TWI840549B - 感光性樹脂組成物、抗蝕劑圖案膜的製造方法、及鍍敷造形物的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題在於提供一種感光性樹脂組成物，用於形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。本發明的感光性樹脂組成物含有：具有酸解離性基的聚合物（A）；光酸產生劑（B）；具有羥基的胺甲酸酯（C）；以及溶劑（D），所述溶劑（D）含有：選自丙二醇單甲醚乙酸酯等中的至少一種溶劑（D1）；以及選自二丙二醇二甲醚等中的至少一種溶劑（D2）。
Description
本發明是有關於一種感光性樹脂組成物、抗蝕劑圖案膜的製造方法、及鍍敷造形物的製造方法。
智慧型手機(smartphone)及平板(tablet)終端機等行動機器的高性能化藉由如下方式進行：使用扇出型晶圓級封裝(Fan-Out Wafer Level Package，FO-WLP)、扇出型面板級封裝(Fan-Out Panel Level Package，FO-PLP)、矽穿孔(Through Silicon Via，TSV)、矽中介板(silicon interposer)等高密度封裝技術對具有不同功能的半導體晶片進行封裝。
於所述封裝技術中，半導體晶片間的電氣連接中使用的配線及突起電極(凸塊)亦成為高密度。因此，對於配線及凸塊的形成中使用的抗蝕劑圖案膜，亦要求微細且高密度者。
通常，配線及凸塊為鍍敷造形物，且藉由如下方式製造：於具有銅膜等金屬膜的基板的所述金屬膜上塗佈感光性樹脂組成物而形成抗蝕劑塗膜，使用遮罩對所述抗蝕劑塗膜進行曝光及顯影而形成厚膜的抗蝕劑圖案膜，將所述厚膜的抗蝕劑圖案膜作為模具且於基板上進行鍍敷處理(參照專利文獻1~專利文獻2)。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2010-008972號公報
[專利文獻2]日本專利特開2006-330368號公報
若抗蝕劑圖案膜中的圖案尺寸及圖案間隔變得微細且高密度，則在曝光中因入射光與來自銅基板等的金屬膜的反射光引起的駐波而導致的抗蝕劑圖案膜的波動(駐波軌跡)變得無法忽視。
另外，若配線及凸塊變得微細且高密度，則到相鄰的配線或凸塊的距離變短，且配線或凸塊與銅膜等金屬膜的接觸面積變小，因此為了製造剖面為矩形的鍍敷造形物，要求抗蝕劑圖案的剖面亦為矩形。
本發明的課題在於提供一種用於形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜的感光性樹脂組成物，提供一種使用所述感光性樹脂組成物的抗蝕劑圖案膜的製造方法、以及使用所述抗蝕劑圖案膜的鍍敷造形物的製造方法。
本發明者等人為了解決所述課題而進行銳意研究。結果發現，藉由具有以下的構成的塗膜的形成方法，可解決所述課題，從而完成了本發明。即，本發明是有關於例如以下的[1]~[7]。
[1]一種感光性樹脂組成物，含有：具有酸解離性基的聚合物(A)；光酸產生劑(B)；具有羥基的胺甲酸酯(C)；以及溶劑(D)，
所述溶劑(D)含有：選自丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯及環己酮中的至少一種溶劑(D1)；以及選自二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲基乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯及1,3-丁二醇二乙酸酯中的至少一種溶劑(D2)。
[2]如所述[1]所述的感光性樹脂組成物，其中所述溶劑(D)100質量%中的所述溶劑(D1)的含有比例為70質量%~99質量%，所述溶劑(D2)的含有比例為1質量%~30質量%。
[3]如所述[1]或[2]所述的感光性樹脂組成物，其中所述溶劑(D1)為丙二醇單甲醚乙酸酯。
[4]如所述[1]~[3]中任一項所述的感光性樹脂組成物，其中所述具有羥基的胺甲酸酯(C)是具有酸解離性基的胺甲酸酯。
[5]如所述[1]~[4]中任一項所述的感光性樹脂組成物，其中相對於所述溶劑(D2)100質量份，感光性樹脂組成物中的所述具有羥基的胺甲酸酯(C)的含量為0.1質量份~1質量份。
[6]一種抗蝕劑圖案膜的製造方法，包括：步驟(1)，於具有金屬膜的基板的所述金屬膜上形成如所述[1]~[5]中任一項所述的感光性樹脂組成物的樹脂膜；步驟(2)，對所述樹脂膜的至少一部分進行曝光；以及步驟(3)，對曝光後的所述樹脂膜進行顯影。
[7]一種鍍敷造形物的製造方法，包括將具有藉由如所述[6]所述的抗蝕劑圖案膜的製造方法形成的抗蝕劑圖案膜的基板作為鑄模來進行鍍敷處理的步驟。
本發明的感光性樹脂組成物可形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
10、100:基板
11:銅濺鍍膜
12:矽晶圓
20、200:抗蝕劑圖案膜
300:駐波軌跡
W1:距離基板0μm的高度的、由抗蝕劑圖案膜形成的空間的
寬度
W2:距離基板0.75μm的高度的、由抗蝕劑圖案膜形成的空間的寬度
W3:距離基板1.5μm的高度的、由抗蝕劑圖案膜形成的空間的寬度
W4:駐波軌跡的寬度
圖1是說明實施例的抗蝕劑圖案膜的形狀的測定的示意圖。
圖2是將實施例的抗蝕劑圖案剖面的與基板接觸的部分放大的部分，是說明駐波軌跡的寬度的測定的示意圖。
關於本說明書中所例示的各成分、例如感光性樹脂組成物中的各成分或聚合物(A)中的各結構單元，只要未特別提及，則可分別單獨含有一種，亦可含有兩種以上。
[感光性樹脂組成物]
本發明的感光性樹脂組成物(以下亦稱為「本組成物」)含有：具有酸解離性基的聚合物(A)(以下亦稱為「聚合物(A)」)；光酸產生劑(B)；具有羥基的胺甲酸酯(C)(以下，亦稱為「化合物(C)」)；以及溶劑(D)，所述溶劑(D)含有：選自丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯及環己酮中的至少一種溶劑(D1)；以及選自二丙二醇二甲醚、二丙二
醇甲基乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯及1,3-丁二醇二乙酸酯中的至少一種溶劑(D2)。
<聚合物(A)>
聚合物(A)具有酸解離性基。所謂酸解離性基是可藉由自光酸產生劑(B)生成的酸的作用而解離的基。作為所述解離的結果，於聚合物(A)中生成羧基及酚性羥基等酸性官能基。結果，聚合物(A)相對於鹼性顯影液的溶解性變化，本組成物可形成抗蝕劑圖案膜。
聚合物(A)具有藉由酸解離性基而受到保護的酸性官能基。作為酸性官能基，例如可列舉：羧基、酚性羥基。作為聚合物(A)，例如可列舉羧基藉由酸解離性基而受到保護的(甲基)丙烯酸樹脂、酚性羥基藉由酸解離性基而受到保護的聚羥基苯乙烯樹脂。
聚合物(A)的利用凝膠滲透層析法測定的聚苯乙烯換算的重量平均分子量(Mw)通常為1,000~500,000，較佳為3,000~300,000，更佳為10,000~100,000，進而佳為20,000~60,000。
聚合物(A)的Mw與利用凝膠滲透層析法來測定的聚苯乙烯換算的數量平均分子量(Mn)的比(Mw/Mn)通常為1~5，較佳為1~3。
本組成物可含有一種或兩種以上的聚合物(A)。相對於所述組成物的固體成分100質量%，本組成物中的聚合物(A)的
含有比例通常為70質量%~99.5質量%，較佳為80質量%~99質量%，更佳為90質量%~98質量%。所述固體成分是指除混合溶劑(D)以外的所有成分。
本組成物中的聚合物(A)的含有比例通常為5質量%~60質量%，較佳為10質量%~50質量%。若為所述範圍內，則可獲得適合於鍍敷造形物的製造的厚膜且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
《結構單元(a1)》
聚合物(A)通常含有具有酸解離性基的結構單元(a1)。作為結構單元(a1)，例如可列舉式(a1-10)所表示的結構單元、式(a1-20)所表示的結構單元，較佳為式(a1-10)所表示的結構單元。
式(a1-10)及式(a1-20)中的各記號的含義如下所述。R11為氫原子、碳數1~10的烷基、或者將所述烷基中的至少一個氫原子取代為氟原子及溴原子等鹵素原子、苯基等芳基、羥基及
烷氧基等其他基而成的基(以下亦稱為「經取代的烷基」)。
R12為碳數1~10的二價有機基。Ar為碳數6~10的伸芳基。R13為酸解離性基。
m為0~10的整數，較佳為0~5，更佳為0~3的整數。作為所述碳數1~10的烷基，例如可列舉：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、戊基、癸基。
作為所述碳數1~10的二價有機基，例如可列舉：亞甲基、伸乙基、丙烷-1,3-二基、丙烷-1,2-二基、癸烷-1,10-二基等碳數1~10的烷二基；將所述烷二基中的至少一個氫原子取代為氟原子及溴原子等鹵素原子、苯基等芳基、羥基及烷氧基等其他基而成的基。
作為所述碳數6~10的伸芳基，例如可列舉：伸苯基、甲基伸苯基、伸萘基。作為所述酸解離性基，可列舉如下基：因酸的作用解離，作為所述解離的結果，於聚合物(A)中生成羧基及酚性羥基等酸性官能基。具體而言，可列舉式(g1)所表示的酸解離性基、苄基，較佳為式(g1)所表示的酸解離性基。
式(g1)中，Ra1~Ra3分別獨立地為烷基、脂環式烴基、或者將所述烷基或所述脂環式烴基中的至少一個氫原子取代為氟
原子及溴原子等鹵素原子、苯基等芳基、羥基及烷氧基等其他基而成的基，Ra1及Ra2可彼此鍵結且與Ra1及Ra2所鍵結的碳原子C一起形成脂環結構。
作為Ra1~Ra3的所述烷基，例如可列舉：甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、戊基、癸基等碳數1~10的烷基。
作為Ra1~Ra3的所述脂環式烴基，例如可列舉：環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等單環式飽和環狀烴基；環丁烯基、環戊烯基、環己烯基等單環式不飽和環狀烴基；降冰片基、金剛烷基、三環癸基、四環十二烷基等多環式飽和環狀烴基。
作為由Ra1、Ra2及碳原子C形成的所述脂環結構，例如可列舉：環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等單環式飽和環狀烴結構；環丁烯基、環戊烯基、環己烯基等單環式不飽和環狀烴結構；降冰片基、金剛烷基、三環癸基、四環十二烷基等多環式飽和環狀烴結構。
作為式(g1)所表示的酸解離性基，較佳為式(g11)~式(g15)所表示的基。
式(g11)~式(g15)中，Ra4分別獨立地為甲基、乙
基、異丙基、正丁基等碳數1~10的烷基，n為1~4的整數。式(g11)~式(g14)中的各環結構可具有一個或兩個以上的碳數1~10的烷基、氟原子及溴原子等鹵素原子、羥基及烷氧基等取代基。*表示鍵結鍵。
作為結構單元(a1)，除了式(a1-10)及式(a1-20)所表示的結構單元以外，亦可列舉日本專利特開2005-208366號公報、日本專利特開2000-194127號公報、US2002/0110750公報及US2006/0210913公報中記載的具有縮醛系酸解離性基的結構單元；US2013/0095425公報中記載的具有磺內酯環的結構單元；日本專利特開2000-214587號公報及US6156481公報等中記載的具有交聯型酸解離性基的結構單元。
所述公報中記載的結構單元作為本說明書中記載者。聚合物(A)可具有一種或兩種以上的結構單元(a1)。聚合物(A)中的結構單元(a1)的含有比例通常為10莫耳%~50莫耳%，較佳為15莫耳%~45莫耳%，更佳為20莫耳%~40莫耳%。
再者，於本說明書中，聚合物(A)中的各結構單元的含有比例是將構成聚合物(A)的全部結構單元的合計設為100莫耳%時的值。所述各結構單元通常源自聚合物(A)合成時的單量體。各結構單元的含有比例可利用1H-核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance，NMR)進行測定。
聚合物(A)較佳為於一實施形態中，具有R11為氫原子的式(a1-10)所表示的結構單元、以及R11為碳數1~10的烷
基或經取代的烷基的式(a1-10)所表示的結構單元作為結構單元(a1)。若為所述形態，則存在可進一步提高本組成物的解析性，且可進一步提高抗蝕劑圖案膜對於鍍敷液的膨潤耐性及耐龜裂性的傾向。
《結構單元(a2)》
聚合物(A)亦可進一步含有具有促進對於鹼性顯影液的溶解性的基(以下亦稱為「溶解性促進基」)的結構單元(a2)。藉由聚合物(A)具有結構單元(a2)，可調節由本組成物所形成的抗蝕劑圖案的解析性、感度及焦點深度等微影特性。
作為結構單元(a2)，例如可列舉具有選自羧基、酚性羥基、醇性羥基、內酯結構、環狀碳酸酯結構、磺內酯結構及氟醇結構中的至少一種基或結構的結構單元(其中，相當於結構單元(a1)的結構單元除外)。該些中，就可形成相對於鍍敷造形物形成時的來自鍍敷的按壓而言強的抗蝕劑圖案膜而言，較佳為具有酚性羥基的結構單元。
作為具有羧基的結構單元，例如可列舉：源自(甲基)丙烯酸、巴豆酸、馬來酸、富馬酸、桂皮酸、(甲基)丙烯酸2-羧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羧基丙酯、(甲基)丙烯酸3-羧基丙酯等單量體的結構單元；以及日本專利特開2002-341539號公報中記載的結構單元。
作為具有酚性羥基的結構單元，例如可列舉源自2-羥基苯乙烯、4-羥基苯乙烯、4-異丙烯基苯酚、4-羥基-1-乙烯基萘、4-
羥基-2-乙烯基萘、(甲基)丙烯酸4-羥基苯酯等具有羥基芳基的單量體的結構單元。作為羥基芳基，例如可列舉：羥基苯基、甲基羥基苯基、二甲基羥基苯基、二氯羥基苯基、三羥基苯基、四羥基苯基等羥基苯基；羥基萘基、二羥基萘基等羥基萘基。
作為具有醇性羥基的結構單元，例如可列舉：源自(甲基)丙烯酸2-羥基乙酯、3-(甲基)丙烯醯氧基-4-羥基四氫呋喃等單量體的結構單元；以及日本專利特開2009-276607號公報中記載的結構單元。
作為具有內酯結構的結構單元，例如可列舉日本專利特開2017-058421號公報、US2010/0316954公報、日本專利特開2010-138330號公報、US2005/0287473公報、日本專利特開2016-098350號公報及US2015/0323865公報中記載的結構單元。
作為具有環狀碳酸酯結構的結構單元，例如可列舉日本專利特開2017-058421號公報、日本專利特開2009-223294號公報及日本專利特開2017-044875號公報中記載的結構單元。
作為具有磺內酯結構的結構單元，例如可列舉日本專利特開2017-058421號公報、日本專利特開2014-029518號公報、US2016/0085149公報及日本專利特開2013-007846號公報中記載的結構單元。
作為具有氟醇結構的結構單元，例如可列舉日本專利特開2004-083900號公報、日本專利特開2003-002925號公報、日本專利特開2004-145048號公報及日本專利特開2005-133066號公報
中記載的結構單元。
所述公報中記載的結構單元作為本說明書中記載者。聚合物(A)可具有一種或兩種以上的結構單元(a2)。聚合物(A)中的結構單元(a2)的含有比例通常為10莫耳%~80莫耳%，較佳為20莫耳%~65莫耳%，更佳為25莫耳%~60莫耳%。若結構單元(a2)的含有比例為所述範圍內，則可提高對於鹼性顯影液的溶解速度，結果，可使本組成物的厚膜下的解析性提高。
關於聚合物(A)，可於與具有結構單元(a1)的聚合物為相同或不同的聚合物中具有結構單元(a2)，較佳為於相同的聚合物中具有結構單元(a1)~結構單元(a2)。
《結構單元(a3)》
聚合物(A)可進一步具有結構單元(a1)~結構單元(a2)以外的其他結構單元(a3)。
作為結構單元(a3)，例如可列舉：源自苯乙烯、2-甲基苯乙烯、3-甲基苯乙烯、4-甲基苯乙烯、2-甲氧基苯乙烯、3-甲氧基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯等乙烯基化合物的結構單元；源自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正戊酯、(甲基)丙烯酸正己酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-甲氧基丁酯、月桂氧基四乙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂氧基二丙二醇(甲基)丙烯酸酯、月桂氧基三丙二醇(甲基)丙烯酸酯等脂肪族(甲基)丙烯酸酯化合物的結構單元；源自(甲基)丙烯酸環戊酯、(甲基)丙烯酸降冰片
酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸三環癸酯、(甲基)丙烯酸二環戊烯酯、(甲基)丙烯酸四氫呋喃酯、(甲基)丙烯酸四氫吡喃酯等脂環式(甲基)丙烯酸酯化合物的結構單元；源自(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苯乙酯等含芳香環的(甲基)丙烯酸酯化合物的結構單元；源自(甲基)丙烯腈、巴豆腈、馬來腈、富馬腈等不飽和腈化合物的結構單元；源自(甲基)丙烯醯胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯醯胺等不飽和醯胺化合物的結構單元；源自馬來醯亞胺、N-苯基馬來醯亞胺、N-環己基馬來醯亞胺等不飽和醯亞胺化合物的結構單元。
聚合物(A)可具有一種或兩種以上的結構單元(a3)。聚合物(A)中的結構單元(a3)的含有比例通常為40莫耳%以下。關於聚合物(A)，可於與具有結構單元(a1)及/或結構單元(a2)的聚合物為相同或不同的聚合物中具有結構單元(a3)，較佳為於相同的聚合物中含有結構單元(a1)~結構單元(a3)。
《聚合物(A)的製造方法》
聚合物(A)可於適當的聚合溶媒中藉由離子聚合法或自由基聚合法等公知的聚合方法來製造與各結構單元對應的單量體。該些中，較佳為自由基聚合法。
作為所述自由基聚合法中所使用的自由基聚合起始劑，例如可列舉：2,2'-偶氮雙異丁腈、2,2'-偶氮雙(異丁酸甲酯)、2,2'-偶氮雙-(2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物；過氧化苯甲醯、過氧化月桂醯、過氧化第三丁酯等有機過氧化物。
於聚合時，可視需要使用硫醇化合物及鹵素烴等分子量調節劑。
<光酸產生劑(B)>
光酸產生劑(B)為因曝光而產生酸的化合物。藉由該酸的作用，聚合物(A)中的酸解離性基解離，生成羧基及酚性羥基等酸性官能基。結果，由本組成物所形成的樹脂膜的曝光部於鹼性顯影液中變為易溶性，從而形成正型抗蝕劑圖案膜。如此，本組成物作為化學增幅型正型感光性樹脂組成物而發揮功能。
作為光酸產生劑(B)，例如可列舉：日本專利特開2004-317907號公報、日本專利特開2014-157252號公報、日本專利特開2002-268223號公報、日本專利特開2017-102260號公報、日本專利特開2016-018075號公報及日本專利特開2016-210761號公報中記載的化合物。該些作為本說明書中記載者。
作為光酸產生劑(B)，具體而言，可列舉：二苯基錪三氟甲磺酸鹽、二苯基錪對甲苯磺酸鹽、二苯基錪六氟銻酸鹽、二苯基錪六氟磷酸鹽、二苯基錪四氟硼酸鹽、三苯基鋶三氟甲磺酸鹽、三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶六氟磷酸鹽、4-第三丁基苯基．二苯基鋶三氟甲磺酸鹽、4-第三丁基苯基．二苯基鋶苯磺酸鹽、4,7-二-正丁氧基萘基四氫噻吩鎓三氟甲磺酸鹽、4,7-二-正丁氧基萘基四氫噻吩鎓．雙(三氟甲磺醯基)醯亞胺陰離子、4,7-二-正丁氧基萘基四氫噻吩鎓．雙(九氟丁基磺醯基)醯亞胺陰離子、4,7-二-正丁氧基萘基四氫噻吩鎓．三(九氟丁基磺醯基)甲基化物等鎓鹽化合
物；1,10-二溴-正癸烷、1,1-雙(4-氯苯基)-2,2,2-三氯乙烷、苯基-雙(三氯甲基)-均三嗪、4-甲氧基苯基-雙(三氯甲基)-均三嗪、苯乙烯基-雙(三氯甲基)-均三嗪、萘基-雙(三氯甲基)-均三嗪等含有鹵素的化合物；4-三苯甲醯甲基碸、均三甲苯基苯甲醯甲基碸、雙(苯基磺醯基)甲烷等碸化合物；安息香甲苯磺酸鹽、鄰苯三酚三-三氟甲磺酸鹽、鄰硝基苄基三氟甲磺酸鹽、鄰硝基苄基對甲苯磺酸鹽等磺酸化合物；N-(三氟甲基磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)-4-丁基-萘基醯亞胺、N-(三氟甲基磺醯氧基)-4-丙硫基-萘基醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)琥珀醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)鄰苯二甲醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)二苯基馬來醯亞胺、N-(4-甲基苯基磺醯氧基)雙環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二羧基醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)雙環[2.1.1]庚烷-5,6-氧基-2,3-二羧基醯亞胺、N-(4-氟苯基磺醯氧基)萘基醯亞胺、N-(10-樟腦磺醯氧基)萘基醯亞胺等磺醯亞胺化合物；雙(三氟甲基磺醯基)重氮甲烷、雙(環己基磺醯基)重氮甲烷、雙(苯基磺醯基)重氮甲烷、雙(對甲苯磺醯基)重氮甲烷、甲基磺醯基-對甲苯磺醯基重氮甲烷、環己基磺醯基-1,1-二甲基乙基磺醯基重氮甲烷、雙(1,1-二甲基乙基磺醯基)重氮甲烷等重氮甲烷化合物。
該些中，就可形成解析性及鍍敷液耐性優異的抗蝕劑圖案膜而言，較佳為鎓鹽化合物及磺醯亞胺化合物。本組成物可含有一種或兩種以上的光酸產生劑(B)。
相對於聚合物(A)100質量份，本組成物中的光酸產生劑(B)的含量通常為0.1質量份~20質量份，較佳為0.3質量份~15質量份，更佳為0.5質量份~10質量份。本組成物中所含的光酸產生劑(B)的含有比例通常為0.1質量%~6質量%，較佳為0.5質量%~4質量%。
<化合物(C)>
化合物(C)是具有羥基的胺甲酸酯。化合物(C)是化學增幅型正型感光性樹脂組成物中的作為淬滅劑發揮功能的成分。例如，可用於控制藉由曝光而由光酸產生劑(B)生成的酸在樹脂膜中擴散，結果，可提高本組成物的解析性。
化合物(C)具有羥基與胺甲酸酯結構，藉此其分配係數(ClogP)成為與溶劑(D2)的分配係數接近的值。結果，由於化合物(C)與溶劑(D2)相溶，因此可形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。化合物(C)的分配係數通常為0.1~1.5，較佳為0.3~1.4，更佳為0.6~1.1。
作為化合物(C)，例如可列舉：1-(甲基羰基)-2-哌啶甲醇、1-(乙基羰基)-2-哌啶甲醇、1-(甲基羰基)-4-羥基哌啶、1-(乙基羰基)-4-羥基哌啶及N-(甲基羰基)-D-葡萄糖胺等非酸解離性胺甲酸酯；以及1-(第三丁氧基羰基)-2-哌啶甲醇、1-(第三丁氧基羰基)-4-羥基哌啶、N-(第三丁氧基羰基)-L-丙胺酸、2-(第三丁氧基羰基胺基)-3-環己基-1-丙醇、2-(第三丁氧基羰基胺基)-3-甲基-1-丁醇、2-(第三丁氧基羰基胺基)-3-苯基丙醇、(第三丁氧基羰基胺
基)-3-苯基-1-丙醇、2-(第三丁氧基羰基胺基)-1-丙醇、N-(第三丁氧基羰基)乙醇胺、N-(第三丁氧基羰基)-D-葡萄糖胺、1-(第三丁氧基羰基)-2-吡咯啶甲醇、N-(第三丁氧基羰基)-L-纈胺醇(valinol)、第三丁基N-(3-羥基丙基)胺甲酸酯、以及第三丁基-N-(2,3-二羥基丙基)胺甲酸酯等具有酸解離性基的胺甲酸酯(以下亦稱為「酸解離性胺甲酸酯」)。
該些中，亦較佳為酸解離性胺甲酸酯。若是酸解離性胺甲酸酯，則藉由利用曝光由光酸產生劑(B)生成的酸而使酸解離性基分解，藉此可在曝光前與曝光後大大改變化合物(C)的鹼性，因此可提高感光性樹脂組成物的解析性。
本組成物可含有一種或兩種以上的化合物(C)。相對於聚合物(A)100質量份，本組成物中的化合物(C)的含量的下限通常為0.001質量份以上，較佳為0.01質量份以上，上限通常為10質量份以下，較佳為5質量份以下。另外，相對於溶劑(D2)100質量份，本組成物中的化合物(C)的含量的下限通常為0.1質量份以上，較佳為0.2質量份以上，上限通常為1質量份以下，較佳為0.8質量份以下，更佳為0.5質量份以下。
<溶劑(D)>
溶劑(D)含有：選自丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯及環己酮中的至少一種溶劑(D1)；以及選自二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲基乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸
酯、1,4-丁二醇二乙酸酯及1,3-丁二醇二乙酸酯中的至少一種溶劑(D2)。
溶劑(D)100質量%中的溶劑(D1)的含有比例的下限較佳為70質量%以上，更佳為80質量%以上，進而佳為85質量%以上，上限較佳為99質量%以下，更佳為95質量%以下，進而佳為92質量%以下。
溶劑(D)100質量%中的溶劑(D2)的含有比例的下限較佳為1質量%以上，更佳為5質量%以上，進而佳為8質量%以上，上限較佳為30質量%以下，更佳為20質量%以下，進而佳為15質量%以下。若溶劑(D)中的溶劑(D1)及溶劑(D2)的含有比例滿足所述範圍，則可形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
關於本組成物，為了減少抗蝕劑圖案膜的駐波軌跡，使藉由曝光而產生的酸在樹脂膜中擴散。而且，若在樹脂膜中含有溶劑，則酸容易擴散，因此推測可效率良好地減少酸的擴散引起的抗蝕劑圖案膜的駐波軌跡。
溶劑(D1)在一氣壓下沸點(標準沸點)為120℃~160℃，於將感光性樹脂組成物塗佈於基板上後，大部分揮發而幾乎不殘留在樹脂膜中。另一方面，溶劑(D2)是標準沸點超過170℃的溶劑，因此於將感光性樹脂組成物塗佈於基板上後，不揮發而大部分殘留在樹脂膜中。根據以上，推測本組成物藉由在樹脂膜中含有溶劑(D2)，容易使藉由曝光而產生的酸在樹脂膜中擴散，結
果，可效率良好地減少抗蝕劑圖案膜的駐波軌跡。
另一方面，若樹脂膜中含有溶劑，則於低分子成分與所述溶劑難以混合的情況下，所述低分子成分有可能在樹脂膜中偏向存在。由於作為低分子成分的淬滅劑影響酸的擴散，因此推測若淬滅劑在樹脂膜中偏向存在，則無法形成剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
通常，若分配係數近似，則物質彼此的相溶性提高，因此推測本組成物中，藉由使殘留在樹脂膜中的溶劑(本組成物中為溶劑(D2))的分配係數與淬滅劑的分配係數近似，可消除樹脂膜中的淬滅劑的偏向存在，結果，可形成剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。溶劑(D2)的分配係數為0.3~1.2，與作為淬滅劑的化合物(C)的分配係數近似。根據以上，推測本組成物藉由含有溶劑(D2)與化合物(C)，可消除樹脂膜中的化合物(C)的偏向存在，從而可形成剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
分配係數可藉由測定化合物溶解於水與1-辛醇的混合溶液中時的各液層中的化合物的濃度比(分配係數)來算出。相對於水中的化合物濃度而言，1-辛醇中的化合物濃度越高，則越成為顯示疏水性(脂溶性)的數值。所述分配係數亦可藉由專業化學繪圖軟件(Chem Draw Professional)17.1求出。
溶劑(D)可含有溶劑(D1)及溶劑(D2)以外的溶劑(以下為「溶劑(D3)」)。作為溶劑(D3)，例如可列舉：乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、二乙二醇及二乙二醇單乙醚等醇溶劑；
乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙醯乙酸甲酯、乙氧基乙酸乙酯及γ-丁內酯等酯溶劑；甲基戊基酮等酮溶劑；二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚及二乙二醇二-正丙醚等烷二醇二烷基醚；乙二醇單甲醚乙酸酯及乙二醇單乙醚乙酸酯等烷二醇單烷基醚乙酸酯。溶劑(D3)可使用一種或組合使用兩種以上。
所述溶劑(D)100質量%中的溶劑(D3)的含有比例通常未滿30質量%，較佳為未滿20質量%，更佳為0質量%。
本組成物的固體成分濃度通常為5質量%以上，較佳為10質量%~50質量%。若為所述範圍內，則可以最適合於配線或凸塊等鍍敷造形物的製造的厚度形成駐波軌跡得到抑制且剖面為矩形的抗蝕劑圖案膜。
<其他成分>
本組成物可進一步含有其他成分。作為所述其他成分，例如可列舉：化合物(C)以外的淬滅劑；界面活性劑，顯示出改良所述感光性樹脂組成物的塗佈性、消泡性等作用；增感劑，吸收曝光光而使光酸產生劑的酸產生效率提高；鹼可溶性樹脂或低分子酚化合物，控制由所述感光性樹脂組成物形成的樹脂膜的對於鹼性顯影液的溶解速度；紫外線吸收劑，阻止因曝光時的散射光折回至未曝光部所致的光反應；熱聚合禁止劑，提高所述感光性樹脂組成物的保存穩定性；巰基化合物，提高抗蝕劑圖案膜與基板的金屬膜的接著性；咪唑化合物；及矽烷偶合劑等接著助劑、以及抗氧化劑、無機填料。
<感光性樹脂組成物的製造>
本組成物可藉由將所述各成分均勻地混合而製造。另外，為了去除異物，可將所述各成分均勻地混合後，利用膜過濾器或膠囊筒式過濾器(capsule cartridge filter)等過濾器將所得的混合物過濾。
[抗蝕劑圖案膜的製造方法]
本發明的抗蝕劑圖案膜的製造方法包括：步驟(1)，於具有金屬膜的基板的所述金屬膜上形成本發明的感光性樹脂組成物的樹脂膜；步驟(2)，對所述樹脂膜的至少一部分進行曝光；以及步驟(3)，對曝光後的所述樹脂膜進行顯影。
<步驟(1)>
作為所述基板，例如可列舉：半導體基板、玻璃基板。基板的形狀並無特別限制，表面形狀可列舉平板狀及凸凹狀，作為基板的形狀，可列舉圓形及正方形。另外，基板的大小無限制。
作為所述金屬膜，例如可列舉包含鋁、銅、銀、金及鈀等金屬、以及含有所述金屬的兩種以上的合金的膜，較佳為銅膜、即、包含銅及/或銅合金的膜。金屬膜的厚度通常為100Å~10,000Å。較佳為500Å~2,000Å。金屬膜通常設置於所述基板的表面。金屬膜可藉由濺鍍法等方法形成。
所述樹脂膜於具有金屬膜的基板的所述金屬膜上塗佈本組成物而形成。作為本組成物的塗佈方法，例如可列舉：旋塗法、輥塗法、網版印刷法、塗敷器(applicator)法，該些中，較
佳為旋塗法、網版印刷法。
於塗佈本組成物後，為了使溶劑(D)揮發等目的，可對所塗佈的所述本組成物進行加熱處理。所述加熱處理的條件通常為50℃~200℃且0.5分鐘~20分鐘。所述樹脂膜的厚度通常為0.1μm~80μm，較佳為0.5μm~50μm，進而佳為1μm~10μm。
<步驟(2)>
步驟(2)中，對步驟(1)中所形成的樹脂膜的至少一部分進行曝光。通常介隔具有規定的遮罩圖案的光罩(photomask)，以縮小投影曝光，對樹脂膜選擇地進行所述曝光。作為曝光光，例如可列舉波長150nm~600nm、較佳為波長200nm~500nm的紫外線或可見光線。作為曝光光的光源，例如可列舉：低壓水銀燈、高壓水銀燈、超高壓水銀燈、金屬鹵素燈、雷射。曝光量可根據曝光光的種類、本組成物的種類及樹脂膜的厚度適宜選擇，通常為100mJ/cm2~20,000mJ/cm2。
可於對所述樹脂膜的曝光後、顯影前對所述樹脂膜進行加熱處理。所述加熱處理的條件通常為70℃~180℃且0.5分鐘~10分鐘，較佳為75℃~160℃且0.8分鐘~7分鐘，更佳為80℃~140℃且1.0分鐘~5分鐘。
利用所述加熱處理使由光酸產生劑(B)產生的酸在所述樹脂膜中擴散，藉此可減少在所述樹脂膜內生成的駐波效果。
<步驟(3)>
步驟(3)中，對步驟(2)中曝光的樹脂膜進行顯影，形成
抗蝕劑圖案膜。顯影通常使用鹼性顯影液來進行。作為顯影方法，例如可列舉：噴淋法、噴霧法、浸漬法、盛液法、覆液(puddle)法。顯影條件通常是為10℃~30℃且1分鐘~30分鐘。
作為鹼性顯影液，例如可列舉含有一種或兩種以上的鹼性物質的水溶液。作為鹼性物質，例如可列舉：氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、矽酸鈉、氨水、乙胺、正丙胺、二乙胺、三乙胺、單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氫氧化四甲基銨、氫氧化四乙基銨、膽鹼、吡咯、哌啶等。鹼性顯影液中的鹼性物質的濃度通常為0.1質量%~10質量%。鹼性顯影液例如可進一步含有甲醇、乙醇等有機溶劑及/或界面活性劑。
可藉由水等對利用顯影而形成的抗蝕劑圖案膜進行清洗。其後，可使用氣槍(air gun)或加熱板(hot plate)對所述抗蝕劑圖案膜進行乾燥。
如上所述，可於基板的金屬膜上形成作為用於形成鍍敷造形物的模具的抗蝕劑圖案膜，可獲得於金屬膜上具有抗蝕劑圖案膜的鍍敷用基板。抗蝕劑圖案膜的厚度通常為0.1μm~80μm，較佳為0.5μm~50μm，更佳為1.0μm~10μm。
作為抗蝕劑圖案膜的開口部的形狀，可選擇與鍍敷造形物的種類相符的形狀。於鍍敷造形物為配線的情況下，抗蝕劑圖案膜的開口部的從上方觀察到的形狀為線狀，於鍍敷造形物為凸塊的情況下，所述抗蝕劑圖案膜的開口部的從上方觀察到的形狀為正方形。
於抗蝕劑圖案膜的開口部的從上方觀察到的形狀為線狀的情況下，抗蝕劑圖案膜的線寬通常為0.1μm~50μm，較佳為0.3μm~10μm。若為所述範圍內，則本發明的抗蝕劑圖案膜的製造方法的效果更顯著。
抗蝕劑圖案膜的駐波軌跡可藉由利用電子顯微鏡觀察抗蝕劑圖案膜的剖面來確認。於抗蝕劑圖案膜的開口部的從上方觀察到的形狀為線狀的情況下，駐波軌跡的寬度(W4)通常未滿40nm，較佳為未滿20nm。
[鍍敷造形物的製造方法]
本發明的鍍敷造形物的製造方法包括將具有藉由本發明的抗蝕劑圖案膜的製造方法製造的抗蝕劑圖案膜的基板作為鑄模來進行鍍敷處理的步驟(4)。
<步驟(4)>
作為鍍敷處理，可列舉電解鍍敷處理、無電解鍍敷處理及熔融鍍敷處理等濕式鍍敷處理、化學氣相蒸鍍及濺鍍等乾式鍍敷處理。於形成晶圓級加工中的配線或連接端子的情況下，通常藉由電解鍍敷處理而進行。
於進行電解鍍敷處理之前，為了提高抗蝕劑圖案的內壁表面與鍍敷液的親和性，可進行灰化(ashing)處理、助焊劑(flux)處理、及去鑽污(desmear)處理等前處理。
於電解鍍敷處理的情況下，可將藉由濺鍍或無電解鍍敷處理而於抗蝕劑圖案內壁上形成者用作籽晶層，另外，於使用表
面具有金屬膜的基板的情況下，亦可將所述金屬膜用作籽晶層。亦可於形成籽晶層之前形成阻擋層，亦可將籽晶層用作阻擋層。
作為電解鍍敷處理中所使用的鍍敷液，例如可列舉：包含硫酸銅、或焦磷酸銅等的銅鍍敷液；包含氰化金鉀的金鍍敷液；以及包含硫酸鎳或碳酸鎳的鎳鍍敷液。
電解鍍敷處理的條件可根據鍍敷液的種類等適當選擇，例如，於為包含硫酸銅的電解鍍敷處理的情況下，通常為溫度10℃~90℃，電流密度0.1A/dm2~100A/dm2。關於鍍敷處理，可依次進行不同的鍍敷處理。例如，首先進行鍍銅處理，繼而進行鍍鎳處理，繼而進行熔融焊料鍍敷處理，藉此可形成焊料銅柱凸塊。
鍍敷造形物的厚度根據其用途而不同，例如，於凸塊的情況下，通常為5μm~80μm，於配線的情況下，通常為0.1μm~10μm。
<其他步驟>
於本發明的鍍敷造形物的製造方法中，作為其他步驟，可列舉於步驟(4)之後，將抗蝕劑圖案膜去除的步驟(以下，亦稱為「步驟(5)」)。步驟(5)例如藉由含有氫氧化四甲基銨、二甲基亞碸、水及/或N,N-二甲基甲醯胺的抗蝕劑剝離液來進行。
進而，本發明的鍍敷造形物的製造方法可包括如下步驟：例如藉由濕式蝕刻法等將形成有鍍敷造形物的區域以外的金屬膜去除。
[實施例]
以下，基於實施例對本發明進行更具體的說明，但本發明並不限定於該些實施例。
《聚合物的重量平均分子量(Mw)》
於下述條件下利用凝膠滲透層析法來測定聚合物的重量平均分子量(Mw)。
．GPC裝置：東曹(Tosoh)股份有限公司製造，裝置名「HLC-8220-GPC」
．管柱：將東曹(Tosoh)股份有限公司製造的管柱TSK-M及TSK2500串列連接
．溶媒：四氫呋喃
．溫度：40℃
．檢測方法：折射率法
．標準物質：聚苯乙烯
<感光性樹脂組成物的製造>
[實施例1A]
將下述式(A-1)所表示的具有源自單量體的結構單元的聚合物(A-1)(Mw=11,000)100質量份、下述式(B-1)所表示的光酸產生劑(B-1)1質量份、下述式(C-1)所表示的猝滅劑(C-1)0.34質量份及界面活性劑(E1)(商品名「NBX-15」，尼歐斯(Neos)股份有限公司製造)0.1質量份以固體成分濃度成為15質量%的方式於具有下述表1所示的成分及其含有比例的混合溶劑中均勻地
混合，來製造實施例1A的感光性樹脂組成物。
[實施例2A~實施例5A及比較例1A~比較例4A]
除了於實施例1A中使用具有下述表1所示的成分的成分及其含量以外，利用與實施例1A相同的方法製造實施例2A~實施例5A及比較例1A~比較例4A的感光性樹脂組成物。
表1中所示的各成分的詳情如下所述。
式(A-1)中的括號的下標表示各結構單元的含有比例(mol%)。
[化7]
淬滅劑(C-1)及淬滅劑(C-2)的分配係數分別為0.781及4.876。
淬滅劑(C-3)及淬滅劑(C-4)的分配係數分別為1.310及2.887。
．溶劑(D1-1)：丙二醇單甲醚乙酸酯(分配係數=0.5992，標準沸點=146℃)
．溶劑(D2-1)：3-甲氧基丁基乙酸酯(分配係數=0.9320，標準沸點=172℃)
．溶劑(D2-2)：二丙二醇甲醚乙酸酯(分配係數=0.7326，標準沸點=209℃)
．溶劑(D3-1)：γ-丁內酯(分配係數=-0.803，標準沸點=204℃)
所述分配係數是藉由珀金埃爾默(Perkin Elmer)製造的專業化學繪圖軟件(Chem Draw Professional)17.1求出的值。
<抗蝕劑圖案膜的製造>
[實施例1B]
利用東京電子(Tokyo Electron)公司製造的塗佈機-顯影裝
置(coater developer)(製品名「馬克(MARK)-8」)，在包括銅濺鍍膜的矽晶圓基板的銅濺鍍膜上旋塗實施例1A的感光性樹脂組成物，繼而，於110℃下加熱60秒而形成樹脂膜。使用步進機(stepper)(尼康(Nikon)公司製造、型號「NSR-i10D」)，介隔圖案遮罩，對所述樹脂膜進行曝光。將曝光後的塗膜於90℃下加熱60秒，繼而，浸漬於2.38質量%的氫氧化四甲基銨水溶液中90秒並進行顯影。然後，進行流水清洗，並吹氮，於基板的銅濺鍍膜上形成實施例1B的抗蝕劑圖案膜(成為1線/1空間的抗蝕劑圖案膜。抗蝕劑圖案膜的厚度=1.5μm)。
利用電子顯微鏡觀察實施例1B的抗蝕劑圖案膜的剖面的形狀。利用以下方法及基準評價抗蝕劑圖案膜的形狀及駐波軌跡。將測定及評價的結果示於表2中。
《抗蝕劑圖案膜的形狀》
如圖1所示，在於矽晶圓12上積層有銅濺鍍膜11的基板10上測定距離基板100μm、0.75μm及1.5μm的高度的、由抗蝕劑圖案膜20形成的空間的寬度(W1~W3)。另外，算出W2/W1及W3/W1，分別按照以下的基準評價圖案的矩形性。
(矩形性評價基準)
○：0.95以上且1.05以下
△：超過1.05且為1.15以下
×：超過1.15
《駐波軌跡》
如圖2所示，測定積層於基板100上的抗蝕劑圖案膜200中的駐波軌跡300的寬度(W4)。
[實施例2B~實施例5B及比較例1B~比較例4B]
除了於實施例1B中使用表2所示的感光性樹脂組成物來代替實施例1A的感光性樹脂組成物以外，利用與實施例1B相同的方法，形成實施例2B~實施例5B及比較例1B~比較例4B的抗蝕劑圖案膜來進行評價。將評價結果示於表2中。
10:基板
11:銅濺鍍膜
12:矽晶圓
20:抗蝕劑圖案膜
W1~W3:距離基板0μm、0.75μm及1.5μm的高度的、由抗蝕劑圖案膜形成的空間的寬度
Claims (6)
- 一種感光性樹脂組成物，含有：具有酸解離性基的聚合物(A)；光酸產生劑(B)；具有羥基的胺甲酸酯(C)；以及溶劑(D)，所述溶劑(D)含有：選自丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、乳酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯及環己酮中的至少一種溶劑(D1)；以及選自二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲基乙醚、二丙二醇二乙醚、二丙二醇甲醚乙酸酯、二丙二醇乙醚乙酸酯、3-甲氧基丁基乙酸酯、1,4-丁二醇二乙酸酯及1,3-丁二醇二乙酸酯中的至少一種溶劑(D2)，其中在所述感光性樹脂組成物100質量%中，所述聚合物(A)的含量為5質量%~60質量%，所述溶劑(D)的含量為50質量%~95質量%，其中相對於所述聚合物(A)100質量份，所述光酸產生劑(B)的含量為0.1質量份~20質量份，所述具有羥基的胺甲酸酯(C)的含量為0.001質量份~10質量份，其中所述溶劑(D)100質量%中的所述溶劑(D1)的含有比例為70質量%~99質量%，所述溶劑(D2)的含有比例為1質量%~30質量%。
- 如請求項1所述的感光性樹脂組成物，其中所述溶劑(D1)為丙二醇單甲醚乙酸酯。
- 如請求項1所述的感光性樹脂組成物，其中所述具有羥基的胺甲酸酯(C)是具有酸解離性基的胺甲酸酯。
- 如請求項1所述的感光性樹脂組成物，其中相對於所述溶劑(D2)100質量份，感光性樹脂組成物中的所述具有羥基的胺甲酸酯(C)的含量為0.1質量份~1質量份。
- 一種抗蝕劑圖案膜的製造方法，包括：步驟(1)，於具有金屬膜的基板的所述金屬膜上形成如請求項1至4中任一項所述的感光性樹脂組成物的樹脂膜；步驟(2)，對所述樹脂膜的至少一部分進行曝光；以及步驟(3)，對曝光後的所述樹脂膜進行顯影。
- 一種鍍敷造形物的製造方法，包括將具有藉由如請求項5所述的抗蝕劑圖案膜的製造方法形成的抗蝕劑圖案膜的基板作為鑄模來進行鍍敷處理的步驟。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019-082757 | 2019-04-24 | ||
| JP2019082757 | 2019-04-24 |
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| TWI840549B true TWI840549B (zh) | 2024-05-01 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107073516A (zh) | 2014-09-12 | 2017-08-18 | Jsr株式会社 | 具有凹图案的构造体的制造方法、树脂组合物、导电膜的形成方法、电子电路及电子器件 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN107073516A (zh) | 2014-09-12 | 2017-08-18 | Jsr株式会社 | 具有凹图案的构造体的制造方法、树脂组合物、导电膜的形成方法、电子电路及电子器件 |
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