TWI837627B - 光敏疊層以及使用其製備電路板之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明是關於一種光敏疊層以及使用其製備電路板之方法,光敏疊層包括:障壁層,具有2%或小於2%的混濁度;及光敏樹脂層,包括光可聚合化合物及黏合劑樹脂,所述光可聚合化合物包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
Description
[相關申請案的交叉參考]
本申請案主張2021年3月31日向韓國智慧財產局申請的韓國專利申請案第10-2021-0042139號的權益,所述韓國專利申請案的內容以全文引用的方式併入本文中。
本發明是關於一種光敏疊層以及一種製備電路板的方法。
光敏樹脂組成物以用於印刷電路板(printed circuit board;PCB)或引線框的乾膜光阻劑(dry film photoresist;DFR)、液體光阻劑油墨以及其類似物的形式使用。
最近,連同朝向更輕、更薄、更短且更緊密的半導體裝置及多級封裝的趨勢,需要高密度電路板,且亦廣泛使用應用超高壓汞燈或雷射直接曝光的製程或使用包含支撐膜及光敏樹脂層的光敏疊層製備電路板的方法以及其類似製程。
因此,持續需要研發一種實現高密度及靈敏度同時確保較高可靠性且能夠形成更精細佈線的方法及製程。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻1) 日本未審查專利申請公開案第2006-106287號(2006年4月20日公開)
本發明的一個目標為提供一種光敏疊層,所述光敏疊層可減少精細佈線形成中的缺陷,確保顯影期間的高可靠性且形成高密度電路。
本發明的另一目標為提供一種使用光敏疊層製備電路板的方法。
根據本發明的一個態樣,可提供一種光敏疊層,包括:障壁層,具有2%或小於2%的混濁度;及光敏樹脂層,包括光可聚合化合物及黏合劑樹脂,所述光可聚合化合物包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
根據本發明的另一態樣,可提供一種使用光敏疊層製備電路板的方法。
下文中,將更詳細地描述根據本發明的特定實施例的光敏疊層及製備電路板的方法。
如本文所用,重量平均分子量意謂藉由GPC方法相對於聚苯乙烯量測的重量平均分子量。在測定藉由GPC方法相對於聚苯乙烯量測的重量平均分子量的製程中,可使用普遍已知的分析
裝置、諸如折射率偵測器的偵測器以及分析型管柱。可使用常用於溫度、溶劑以及流動速率的條件。
量測條件的特定實例如下:將鹼性可顯影黏合劑樹脂溶解於四氫呋喃中以便在THF中具有1.0(w/w)%的濃度(按固體含量計,約0.5(w/w)%),使用具有0.45微米孔徑的針筒過濾器過濾,且接著將20微升注入GPC中。GPC的移動相使用以1.0毫升/分鐘的流速進料的四氫呋喃(THF),管柱串聯連接一個Agilent PLgel 5μm Guard(7.5×50毫米)及兩個Agilent PLgel 5μm Mixed D(7.5×300毫米),Agilent 1260 Infinity Ⅱ系統,RI偵測器用作偵測器,且在40℃下進行量測。
如下文所示,將聚苯乙烯標準樣本(STD A、B、C、D)(其中具有不同分子量的聚苯乙烯以0.1(w/w)%的濃度溶解於四氫呋喃中)用具有0.45微米孔徑的針筒過濾器過濾,且接著注入GPC中,且使用所形成的校準曲線測定鹼性可顯影黏合劑樹脂的重量平均分子量(Mw)的值。
STD A(Mp):791,000/27,810/945
STD B(Mp):282,000/10,700/580
STD C(Mp):126,000/4,430/370
STD D(Mp):51,200/1,920/162
如本文所使用,術語「(光)固化產物」或「(光)固化」意謂不僅包含化學結構中具有可固化或可交聯不飽和基團的組分完全固化、交聯或聚合的情況,且亦包含此類組分部分固化、交聯或聚合的情況。
根據本發明的另一實施例,可提供一種光敏疊層,包括:
障壁層,具有2%或小於2%的混濁度;及光敏樹脂層,包括光可聚合化合物及黏合劑樹脂,所述光可聚合化合物包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
本發明人新研發出一種光敏疊層,包含具有2%或小於2%的混濁度的障壁層及光敏樹脂層,其中直徑小於1微米或0.001微米或大於0.001微米且小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在,且經由實驗發現,當此類光敏疊層用於電路板的製備製程中時,有可能實現對曝光的高靈敏度,增加顯影期間的可靠性,在確保高可靠性的同時實現高密度及靈敏度,且使得能夠形成更精細的佈線,從而完成本發明。
本發明人已發現,藉由包含具有2%或小於2%的混濁度且具有極佳光學特性的障壁層,有可能使用光敏疊層在乾膜光阻劑製備製程中實現極佳電路圖案解析度。特定而言,本發明人已發現,藉由包含具有2%或小於2%的混濁度的障壁層,障壁層可充當阻斷氧自由基反應的氧障壁膜,因此最小化外來物質或氣泡在光敏樹脂層中的形成,且改良最終製備的乾膜光阻劑的解析度及可靠性,從而完成本發明。
特定而言,在一個實施例的光敏疊層中,障壁層可具有2%或小於2%、0.001%或大於0.001%且2%或小於2%或0.1%或大於0.1%且2%或小於2%的混濁度。
用於量測混濁度的方法不受特定限制,但其可根據ASTM D1003的量測方法使用混濁度儀(HAZE METER)(模型名稱:NDH7000,日本電色工業株式會社(Nippon Denshoku Corp.))來
量測。
待量測混濁度的障壁層的厚度可為0.1微米至10微米或1微米至3微米。當障壁層的厚度增加或減少特定值時,自障壁層量測的物理性質亦可改變特定值。
當障壁層的混濁度超過2%時,可存在電路性質及解析度劣化的問題。
在一個實施例的光敏疊層中,障壁層可具有10立方公分/平方公尺/天或小於10立方公分/平方公尺/天、5立方公分/平方公尺/天或小於5立方公分/平方公尺/天、4立方公分/平方公尺/天或小於4立方公分/平方公尺/天、0.01立方公分/平方公尺/天或大於0.01立方公分/平方公尺/天且10立方公分/平方公尺/天或小於10立方公分/平方公尺/天、0.01立方公分/平方公尺/天或大於0.01立方公分/平方公尺/天且5立方公分/平方公尺/天或小於5立方公分/平方公尺/天或0.01立方公分/平方公尺/天或大於0.01立方公分/平方公尺/天且4立方公分/平方公尺/天或小於4立方公分/平方公尺/天的透氧性。用於量測透氧性的方法不受特定限制,但舉例而言,其可根據ASTM F1927的量測方法使用OX-Tran(模型2/61,美國膜康公司(Mocon Inc.))來量測。
待量測透氧性的障壁層的厚度可為0.1微米至10微米或1微米至3微米。當障壁層的厚度增加或減少特定值時,自障壁層量測的物理性質亦可改變特定值。
由於障壁層具有10立方公分/平方公尺/天或小於10立方公分/平方公尺/天的透氧性,障壁層可充當阻斷氧自由基反應的氧障壁膜,因此最小化外來物質或氣泡在光敏樹脂層中的形成,且
改良最終製備的乾膜光阻劑的解析度及可靠性。
障壁層可由用於形成障壁層的組成物形成,且用於形成障壁層的組成物可包含聚乙烯醇樹脂。
亦即,障壁層可包含重量平均分子量為5,000公克/莫耳至1,000,000公克/莫耳、7,000公克/莫耳至750,000公克/莫耳、7,000g/mol至700,000公克/莫耳、7,000公克/莫耳至50,000公克/莫耳、7,000公克/莫耳至30,000公克/莫耳或10,000公克/莫耳至30,000公克/莫耳的聚乙烯醇樹脂。由於障壁層包含重量平均分子量為10,000公克/莫耳至1,000,000公克/莫耳的聚乙烯醇樹脂,因此障壁層的混濁度可滿足2%或小於2%。
更特定而言,聚乙烯醇樹脂可具有1.0厘泊至10.0厘泊、3.0厘泊至10.0厘泊、3.0厘泊至5.0厘泊的黏度。由於聚乙烯醇樹脂的黏度滿足1.0厘泊至10.0厘泊,因此障壁層的混濁度可滿足2%或小於2%。
此外,用於形成障壁層的組成物可包含沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑。
沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑的實例可包含丁醇、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ丁內酯、丁基卡必醇(butyl capitol)、丁基賽路蘇(butyl cellosolve)、甲基賽路蘇(methyl cellosolve)、乙酸丁酯、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二丙二醇二甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚丙酸酯、二丙二醇二甲醚、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate;PGMEA)以及其一或多者的混合溶劑。
特定而言,按聚乙烯醇樹脂的100重量份計,用於形成障壁層的組成物可包含呈60重量份或大於60重量份、60重量份或大於60重量份且200重量份或小於200重量份、70重量份或大於70重量份且200重量份或小於200重量份、80重量份或大於80重量份且200重量份或小於200重量份、80重量份或大於80重量份且100重量份或小於100重量份或90重量份或大於90重量份且100重量份或小於100重量份的量的沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑。
由於用於形成障壁層的組成物含有按聚乙烯醇樹脂的100重量份計60重量份或大於60重量份的沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑,因此障壁層的混濁度可滿足2%或小於2%,且當用於形成障壁層的組成物含有按100聚乙烯醇樹脂的重量份計小於60重量份的沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑時,可能存在障壁層的混濁度急劇增加的技術問題。
光敏疊層中的障壁層及光敏樹脂層的厚度不受特定限制,但作為一特定實例,障壁層可具有0.1微米至10微米或1微米至3微米的厚度,且光敏樹脂層的厚度可為1微米至100微米或5微米至50微米。
一個實施例的光敏疊層可更包含形成於障壁層上且具有1微米至100微米的厚度的支撐基板。作為一特定實例,支撐基板的厚度可為1微米至100微米或5微米至50微米。亦即,一個實施例的光敏疊層可具有其中支撐基板、障壁層及光敏樹脂層依序層壓的層壓結構。支撐基板可在製備光敏疊層的製程中充當一種載體。此外,視塗覆光敏疊層的半導體製備製程或最終製備的產
物而定,支撐基板視需要可含於光敏疊層中或可不含於光敏疊層中。
另外,一個實施例的光敏疊層可更包含形成於光敏樹脂層上且具有0.01微米至1公尺的厚度的釋放層。作為一特定實例,釋放層的厚度可為0.01微米至1公尺、1微米至100微米或5微米至50微米。亦即,一個實施例的光敏疊層可具有其中支撐基板、障壁層、光敏樹脂層及釋放層依序層壓的層壓結構。
如上文所描述,在使用光敏疊層的乾膜光阻劑製備製程中,可移除支撐基板及釋放層。由於光敏疊層包含混濁度為2%或小於2%的障壁層,因此即使移除支撐基板,最終製備的乾膜光阻劑亦可實現極佳可靠性及解析度。
特定而言,在一個實施例的光敏疊層中,由於直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內或氣泡實質上不存在,因此在僅形成混濁度為2%或小於2%的障壁層的狀態下,仍適用於半導體製備製程,由此即使在較薄厚度的情況下,有可能實現與習知地已知光敏疊層相比相同水準或更高水準的可靠性及靈敏度。
此外,由於一個實施例的光敏疊層適用於剝離諸如聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethylene terephthalate;PET)膜的支撐基板的狀態下的半導體製備製程,因此可消除在半導體製備製程中單獨剝離支撐基板。此外,在諸如聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜的支撐基板交錯或層壓的結構中,有可能改良支撐基板對光學特性、曝光、顯影、靈敏度實現以及其類似者具有限制的點。
同時,本發明人已持續進行研究及研發以移除可能出於
製備製程中的各種原因出現的痕量微細氣泡或精細副產物。如上文所描述,在稍後描述的用於製備光敏疊層的方法中,本發明人已使用樹脂組成物,所述樹脂組成物包含:含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑;黏合劑樹脂;包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物;以及光起始劑,且使得直徑小於1微米的氣泡有可能以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米或3個氣泡/平方毫米或小於個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
此外,在光敏疊層的製備方法中,除使用含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑以外,形成於光敏樹脂層中的精細氣泡的體積可藉由調節乾燥速率及/或乾燥溫度而顯著降低或實質上不存在。
如上文所描述,由於直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏疊層中所包含的光敏樹脂層內或所述氣泡實質上不存在,因此在確保高可靠性的同時實現高密度及靈敏度,且可形成更精細的佈線。
同時,直徑小於1微米的氣泡可以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米或3個氣泡/平方毫米或小於3個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。特定而言,直徑小於1微米的氣泡可以痕量存在或實質上不存在於在支撐基板與光敏樹脂層之間的界面的相對表面上或朝向光敏樹脂層的外表面。在自障壁層與光敏樹脂層之間的界面的相對表面開始的光敏樹脂層的總厚度的50%內,直徑小於1微米的氣泡可以3個氣泡/平方毫米或小於3
個氣泡/平方毫米存在。
由於直徑小於1微米的氣泡可以痕量存在或實質上不存在於障壁層與光敏樹脂層之間的界面的相對表面上或朝向光敏樹脂層的外表面,因此其可增強顯影期間的可靠性,使得能夠形成高密度電路且減少精細佈線形成中的缺陷,由此當使用光敏疊層時,其可實現對曝光的高靈敏度且改良高密度印刷電路板的製備良率。
此外,如上文所描述,光敏疊層不僅可以痕量含有或實質上不含有直徑小於1微米的氣泡,且亦可不含有直徑為1微米或大於1微米且5微米或小於5微米的氣泡。
當藉由使用如上文所描述的其中直徑小於1微米的氣泡以痕量存在於光敏樹脂層內的光敏疊層製備電路板時,在確保高可靠性的同時實現高密度及靈敏度,且可形成更精細的佈線。
更特定而言,即使光敏樹脂層曝光於紫外線且用鹼性溶液顯影,缺陷亦可能不會出現於整個區域上方,或即使其出現,亦可以極小量出現。特定而言,缺陷實質上不存在於光敏樹脂層的上部表面上,且在顯影之後,精細大小的缺陷可存在於光敏樹脂層的下表面或內部上。
特定而言,在用紫外線曝光光敏樹脂層且用鹼性溶液對其顯影之後,可在3個缺陷/平方毫米或小於3個缺陷/平方毫米或1個缺陷/平方毫米或小於1個缺陷/平方毫米下觀測到橫截面直徑為0.3微米至4微米或0.5微米或大於0.5微米且3微米或小於3微米的缺陷,或可實質上不存在。缺陷的橫截面直徑可定義為在光敏樹脂層上沿一個方向的橫截面中限定的缺陷直徑中的最大直
徑。
曝光及顯影的條件不受特定限制。舉例而言,用範圍介於340奈米至420奈米的光波長照射光敏疊層,且在使用來自Stouffer Graphic Arts Equipment的41階段式曝光表(41-step tablet),量測的剩餘級的級數變為15級時的能量的量下,曝光可進行1分鐘至60分鐘。此外,可藉由諸如噴霧噴射方法的方法用諸如Na2CO3的濃度為0.1重量%至3.0重量%的鹼性水溶液進行顯影。
此外,當使用光敏疊層時,即使在使用較低能量時,仍可實現較高密度及靈敏度。更特定而言,用範圍介於340奈米至420奈米的光波長照射光敏疊層,且使用來自Stouffer Graphic Arts Equipment的41階段式曝光表,量測的剩餘級的級數變為15級時的能量的量可為300毫焦/平方公分或小於300毫焦/平方公分或100毫焦/平方公分或小於100毫焦/平方公分,且顯影後的解析度可在15微米或小於15微米、或10微米或小於10微米、或6微米或小於6微米、或5微米或小於5微米下實現。
同時,光敏疊層的特性或其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內的結構特性可歸因於上文所描述的製備方法,且可歸因於光敏樹脂層的特性。
特定而言,光敏樹脂層可包含含有羧基的鹼性可顯影黏合劑樹脂。鹼性可顯影黏合劑在分子中含有至少一個羧基且可在顯影製程期間與鹼反應。
鹼性可顯影黏合劑的特定實例不受限制,但可為含有至
少一個由以下所組成的族群中選出的重複單元的聚合物或共聚物:由以下化學式4表示的重複單元、由以下化學式5表示的重複單元以及由以下化學式6表示的重複單元。
其中,在化學式6中,Ar為具有6個至20個碳原子的芳基。
在化學式4至化學式6中,R3與R4彼此相同或不同且各自獨立地為氫或具有1個至10個碳原子的烷基,R5為具有1個至10個碳原子的烷基,且Ar為具有6個至20個碳原子的芳基。
在化學式2至化學式4中,R3與R4彼此相同或不同且可各自獨立地為氫或具有1個至10個碳原子的烷基中的任一者,其中具有1個至10個碳原子的烷基的特定實例包含甲基。
R5為具有1個至10個碳原子的烷基,且具有1個至10個碳原子的烷基的特定實例包含甲基。
Ar為具有6個至20個碳原子的芳基,且具有6個至20個碳原子的芳基的特定實例包含苯基。
由化學式4表示的重複單元可為衍生自由以下化學式4-1表示的單體的重複單元。
其中,在化學式4-1中,R3為氫或具有1個至10個碳原子的烷基。在化學式4-1中,關於R3的內容與上文在化學式4中所描述的彼等相同。由化學式4-1表示的單體的特定實例包含丙烯酸(acrylic acid;AA)及甲基丙烯酸(methacrylic acid;MAA)。
由化學式5表示的重複單元可為衍生自由以下化學式5-1表示的單體的重複單元。
其中,在化學式5-1中,R4為氫或具有1個至10個碳原子的烷基,且R5為具有1個至10個碳原子的烷基。在化學式5-1中,R4及R5與上文在化學式5中所描述相同。由化學式5-1表示的單體的特定實例包含甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate;MMA)及丙烯酸丁酯(butyl acrylate;BA)。
由化學式6表示的重複單元可為衍生自由以下化學式6-1表示的單體的重複單元。
其中,在化學式6-1中,Ar為具有6個至20個碳原子的芳基。在化學式6-1中,關於Ar的內容與上文在化學式4中所描述的彼等相同。由化學式6-1表示的單體的特定實例可包含苯乙烯(styrene;SM)。
同時,黏合劑樹脂可充當光敏樹脂層的基板,且因此必須具有最小分子量。舉例而言,其可具有20,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至250,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至200,000公克/莫耳或30,000公克/莫耳至150,000公克/莫耳的重量平均分子量。
此外,黏合劑樹脂應具有至少某一水準的耐熱性,且因此可具有20℃以上且150℃以下、50℃以上且150℃以下、70℃以上且150℃以下、70℃以上且120℃以下、80℃以上且120℃以下或100℃以上且120℃以下的玻璃轉化溫度。
此外,考慮到光敏樹脂層的可顯影性,黏合劑樹脂可具
有100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且250mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下或150mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下的酸值。
同時,黏合劑樹脂可包含兩種或大於兩種具有不同類型或不同性質的鹼性可顯影黏合劑。特定而言,黏合劑樹脂可包含第一鹼性可顯影黏合劑樹脂及第二鹼性可顯影黏合劑樹脂。
第一鹼性可顯影黏合劑樹脂及第二鹼性可顯影黏合劑樹脂可具有20,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至250,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至200,000公克/莫耳或30,000公克/莫耳至150,000公克/莫耳的重量平均分子量以及20℃以上且150℃以下、50℃以上且150℃以下、70℃以上且150℃以下、70℃以上且120℃以下、80℃以上且120℃以下或100℃以上且120℃以下的玻璃轉化溫度。此等可分別具有不同的重量平均分子量、玻璃轉化溫度或酸值。
舉例而言,第一鹼性可顯影黏合劑樹脂可具有140mgKOH/g以上且160mgKOH/g以下的酸值。同樣,第二鹼性可顯影黏合劑樹脂可具有160mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下的酸值。
此外,第一鹼性可顯影黏合劑樹脂與第二鹼性可顯影黏合劑樹脂的玻璃轉化溫度的比率可為1:1.5或大於1:1.5且1:5或小於1:5、1:1.5或大於1:1.5且1:3或小於1:3、1:1.5或大於1:1.5且1:2或小於1:2、1:1.5或大於1:1.5且1:1.8或小於1:1.8、1:1.5
或大於1:1.5且1:75或小於1:75或1:1.6或大於1:1.6且1:7或小於1:7。
此外,第一鹼性可顯影黏合劑樹脂與第二鹼性可顯影黏合劑樹脂的酸值比可為1:1.01或大於1:1.01且1:1.5或小於1:1.5、1:1.1或大於1:1.1且1:1.5或小於1:1.5、1:1.25或大於1:1.25且1:1.5或小於1:1.5或1:1.4或大於1:1.4且1:1.5或小於1:1.5。
同時,光敏樹脂層可包含黏合劑樹脂與包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物之間的交聯共聚物。
光可聚合化合物可充當用於增加光敏樹脂層的機械強度及其類似物或增加對顯影劑的性且賦予固化膜的可撓性的交聯劑。
包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物的含量可根據光敏樹脂層的特定用途或特性進行調節。舉例而言,按黏合劑樹脂的100重量份計,可含有呈1重量份至80重量份、1重量份至50重量份、1重量份至30重量份、1重量份至20重量份、1重量份至10重量份、2重量份至50重量份、2重量份至30重量份、2重量份至20重量份、2重量份至10重量份、5重量份至50重量份、5重量份至30重量份、5重量份至20重量份、5重量份至10重量份的量的包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物。
亦即,由於實施例的光敏疊層藉由混合如稍後描述的製備方法中所描述的具有不同沸點的兩種或大於兩種類型的溶劑來使用,且視光可聚合化合物的選擇而定,精細氣泡可以痕量存在
或實質上不存在於光敏樹脂層內。
特定而言,三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物可具有其中三個或大於三個環氧烷基團及具有1個至10個碳原子的(甲基)丙烯酸酯官能基鍵結至具有1個至20個碳原子的中央基團的結構。
歸因於三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的結構,直徑為1微米或小於1微米的氣泡可以痕量存在於光敏樹脂層內,由此有可能提供可減少精細佈線形成中的缺陷、可確保顯影期間的高可靠性且因此使得能夠形成高密度電路的光敏疊層。
其中,在化學式1中,R4為氫或具有1個至10個碳原子的烷基,R5為具有1個至10個碳原子的伸烷基,R6為含有具有1個至20個碳原子的中央基團的p價官能基,n2為1至20的整數,且p為取代R6的官能基的數目且為3至10的整數。
其中,在化學式1-1中,R6'為具有1個至10個碳原子的三價官能基,R7至R9各自獨立地為具有1個至10個碳原子的伸烷基,R10至R12各自獨立地為氫或具有1個至10個碳原子的烷基,且n3至n5各自獨立地為1至3的整數。
同時,光可聚合化合物可更包含單官能(甲基)丙烯酸酯化合物或雙官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
單官能(甲基)丙烯酸酯化合物可包含包含具有1個至10個碳原子的環氧烷基團的(甲基)丙烯酸酯。
特定而言,單官能(甲基)丙烯酸酯化合物可包含由以下化學式2表示的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
其中,在化學式2中,R1為氫或具有1個至10個碳原子的烷基,R2為具有1個至10個碳原子的伸烷基,R3為具有1個至10個碳原子的烷基,且n1為1至20的整數。
光可聚合化合物可一起包含單官能(甲基)丙烯酸酯化合
物及三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。特定而言,光可聚合化合物可包含:包含含有具有1個至10個碳原子的環氧烷基團的(甲基)丙烯酸酯的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物;及具有其中三個或大於三個環氧烷基團及具有1個至10個碳原子的(甲基)丙烯酸酯官能基鍵結至具有1個至20個碳原子的中央基團的結構的三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
考慮到光敏樹脂層及光敏疊層的特性及其類似者,可調節光可聚合化合物中所包含的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物及三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的含量。
舉例而言,按單官能(甲基)丙烯酸酯化合物的100重量份計,光可聚合化合物可包含110重量份或大於110重量份及500重量份或小於500重量份以三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
此外,按三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的100重量份計,光可聚合化合物可包含呈500重量份或大於500重量份且1000重量份或小於1000重量份、500重量份或大於500重量份且900重量份或小於900重量份以及500重量份或大於500重量份且850重量份或小於850重量份的量的雙官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
在另一方面,除單官能(甲基)丙烯酸酯化合物及三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物以外,光可聚合化合物可更包含不與其重疊的單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。在此情況下,作為可使用的單官能或多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,排除化學式1的三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物及化學式2的
單官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
可另外使用的光可聚合化合物的實例不極其受限,但包含乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙三醇二甲基丙烯酸酯、新戊四醇二甲基丙烯酸酯、新戊四醇三甲基丙烯酸酯、二新戊四醇五甲基丙烯酸酯、2,2-雙(4-甲基丙烯氧基二乙氧基苯基)丙烷、2,2-雙(4-甲基丙烯氧基聚乙氧基苯基)丙烷、甲基丙烯酸2-羥基-3-甲基丙烯醯氧基丙酯、乙二醇二縮水甘油醚二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二縮水甘油醚二甲基丙烯酸酯、鄰苯二甲酸二縮水甘油酯二甲基丙烯酸酯、丙三醇聚縮水甘油醚聚甲基丙烯酸酯、含有胺基甲酸酯基團的多官能(甲基)丙烯酸酯以及其類似物。
同時,可使用各種塑膠膜作為基板膜,且其實例包含一或多種由以下所組成的族群中選出的塑膠膜:丙烯酸膜、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜、三乙醯纖維素(triacetyl cellulose;TAC)膜、聚降冰片烯(polynorbornene;PNB)膜、環烯聚合物(cycloolefin polymer;COP)膜以及聚碳酸酯(polycarbonate;PC)膜。
同時,釋放層可包含保護膜。
亦即,光敏疊層可更包含經形成以便面向光敏樹脂層的中心處的支撐基板的保護膜。保護膜充當預防在處理期間對抗蝕劑的損壞且保護光敏樹脂層免受諸如灰塵的外來物質的保護蓋,且可層壓於其上未形成基板膜的光敏樹脂層的背面上。
保護膜用以保護光敏樹脂層免受外部影響,且其需要具有適當的分離性及黏合性以使得其在乾膜光阻劑應用於後處理(post-process)時容易地剝離,且其在儲存及分配期間不脫模。
各種塑膠膜可用作保護膜,且其實例包含至少一種由以下所組成的族群中選出的塑膠膜:丙烯酸膜、聚乙烯(polyethylene;PE)膜、聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)膜、三乙醯纖維素(TAC)膜、聚降冰片烯(PNB)膜、環烯聚合物(COP)膜以及聚碳酸酯(PC)膜。保護膜的厚度不受特定限制,但可例如在0.01微米至1公尺的範圍中自由調節。
根據本發明的另一實施例,可提供一種製備光敏疊層的方法,所述方法包括以下步驟:在障壁層上塗覆且乾燥樹脂組成物,所述樹脂組成物包含:含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑;黏合劑樹脂;包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物;以及光起始劑。
根據製備方法,可提供上文在一個實施例中描述的光敏疊層。
如上文所描述,光敏疊層包含:障壁層,具有2%或小於2%的混濁度;及光敏樹脂層,包括光可聚合化合物及黏合劑樹脂,所述光可聚合化合物包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
在形成光敏樹脂層的製程中,出於諸如在光敏樹脂組成物的溶液製備製程或組成物的溶液乾燥製程期間產生的氣泡的原
因,直徑小於1微米的氣泡可形成於光敏樹脂層內。在製備光敏疊層的方法中,由於使用包含沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑,有可能延遲光敏樹脂組成物的溶液的蒸發時間且防止氣泡截留於樹脂層中,由此直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
更特定而言,直徑小於1微米的氣泡可以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米或3個氣泡/平方毫米或小於3個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
此外,在自障壁層與光敏樹脂層之間的界面的相對表面開始的光敏樹脂層的總厚度的50%內,直徑小於1微米的氣泡可以3個氣泡/平方毫米或小於3個氣泡/平方毫米存在。
由於直徑小於1微米的氣泡可以痕量存在或實質上不存在於障壁基板與光敏樹脂層之間的界面的相對表面上或朝向光敏樹脂層的外表面,其可增強顯影期間的可靠性,使得能夠形成高密度電路且減少精細佈線形成中的缺陷,由此當使用光敏疊層時,可實現對曝光的高靈敏度,且可改良高密度印刷電路板的製備良率。
如上文所描述,沸點為115℃或大於115℃的高沸點溶劑可用以延遲光敏樹脂組成物的液體組分的蒸發時間且防止氣泡截留於樹脂層中。藉此,直徑小於1微米的氣泡可以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
混合溶劑可包含沸點為115℃或高於115℃的呈某一量或大於某一量的高沸點溶劑。舉例而言,相對於100重量份的混合
溶劑,沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑的含量可為3重量份或大於3重量份、或5重量份或大於5重量份、或3重量份至50重量份、或5重量份至40重量份。
由於沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑與沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑一起使用,因此可增強光敏樹脂組成物的溶解能力。
混合溶劑可以比沸點為115℃或大於115℃的高沸點溶劑更高的含量含有沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑。
更特定而言,混合溶劑可以1:2至1:20或1:3至1:15的重量比含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑:沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑。由於以上述含量中含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑:沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑,因此可增強光敏樹脂組成物的溶解能力。
沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑的實例包含丁醇、二甲基甲醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮、γ丁內酯、丁基卡必醇、丁基賽路蘇、甲基賽路蘇、乙酸丁酯、二乙二醇甲乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚、二丙二醇二甲醚、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲醚丙酸酯、二丙二醇二甲醚、環己酮、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)以及一種或更多種其混合溶劑。
沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的實例包含甲基乙基酮、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃、異丙醇以及一種或更多種其混合溶劑。
考慮到特定用途或應用領域,可調節樹脂組成物的固體
含量,所述樹脂組成物包含:含有沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑;黏合劑樹脂;包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的光可聚合化合物;以及光起始劑,且舉例而言,樹脂組成物可含有10重量%至99重量%的混合溶劑。
同時,可在將樹脂組成物塗覆且乾燥於障壁層上的步驟中使用的方法或裝置不受特定限制,且舉例而言,可使用習知塗佈方法將樹脂組成物塗佈於障壁層上,且接著經乾燥以製備乾膜。
塗佈樹脂組成物的方法不受特定限制,且舉例而言,可使用諸如塗佈棒的方法。
在製備光敏疊層的方法中,除使用包含沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑及沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑的混合溶劑以外,形成於光敏樹脂層中的精細氣泡的體積可藉由調節乾燥速率及/或乾燥溫度而顯著減小或實質上不存在。
更特定而言,可藉由諸如熱空氣烘箱、熱板、熱空氣循環鍋爐、紅外鍋爐的加熱裝置進行乾燥經塗佈樹脂組成物的步驟,且可在50℃至100℃的溫度或60℃至90℃的溫度以及70℃至85℃的溫度下進行乾燥。
進行乾燥的時間可視乾燥溫度而變化,且例如可為30秒至20分鐘,更特定而言1分鐘至10分鐘或3分鐘至7分鐘。
關於包含於樹脂組成物中的黏合劑樹脂的內容包含上文在一個實施例的光敏疊層中所描述的內容。
黏合劑樹脂可具有20,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至
250,000公克/莫耳、30,000公克/莫耳至200,000公克/莫耳或30,000公克/莫耳至150,000公克/莫耳的重量平均分子量以及20℃以上且150℃以下、50℃以上且150℃以下、70℃以上且150℃以下、70℃以上且120℃以下、80℃以上且120℃以下或100℃以上且120℃以下的玻璃轉化溫度。
黏合劑樹脂可具有100mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且300mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且250mgKOH/g以下、120mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下或150mgKOH/g以上且200mgKOH/g以下的酸值。
樹脂組成物可更包含光可聚合化合物以及鹼性可顯影黏合劑樹脂。
按鹼性可顯影黏合劑樹脂的100重量份計,樹脂組成物可包含呈1重量份至80重量份、1重量份至50重量份、1重量份至30重量份、1重量份至20重量份、1重量份至10重量份、2重量份至50重量份、2重量份至30重量份、2重量份至20重量份、2重量份至10重量份、5重量份至50重量份、5重量份至30重量份、5重量份至20重量份、5重量份至10重量份的量的光可聚合化合物。
關於光可聚合化合物的內容包含上文在一個實施例的光敏疊層中所描述的內容。
為了使光敏樹脂層滿足上文所提及的特性,光可聚合化合物可包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
在實施例的光敏疊層的製備方法中,混合且使用具有不同沸點的兩種或大於兩種溶劑,且視待使用的光可聚合化合物的
選擇而定,有可能形成其中精細氣泡以痕量存在或實質上不存在的光敏樹脂層。
特定而言,三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物具有其中三個或大於三個環氧烷基團及各自具有1個至10個碳原子的(甲基)丙烯酸酯官能基鍵結至具有1個至20個碳原子的中央基團的結構。
歸因於三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的結構,直徑為1微米或小於1微米的氣泡可以痕量存在於光敏樹脂層中,藉此能夠提供可減少精細佈線形成中的缺陷且可藉由確保顯影期間的高可靠性形成高密度電路的光敏疊層。
更特定而言,三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物可包含以下化學式1的化合物。
其中,在化學式1中,R4為氫或具有1至10個碳原子的烷基,R5為具有1至10個碳原子的伸烷基,R6為含有具有1至20個碳原子的中央基團的p價官能基,n2為1至20的整數,且p為取代R6的官能基的數目且為3至10的整數。
其中,在化學式1-1中,R6'為具有1至10個碳原子的三價官能基,R7至R9各自獨立地為具有1至10個碳原子的伸烷基,R10至R12各自獨立地為氫或具有1至10個碳原子的烷基,且n3至n5各自獨立地為1至3的整數。
同時,光可聚合化合物可更包含單官能(甲基)丙烯酸酯化合物或雙官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
單官能(甲基)丙烯酸酯化合物可包含包含具有1至10個碳原子的環氧烷基團的(甲基)丙烯酸酯。
特定而言,單官能(甲基)丙烯酸酯化合物可包含由以下化學式2表示的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
其中,在化學式2中,R1為氫或具有1至10個碳原子的烷基,R2為具有1至10個碳原子的伸烷基,R3為具有1至10個碳原子的烷基,且n1為1至20的整數。
光可聚合化合物可一起包含單官能(甲基)丙烯酸酯化合
物及三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。特定而言,光可聚合化合物可包含:包含含有具有1至10個碳原子的環氧烷基團的(甲基)丙烯酸酯的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物;及具有其中三個或大於三個環氧烷基團及具有1至10個碳原子的(甲基)丙烯酸酯官能基鍵結至具有1至20個碳原子的中央基團的結構的三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
考慮到光敏樹脂層及光敏疊層的特性及其類似者,可調節光可聚合化合物中所包含的單官能(甲基)丙烯酸酯化合物及三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的含量。
舉例而言,按單官能(甲基)丙烯酸酯化合物的100重量份計,光可聚合化合物可包含110重量份或大於110重量份且500重量份或小於500重量份的三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
此外,按三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物的100重量份計,光可聚合化合物可包含呈500重量份或大於500重量份且1000重量份或小於1000重量份的量的雙官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
光起始劑為藉由UV及其他輻射起始光可聚合單體的鏈反應的物質,且在光敏疊層的樹脂組成物及光敏樹脂層中起重要作用。
可用作光起始劑的化合物包含蒽醌衍生物,諸如2-甲基蒽醌及2-乙基蒽醌;安息香(benzoin)衍生物,諸如安息香甲醚;苯甲酮;菲醌(phenanthrene quinone);以及4,4'-雙(二甲胺基)苯甲酮。
此外,選自2,2'-雙(2-氯苯基)-4,4'-5,5'-四苯基雙咪唑、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙-1-酮、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮、2-苯甲基-2-二甲基胺基-1-[4-嗎啉基苯基]丁-1-酮、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦、1-[4-(2-羥基甲氧基)苯基]-2-羥基-2-甲基丙-1-酮、2,4-二乙基噻噸酮、2-氯噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮、3,3-二甲基-4-甲氧基二苯基酮、苯甲酮(benzophenone)、1-氯-4-丙氧基噻噸酮、1-(4-異丙基苯基)2-羥基-2-甲基丙-1-酮、1-(4-十二烷基苯基)-2羥基-2-甲基丙-1-酮、4-苯甲醯基-4'-甲基二甲基硫醚、4-二甲基胺基苯甲酸、4-二甲基胺基苯甲酸甲酯、4-二甲基胺基苯甲酸乙酯、4-二甲基胺基苯甲酸丁酯4-二甲基胺基苯甲酸2-乙基己酯、4-二甲基胺基苯甲酸2-異戊酯、2,2-二乙氧基苯乙酮、苯甲基酮二甲縮醛、苯甲基酮β-甲氧基二乙醇縮乙醛、1-苯基-1,2-丙基二肟-o,o'-(2-羰基)乙氧基醚、鄰苯甲醯基苯甲酸甲酯、雙[4-二甲胺基苯基)酮、4,4'-雙(二乙胺基)苯甲酮、4,4'-二氯二苯甲酮、苯甲基、安息香、甲氧基安息香(methoxybenzoin)、乙氧基安息香(ethoxybenzoin)、異丙氧基安息香(isopropoxybenzoin)、正丁氧基安息香(n-butoxybenzoin)、異丁氧基安息香(isobutoxybenzoin)、三級丁氧基安息香(tert-butoxybenzoin)、對二甲胺基苯乙酮(p-dimethylaminoacetophenone)、對三級丁基三氯苯乙酮(p-tert-butyltrichloroacetophenone)、對三級丁基二氯苯乙酮(p-tert-butyldichloroacetophenone)、噻噸酮(thioxanthone)、2-甲基噻噸酮、2-異丙基噻噸酮、二苯并環庚酮(dibenzosuberone)、α,α-二氯-4-苯氧基苯乙酮及4-二甲基胺基苯
甲酸戊酯的化合物可用作光起始劑,但不限於此。
相對於樹脂組成物的總重量,按固體含量計,含有呈0.1重量%至20重量%或1重量%或大於1重量%且10重量%或小於10重量%的量的光起始劑。當光起始劑的含量在以上範圍內時,可獲得足夠的靈敏度。
當光起始劑的含量過低時,由於光效率低且因此需要大量曝光,生產效率可能大大地降低。當光起始劑的含量過高時,存在膜變得脆性且顯影溶液的污染增加的缺點,此可能會產生諸如短路的缺陷。
另外,視需要,樹脂組成物可更包含其他添加劑。可使用的其他添加劑包含呈鄰苯二甲酸酯形式的鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二庚酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二烯丙酯作為塑化劑;呈乙二醇酯形式的三乙二醇二乙酸酯、四乙二醇二乙酸酯;呈醯胺形式的對甲苯磺醯胺、苯磺醯胺、正丁基苯磺醯胺;磷酸三苯酯;以及其類似物。
為改良樹脂組成物的操作性,亦可添加隱色染料或著色物質。隱色染料可包含三(4-二甲基胺基-2-甲基苯基)甲烷、三(4-二甲基胺基-2甲基苯基)甲烷、熒烷染料以及其類似物。尤其,當使用隱色結晶紫(Leuco Crystal Violet)時,對比度為有利的且因此較佳。當含有隱色染料時,光敏樹脂組成物中的含量可為0.1重量%或大於0.1重量%且10重量%或小於10重量%。自表現對比度的觀點來看,0.1重量%或大於0.1重量%為較佳的,且自維持儲存穩定性的觀點來看,10重量%或小於10重量%為較佳的。
著色物質的實例包含單水合甲苯磺酸、品紅、酞菁綠
(Phthalocyanine green)、金胺鹼(Auramine base)、順洋紅(paramagenta)、結晶紫(Crystal violet)、甲基橙(Methyl orange)、尼羅藍2B(Nile blue 2B)、維多利亞藍(victoria blue)、孔雀綠(Malachite green)、鑽石綠(Diamond green)、鹼性藍20(Basic blue 20)以及其類似者。
當含有著色物質時,光敏樹脂組成物的添加量可為0.001%重量%或大於0.001%重量%且1重量%或小於1重量%。0.001%重量%或大於0.001%重量%的含量具有改良操作性的效果,且1重量%或小於1重量%的含量具有維持儲存穩定性的效果。
另外,其他添加劑可更包含熱聚合抑制劑、染料、褪色劑、增黏劑以及其類似物。
同時,根據本發明的另一實施例,可提供一種使用實施例的光敏疊層製備電路板的方法。
實施例的光敏疊層可用於層壓於銅包覆的疊層上。
作為電路板或印刷電路板(PCB)的製備製程的一實例,首先執行預處理製程以便層壓銅包覆的疊層,所述銅包覆的疊層為PCB的原材料。預處理製程在外層製程中以鑽孔、修邊、擦洗以及其類似物的次序進行。在內部層製程中,進行擦洗或浸洗。在擦洗製程中,主要使用刷毛刷及噴氣浮石(jet pumice)製程,且可藉由軟性蝕刻及硫酸浸洗進行浸洗。
為在已進行預處理製程的銅包覆的疊層上形成電路,通常可將光敏疊層或乾膜光阻劑(下文中稱為DFR)層壓於銅包覆的疊層的銅層上。在此製程中,DFR的光阻劑層層壓於銅表面上,同時使用層壓機剝離DFR的保護膜。一般而言,其可以0.5公尺/
分鐘至3.5公尺/分鐘的層壓速度、100℃至130℃的溫度以及10磅/平方吋至90磅/平方吋的輥壓及加熱輥壓。
已進行層壓製程的印刷電路板可靜置15分鐘或大於15分鐘以穩定基板,且接著使用其上形成所需電路圖案的光罩曝光於DFR的光阻劑。當在此製程中用紫外線照射光罩時,用紫外線照射的光阻劑可藉由照射部分中含有的光起始劑起始聚合。首先,在初始階段中消耗光阻劑中的氧,接著聚合活化單體以引起交聯反應,且接著可在消耗大量單體的同時進行聚合反應,且未曝光部分可以其中交聯反應尚未進行的狀態存在。
接著,執行移除光阻劑的未曝光部分的顯影製程。在鹼性可顯影DFR的情況下,0.8重量%至1.2重量%碳酸鉀及碳酸鈉水溶液可用作顯影溶液。在此方法中,藉由黏合劑聚合物的羧酸與顯影溶液內的顯影劑之間的皂化反應洗掉未曝光部分的光阻劑,且固化的光阻劑可保留於銅表面上。
接下來,可經由不同製程根據內層及外層製程形成電路。在內層製程中,可藉由腐蝕及剝離製程在基板上形成電路,且在外層製程中,在經歷電鍍及封孔(tenting)製程之後,可進行蝕刻及焊料剝離以形成預定電路。
對於曝光,可使用通常已知的光源,更特定而言,超高壓汞燈或雷射直接曝光設備或類似物。
根據本發明,可提供一種能夠減少精細佈線形成中的缺陷、增強顯影期間的可靠性且使得能夠形成高密度電路的光敏疊層;一種製備光敏疊層的方法;以及一種製備電路板的方法。
圖1為使用偏光顯微鏡藉由場發射掃描電子顯微鏡(field-emission scanning electron microscope;FE-SEM,800倍)確認實例1的光敏樹脂層的表面及橫截面的相片。
圖2為使用偏光顯微鏡藉由場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,800倍)確認比較實例1的光敏樹脂層的表面及橫截面的相片。
圖3為使用偏光顯微鏡藉由場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,800倍)確認比較實例2的光敏樹脂層的表面及橫截面的相片。
圖4為使用偏光顯微鏡藉由場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,800倍)確認比較實例3的光敏樹脂層的表面及橫截面的相片。
在下文中,將參考實例較詳細地描述本發明。然而,以下實例僅用於說明的目的,且本發明的範疇並不意欲藉此受限。
<製備實例>
製備實例1:製備鹼性可顯影黏合劑樹脂
將機械攪拌器及回流裝置安裝至四頸圓底燒瓶,且接著用氮氣吹掃燒瓶的內部。將170公克的甲基乙基酮(methyl ethyl ketone;MEK)及12.5公克的甲醇(MeOH)添加至用氮氣吹掃的
燒瓶中,且接著添加2.25公克的偶氮二異丁腈(AIBN)且完全溶解。向其中添加作為單體的甲基丙烯酸(MAA)60公克、甲基丙烯酸苯甲酯(BzMA)100公克、甲基丙烯酸甲酯(MMA)15公克以及苯乙烯(SM)75公克的單體混合物,且加熱至80℃且接著聚合6小時,以製備鹼性可顯影黏合劑樹脂(重量平均分子量:40,000公克/莫耳,玻璃轉化溫度:102℃,固體含量:50重量%,酸值:156mgKOH/g)。
將製備實例1中製備的鹼性可顯影黏合劑樹脂溶解於四氫呋喃中以便在THF中具有1.0(w/w)%的濃度(按固體含量計,約0.5(w/w)%),使用具有0.45微米孔徑的針筒過濾器過濾,且接著將20微升注入GPC中。GPC的移動相使用以1.0毫升/分鐘的流速進料的四氫呋喃(THF),且在40℃下進行分析。管柱串聯連接一個Agilent PLgel 5μm Guard(7.5×50毫米)及兩個Agilent PLgel 5μm Mixed D(7.5×300毫米)。Agilent 1260 Infinity Ⅱ系統,RI偵測器用作偵測器,且在40℃下進行量測。
如下文所示,將聚苯乙烯標準樣本(STD A、B、C、D)(其中具有不同分子量的聚苯乙烯以0.1(w/w)%的濃度溶解於四氫呋喃中)用具有0.45微米孔徑的針筒過濾器過濾,且接著注入GPC中,且使用所形成的校準曲線測定鹼性可顯影黏合劑樹脂的重量平均分子量(Mw)的值。
STD A(Mp):791,000/27,810/945
STD B(Mp):282,000/10,700/580
STD C(Mp):126,000/4,430/370
STD D(Mp):51,200/1,920/162
製備實例2:製備用於形成障壁層的組成物
將機械攪拌器及回流裝置安裝至四頸圓底燒瓶,且接著用氮氣吹掃燒瓶的內部。將200公克的蒸餾水及20公克的丁基賽路蘇(butyl cellosolve;BC)置放於用氮氣吹掃的燒瓶中,且完全溶解。向其中添加20公克的PVA-205(KURARAY,聚乙烯醇,黏度:3.5厘泊,重量平均分子量:22,000公克/莫耳)及1.5公克的BYK-349(BYK)以製備用於形成障壁層的組成物。
製備實例3:製備用於形成障壁層的組成物
將機械攪拌器及回流裝置安裝至四頸圓底燒瓶,且接著用氮氣吹掃燒瓶的內部。將200公克的蒸餾水及10公克的丁基賽路蘇(BC)置放於用氮氣吹掃的燒瓶中,且完全溶解。向其中添加20公克的PVA-205(KURARAY,聚乙烯醇,黏度:3.5cP,重量平均分子量:22,000公克/莫耳)及1.5公克的BYK-349(BYK化學(BYK Chemie))以製備用於形成障壁層的組成物。
<實例及比較實例:製備光敏樹脂組成物及乾膜光阻劑>
實例1至實例3
使用塗佈棒將製備實例2中獲得的用於形成障壁層的組成物塗佈於25微米PET膜上。使用熱空氣烘箱乾燥經塗佈障壁層,其中乾燥溫度為80℃,乾燥時間為10分鐘,乾燥之後的障壁層的厚度為2微米至3微米,障壁層的混濁度值為1%,且透氧性為3.5立方公分/平方公尺/天。
接著,根據下表1中所示的組成物,將光起始劑溶解於有機溶劑中,接著添加光可聚合化合物及鹼性可顯影黏合劑樹脂,且使用機械攪拌器混合約1小時,以製備光敏樹脂組成物。
使用塗佈棒將獲得的光敏樹脂組成物塗佈於障壁層上。使用熱空氣烘箱乾燥經塗佈光敏樹脂組成物層。此時,乾燥溫度為80℃,乾燥時間為5分鐘,且乾燥之後的光敏樹脂組成物層的厚度為25微米。
使保護膜(聚乙烯)層壓於乾燥的光敏樹脂組成物層上,以製備光敏疊層(乾膜光阻劑)。
藉由剝離PET膜且在剝離PET膜之後根據ASTM D1003測試方法使用混濁度儀(模型名稱:NDH7000,日本電色工業株式會社)進行量測來獲得障壁層的混濁度。
障壁層的透氧性為3.5立方公分/平方公尺/天,且根據ASTM F1927測試方法使用OX-Tran(模型2/61,美國膜康公司)儀器來量測。
比較實例1
根據下表1中的實例1中所描述的組成物,將光起始劑溶解於有機溶劑中,且接著向其添加光可聚合化合物及鹼性可顯影黏合劑樹脂,且使用機械攪拌器混合約1小時,以製備光敏樹脂組成物。
使用塗佈棒將所獲得光敏樹脂組成物塗佈至25微米PET膜上。使用熱空氣烘箱乾燥塗佈的光敏樹脂組成物層,其中乾燥溫度為80℃,乾燥時間為5分鐘,且乾燥之後的光敏樹脂層的厚度為25微米。
使保護膜(聚乙烯)層壓於乾燥的光敏樹脂組成物層上,以製備光敏疊層(乾膜光阻劑)。
比較實例2
除使用製備實例3中獲得的用於形成障壁層的組成物代替製備實例2中獲得的用於形成障壁層的組成物以外,以與實例1中相同的方式製備光敏疊層(乾膜光阻劑)。
所製備障壁層的混濁度為5%,且障壁層的混濁度為藉由在塗覆光敏樹脂組成物且根據ASTM D1003測試方法使用混濁度儀(模型名稱:NDH7000,日本電色工業株式會社)進行量測之前剝離PET膜而獲得的值。
所製備障壁層的透氧性為4.0立方公分/平方公尺/天,且根據ASTM F1927測試方法使用OX-Tran(模型2/61,美國膜康公司)儀器來量測。
比較實例3
除根據下表1中所示的組成物製備光敏樹脂組成物以外,以與以上實例中相同的方式製備光敏疊層(乾膜光阻劑)。
比較實例4
除基於專利文獻1的實例4的描述,關於在本發明的製備實例1中獲得的300重量份的「鹼性可顯影黏合劑樹脂」,使用機械攪拌器將以下組分混合約1小時以製備光敏樹脂組成物以外,以與以上實例中相同的製備方式光敏疊層(乾膜光阻劑)。
<光敏樹脂組成物的組分>
(1)100重量份的2,2-雙(4-(甲基丙烯醯氧基五乙氧基)苯基)丙烷
(2)50重量份的EO、PO改質的胺甲酸酯二(甲基)丙烯酸酯
(3)50重量份的聚丙二醇二丙烯酸酯(丙二醇鏈的數目:7)
(4)光起始劑:25質量份的苯甲酮、1.0質量份的2-(鄰氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚體以及1.0質量份的二乙胺基苯并苯乙酮
(5)5.0質量份的光致變色劑
(6)0.15質量份的染料
(7)混合溶劑:
477質量份的丙酮(沸點:56℃)、26.5質量份的甲苯(沸點:110℃)及26.5質量份的丙二醇單甲醚(沸點:146.4℃)[沸點為100℃或低於100℃的低沸點溶劑:沸點為115℃或高於115℃的高沸點溶劑的重量比=19:1]
<實驗實例>
藉由以下方法來量測實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑的物理性質,且結果展示於下表2中。
1.量測曝光量(單位:毫焦/平方公分)
將實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑層壓於經受刷拋光處理的1.6毫米厚的銅包覆的疊層上。此時,使用HAKUTO MACH 610i在120℃的基板預加熱輥溫度、115℃的層壓機輥溫度、4.0公斤力/平方公分的輥壓以及2.0分鐘/公尺的輥速度下進行層壓。
移除層壓於銅包覆的層壓板上的乾膜光阻劑的PET膜,使用ORC FDi-3,使用來自Stouffer Graphic Arts Equipment的41階段式曝光表,且以剩餘級的級數變為15級時的曝光量照射波長為405nm的紫外線並保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。此時,量測確定的剩餘級階段的數目變為15級時的能量的量。
對於比較實例1,在層壓於銅包覆的層壓板上的乾膜光阻劑的PET膜上,使用ORC FDi-3,使用來自Stouffer Graphic Arts
Equipment的41階段式曝光表,且以剩餘級的級數變為15級時的曝光量照射波長為405nm的紫外線並保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。此時,量測確定的剩餘級階段的數目變為15級時的能量的量。
將實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑層壓於經受刷拋光處理的1.6毫米厚的銅包覆的疊層上。此時,使用HAKUTO MACH 610i在120℃的基板預加熱輥溫度、115℃的層壓機輥溫度、4.0公斤力/平方公分的輥壓以及2.0分鐘/公尺的輥速度下進行層壓。
在移除疊層的PET膜且使其在障壁層上顯影之後,藉由使用自4微米至20微米以0.5微米的間隔形成的資料以使得電路線寬度及電路線之間的間距間隔可為1:1,使用ORC FDi-3、Stouffer Graphic Arts Equipment的41級階段式曝光表,以使得剩餘級階段的數目為15的曝光量照射波長為405奈米的紫外線,且保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。
接著,使用ZEISS AXIOPHOT顯微鏡藉由用如1:1的電路線與非電路線之間的間距量測的值來確定解析度。
對於比較實例1,在層壓於銅包覆的層壓板上的乾膜光阻劑的PET膜上使用ORC FDi-3,使用來自Stouffer Graphic Arts Equipment的41階段式曝光表,且以剩餘級的級數變為15級時的曝光量照射波長為405nm的紫外線並保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。此時,量測確定的剩餘級階段的數目變為15級時的能量的量。
2.確認氣泡(單元:數目/平方毫米)
對於實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑,移除PET膜及PE膜,且接著使用偏光顯微鏡確認存在於光敏樹脂層(單位面積(1毫米*1毫米))內的直徑小於1微米的氣泡的數目(數目/平方毫米)。
3.確認曝光/顯影之後的基板缺陷(單位:數目/平方毫米)
將實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑層壓於經受刷拋光處理的1.6毫米厚的銅包覆的疊層上。此時,使用HAKUTO MACH 610i在120℃的基板預加熱輥溫度、115℃的層壓機輥溫度、4.0公斤力/平方公分的輥壓以及2.0分鐘/公尺的輥速度下進行層壓。
在移除疊層的PET膜且使其在障壁層上顯影之後,使用ORC FDi-3、Stouffer Graphic Arts Equipment的41級階段式曝光表,以使得剩餘級階段的數目為15的曝光量照射波長為405奈米的紫外線,使得電路線寬度及電路線之間的間距間隔可為14微米:14微米,且保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。
對於顯影實例及比較實例中製備的乾膜光阻劑中的每一者,使用電子顯微鏡在單位面積(1毫米*1毫米)中觀測到抗蝕劑的上表面及下表面,且確認存在0.5微米或大於0.5微米且3微米或小於3微米的缺陷的數目(數目/平方毫米)。使用場發射掃描電子顯微鏡(FE-SEM,日立(Hitachi),放大倍數3000倍)觀測實例及比較實例中的每一者中獲得的光敏樹脂層的表面及橫截面。
對於比較實例1,在層壓於銅包覆的層壓板上的乾膜光阻劑的PET膜上,使用ORC FDi-3,使用來自Stouffer Graphic Arts Equipment的41階段式曝光表,且以剩餘級的級數變為15級時的曝光量照射波長為405nm的紫外線並保持15分鐘。此後,在噴霧噴射方法的顯影條件下,用1.0重量%Na2CO3水溶液進行顯影。此時,量測確定的剩餘級階段的數目變為15級時的能量的量。
如表2及圖1中所確認,證實直徑小於1微米的氣泡以1個氣泡/平方毫米或小於1個氣泡/平方毫米存在於實例的光敏疊層的光敏樹脂層內。此外,確認在實例的光敏樹脂層中,即使在曝光於紫外光且用鹼性溶液顯影之後,實質上不產生直徑為0.5微米或大於0.5微米且3微米或小於3微米的缺陷。
亦即,由於直徑小於1微米的氣泡以痕量存在且混濁度為2%或小於2%的障壁層含於實例的光敏樹脂層內,亦觀測到,當藉由使用光敏疊層製備電路板時,可在雖然高可靠性的同時實現高密度及靈敏度,且可形成更精細的佈線。
在另一方面,確認在對比實例的光敏樹脂疊層中,即使當使用與實例中相同水準的能量時不僅難以實現實例水準的解析
度,而且直徑小於1微米的氣泡以10個氣泡/平方毫米或大於10個氣泡/平方毫米存在於光敏樹脂層內。
此外,如圖2至圖4中所示,確認在對比實例中獲得的光敏樹脂層曝光且用鹼性溶液顯影之後,出現直徑為0.5微米或大於0.5微米且3微米或小於3微米的大量缺陷。
Claims (14)
- 一種光敏疊層,包括:障壁層,具有2%或小於2%的混濁度;以及光敏樹脂層,包含光可聚合化合物及黏合劑樹脂,所述光可聚合化合物包含三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物,其中直徑小於1微米的氣泡以5個氣泡/平方毫米或小於5個氣泡/平方毫米存在於所述光敏樹脂層內,且其中所述光敏樹脂層不含直徑為1微米至5微米的氣泡。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:所述障壁層具有10立方公分/平方公尺/天或小於10立方公分/平方公尺/天的透氧性。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:所述障壁層包括重量平均分子量為5,000公克/莫耳至1,000,000公克/莫耳的聚乙烯醇樹脂。
- 如請求項3所述的光敏疊層,其中:所述聚乙烯醇樹脂具有1.0厘泊至10.0厘泊的黏度。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:所述障壁層具有0.1微米至10微米的厚度,以及所述光敏樹脂層具有1微米至100微米的厚度。
- 如請求項1所述的光敏疊層,所述光敏疊層更包括形成於所述障壁層上且具有1微米至100微米的厚度的支撐基板。
- 如請求項1所述的光敏疊層,所述光敏疊層更包括形成於所述光敏樹脂層上且具有0.01微 米至1公尺的厚度的釋放層。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:在自所述障壁層與所述光敏樹脂層之間的界面的相對表面開始的所述光敏樹脂層的總厚度的50%內,直徑小於1微米的所述氣泡以3個氣泡/平方毫米或小於3個氣泡/平方毫米存在。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:在紫外線曝光及鹼顯影之後橫截面直徑為0.3微米至4微米的缺陷以3個缺陷/平方毫米或小於3個缺陷/平方毫米存在於所述光敏樹脂層內。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:所述三官能以上的多官能(甲基)丙烯酸酯化合物具有其中三個或大於三個環氧烷基團及具有1個至10個碳原子的(甲基)丙烯酸酯官能基鍵結至具有1個至20個碳原子的中央基團的結構。
- 如請求項11所述的光敏疊層,其中:所述光可聚合化合物更包括單官能(甲基)丙烯酸酯化合物或雙官能(甲基)丙烯酸酯化合物。
- 如請求項1所述的光敏疊層,其中:所述黏合劑樹脂具有20,000公克/莫耳至300,000公克/莫耳的重量平均分子量及20℃以上且150℃以下的玻璃轉化溫度。
- 一種製備電路板的方法,所述方法使用如請求項1所述的光敏疊層。
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