下述方式產生的結構:環氧化合物(a1)中的二級羥基與酸酐進行反應。
再者,前述(A1)樹脂的結構是依照技術常識來合理類推,現實中無法藉由分析來鑑定(A1)樹脂的結構。其理由是如下所述。當環氧化合物(a1)本身具有二級羥基時(當例如式(7)中n為1以上時),(A1)樹脂的結構會因環氧化合物(a1)中的二級羥基的數目而大幅改變。此外,中間體與酸二酐(a3)進行反應時,如前所述可能會有下述情形:存在於中間體的一個分子中的兩個二級羥基彼此以酸二酐(a3)來交聯;及分別存在於中間體的兩個分子中的兩個二級羥基彼此以酸二酐(a3)來交聯。因此,最後所得的(A1)樹脂包含結構相互不同的複數個分子,而即使對(A1)樹脂進行分析亦難以鑑定其結構。
(A1)樹脂具有源自含乙烯性不飽和基的羧酸(a2)的乙烯性不飽和基,而具有光反應性。因此,(A1)樹脂能夠對感光性組成物賦予感光性、具體而言為紫外線硬化性。此外,(A1)樹脂具有源自酸酐的羧基,即能夠對感光性組成物賦予藉由鹼性水溶液來進行的顯影性,該鹼性水溶液含有鹼金屬鹽及鹼金屬氫氧化物之中的至少一種。並且,當酸酐包含酸二酐(a3)時,(A1)樹脂的分子量經以下述方式調整:經藉由酸二酐(a3)來進行交聯。因此,能夠獲得酸值及分子量經適度調整的(A1)樹脂。當酸酐包含酸二酐(a3)及酸一酐(a4)時,控制酸二酐(a3)及酸一酐(a4)的量、以及酸一酐(a4)相對於酸二酐(a3)的量,即能夠容易控制(A1)樹脂的分子量及酸值。
(A1)樹脂的重量平均分子量以700以上且10000以下為佳。若重量平均分子量為700以上,則能夠抑制由感光性組成物所形成的被膜的沾黏性,並且能夠提高層間絕緣膜的絕緣可靠性及耐鍍覆性。此外,若重量平均分子量為10000以下,則會特別提高感光性組成物的藉由鹼性水溶液來進行的顯影性。重量平均分子量以900以上且8000以下較佳,以1000以上且5000以下更佳。
(A1)樹脂的酸值以60 mgKOH/g以上且140 mgKOH/g以下為佳。此時,會特別提高感光性組成物的顯影性。酸值以80 mgKOH/g以上且135 mgKOH/g以下較佳,以90 mgKOH/g以上且130 mgKOH/g以下更佳。
(A1)樹脂的重量平均分子量(Mw)是從由凝膠滲透層析法(GPC)所得的分子量測定結果算出。藉由GPC來進行的分子量測定能夠例如在下述條件下進行。
GPC裝置:昭和電工公司製的SHODEX SYSTEM 11 管柱:SHODEX KF-800P、KF-005、KF-003、及KF-001的四支串聯 流動相:THF(四氫呋喃) 流量:1 mL/分鐘 管柱溫度:45℃ 偵測器:RI(折射率) 換算:聚苯乙烯
詳細說明(A1)樹脂的原料及合成(A1)樹脂時的反應條件。
環氧化合物(a1)具有例如下述式(7)表示的結構。式(7)中,n為例如在0~20的範圍內的數。為了適當控制(A1)樹脂的分子量,n的平均特佳是在0~1的範圍內。若n的平均在0~1的範圍內,則特別是當酸酐包含酸二酐(a3)時,容易抑制因酸二酐(a3)的加成而分子量過剩地增加。
含不飽和基的羧酸(a2)可舉例如:一分子中具有僅1個乙烯性不飽和基的化合物等。含不飽和基的羧酸(a2)可舉例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、ω-羧基-聚己內酯(n≒2)單丙烯酸酯、巴豆酸、肉桂酸、2-丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基琥珀酸、2-丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基丙基鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基丙基鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基乙基馬來酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基馬來酸、丙烯酸β-羧基乙酯、2-丙烯醯氧基乙基四氫鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基四氫鄰苯二甲酸、2-丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸、2-甲基丙烯醯氧基乙基六氫鄰苯二甲酸等。含不飽和基的羧酸(a2)較佳是包含丙烯酸。
環氧化合物(a1)與含不飽和基的羧酸(a2)能夠藉由習知方法來使其進行反應。例如:在環氧化合物(a1)的溶劑溶液中加入含不飽和基的羧酸(a2),且進一步因應需要來加入熱聚合抑制劑及觸媒並攪拌混合,而獲得反應性溶液。藉由慣用方法來在較佳為60℃以上且150℃以下、更佳為80℃以上且120℃以下的溫度使此反應性溶液進行反應,即能夠獲得中間體。此時,溶劑可舉例如:甲基乙基酮、環己酮等酮類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、賽璐蘇乙酸酯、丁基賽璐蘇乙酸酯、卡必醇乙酸酯、丁基卡必醇乙酸酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯等乙酸酯類;二烷基二醇醚類等。熱聚合抑制劑可舉例如:氫醌、氫醌單甲基醚等。觸媒可舉例如:苯甲基二甲基胺、三乙胺等三級胺類;氯化三甲基苯甲基銨、氯化甲基三乙基銨等四級銨鹽類;三苯膦;三苯銻等。
觸媒較佳是包含三苯膦。換言之,較佳是:在三苯膦存在下使環氧化合物(a1)與含不飽和基的羧酸(a2)進行反應。此時,能夠特別促進環氧化合物(a1)中的環氧基與含不飽和基的羧酸(a2)的開環加成反應,而能夠達成通常為95%以上、較佳為97%以上、更佳為幾乎100%的反應率(轉化率)。因此,能夠以高產率來獲得具有式(3)表示的結構的中間體。
使環氧化合物(a1)與含不飽和基的羧酸(a2)進行反應時,含不飽和基的羧酸(a2)相對於環氧化合物(a1)的環氧基1 mol的量較佳是在0.8 mol~1.2 mol的範圍內。此時,能夠獲得感光性組成物的優異的感光性及保存安定性。
亦較佳是在空氣起泡下使環氧化合物(a1)與含不飽和基的羧酸(a2)進行反應。此時,能夠抑制不飽和基的加成聚合反應,而抑制中間體的分子量增加及中間體的溶液凝膠化。此外,能夠抑制最終產物亦即(A1)樹脂過度著色。
以上述方式進行而得的中間體具備羥基,該羥基是以下述方式產生:環氧化合物(a1)中的環氧基與含不飽和基的羧酸(a2)的羧基進行反應。
酸二酐(a3)為具有兩個酸酐基的化合物。酸二酐(a3)可舉例如:四羧酸的酐等。酸二酐(a3)可舉例如:1,2,4,5-苯四甲酸二酐、二苯甲酮四甲酸二酐、甲基環己烯四甲酸二酐、四甲酸二酐、萘-1,4,5,8-四甲酸二酐、伸乙基四甲酸二酐、9,9’-雙(3,4-二羧基苯基)茀二酐、甘油雙(偏苯三甲酸酯酐)單乙酸酯、乙二醇雙(偏苯三甲酸酯酐)、3,3’,4,4’-二苯基碸四甲酸二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-(四氫-2,5-二酮基-3-呋喃基)萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,2,3,4-丁烷四甲酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐等。酸二酐(a3)較佳是包含3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐。換言之,較佳是式(5)及式(6)中的D包含3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐殘基。此時,能夠一面確保感光性組成物的良好的顯影性,一面抑制由感光性組成物所形成的被膜的沾黏性並且提高層間絕緣膜的絕緣可靠性及耐鍍覆性。相對於酸二酐(a3)整體,3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐以20 mol%以上且100 mol%以下為佳,以40 mol%以上且100 mol%以下較佳。
酸一酐(a4)為具有一個酸酐基的化合物。酸一酐(a4)可舉例如二羧酸的酐等。酸一酐(a4)可舉例如:鄰苯二甲酸酐、1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、琥珀酸酐、甲基琥珀酸酐、馬來酸酐、檸康酸酐、戊二酸酐、環己烷-1,2,4-三甲酸-1,2-酐、伊康酸酐等。酸一酐(a4)較佳是包含1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐。換言之,較佳是:(A1)樹脂具有式(4)表示的結構,且式(4)中的B包含1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐殘基。此時,能夠一面確保感光性組成物的良好的顯影性,一面抑制由感光性組成物所形成的被膜的沾黏性並且提高層間絕緣膜的絕緣可靠性及耐鍍覆性。相對於酸一酐(a4)整體,1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐以20 mol%以上且100 mol%以下為佳,以40 mol%以上且100 mol%以下較佳。
中間體與酸酐能夠藉由習知方法來使其進行反應。例如:在中間體的溶劑溶液中加入酸酐,且進一步因應需要來加入熱聚合抑制劑及觸媒並攪拌混合,而獲得反應性溶液。藉由慣用方法來在較佳為60℃以上且150℃以下、更佳為80℃以上且120℃以下的溫度使此反應性溶液進行反應,即能夠獲得(A1)樹脂。溶劑、觸媒及聚合抑制劑能夠使用適當物,亦能夠直接使用在合成中間體時所使用的溶劑、觸媒及聚合抑制劑。
觸媒較佳是包含三苯膦。換言之,較佳是:在三苯膦存在下使中間體與酸酐進行反應。此時,能夠特別促進中間體中的二級羥基與酸酐的反應,而能夠達成通常為90%、較佳為95%以上、更佳為97%以上、更佳為幾乎100%的反應率(轉化率)。因此,能夠以高產率來獲得具有式(4)表示的結構及式(5)表示的結構之中的至少一種結構的(A1)樹脂。
當酸酐包含酸二酐(a3)及酸一酐(a4)時,相對於環氧化合物(a1)的環氧基1 mol,酸二酐(a3)的量以0.05 mol以上且0.24 mol以下為佳。此外,相對於環氧化合物(a1)的環氧基1 mol,酸一酐(a4)的量以0.3 mol以上且0.7 mol以下為佳。此時,能夠容易獲得經適度調整酸值及分子量的(A1)樹脂。
((A2)樹脂) (A2)具有聯苯酚醛清漆骨架的含羧基的樹脂為具有聯苯酚醛清漆骨架取代(A1)樹脂中的雙酚茀骨架的含羧基的樹脂。(A2)樹脂為特定中間體與酸酐的反應物,該特定中間體為具有聯苯酚醛清漆型環氧樹脂與含乙烯性不飽和基的羧酸(a2)的反應物。(A2)樹脂能夠藉由與前述(A1)樹脂相同的方法來合成。(A2)樹脂的較佳的重量平均分子量及酸值的範圍與前述(A1)樹脂中的較佳的範圍相同。
((A3)樹脂) (A)樹脂可包含(A1)樹脂及(A2)樹脂以外的其它的具有光聚合性的樹脂(以下亦稱為(A3)樹脂)。(A3)樹脂可舉例如:具有羧基及乙烯性不飽和基的樹脂等。(A3)樹脂可舉例如:特定中間體與多元羧酸及其酐之中的至少一種的反應物亦即樹脂等,該特定中間體為一分子中具有兩個以上的環氧基的環氧化合物(g1)與乙烯性不飽和化合物(g2)的反應物。(A3)樹脂能夠以例如下述方式獲得:使環氧化合物(g1)中的環氧基與乙烯性不飽和化合物(g2)中的羧基進行反應而獲得中間體後,使多元羧酸及其酐之中的至少一種亦即化合物(g3)加成在該中間體。環氧化合物(g1)可舉例如:甲酚酚醛清漆型環氧化合物、苯酚酚醛清漆型環氧化合物、聯苯酚醛清漆型環氧化合物等適當的環氧化合物。乙烯性不飽和化合物(g2)可舉例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、ω-羧基-聚己內酯(n≒2)單丙烯酸酯等。化合物(g3)可舉例如:鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、甲基四氫鄰苯二甲酸等多元羧酸、此等多元羧酸的酐等。
此外,(A3)樹脂亦可舉例如:乙烯性不飽和單體的聚合物與具有環氧基的乙烯性不飽和化合物的反應物亦即樹脂等,該乙烯性不飽和單體含有具有羧基的乙烯性不飽和化合物。此(A3)樹脂是以下述方式獲得:使具有環氧基的乙烯性不飽和化合物與聚合物中的一部分羧基進行反應。具有環氧基的乙烯性不飽和化合物可舉例如:(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、(甲基)丙烯酸3,4-環氧基環己基甲酯等。
(A)樹脂中的具有光聚合性的樹脂的比例以30質量%以上為佳,以50質量%以上較佳,以90質量%以上更佳,以100質量%特佳。此時,能夠更加提高層間絕緣膜的耐熱性及絕緣可靠性,並且能夠充分抑制由感光性組成物所形成的被膜的沾黏性,並且能夠更加提高感光性組成物的鹼顯影性。
(A)樹脂較佳是包含(A1)樹脂。藉由使用具有雙酚茀骨架的(A1)樹脂來作為(A)樹脂,即能夠更加提高層間絕緣膜的鍍銅密合性。
(A)樹脂除了具有光聚合性的樹脂以外,亦可包含:具有羧基且不具有光聚合性的樹脂(以下亦稱為(a)樹脂)。
(a)樹脂可舉例如:一種乙烯性不飽和單體的聚合物,該乙烯性不飽和單體包含具有羧基的乙烯性不飽和化合物等。具有羧基的乙烯性不飽和化合物可舉例如:丙烯酸、甲基丙烯酸、及ω-羧基聚己內酯(n≒2)單丙烯酸酯等單體;季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯等化合物與二元酸酐的反應物等。
(A)樹脂相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以5質量%以上且85質量%以下為佳,以10質量%以上且75質量%以下較佳,以25質量%以上且50質量%以下更佳。所謂感光性組成物整體(固體成分),是指將感光性組成物中的溶劑等揮發性成分去除後餘留的全部成分的總和。
((B)光聚合起始劑) (B)光聚合起始劑為能夠使感光性組成物的感光性提高的成分。(B)光聚合起始劑較佳是包含例如:從由α-胺基烷基苯酮系光聚合起始劑、醯基氧化膦系光聚合起始劑及肟酯系光聚合起始劑所組成的群組中選出的至少1種。此時,當對感光性組成物照射紫外線等光來進行曝光時,能夠對感光性組成物賦予高感光性。(B)光聚合起始劑更佳是包含:(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑。此時,能夠對感光性組成物賦予高感光性,並且著色少而能夠維持高透明性。
α-胺基烷基苯酮系光聚合起始劑能夠包含例如從由下述所組成的群組中選出的至少一種成分:2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-(N-嗎啉基)丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-(N-嗎啉基)苯基)丁酮-1、2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮。
(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑能夠包含例如從由下述所組成的群組中選出的至少一種成分:2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲醯基乙基苯基次膦酸酯等單醯基氧化膦系光聚合起始劑;以及雙(2,6-二氯苯甲醯基)苯基氧化膦、雙(2,6-二氯苯甲醯基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、雙(2,6-二氯苯甲醯基)-4-丙基苯基氧化膦、雙(2,6-二氯苯甲醯基)-1-萘基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)苯基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦、雙(2,6-二甲氧基苯甲醯基)-2,5-二甲基苯基氧化膦、雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦、(2,5,6-三甲基苯甲醯基)-2,4,4-三甲基戊基氧化膦等雙醯基氧化膦系光聚合起始劑。
肟酯系光聚合起始劑能夠包含例如從由下述所組成的群組中選出的至少一種成分:1,2-辛二酮,1-[4-(苯硫基)-,2-(O-苯甲醯基肟)]、乙酮,1-[9-乙基-6-(2-甲基苯甲醯基)-9H-咔唑-3-基]-,1-(O-乙醯基肟)。
感光性組成物可進一步含有適當的光聚合促進劑及敏化劑等。例如感光性組成物能夠含有從由下述所組成的群組中選出的至少一種成分:1-羥基環己基苯基酮、苯乙醛酸甲酯、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙-1-酮、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苯甲基]苯基}-2-甲基丙-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮等羥基酮類;安息香及其烷基醚類;苯乙酮、苯偶醯二甲基縮酮(benzil dimethyl ketal)等苯乙酮類;2-甲基蒽醌等蒽醌類;2,4-二甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、4-異丙基噻噸酮、2,4-二異丙基噻噸酮等噻噸酮(thioxanthone)類;二苯甲酮、4-苯甲醯基-4’-甲基二苯基硫醚、雙(二乙胺基)二苯甲酮等二苯甲酮類;2,4-二異丙基呫噸酮等呫噸酮(xanthone)類;2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮等α-羥基酮類;及2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(N-嗎啉基)-1-丙酮等包含氮原子的化合物。感光性組成物可與(B)光聚合起始劑一起含有下述:對二甲基苯甲酸乙酯、對二甲胺基苯甲酸異戊酯、苯甲酸2-二甲胺基乙酯等三級胺系等的適當的光聚合起始劑及敏化劑等。感光性組成物可因應需要來含有可見光曝光用的光聚合起始劑及近紅外線曝光用的光聚合起始劑之中的至少一種。感光性組成物可與(B)光聚合起始劑一起含有下述:雷射曝光法用敏化劑亦即7-二乙胺基-4-甲基香豆素等香豆素衍生物、羰花青(carbocyanine)色素系、呫噸色素系等。
(B)光聚合起始劑較佳是:除了(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑以外,還包含(B2)羥基酮系光聚合起始劑。換言之,感光性組成物較佳是含有(B2)羥基酮系光聚合起始劑。此時,與不含(B2)羥基酮系光聚合起始劑的情形相比,能夠對感光性組成物賦予更高的感光性。藉此,當將紫外線照射在由感光性組成物所形成的被膜而使其硬化時,能夠使被膜從其表面至深部皆充分硬化。(B2)羥基酮系光聚合起始劑可舉例如:1-羥基環己基苯基酮、苯乙醛酸甲酯、1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙-1-酮、2-羥基-1-{4-[4-(2-羥基-2-甲基丙醯基)苯甲基]苯基}-2-甲基丙-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮等。
(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑與(B2)羥基酮系光聚合起始劑的質量比亦即(B1):(B2)較佳是在1:0.01~1:10的範圍內。此時,能夠使由感光性組成物所形成的被膜的表面附近的硬化性與深部的硬化性平衡良好地提高。
(B)光聚合起始劑亦較佳是包含(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮。換言之,感光性組成物較佳是:含有(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑及(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮,或是含有(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑、(B2)羥基酮系光聚合起始劑及(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮。此時,當對由感光性組成物所形成的塗膜的一部分進行曝光後進行顯影時,會抑制未曝光的部分硬化,而會特別提高解析性。因此,能夠以感光性組成物的硬化物來形成非常微細的圖案。特別是,當從感光性組成物製作多層印刷線路板的層間絕緣層並且以光微影法來於此層間絕緣層中設置用於貫穿孔的小直徑的孔時,能夠精密且容易地形成小直徑的孔。
相對於(B1)醯基氧化膦系光聚合起始劑100質量份,(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮以0.5質量份以上且20質量份以下為佳。若(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮為0.5質量份以上,則會特別提高解析性。此外,若(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮為20質量份以下,則(B3)雙(二乙胺基)二苯甲酮不容易阻礙感光性組成物的硬化物的電絕緣性。
(B)光聚合起始劑相對於(A)含羧基的樹脂100質量份的比例以0.1質量份以上且30質量份以下為佳,以1質量份以上且25質量份以下較佳。
(B)光聚合起始劑相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以0.001質量%以上且1質量%以下為佳,以0.01質量%以上且0.1質量%以下較佳。
((C)光聚合性化合物) (C)光聚合性化合物能夠對感光性組成物賦予光硬化性。(C)光聚合性化合物通常具有乙烯性雙鍵。(C)光聚合性化合物具有乙烯性雙鍵,而能夠在(C)光聚合性化合物彼此及/或(C)光聚合性化合物與具有乙烯性雙鍵的(A)樹脂之間產生交聯反應,而能夠於被膜形成交聯結構。包含乙烯性雙鍵的基可舉例如:乙烯基、烯丙基、(甲基)丙烯醯基等。(C)光聚合性化合物可舉例如:(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯等單官能(甲基)丙烯酸酯;二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、ε-己內酯改質季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯等多官能(甲基)丙烯酸酯等。
(C)光聚合性化合物較佳是包含三官能的化合物、亦即一分子中具有3個不飽和鍵的化合物。此時,會提高當對由感光性組成物所形成的被膜進行曝光/顯影時的解析性,並且特別提高感光性組成物的藉由鹼性水溶液來進行的顯影性。三官能的化合物可舉例如:三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、EO(環氧乙烷)改質三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化異氰脲酸三(甲基)丙烯酸酯、及ε-己內酯改質參(2-丙烯醯氧基乙基)異氰脲酸酯、乙氧基化甘油三(甲基)丙烯酸酯等。
(C)光聚合性化合物可包含預聚物。預聚物可舉例如:使具有乙烯性不飽和鍵的單體進行聚合後將乙烯性不飽和基加成而得的預聚物;寡聚(甲基)丙烯酸酯預聚物類等。寡聚(甲基)丙烯酸酯預聚物類可舉例如:環氧基(甲基)丙烯酸酯、聚酯(甲基)丙烯酸酯、胺酯(甲基)丙烯酸酯、醇酸樹脂(甲基)丙烯酸酯、矽氧樹脂(甲基)丙烯酸酯、螺烷樹脂(甲基)丙烯酸酯等。
(C)光聚合性化合物相對於(A)含羧基的樹脂100質量份的比例以1質量份以上且50質量份以下為佳,以10質量份以上且45質量份以下較佳,以21質量份以上且40質量份以下更佳。
(C)光聚合性化合物相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以1質量%以上且50質量%以下為佳,以5質量%以上且30質量%以下較佳,以10質量%以上且20質量%以下更佳。
((D)環氧樹脂) (D)環氧樹脂能夠對感光性組成物賦予熱硬化性。(D)環氧樹脂較佳是包含結晶性環氧樹脂。此時,能夠提高感光性組成物的顯影性。此外,(D)環氧樹脂可進一步含有非晶性環氧樹脂。此處,「結晶性環氧樹脂」為具有熔點的環氧樹脂,「非晶性環氧樹脂」為不具有熔點的環氧樹脂。
結晶性環氧樹脂可舉例如:1,3,5-參(2,3-環氧基丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6(1H,3H,5H)-三酮、氫醌型結晶性環氧樹脂(具體例為NIPPON STEEL Chemical & Material公司製的型號YDC-1312)、聯苯型結晶性環氧樹脂(具體例為三菱化學公司製的型號YX-4000)、二苯基醚型結晶性環氧樹脂(具體例為NIPPON STEEL Chemical & Material公司製的型號YSLV-80DE)、雙酚型結晶性環氧樹脂(具體例為NIPPON STEEL Chemical & Material公司製的型號YSLV-70XY及YSLV-80XY)、肆酚乙烷型結晶性環氧樹脂(具體例為日本化藥公司製的型號GTR-1800)、雙酚茀型結晶性環氧樹脂(具體例為具有前述式(7)表示的結構的樹脂)等。
結晶性環氧樹脂較佳是1分子中具有2個環氧基。
結晶性環氧樹脂較佳是具有150~300 g/eq的環氧當量。此環氧當量為含有1 g當量的環氧基的結晶性環氧樹脂的g重量。結晶性環氧樹脂具有熔點。結晶性環氧樹脂的熔點為例如70℃以上且180℃以下。
(D)環氧樹脂較佳是包含熔點110℃以下的結晶性環氧樹脂。此時,會特別提高感光性組成物的鹼顯影性。熔點110℃以下的結晶性環氧樹脂可舉例如:聯苯型環氧樹脂、聯苯醚型環氧樹脂、雙酚型環氧樹脂、雙酚茀型結晶性環氧樹脂等。
非晶性環氧樹脂可舉例如:苯酚酚醛清漆型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON N-775)、甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON N-695)、雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON N-865)、雙酚A型環氧樹脂(具體例為三菱化學公司製的型號jER1001)、雙酚F型環氧樹脂(具體例為三菱化學公司製的型號jER4004P)、雙酚S型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON EXA-1514)、雙酚AD型環氧樹脂、聯苯酚醛清漆型環氧樹脂(具體例為日本化藥公司製的型號NC-3000)、氫化雙酚A型環氧樹脂(具體例為NIPPON STEEL Chemical & Material公司製的型號ST-4000D)、萘型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON HP-4032、EPICLON HP-4700、EPICLON HP-4770)、三級丁基兒茶酚型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON HP-820)、雙環戊二烯型環氧樹脂(具體例為DIC公司製的型號EPICLON HP-7200)、金剛烷型環氧樹脂(具體例為出光興產公司製的型號ADAMANTATE X-E-201)、特殊二官能型環氧樹脂(具體例為三菱化學公司製的型號YL7175-500及YL7175-1000;DIC公司製的型號EPICLON TSR-960、EPICLON TER-601、EPICLON TSR-250-80BX、EPICLON 1650-75MPX、EPICLON EXA-4850、EPICLON EXA-4816、EPICLON EXA-4822、EPICLON EXA-9726;NIPPON STEEL Chemical & Material公司製的型號YSLV-120TE)、橡膠狀核殼聚合物改質雙酚A型環氧樹脂(具體例為KANEKA公司製的型號MX-156)、橡膠狀核殼聚合物改質雙酚F型環氧樹脂(具體例為KANEKA公司製的型號MX-136)等。
相對於(A)含羧基的樹脂中所含的羧基1當量,(D)環氧樹脂中所含的環氧基的當量的合計以0.7倍以上且2.5倍以下為佳,以0.7倍以上且2.3倍以下較佳,以0.7倍以上且2.0倍以下更佳。此外,相對於(A)含羧基的樹脂中所含的羧基1當量,結晶性環氧樹脂中所含的環氧基的當量的合計以0.1倍以上且2.0倍以下為佳,以0.2倍以上且1.9倍以下較佳,以0.3倍以上且1.5倍以下更佳。
(D)環氧樹脂相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以5質量%以上且40質量%以下為佳,以8質量%以上且30質量%以下較佳,以10質量%以上且20質量%以下更佳。
感光性組成物可除了(D)環氧樹脂以外還含有硬化劑、硬化促進劑等,該等是用以使環氧樹脂硬化。
硬化劑可舉例如:咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、4-苯基咪唑、1-氰乙基-2-苯基咪唑、1-(2-氰乙基)-2-乙基-4-甲基咪唑等咪唑衍生物;雙氰胺、苯甲基二甲基胺、4-(二甲胺基)-N,N-二甲基苯甲基胺、4-甲氧基-N,N-二甲基苯甲基胺、4-甲基-N,N-二甲基苯甲基胺等胺化合物;己二醯肼、癸二醯肼等肼化合物;三苯膦等磷化合物;酸酐;酚類;硫醇;路易斯(lewis)酸胺錯合物;及鎓鹽等。當感光性組成物含有硬化劑時,硬化劑相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例通常為1質量%以上且50質量%以下。
((E)有機填料) (E)有機填料能夠對感光性組成物賦予觸變性。(E)有機填料可舉例如:(E1)具有羧基的有機填料等。(E1)有機填料的羧基之中的一部分羧基可已在(E1)有機填料的表面露出。
(E)有機填料在感光性組成物中具有高相溶性,而能夠對感光性組成物賦予更強的觸變性,此外,感光性組成物含有具有羧基的(E1)有機填料,即能夠更加提高感光性組成物的鹼顯影性。
感光性組成物含有(E1)有機填料,即能夠降低起因於感光性組成物的流動性所致的硬化物層的不均勻性。藉此,能夠容易使硬化物層的厚度均勻。此時,感光性組成物可不含流變控制劑。
(E1)有機填料的羧基是例如以下述方式形成為其產物中的側鏈:使丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、伊康酸等羧酸單體進行聚合或交聯。羧酸單體具有例如羧基及聚合性不飽和雙鍵。(E1)有機填料因會提高感光性組成物的觸變性,而會提高感光性組成物的安定性(特別是保存安定性)。並且,(E1)有機填料由於具有羧基,故能夠提高含有感光性組成物的硬化物的顯影性,並且提高與結晶性環氧樹脂之間的相溶性而防止在感光性組成物中結晶化。(E1)有機填料的羧基含量較佳是例如:(E1)有機填料的酸值以由酸-鹼滴定所得的酸值計為1 mgKOH/g以上且60 mgKOH/g以下。若酸值小於1 mgKOH/g,則有時感光性組成物的安定性及硬化物的顯影性降低。若酸值大於60 mgKOH/g,則有時硬化物的耐濕可靠性降低。(E1)有機填料的酸值以3 mgKOH/g以上且40 mgKOH/g以下較佳。
(E1)有機填料較佳是具有羥基。此羥基之中的一部分羥基可已在(E1)有機填料的表面露出。如上所述,(E1)有機填料具有羥基,而會進一步提高感光性組成物中的(E1)有機填料的分散性。
(E1)有機填料較佳是平均初級粒徑為1 μm以下。(E1)有機填料的平均初級粒徑為1 μm以下,而會效率良好地提高感光性組成物的觸變性。因此,感光性組成物的安定性更加提高。此外,(E1)有機填料的平均初級粒徑為1 μm以下,即能夠使形成於硬化物的粗糙面的粗糙度變細。藉此,錨定效應會隨著硬化物的表面積增加而提高,而能夠更加提高粗糙面與鍍覆層之間的密合性。(E1)有機填料的平均初級粒徑的下限無特別限定,例如:為0.001 μm以上。(E1)有機填料的平均初級粒徑是使用雷射繞射式粒度分布測定裝置來測定作為D 50。(E1)有機填料的平均初級粒徑以0.4 μm以下較佳,以0.1 μm以下更佳。此時,能夠使形成於硬化物的粗糙面的粗糙度變更細。除此之外,還能夠在感光性組成物中抑制曝光時的散射,藉此,能夠更加提高感光性組成物的解析性。
(E1)有機填料較佳是在感光性組成物中經以最大粒徑未達1.0 μm來分散,更佳是經以未達0.5 μm來分散。(E)有機填料的最大粒徑是使用雷射繞射式粒度分布測定裝置、或者以使用穿透型電子顯微鏡(TEM)來觀察硬化物的方式進行測定。(E1)有機填料有時在感光性樹脂組成物中會凝集(例如可能會形成次級粒子),此時,最大粒徑是意指凝集後的粒子的大小。若分散狀態下的(E1)有機填料的最大粒徑在前述範圍內,則能夠使形成於硬化物的粗糙面的粗糙度變更細。除此之外,還能夠在感光性組成物中抑制曝光時的散射,藉此,能夠更加提高感光性組成物的解析性。此外,感光性組成物的安定性更加提高。特佳是:(E1)有機填料的平均初級粒徑為0.1 μm以下,且(E1)有機填料經以0.5 μm以下的粒徑來分散。再者,當發生粒子凝集時,最大粒徑通常較平均初級粒徑更大。
(E1)有機填料較佳是包含橡膠成分。此外,(E1)有機填料更佳是僅包含橡膠成分。橡膠成分能夠對感光性組成物的硬化物賦予柔軟性。橡膠成分能夠藉由樹脂來構成。橡膠成分可舉例如:交聯丙烯酸系橡膠、交聯丁腈橡膠(NBR)、交聯甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)及交聯丁苯橡膠(SBR)等。此時,橡膠成分能夠對感光性組成物的硬化物賦予優異的柔軟性。並且,亦能夠對硬化物層的表面賦予更適度的粗糙面。此處,橡膠成分包含交聯結構,該交聯結構是在使用以構成前述聚合物的單體進行共聚時形成。NBR一般而言為丁二烯與丙烯腈的共聚物,是分類為腈類橡膠。MBS一般而言為由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、及苯乙烯這3種成分所形成的共聚物,是分類為丁二烯系橡膠。SBR一般而言為苯乙烯與丁二烯的共聚物,是分類為苯乙烯橡膠。(E1)有機填料的具體例可舉例如:JSR公司製的型號XER-91-MEK、型號XER-32-MEK、型號XSK-500等。此等(E1)有機填料中,XER-91-MEK為平均初級粒徑0.07 μm的具有羧基的交聯橡膠(NBR),且是以此交聯橡膠的含有比例15重量%的甲基乙基酮分散液來提供,其酸值為10.0 mgKOH/g。XER-32-MEK為以含量相對於分散液總量為17重量%來在甲基乙基酮中使羧基改質氫化腈類橡膠的聚合物(線狀粒子)分散而成的分散液。此外,XSK-500為平均初級粒徑0.07 μm的具有羧基及羥基的交聯橡膠(SBR),且是以此交聯橡膠的含有比例15重量%的甲基乙基酮分散液來提供。像這樣,(E1)有機填料可調配在感光性組成物中來作為分散液。換言之,橡膠成分能夠調配在感光性樹脂組成物中來作為分散液。此外,(E1)有機填料的具體例除了上述以外還可舉例如JSR公司製的型號XER-92等。
(E1)有機填料可包含橡膠成分以外的粒子成分。這樣的(E1)有機填料可舉例如:具有羧基的丙烯酸系樹脂微粒子、具有羧基的纖維素微粒子等。具有羧基的丙烯酸系樹脂微粒子可舉例如:非交聯苯乙烯/丙烯酸系樹脂微粒子、交聯苯乙烯/丙烯酸系樹脂微粒子等。非交聯苯乙烯/丙烯酸系樹脂微粒子的具體例可舉例如:Nipponpaint Industrial Coatings公司製的型號FS-201(平均初級粒徑0.5 μm)。交聯苯乙烯/丙烯酸系樹脂微粒子的具體例可舉例如:Nipponpaint Industrial Coatings公司製的型號MG-351(平均初級粒徑1.0 μm)、型號BGK-001(平均初級粒徑1.0 μm)。此外,(E1)有機填料可包含:前述橡膠成分、丙烯酸系樹脂微粒子及纖維素微粒子以外的其它粒子成分。
(E)有機填料可進一步包含:(E1)有機填料以外的有機填料。(E1)有機填料以外的有機填料可不具有羧基。(E1)有機填料以外的有機填料的平均初級粒徑可較1 μm更大。惟,從效率良好地獲得觸變性的觀點、對硬化物賦予粗糙面的觀點、及提高感光性組成物的解析性的觀點來看,感光性組成物較佳是不含:(E1)有機填料以外的有機填料。
(E1)有機填料相對於(E)有機填料整體的比例以30質量%以上為佳,以50質量%以上較佳,以90質量%以上更佳,以100質量%特佳。此時,感光性組成物的安定性更加提高。此外,此時,更容易對感光性組成物的硬化物賦予粗糙面。藉此,能夠更加提高鍍銅密合性。
(E)有機填料相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以1質量%以上且40質量%以下為佳,以5質量%以上且30質量%以下較佳,以10質量%以上且20質量%以下更佳。
((F)無機填料) 感光性組成物較佳是含有:(F)無機填料。此時,(F)無機填料有較感光性組成物的硬化物更不容易被表面粗糙化步驟中所使用的氧化劑所腐蝕的傾向。因此,當以氧化劑來對含有(F)無機填料的硬化物的表面進行粗糙化時,由於在硬化物的表面附近會有容易被氧化劑所腐蝕的位置及不容易被腐蝕的位置存在,故能夠以氧化劑來使硬化物的表面適度腐蝕。藉此,能夠對硬化物賦予適合鍍覆處理的粗糙面,而能夠更加提高鍍銅密合性。
(F)無機填料可舉例如:硫酸鋇、結晶性氧化矽、奈米氧化矽、奈米碳管、滑石、皂土、水滑石、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鈦、氧化鋅等。例如:當(F)無機填料包含氧化鈦、氧化鋅等白色材料時,能夠藉由白色材料來使感光性組成物及其硬化物白色化。
感光性組成物中的(F)無機填料的比例是適當設定,相對於(A)含羧基的樹脂100質量份,以1質量份以上且300質量份以下為佳,以3質量份以上且200質量份以下較佳,以5質量份以上且100質量份以下更佳。(F)無機填料相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以未達45質量%為佳,以未達40質量%較佳,以未達35質量%更佳,以未達20質量%特佳。
(F)無機填料較佳是包含氧化矽(f)。氧化矽(f)的表面具有矽烷醇基。我們認為:此矽烷醇基會被氧化劑改質。因此,能夠以氧化劑來對氧化矽(f)的表面賦予粗糙面。當以氧化劑來使感光性組成物的硬化物腐蝕時,即使在硬化物的表面,氧化矽(f)位於難腐蝕位置,仍能夠以氧化劑來使該難腐蝕位置適度腐蝕。藉此,能夠對硬化物賦予更適合鍍覆處理的粗糙面,而能夠更加提高鍍銅密合性。
氧化矽(f)較佳是平均粒徑為1 μm以下。氧化矽(f)的平均粒徑為1 μm以下,即能夠使形成於硬化物的粗糙面的粗糙度變細。藉此,錨定效應會隨著硬化物的表面積增加而提高,而能夠更加提高粗糙面與鍍覆層之間的密合性。氧化矽(f)的平均粒徑的下限無特別限定,例如:為0.001 μm以上。(F)無機填料的平均粒徑是使用雷射繞射式粒度分布測定裝置來測定作為D 50。氧化矽(f)的平均粒徑以0.1 μm以下較佳。此時,能夠使形成於硬化物的粗糙面的粗糙度變特別細。除此之外,還能夠在感光性組成物中抑制曝光時的散射,藉此,能夠更加提高感光性組成物的解析性。
氧化矽(f)相對於(F)無機填料整體的比例以30質量%以上為佳,以50質量%以上較佳,以90質量%以上更佳,以100質量%特佳。
(F)無機填料(固體成分)相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以1質量%以上且60質量%以下為佳,以5質量%以上且50質量%以下較佳,以10質量%以上且40質量%以下更佳。
((G)添加劑) (G)添加劑可舉例如:矽烷耦合劑、三聚氰胺或其衍生物、光聚合促進劑、敏化劑、塗平(leveling)劑、流變劑、聚合抑制劑、防光暈劑、阻燃劑、消泡劑、抗氧化劑、界面活性劑、高分子分散劑;矽氧、丙烯酸酯等共聚物等。
感光性組成物含有矽烷耦合劑,即能夠提高(F)無機填料的分散性。此外,亦能夠提高感光性組成物的解析性。
矽烷耦合劑為例如:含有矽原子且具有2~4個-OCH 3基、-OC 2H 5基、-OCOCH 3基等水解性基的化合物。矽烷耦合劑除了水解性基以外,亦可含有:胺基、環氧基、乙烯基(烯丙基)、甲基丙烯醯基、巰基、異氰酸基、硫醚基等反應性基;或甲基。
矽烷耦合劑可舉例如:3-(2-胺基乙基胺基)丙基二甲氧基甲基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三乙氧基矽烷、3-(2-胺基乙基胺基)丙基三甲氧基矽烷、3-胺基丙基二乙氧基甲基矽烷、3-胺基丙基三乙氧基矽烷、3-胺基丙基三甲氧基矽烷等胺基化合物;3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、2-(3,4-環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、3-縮水甘油氧基丙基(二甲氧基)甲基矽烷、二乙氧基(3-縮水甘油氧基丙基)甲基矽烷等環氧類;3-丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、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三乙氧基矽烷、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甲基二乙氧基矽烷等(甲基)丙烯酸酯類;乙烯基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙氧基矽烷、對苯乙烯基三甲氧基矽烷、二乙氧基甲基乙烯基矽烷、乙烯基參(2-甲氧基乙氧基)矽烷等乙烯基化合物;烯丙基三乙氧基矽烷、烯丙基三甲氧基矽烷等烯丙基化合物;對苯乙烯基三甲氧基矽烷等苯乙烯基化合物;3-異氰酸基丙基三甲氧基矽烷、3-異氰酸基丙基三乙氧基矽烷等異氰酸酯類;3-脲基丙基三甲氧基矽烷、3-脲基丙基三乙氧基矽烷等脲類;(3-巰基丙基)三乙氧基矽烷、(3-巰基丙基)三甲氧基矽烷等硫醇化合物類;雙(三乙氧基矽烷基丙基)四硫醚等硫醚類;正矽酸四乙酯、甲基三甲氧基矽烷等。
當感光性組成物含有矽烷耦合劑時,矽烷耦合劑相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以0.001質量%以上且1質量%以下為佳,以0.01質量%以上且0.5質量%以下較佳。
感光性組成物含有三聚氰胺或其衍生物,即能夠提高由感光性組成物所製作的層間絕緣膜與銅等金屬之間的密合性。此外,能夠提高層間絕緣膜的耐鍍覆性。
當感光性組成物含有三聚氰胺或其衍生物時,三聚氰胺或其衍生物相對於(A)含羧基的樹脂的比例以0.1質量%以上且10質量%以下為佳,以0.5質量%以上且5質量%以下較佳。三聚氰胺或其衍生物相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以0.05質量%以上且2質量%以下為佳,以0.1質量%以上且1質量%以下較佳。
感光性組成物可含有有機溶劑。有機溶劑是為了下述目的而使用:感光性組成物的液狀化或清漆化、黏度調整、塗佈性的調整、造膜性的調整等。
有機溶劑可舉例如:乙醇、丙醇、異丙醇、己醇、乙二醇等直鏈、分枝、二級或多元的醇類;甲基乙基酮、環己酮等酮類;甲苯、二甲苯等芳香族烴類;Swasol系列(丸善石油化學公司製),Solvesso系列(ExxonMobil Chemical公司製)等石油系芳香族系混合溶劑;賽璐蘇、丁基賽璐蘇等賽璐蘇類;卡必醇、丁基卡必醇等卡必醇;丙二醇甲基醚等丙二醇烷基醚類;二丙二醇甲基醚等聚丙二醇烷基醚類;乙酸乙酯、乙酸丁酯、賽璐蘇乙酸酯、卡必醇乙酸酯等乙酸酯類;以及二烷基二醇醚類等。
當感光性組成物含有有機溶劑時,有機溶劑的量較佳是以下述方式調整:以在使由感光性組成物所形成的塗膜乾燥時使有機溶劑迅速揮發的方式,亦即以使有機溶劑不殘留在乾燥膜的方式。有機溶劑相對於感光性組成物整體(固體成分)的比例以0質量%以上且99.5質量%以下為佳,以15質量%以上且60質量%以下較佳。
<層間絕緣膜> 本實施形態的層間絕緣膜是藉由前述層間絕緣膜的製造方法來製造。本實施形態的層間絕緣膜由於是藉由前述層間絕緣膜的製造方法來獲得,故鍍銅密合性優異。
此外,本實施形態的層間絕緣膜較佳是:包含前述感光性組成物的由3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度的320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線、及140℃以上的溫度的熱所得的硬化物。 [實施例]
以下藉由實施例來具體說明本案。
(1)樹脂的合成 [合成例1]((A1)含雙酚茀骨架的樹脂的合成) 在安裝有回流冷卻器、溫度計、空氣噴吹管及攪拌機的四頸燒瓶內,加入雙酚茀型環氧化合物(下述式(A)表示且式(A)中的R 1~R 8全部皆為氫原子的環氧當量250 g/eq的環氧化合物)250質量份、丙烯酸72質量份、三苯膦1.5質量份、甲基氫醌0.2質量份、丙二醇單甲基醚乙酸酯60質量份、及二乙二醇單乙基醚乙酸酯140質量份。在空氣起泡下將此等攪拌,而調製混合物。一面在燒瓶內在空氣起泡下將此混合物攪拌,一面在115℃加熱12小時。藉此,調製中間體的溶液。然後,在燒瓶內的中間體的溶液中,投入1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐60.8質量份、3,3’,4,4’-聯苯四甲酸二酐58.8質量份、及丙二醇單甲基醚乙酸酯38.7質量份。一面在空氣起泡下將此等攪拌,一面在115℃加熱6小時後,且進一步一面在空氣起泡下攪拌,一面在80℃加熱1小時。藉此,獲得含羧基的樹脂A-1的65質量%溶液。含羧基的樹脂A-1的多分散度(Mw/Mn)為2.15,重量平均分子量(Mw)為3096,酸值為105 mgKOH。
[合成例2]((A2)含聯苯酚醛清漆骨架的樹脂的合成) 在安裝有回流冷卻器、溫度計、空氣噴吹管及攪拌機的四頸燒瓶內,加入聯苯酚醛清漆型環氧樹脂(日本化藥股份有限公司製,型號NC-3000-H,環氧當量288 g/eq)288質量份、二乙二醇單乙基醚乙酸酯155質量份、甲基氫醌0.2質量份、丙烯酸72質量份、及三苯膦3質量份,而調製混合物。在燒瓶內一面在空氣起泡下將此混合物攪拌,一面在115℃的溫度加熱12小時。藉此,調製中間體的溶液。 然後,在燒瓶內的中間體的溶液中,投入四氫鄰苯二甲酸酐91.2質量份及二乙二醇單乙基醚乙酸酯90質量份,並一面在空氣起泡下攪拌,一面在90℃加熱4小時。藉此,獲得含羧基的樹脂A-2的65質量%溶液。含羧基的樹脂A-2的重量平均分子量為8120,酸值為76 mgKOH/g。
(2)感光性組成物的調製 後述表1表示的成分中,粉狀的成分預先使用三輥研磨機來使其分散在含羧基的樹脂中後,在燒瓶內在35℃將全部成分攪拌混合,而獲得感光性組成物。 表1表示的各成分的詳細內容是如下所述。 -(A)含羧基的樹脂 ・樹脂A-1:前述合成的(A1)含雙酚茀骨架的樹脂(65質量%溶液)。 ・樹脂A-2:前述合成的(A2)含聯苯酚醛清漆骨架的樹脂(65質量%溶液)。 -(B)光聚合起始劑 ・光聚合起始劑A:2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦,BASF公司製,型號Irgacure TPO。 ・光聚合起始劑B:1-羥基環己基苯基酮,BASF公司製,型號Irgacure 184。 ・光聚合起始劑C:4,4’-雙(二乙胺基)二苯甲酮。 -(C)光聚合性化合物 ・光聚合性化合物A:三羥甲基丙烷三丙烯酸酯。 -(D)環氧樹脂 ・環氧樹脂A:雙酚型結晶性環氧樹脂,NIPPON STEEL Chemical & Material公司製,型號YSLV-80XY,熔點75~85℃,環氧當量192 g/eq。 ・環氧樹脂B的溶液:使含長鏈碳鏈的雙酚A型環氧樹脂(DIC公司製,型號EPICLON EXA-4816,液狀樹脂,環氧當量410 g/eq)以固體成分90質量%來溶於二乙二醇單乙基醚乙酸酯中而成的溶液(以固體成分90%來換算的環氧當量為455.56 g/eq)。 -(E)有機填料 ・有機填料A的分散液:以含量相對於分散液總量為15重量%來使平均初級粒徑0.07 μm的交聯橡膠(NBR)分散在甲基乙基酮中而成的分散液(JSR公司製,型號XER-91-MEK,酸值10.0 mgKOH/g)。 -(F)無機填料 ・無機填料A的分散液:以含量相對於分散液總量為30質量%來使粒徑12 nm的氧化矽溶膠分散在甲基乙基酮中而成的分散液(日產化學股份有限公司製的型號MEK-EC-2130Y)。 ・無機填料B的分散液:以含量相對於分散液總量為30質量%來使粒徑45 nm的氧化矽溶膠分散在甲基乙基酮中而成的分散液(日產化學股份有限公司製的型號MEK-AC-4130Y)。 -(G)添加劑 ・添加劑A:3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷。 ・添加劑B:三聚氰胺。 -稀釋溶劑是使用適量的甲基乙基酮。
[表1]
(3)試驗片的製作 使用下述表2表示的感光性組成物來以下述方式製作試驗片。 使用塗抹器來將感光性組成物塗佈於聚對苯二甲酸乙二酯製的薄膜上後,在80℃加熱5分鐘後,在95℃加熱20分鐘而使其乾燥,藉此於薄膜上形成厚度20 μm、35 μm及60 μm的乾膜。 準備具備厚度17.5 μm的銅箔的玻璃環氧覆銅積層板(FR-4型)。以減成法來於此玻璃環氧覆銅積層板形成線寬/間距寬為50 μm/50 μm的梳型電極來作為導體線路,藉此獲得芯材。藉由以蝕刻劑(MEC股份有限公司製的有機酸系微蝕刻劑,型號CZ-8101)來將此芯材的導體線路中的厚度1 μm左右的表層部分溶解去除,而使導體線路粗糙化。使用真空積層機來將乾膜加熱積層於此芯材的一面整面。加熱積層的條件是設為0.5 MPa、80℃、1分鐘。藉此,於芯材上形成由前述乾膜所構成的被膜。在從聚對苯二甲酸乙二酯製的薄膜上將具有包含直徑50 μm、70 μm及100 μm的圓形形狀的圖案的非曝光部的負型遮罩直接緊貼在此被膜的狀態下,隔著負型遮罩藉由各種曝光法,來將紫外線照射在被膜。對曝光後的被膜實施顯影處理。 在進行顯影處理時,對被膜以0.2 MPa的噴射壓來將30℃的1質量%Na 2CO 3水溶液噴射90秒。然後,對被膜以0.2 MPa的噴射壓來將純水噴射90秒。藉此,將被膜中的未曝光的部分去除,而於被膜形成孔。 再者,在曝光後且顯影前,從乾膜(被膜)將聚對苯二甲酸乙二酯製的薄膜剝離。 然後,以下述表2表示的溫度及時間來將被膜加熱。此外,在以下所示的實施例或參考例中,藉由以下所示的條件來進行後照射步驟或前照射步驟。 ・實施例18中的後照射步驟是使用高壓汞燈以照度906 mW/cm 2、照射量2000 mJ/cm 2來進行照射。 ・實施例19中的前照射步驟是使用高壓汞燈以照度12 mW/cm 2、照射量500 mJ/cm 2來進行照射。 ・參考例1中的前照射步驟(※1)是使用高壓汞燈以照度906 mW/cm 2、照射量1000 mJ/cm 2來進行照射。(※1)表示在前照射步驟的照度的範圍外。 ・參考例2中的前照射步驟(※1)是使用高壓汞燈以照度906 mW/cm 2、照射量2000 mJ/cm 2來進行照射。(※2)表示在前照射步驟的照度的範圍外。 以上述方式進行,而獲得各實施例、比較例及參考例的試驗片。
(4)評估 [鍍銅密合性評估] 對於前述所得的試驗片,對由硬化物所構成的層的外表面在鍍覆處理的前步驟中以依照一般的除膠渣處理的下述順序來使其粗糙化。在70℃使用已作為除膠渣用膨潤液來市售的膨潤處理液(Atotech Japan公司製的Swelling Dip Securiganth P)來進行膨潤處理15分鐘,而使硬化物的表面膨潤。然後,對此經膨潤的表面進行熱水洗。然後,在70℃使用含有過錳酸鉀且已作為除膠渣液市售的氧化劑(Atotech Japan公司製的Concentrate Compact CP)來進行粗糙化處理10分鐘,而使熱水洗後的表面粗糙化。對這樣經粗糙化的硬化物表面進行熱水洗後,進一步藉由在40℃使用中和液(Atotech Japan公司製的Reduction Securiganth P)來對此硬化物的表面的除膠渣液的殘渣實施5分鐘,而將殘渣去除。然後,對中和後的硬化物表面進行水洗。 對經進行前述粗糙化處理的試驗片,在由硬化物所構成的層,使用市售的藥液,以無電解鍍銅處理來於試驗片的粗糙面形成初期線路。在150℃將設置有此初期線路的試驗片加熱1小時。然後,藉由電解鍍銅處理以2 A/dm 2的電流密度,來從市售的藥液使厚度33 μm的銅直接析出在初期線路,然後在180℃將經使銅析出的試驗片加熱30分鐘,而形成鍍銅層。以下述評估基準來評估以上述方式進行而形成的鍍銅層與試驗片中的硬化物的密合性。 此處,當在無電解鍍銅處理後、及電解鍍銅處理後的雙方加熱時在試驗片無法確認到起泡(blister)時,以下述順序來評估鍍銅層與硬化物的密合強度。密合強度是依據JIS C6481來進行測定。再者,為了確認鍍銅層的密合安定性,而進行3次試驗。 A:在無電解鍍銅處理後加熱時無法確認到起泡,在電解鍍銅處理後加熱時亦無法確認到起泡。而且,藉由3次的試驗結果的平均值來求出銅的密合強度後,值為0.7 kN/m以上。 B:在無電解鍍銅處理後加熱時無法確認到起泡,在電解鍍銅處理後加熱時亦無法確認到起泡。而且,藉由3次的試驗結果的平均值來求出銅的密合強度後,值為0.5 kN/m以上且未達0.7 kN/m。 C:在無電解鍍銅處理後加熱時無法確認到起泡,在電解鍍銅處理後加熱時亦無法確認到起泡。而且,藉由3次的試驗結果的平均值來求出銅的密合強度後,值為未達0.5 kN/m。 D:在無電解鍍銅處理後加熱時、或在電解鍍銅處理後加熱時能夠確認到起泡。
[絕緣可靠性評估] 一面對前述所得的試驗片中的導體線路(梳型電極)施加DC 30V的偏壓電壓,一面將試驗片在130℃、85%R.H.的試驗環境中暴露100小時。常時測定此試驗環境中的由硬化物所構成的層的梳型電極間的電阻值,並以下述方式評估其結果。 A:在從試驗開始時直到經過100小時為止的期間,電阻值一直維持10 6Ω以上。 B:從試驗開始時直到經過70小時為止,電阻值一直維持10 6Ω以上,但在從試驗開始時經過100小時前,電阻值成為未達10 6Ω。 C:從試驗開始時直到經過50小時為止,電阻值一直維持10 6Ω以上,但在從試驗開始經過70小時前,電阻值成為未達10 6Ω。 D:在從試驗開始時經過50小時前,電阻值成為未達10 6Ω。
[解析性評估] 觀察形成於前述所得的試驗片中的由硬化物所構成的層的開口部,並以下述方式評估其結果。 A:形成有直徑50 μm的開口部。 B:形成有直徑70 μm的開口部,但未形成直徑50 μm的開口部。 C:形成有直徑100 μm的開口部,但未形成直徑70 μm的開口部。 D:未形成直徑100 μm的開口部。
[表2]
第1圖A為實施例13的表面粗糙化步驟後的被膜的電子顯微鏡相片,第1圖B為比較例1的表面粗糙化步驟後的被膜的電子顯微鏡相片。實施例的製造方法中,可知被膜形成有錨定效應高的粗糙化形狀。比較例的製造方法中,無法獲得能夠獲得錨定效應的粗糙化形狀。
(總結) 由上述明顯可知,本案的第一態樣的層間絕緣膜的製造方法具備:被膜形成步驟、曝光步驟、及熱硬化步驟。在被膜形成步驟中,形成感光性組成物的被膜,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。在曝光步驟中,以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度來以320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線來對被膜進行曝光。在熱硬化步驟中,在140℃以上的溫度使曝光步驟後的被膜熱硬化。
根據第一態樣,藉由在曝光步驟中以特定範圍的照度來進行曝光,即能夠於被膜形成適度的交聯結構,並且藉由將形成有此適度的交聯結構的被膜在後續的熱硬化步驟中在特定範圍的溫度加熱,即能夠於被膜形成海島結構,結果,在表面粗糙化步驟中能夠獲得錨定效應高的粗糙化形狀,且能夠藉由此粗糙化形狀來製造鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。
第二態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第一態樣中,在曝光步驟後進一步具備:對曝光步驟後的被膜進行鹼顯影的步驟(鹼顯影步驟)。
根據第二態樣,能夠使被膜圖案化。
第三態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第一或第二態樣中,感光性組成物進一步含有:(E)有機填料。
根據第三態樣,能夠對感光性組成物賦予觸變性。
第四態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第一或第二態樣中,在熱硬化步驟後進一步具備:以較300 mW/cm 2更大的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在熱硬化步驟後的被膜的步驟(後照射步驟)。
根據第四態樣,藉由以前述範圍的照度來將紫外線照射在熱硬化步驟後的被膜,即能夠使被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,結果能夠更加提高鍍銅密合性。
第五態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第二態樣中,在鹼顯影步驟後且熱硬化步驟前,進一步具備:以3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度來將320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線照射在鹼顯影步驟後的被膜的步驟(前照射步驟)。
根據第五態樣,藉由在熱硬化步驟前以前述範圍的照度來將紫外線照射在鹼顯影步驟後的被膜,即能夠使熱硬化步驟前的被膜的交聯結構更適度,而能夠更加提高粗糙化形狀的錨定效應,結果能夠更加提高鍍銅密合性。
第六態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第一或第二態樣中,在熱硬化步驟後進一步具備:對熱硬化步驟後的被膜進行表面粗糙化處理的步驟(表面粗糙化步驟)。
根據第六態樣,能夠更加提高鍍銅密合性。
第七態樣的層間絕緣膜的製造方法是在第一或第二態樣中,在熱硬化步驟後進一步具備:對熱硬化步驟後的被膜進行鍍覆的步驟(鍍覆步驟)。
根據第七態樣,於具有在表面粗糙化步驟中所形成的高錨定效應的粗糙化形狀的被膜形成鍍覆層,即能夠獲得鍍銅密合性優異的層間絕緣膜。
第八態樣的層間絕緣膜是藉由第一至第七中任一態樣的層間絕緣膜的製造方法來獲得。
根據第八態樣,由於藉由前述層間絕緣膜的製造方法來獲得,故層間絕緣膜的鍍銅密合性優異。
第九態樣的層間絕緣膜包含感光性組成物的由3 mW/cm 2以上且300 mW/cm 2以下的照度的320 nm以上且390 nm以下的波長的紫外線、及140℃以上的溫度的熱所得的硬化物。感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂。
根據第九態樣,層間絕緣膜的鍍銅密合性優異。
第1圖A及第1圖B為實施例及比較例中的表面粗糙化步驟後的層間絕緣膜的表面狀態的掃描型電子顯微鏡的相片。
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Claims (8)

  1. 一種層間絕緣膜的製造方法,其具備:形成感光性組成物的被膜的步驟,該感光性組成物含有:(A)含羧基的樹脂、(B)光聚合起始劑、(C)光聚合性化合物、及(D)環氧樹脂;以3mW/cm2以上且300mW/cm2以下的照度來將320nm以上且390nm以下的波長的紫外線照射在前述被膜的步驟;及在140℃以上的溫度使前述曝光步驟後的被膜熱硬化的步驟;並且,前述(A)含羧基的樹脂具有光聚合性,在前述曝光步驟中,於曝光後的部分形成交聯結構。
  2. 如請求項1所述的層間絕緣膜的製造方法,其在前述曝光步驟後進一步具備:對前述曝光步驟後的被膜進行鹼顯影的步驟。
  3. 如請求項1或2所述的層間絕緣膜的製造方法,其中,前述感光性組成物進一步含有:(E)有機填料。
  4. 如請求項1或2所述的層間絕緣膜的製造方法,其在前述熱硬化步驟後進一步具備:以較300mW/cm2更大的照度來將320nm以上且390nm以下的波長的紫外線照射在前述熱硬化步驟後的被膜的步驟。
  5. 如請求項2所述的層間絕緣膜的製造方法,其在前述鹼顯影步驟後且前述熱硬化步驟前,進一步具備: 以3mW/cm2以上且300mW/cm2以下的照度來將320nm以上且390nm以下的波長的紫外線照射在前述鹼顯影步驟後的被膜的步驟。
  6. 如請求項1或2所述的層間絕緣膜的製造方法,其在前述熱硬化步驟後進一步具備:對前述熱硬化步驟後的被膜進行表面粗糙化處理的步驟。
  7. 如請求項1或2所述的層間絕緣膜的製造方法,其在前述熱硬化步驟後進一步具備:對前述熱硬化步驟後的被膜進行鍍覆的步驟。
  8. 一種層間絕緣膜,其是藉由請求項1至7中任一項所述的層間絕緣膜的製造方法來獲得。
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