TW202205017A - 中空構造體的製造方法,及中空封裝體的製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明構造提供能抑制因PEB操作導致的頂板部的變形而能穩定地製造中空構造體的製造方法、及中空封裝體的製造方法。
其解決手段為一種中空構造體(100)的製造方法,其具有下述步驟:按照負型感光性樹脂膜(30)表面封堵凹部(15)的開口面的方式配置感光性阻劑膜的步驟;將配置後的感光性樹脂膜(30)曝光的步驟;對曝光後的感光性樹脂膜(30)進行加熱處理的步驟;將加熱處理後的感光性樹脂膜(30A、30B)顯影形成負型圖型(30A)的步驟;針對顯影後的負型圖型(30A)進一步進行加熱處理藉此使其硬化得到頂板部由感光性樹脂膜的硬化體(40)形成的中空構造體(100)的步驟;於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行針對曝光後的感光性樹脂膜(30)進行的加熱處理。
Description
本發明關於中空構造體的製造方法、及中空封裝體的製造方法。
近年來,表面聲波(SAW,surface acoustic wave)過濾器等微型電子裝置的開發不斷進展。密封有此種電子裝置的封裝體具有用於確保表面聲波的傳播、電子裝置的可動構件的可動性的中空構造。
為了形成前述中空構造,可使用感光性樹脂組成物,可藉由在使形成有電極的配線基板上保持中空的狀態下進行模具成型,來製造封裝體。
例如,專利文獻1中,揭示了一種中空封裝體的製造方法,其具有下述步驟:以覆蓋在基板上形成的微機電系統(Micro Electro Mechanical Systems)(MEMS)的方式形成空腔確保部,從而製作中空構造體的步驟;與藉由傳遞成型,用密封層將中空構造體整體密封的步驟。
前述空腔確保部按照以下方式形成。
向MEMS的周圍塗布感光性樹脂組成物後,隔著光罩進行曝光,進行曝光後烘烤(PEB)、顯影,製作側壁。
接下來,將從基礎膜、感光性樹脂組成物層與覆蓋膜依次積層而成的乾式膜阻劑剝離覆蓋膜而得到的產物層合在前述側壁的上方,形成頂板部,再次隔著光罩進行曝光,進行PEB、顯影,將不要的部分除去,藉此,形成空腔確保部。
[先前技術文獻]
專利文獻
專利文獻1:國際公開第2009/151050號
[發明所要解決的課題]
然而,在專利文獻1中記載的製作中空構造體的方法中,在形成空腔確保部時,存在由於PEB操作導致膜狀的頂板部容易變形此種的問題。
本發明是鑒於上述情況而作出的,課題在於提供能抑制因PEB操作導致的頂板部的變形而能穩定地製造中空構造體的中空構造體的製造方法、及中空封裝體的製造方法。
用於解決課題的手段
為了解決上述的課題,本發明採用以下的構成。
即,本發明的第1方式是中空構造體的製造方法,其係由凹部,與封堵該凹部的開口面的頂板部形成的中空構造體的製造方法,其特徵在於,具有下述步驟:步驟(0),準備在表面具有凹部的基板,與感光性阻劑膜,該感光性阻劑膜具有:含有含環氧基的樹脂(A)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)的負型感光性樹脂膜;步驟(i),按照前述感光性阻劑膜的感光性樹脂膜表面封堵前述基板中的前述凹部的開口面的方式,配置前述感光性阻劑膜;步驟(ii),在前述步驟(i)後,將前述感光性樹脂膜曝光;步驟(iii),對前述步驟(ii)後的前述感光性樹脂膜進行加熱處理;步驟(iv),在前述步驟(iii)後,將前述感光性樹脂膜顯影,形成負型圖型;與步驟(v),針對前述步驟(iv)後的前述負型圖型,進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到前述頂板部由前述感光性樹脂膜的硬化體形成的中空構造體,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行前述步驟(iii)中的加熱處理。
本發明的第2方式是中空封裝體的製造方法,其特徵在於,具有下述步驟:藉由密封材料將利用前述第1方式涉及的製造方法製造的中空構造體密封從而得到中空封裝體的步驟。
發明的效果
藉由本發明,可提供能抑制因PEB操作導致的頂板部的變形而能穩定地製造中空構造體的中空構造體的製造方法、及中空封裝體的製造方法。
本說明書及請求項書中,所謂「脂肪族」,是相對於芳香族的相對的概念,定義為表示不具有芳香族性的基、不具有芳香族性的化合物等的概念。
對於「烷基」而言,只要沒有特別說明,包含直鏈狀、支鏈狀及環狀的1價飽和烴基。烷氧基中的烷基也同樣。
對於「伸烷基」而言,只要沒有特別說明,包含直鏈狀、支鏈狀及環狀的2價飽和烴基。
「鹵化烷基」是烷基的氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代而得到的基,作為該鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子。
「氟化烷基」是指烷基的氫原子的一部分或全部被氟原子取代而得到的基。
所謂「構造單位」,是指構成高分子化合物(樹脂、聚合物、共聚物)的單體單位(單體單位)。
記載為「可以具有取代基的」的情況下,包含用1價基取代氫原子(-H)的情況,與用2價基取代亞甲基(-CH2
-)的情況這兩者。
「曝光」是包含放射線的照射整體的概念。
(中空構造體的製造方法)
本發明的第1方式涉及的製造方法是由凹部,與封堵該凹部的開口面的頂板部形成的中空構造體的製造方法,具有下述的步驟(0)及步驟(i)~(v)。此外,第1方式涉及的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟(iii)中的加熱處理。
步驟(0):準備在表面具有凹部的基板,與具有含有含環氧基的樹脂(A)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)的負型感光性樹脂膜的感光性阻劑膜的步驟
步驟(i):按照前述感光性阻劑膜的感光性樹脂膜表面封堵前述基板中的前述凹部的開口面的方式,配置前述感光性阻劑膜的步驟
步驟(ii):在前述步驟(i)後,將前述感光性樹脂膜曝光的步驟
步驟(iii):對前述步驟(ii)後的前述感光性樹脂膜進行加熱處理的步驟
步驟(iv):在前述步驟(iii)後,將前述感光性樹脂膜顯影,形成負型圖型的步驟
步驟(v):針對前述步驟(iv)後的前述負型圖型,進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到前述頂板部由前述感光性樹脂膜的硬化體形成的中空構造體的步驟
藉由本方式涉及的製造方法製造的中空構造體由凹部,與封堵該凹部的開口面的頂板部形成。該中空構造體可合適地用於可在SAW過濾器、MEMS、各種感測器等中利用的中空封裝體。
[步驟(0)]
本方式中的步驟(0)中,準備在表面具有凹部的基板、與具有含有含環氧基的樹脂(A)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)的負型感光性樹脂膜的感光性阻劑膜。
《關於在表面具有凹部的基板》
作為在表面具有凹部的基板,可舉出在基板上形成有圖型的構造體、高低差基板等。需要說明的是,該凹部可由有機材料構成,也可由無機材料構成。
此種在表面具有凹部的基板例如可藉由具有下述步驟的方法來製造:使用負型感光性樹脂組成物,在支撐體上形成感光性樹脂膜的步驟(以下,稱為「膜形成步驟」);將前述感光性樹脂膜曝光的步驟(以下,稱為「曝光步驟」);用含有有機溶劑的顯影液將前述曝光後的感光性樹脂膜顯影,形成成為凹部的側壁的負型圖型的步驟(以下,稱為「顯影步驟」)。此種製造在表面具有凹部的基板的方法可按照以下方式進行。
膜形成步驟:
首先,利用旋塗法、輥塗法、絲網印刷法等已知的方法,將負型感光性樹脂組成物塗布在支撐體上,進行烘烤(塗布後烘烤(PAB))處理,例如在50~150℃的溫度條件下實施2~60分鐘,形成感光性樹脂膜。
需要說明的是,該膜形成步驟也可藉由將使用負型感光性樹脂組成物預先製作的感光性樹脂組成物層配置在支撐體上來進行。
作為支撐體,沒有特別限制,可使用現有已知的支撐體,例如,可舉出電子零件用的基板、在其上形成了規定的配線圖型的電子零件用的基板等。
作為電子零件用的基板,更具體而言,可舉出矽、氮化矽、鈦、鉭、鉭酸鋰(LiTaO3
)、鈮、鈮酸鋰(LiNbO3
)、鈀、鈦鎢、銅、鉻、鐵、鋁等金屬製的基板、玻璃基板等。
作為配線圖型的材料,例如可使用銅、鋁、鎳、金等。
由負型感光性樹脂組成物形成的感光性樹脂膜的膜厚沒有特別限制,優選為10~100μm左右。
曝光步驟:
接下來,針對形成的感光性樹脂膜,使用已知的曝光裝置,進行隔著形成了規定的圖型的遮罩(遮罩圖型)的曝光、或利用不隔著遮罩圖型的基於電子束的直接照射的繪圖等進行的選擇性的曝光後,根據需要,例如在80~150℃的溫度條件下,實施40~1200秒、優選40~1000秒、更優選60~900秒烘烤(曝光後烘烤(PEB))處理。
用於曝光的波長沒有特別限制,選擇性地照射(曝光)放射線、例如波長為300~500nm的紫外線、i線(波長365nm)或可見光線。作為該等放射線的線源,可使用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射等。
此處所謂放射線,是指紫外線、可見光線、遠紫外線、X射線、電子束等。放射線照射量根據組成物中的各成分的種類、摻合量、塗膜的膜厚等的不同而不同,例如在使用超高壓汞燈的情況下,為100~2000mJ/cm2
。
感光性樹脂膜的曝光方法可以是在空氣、氮氣等非活性氣體中進行的通常的曝光(乾式曝光),也可以是液浸曝光(Liquid Immersion Lithography)。
顯影步驟:
接下來,用含有有機溶劑的顯影液(有機系顯影液)將前述曝光後的感光性樹脂膜顯影。顯影之後,優選進行潤洗處理。根據需要,可進行烘烤處理(後烘烤)。
作為有機系顯影液所含有的有機溶劑,可從已知的有機溶劑中適當選擇。具體而言,可舉出酮系溶劑、酯系溶劑、醇系溶劑、腈系溶劑、醯胺系溶劑、醚系溶劑等極性溶劑、烴系溶劑等。
作為酮系溶劑,可舉出例如1-辛酮、2-辛酮、1-壬酮、2-壬酮、丙酮、4-庚酮、1-己酮、2-己酮、二異丁基酮、環己酮、甲基環己酮、苯基丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、乙醯丙酮、丙酮基丙酮、紫羅酮、二丙酮基醇、乙醯甲醇、苯乙酮、甲基萘基酮、異佛爾酮、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯、甲基戊基酮(2-庚酮)等。該等中,作為酮系溶劑,優選甲基戊基酮(2-庚酮)。
作為酯系溶劑,可舉出例如乙酸甲酯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸異丙酯、乙酸戊酯、乙酸異戊酯、甲氧基乙酸乙酯、乙氧基乙酸乙酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙二醇單丙基醚乙酸酯、乙二醇單丁基醚乙酸酯、乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、二乙二醇單丙基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、二乙二醇單苯基醚乙酸酯、二乙二醇單丁基醚乙酸酯、二乙二醇單乙基醚乙酸酯、乙酸2-甲氧基丁酯、乙酸3-甲氧基丁酯、乙酸4-甲氧基丁酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基丁酯、乙酸3-乙基-3-甲氧基丁酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯、丙二醇單乙基醚乙酸酯、丙二醇單丙基醚乙酸酯、乙酸2-乙氧基丁酯、乙酸4-乙氧基丁酯、乙酸4-丙氧基丁酯、乙酸2-甲氧基戊酯、乙酸3-甲氧基戊酯、乙酸4-甲氧基戊酯、乙酸2-甲基-3-甲氧基戊酯、乙酸3-甲基-3-甲氧基戊酯、乙酸3-甲基-4-甲氧基戊酯、乙酸4-甲基-4-甲氧基戊酯、丙二醇二乙酸酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丁酯、甲酸丙酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯、乳酸丙酯、碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、丙酮酸丁酯、乙醯乙酸甲酯、乙醯乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸異丙酯、2-羥基丙酸甲酯、2-羥基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸丙酯等。該等中,作為酯系溶劑,優選乙酸丁酯或PGMEA。
作為腈系溶劑,可舉出例如乙腈、丙腈、戊腈、丁腈等。
根據需要,可在有機系顯影液中摻合已知的添加劑。作為該添加劑,可舉出例如界面活性劑。作為界面活性劑,沒有特別限制,例如可使用離子性、非離子性的氟系及/或矽系界面活性劑等。
作為界面活性劑,優選非離子性的界面活性劑,更優選非離子性的氟系界面活性劑、或非離子性的矽系界面活性劑。
摻合界面活性劑的情況下,相對於有機系顯影液的總量而言,其摻合量通常為0.001~5質量%,優選為0.005~2質量%,更優選為0.01~0.5質量%。
顯影處理可利用已知的顯影方法實施,可舉出例如將支撐體在顯影液中浸漬一定時間的方法(浸漬法)、藉由表面張力將顯影液堆積在支撐體表面上並靜置一定時間的方法(旋覆浸沒式(puddle)顯影法)、將顯影液噴霧至支撐體表面的方法(噴霧法)、一邊使顯影液排出噴嘴以一定速度在以一定速度旋轉的支撐體上掃描、一邊持續排出顯影液的方法(動態分配(dynamic dispense)法)等。
使用了潤洗液的潤洗處理(洗滌處理)可利用已知的潤洗方法實施。作為該潤洗處理的方法,可舉出例如向以一定速度旋轉的支撐體上持續排出潤洗液的方法(旋轉塗布法)、將支撐體在潤洗液中浸漬一定時間的方法(浸漬法)、將潤洗液噴霧至支撐體表面的方法(噴霧法)等。
潤洗處理優選使用含有有機溶劑的潤洗液。
藉由上述的膜形成步驟、曝光步驟及顯影步驟,能製造在表面具有凹部的基板(在基板上形成了圖型的構造體、高低差基板)。
側壁的厚度(相對於支撐體而言的水準方向的尺寸)及高度(相對於支撐體而言的垂直方向的尺寸)可基於根據被收容在凹部的電子裝置的種類而確定的中空部的大小適當設定。
《關於感光性阻劑膜》
本方式中的感光性阻劑膜具有含有含環氧基的樹脂(A)(以下,稱為「(A)成分」。)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)(以下,稱為「(I)成分」)的負型感光性樹脂膜。
在後文中對構成所述感光性阻劑膜的成分進行詳細說明。
使用所述感光性阻劑膜,形成感光性樹脂膜,針對該感光性樹脂膜,選擇性地進行曝光時,在該感光性樹脂膜的曝光部,由(I)成分產生酸,藉由該酸的作用,(A)成分中的環氧基進行開環聚合,該(A)成分在含有有機溶劑的顯影液中的溶解性減少,另一方面,在該感光性樹脂膜的未曝光部,該(A)成分在含有有機溶劑的顯影液中的溶解性不發生變化,因此,在該感光性樹脂膜的曝光部與未曝光部之間,產生在含有有機溶劑的顯影液中的溶解性的差異。即,該感光性樹脂膜為負型。因此,若用含有有機溶劑的顯影液將該感光性樹脂膜顯影,則可將未曝光部溶解除去,可形成負型圖型。
此處,感光性阻劑膜所具有的負型感光性樹脂膜典型地由B階段(B-Stage)狀(半硬化狀態)的樹脂材料構成。
作為感光性阻劑膜,可舉出由感光性樹脂膜形成的單層的感光性阻劑膜、由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜。
所述感光性阻劑膜可藉由以下方式來製造:將(A)成分及(I)成分溶解於溶劑中而成的負型感光性樹脂組成物塗布於基材膜上,使其乾燥,從而形成感光性樹脂膜;或者,在形成了該感光性樹脂膜後,將基材膜剝離。
對於負型感光性樹脂組成物向基材膜上的塗布而言,使用基於塗敷器(applicator)、刮刀塗布機(blade coater)、唇式塗布機(lip coater)、逗號塗布機(comma coater)、膜塗機(film coater)等的適當的方法進行即可。
感光性樹脂膜的厚度優選為100μm以下,更優選為5~50μm。
作為基材膜,可使用已知的基材膜,例如可使用熱塑性樹脂膜等。作為該熱塑性樹脂,可舉出例如聚對苯二甲酸乙二醇酯等聚酯。基材膜的厚度優選為2~150μm。
本方式涉及的中空構造體的製造方法中,使用上述步驟(0)中準備的在表面具有凹部的基板,與感光性阻劑膜,進行步驟(i)~步驟(v)。
作為中空構造體的製造方法,可舉出例如以下所示的第1實施方式、及第2實施方式。
關於第1實施方式:
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜形成的單層的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟1-(i)、步驟1-(ii)、步驟1-(iii)、步驟1-(iv)、步驟1-(v)的方式。
關於第2實施方式:
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,在顯影步驟之前,進行從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作的方式。
優選分別可舉出以下所示的第(2-1)實施方式、第(2-2)實施方式及第(2-3)實施方式。
關於第(2-1)實施方式:
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-1-(i)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作、步驟2-1-(ii)、步驟2-1-(iii)、步驟2-1-(iv)、步驟2-1-(v)的方式。
關於第(2-2)實施方式:
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-2-(i)、步驟2-2-(ii)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作、步驟2-2-(iii)、步驟2-2-(iv)、步驟2-2-(v)的方式。
關於第(2-3)實施方式:
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-3-(i)、步驟2-3-(ii)、步驟2-3-(iii)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作、步驟2-3-(iv)、步驟2-3-(v)的方式。
以下,參照附圖對中空構造體的製造方法的各實施方式進行說明。
<第1實施方式>
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜形成的單層的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟1-(i)、步驟1-(ii)、步驟1-(iii)、步驟1-(iv)、步驟1-(v)的方式。
圖1為說明第1實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
圖1中,由基板10與在基板10上形成的側壁20構成在表面具有凹部15的基板。作為感光性阻劑膜,使用了由感光性樹脂膜30形成的單層的感光性阻劑膜。
本實施方式中,側壁20由感光性樹脂材料形成。形成側壁20的感光性樹脂材料可以為與構成頂板部的感光性樹脂膜相同的材料,也可以為不同的材料。
[步驟1-(i)]
步驟1-(i)中,以感光性阻劑膜的感光性樹脂膜30表面封堵基板10中的凹部15的開口面的方式,配置感光性阻劑膜。
圖1中,感光性阻劑膜以隔著側壁20與基板10相對的方式配置。而且,形成了由基板10、側壁20、與感光性樹脂膜30圍成的中空的密閉空間。
[步驟1-(ii)]
步驟1-(ii)中,將感光性樹脂膜30曝光。
例如,針對感光性樹脂膜30,使用已知的曝光裝置,進行隔著形成有規定的圖型的光罩60的選擇性的曝光。
用於曝光的波長沒有特別限制,選擇性地照射(曝光)放射線、例如波長為300~500nm的紫外線、i線(波長365nm)或可見光線。作為該等放射線的線源,可使用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射等。
[步驟1-(iii)]
步驟1-(iii)中,對曝光後的感光性樹脂膜30進行加熱處理、所謂的曝光後烘烤(PEB)處理。
第1實施方式涉及的中空構造體的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟1-(iii)中的加熱處理。
步驟1-(iii)中的加熱處理的溫度為40℃以上且70℃以下,優選為40℃以上且60℃以下,更優選為50℃以上且60℃以下。
步驟1-(iii)中的加熱處理的持續時間為3分鐘以上,優選為5分鐘以上且60分鐘以下,更優選為10分鐘以上且30分鐘以下。
優選藉由下述方式進行步驟1-(iii)中的加熱處理:於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上(第1加熱),從上述加熱後的溫度繼續進一步於90℃以上的溫度加熱3分鐘以上(第2加熱)。
第1加熱中的溫度,其持續時間優選為50℃以上且70℃以下,更優選為50℃以上且60℃以下,優選為5分鐘以上且60分鐘以下,更優選為5分鐘以上且30分鐘以下。
第2加熱中的溫度,其持續時間優選為90℃以上且120℃以下,更優選為90℃以上且100℃以下,優選為3分鐘以上且30分鐘以下,更優選為3分鐘以上且10分鐘以下。
通過此種第1加熱後的溫度的基礎上的進一步的加熱(第2加熱),促進感光性樹脂膜30曝光部中的(A)成分中的環氧基的開環聚合,能實現頂板部的強度的提高。此外,抑制中空內的空氣的膨脹,變得容易抑制因PEB操作而導致的頂板部的變形。
例如,對於步驟1-(iii)中的加熱處理而言,可以合適地舉出於40℃以上且60℃以下的溫度加熱10分鐘以上且30分鐘以下藉此進行加熱處理方式。
另外,例如,對於步驟1-(iii)中的加熱處理而言,可以合適地舉出下述方式:於50℃以上且70℃以下的溫度加熱5分鐘以上且30分鐘以下,從上述加熱後的溫度繼續進一步於90℃以上且100℃以下的溫度加熱3分鐘以上且10分鐘以下,藉此進行加熱處理。
藉由步驟1-(iii)中的加熱處理,曝光後的感光性樹脂膜30成為(A)成分中的環氧基進行了開環聚合的曝光部30A、與無變化的未曝光部30B。
[步驟1-(iv)]
步驟1-(iv)中,將PEB處理後的感光性樹脂膜30 (30A、30B)顯影,形成負型圖型(曝光部30A)。
此處的顯影可按照與上述的[步驟(0)]中的顯影步驟同樣的方式進行。顯影後,優選進行潤洗處理。
藉由步驟1-(iv)中的顯影,可將未曝光部30B溶解除去,作為負型圖型,成為頂板部的曝光部30A殘留而形成圖像。
[步驟1-(v)]
步驟1-(v)中,針對顯影後的負型圖型(曝光部30A),進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到頂板部由感光性樹脂膜30的硬化體40形成的中空構造體100。圖1中,對於硬化體40而言,形成側壁20的感光性樹脂材料與感光性樹脂膜30分別進行硬化而進行一體化。
步驟1-(v)中的加熱處理的溫度例如為100℃以上,優選為100℃以上且250℃以下,更優選為150℃以上且200℃以下。
步驟1-(v)中的加熱處理的持續時間例如為30分鐘以上,優選為30分鐘以上且120分鐘以下,更優選為30分鐘以上且90分鐘以下。
上文中說明的第1實施方式涉及的中空構造體的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟1-(iii)中的加熱處理。藉此,在進行PEB操作時,與以往相比,能抑制中空內的空氣的膨脹,不僅降低內壓,而且能使(A)成分的環氧基的開環聚合進行。因此,藉由第1實施方式,能抑制因PEB操作而導致的頂板部的變形,能穩定地製造中空構造體。
<第(2-1)實施方式>
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-1-(i)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作(步驟2-1-(D))、步驟2-1-(ii)、步驟2-1-(iii)、步驟2-1-(iv)、步驟2-1-(v)的方式。
圖2為說明第(2-1)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
圖2中,由基板10與在基板10上形成的側壁20構成在表面具有凹部15的基板。作為感光性阻劑膜,使用了由感光性樹脂膜30積層於基材膜50而成的積層膜80形成的感光性阻劑膜。
[步驟2-1-(i)]
步驟2-1-(i)中,以感光性阻劑膜(積層膜80)的感光性樹脂膜30表面封堵基板10中的凹部15的開口面的方式,配置積層膜80。
圖2中,積層膜80以隔著側壁20與基板10相對的方式配置。而且,形成了由基板10、側壁20、與感光性樹脂膜30圍成的中空的密閉空間。
[步驟2-1-(D)]
第(2-1)實施方式中,在步驟(i)與前述步驟(ii)之間進行從感光性樹脂膜30剝離基材膜50的操作。即,步驟2-1-(D)中,在步驟2-1-(i)之後,從積層膜80中的感光性樹脂膜30剝離基材膜50。
[步驟2-1-(ii)]~[步驟2-1-(v)]
步驟2-1-(ii)中,將感光性樹脂膜30曝光。
步驟2-1-(iii)中,對曝光後的感光性樹脂膜30進行加熱處理、所謂的曝光後烘烤(PEB)處理。
步驟2-1-(iv)中,將PEB處理後的感光性樹脂膜30(30A、30B)顯影,形成負型圖型(曝光部30A)。
步驟2-1-(v)中,針對顯影後的負型圖型(曝光部30A),進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到頂板部由感光性樹脂膜30的硬化體40形成的中空構造體100。
針對步驟2-1-(ii)、步驟2-1-(iii)、步驟2-1-(iv)及步驟2-1-(v)的操作的說明與針對上述的第1實施方式中的步驟1-(ii)、步驟1-(iii)、步驟1-(iv)及步驟1-(v)的操作的說明分別同樣。
上文中說明的第(2-1)實施方式涉及的中空構造體的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟2-1-(iii)中的加熱處理。藉此,在進行PEB操作時,與以往相比,能抑制中空內的空氣的膨脹,不僅降低內壓,而且能使(A)成分的環氧基的開環聚合進行。
此外,第(2-1)實施方式中,在PEB步驟之前的步驟2-1-(i)與步驟2-1-(ii)之間,進行將積層膜80的基材膜50剝離的操作。藉此,能防止因PEB操作時的加熱而導致的、基材膜的熱膨脹所導致的不良情況。
由於以上的原因,藉由第(2-1)實施方式,能抑制因PEB操作導致的頂板部的變形而能穩定地製造中空構造體。
所謂因PEB操作時的加熱而導致的、基材膜的熱膨脹所導致的不良情況,是指由於基材膜的熱膨脹而進行伸長,與該基材膜積層的感光性樹脂膜追隨該伸長,發生感光性樹脂膜的圖型偏移。發生感光性樹脂膜的圖型偏移時,存在頂板部的周端部變形、中空構造體的強度下降等問題。
<第(2-2)實施方式>
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-2-(i)、步驟2-2-(ii)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作(步驟2-2-(D))、步驟2-2-(iii)、步驟2-2-(iv)、步驟2-2-(v)的方式。
圖3為說明第(2-2)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
圖3中,由基板10與在基板10上形成的側壁20構成在表面具有凹部15的基板。作為感光性阻劑膜,使用了由感光性樹脂膜30積層於基材膜50而成的積層膜80形成的感光性阻劑膜。
[步驟2-2-(i)]
步驟2-2-(i)中,以感光性阻劑膜(積層膜80)的感光性樹脂膜30表面封堵基板10中的凹部15的開口面的方式,配置積層膜80。
圖3中,積層膜80以隔著側壁20與基板10相對的方式配置。而且,形成了由基板10、側壁20、與感光性樹脂膜30圍成的中空的密閉空間。
[步驟2-2-(ii)]
步驟2-2-(ii)中,隔著基材膜50,將感光性樹脂膜30曝光。
例如,針對感光性樹脂膜30,使用已知的曝光裝置,透過基材膜50,進行隔著形成有規定的圖型的光罩60的選擇性的曝光。
用於曝光的波長沒有特別限制,選擇性地照射(曝光)放射線、例如波長為300~500nm的紫外線、i線(波長365nm)或可見光線。作為該等放射線的線源,可使用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射等。
[步驟2-2-(D)]
第(2-2)實施方式中,在步驟(ii)與前述步驟(iii)之間進行從曝光後的感光性樹脂膜30剝離基材膜50的操作。即,步驟2-2-(D)中,在步驟2-2-(ii)之後,從積層膜80中的感光性樹脂膜30剝離基材膜50。
[步驟2-2-(iii)]~[步驟2-2-(v)]
步驟2-2-(iii)中,對曝光後的感光性樹脂膜30進行加熱處理、所謂的曝光後烘烤(PEB)處理。
步驟2-2-(iv)中,將PEB處理後的感光性樹脂膜30(30A、30B)顯影,形成負型圖型(曝光部30A)。
步驟2-2-(v)中,針對顯影後的負型圖型(曝光部30A),進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到頂板部由感光性樹脂膜30的硬化體40形成的中空構造體100。
針對步驟2-2-(iii)、步驟2-2-(iv)及步驟2-2-(v)的操作的說明與針對上述的第1實施方式中的步驟1-(iii)、步驟1-(iv)及步驟1-(v)的操作的說明分別同樣。
上文中說明的第(2-2)實施方式涉及的中空構造體的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟2-2-(iii)中的加熱處理。藉此,在進行PEB操作時,與以往相比,能抑制中空內的空氣的膨脹,不僅降低內壓,而且能使(A)成分的環氧基的開環聚合進行。
此外,第(2-2)實施方式中,在PEB步驟之前的步驟2-2-(ii)與步驟2-2-(iii)之間,進行將積層膜80的基材膜50剝離的操作。藉此,能防止因PEB操作時的加熱而導致的、基材膜的熱膨脹所導致的不良情況。
由於以上的原因,藉由第(2-2)實施方式,能抑制因PEB操作而導致的頂板部的變形,能穩定地製造中空構造體。
<第(2-3)實施方式>
步驟(0)中,作為感光性阻劑膜,準備由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況下,依次進行步驟2-3-(i)、步驟2-3-(ii)、步驟2-3-(iii)、從感光性樹脂膜剝離基材膜的操作(步驟2-3-(D))、步驟2-3-(iv)、步驟2-3-(v)的方式。
圖4為說明第(2-3)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
圖4中,由基板10與在基板10上形成的側壁20構成了在表面具有凹部15的基板。作為感光性阻劑膜,使用了由感光性樹脂膜30積層於基材膜50而成的積層膜80形成的感光性阻劑膜。
[步驟2-3-(i)]
步驟2-3-(i)中,以感光性阻劑膜(積層膜80)的感光性樹脂膜30表面封堵基板10中的凹部15的開口面的方式,配置積層膜80。
圖4中,積層膜80以隔著側壁20與基板10相對的方式配置。而且,形成了由基板10、側壁20、與感光性樹脂膜30圍成的中空的密閉空間。
[步驟2-3-(ii)]
步驟2-3-(ii)中,隔著基材膜50,將感光性樹脂膜30曝光。
例如,針對感光性樹脂膜30,使用已知的曝光裝置,透過基材膜50,進行隔著形成有規定的圖型的光罩60的選擇性的曝光。
用於曝光的波長沒有特別限制,選擇性地照射(曝光)放射線、例如波長為300~500nm的紫外線、i線(波長365nm)或可見光線。作為該等放射線的線源,可使用低壓汞燈、高壓汞燈、超高壓汞燈、金屬鹵化物燈、氬氣雷射等。
[步驟2-3-(iii)]
步驟2-3-(iii)中,對曝光後的感光性樹脂膜30進行PEB處理。
針對步驟2-3-(iii)的操作的說明與針對上述的第1實施方式中的步驟1-(iii)的操作的說明同樣。
藉由步驟2-3-(iii)中的加熱處理,曝光後的感光性樹脂膜30成為(A)成分中的環氧基進行了開環聚合的曝光部30A、與無變化的未曝光部30B。
[步驟2-3-(D)]
第(2-3)實施方式中,在步驟(iii)與前述步驟(iv)之間,進行從PEB處理後的感光性樹脂膜30(30A、30B)剝離基材膜50的操作。即,步驟2-3-(D)中,在步驟2-3-(iii)之後,從積層膜80中的感光性樹脂膜30剝離基材膜50。
[步驟2-3-(iv)]~[步驟2-3-(v)]
步驟2-3-(iv)中,將PEB處理後的感光性樹脂膜30(30A、30B)顯影,形成負型圖型(曝光部30A)。
步驟2-3-(v)中,針對顯影後的負型圖型(曝光部30A),進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到頂板部由感光性樹脂膜30的硬化體40形成的中空構造體100。
針對步驟2-3-(iv)及步驟2-3-(v)的操作的說明與針對上述的第1實施方式中的步驟1-(iv)及步驟1-(v)的操作的說明分別同樣。
上文中說明的第(2-3)實施方式涉及的中空構造體的製造方法中,於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行步驟2-3-(iii)中的加熱處理。藉此,在進行PEB操作時,與以往相比,能抑制中空內的空氣的膨脹,不僅降低內壓,而且能使(A)成分的環氧基的開環聚合進行。
此外,第(2-3)實施方式中,在PEB步驟後的步驟2-3-(iii)與步驟2-3-(iv)之間進行將積層膜80的基材膜50剝離的操作。所述第(2-3)實施方式中,雖然向基材膜50施加了因PEB操作而導致的熱,但被控制為於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上。藉此,基材膜50的熱膨脹不易發生,可抑制感光性樹脂膜的圖型偏移的發生。
由於以上的原因,藉由第(2-3)實施方式,能抑制因PEB操作而導致的頂板部的變形,能穩定地製造中空構造體。
<其他實施方式>
對於上述的實施方式涉及的中空構造體的製造方法,作為感光性阻劑膜,對準備由感光性樹脂膜形成的單層的感光性阻劑膜、或由感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜形成的感光性阻劑膜的情況進行了說明,但不限於該等,例如,也可以是準備由在基材膜上依次積層感光性樹脂膜與覆蓋膜而成的積層體形成的感光性阻劑膜的情況。
作為覆蓋膜,可使用已知的覆蓋膜,例如可使用聚乙烯膜、聚丙烯膜等。作為覆蓋膜,優選與感光性樹脂膜的粘接力小於基材膜的膜。
覆蓋膜的厚度優選為2~150μm,更優選為2~100μm,進一步優選為5~50μm。
基材膜與覆蓋膜可以為相同的膜材料,也可以為不同的膜材料。
在使用時,例如,可一邊剝離覆蓋膜,一邊作為感光性樹脂膜/基材膜的積層膜使用。
《關於構成感光性阻劑膜的成分》
本方式中的感光性阻劑膜具有含有含環氧基的樹脂(A)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)的負型感光性樹脂膜。
・含環氧基的樹脂(A):
含環氧基的樹脂((A)成分)沒有特別限制,為在1分子中具有對於因曝光而形成圖型而言充分的環氧基的樹脂即可。
作為(A)成分,可舉出例如酚醛(Novolac)型環氧樹脂(Anv)、雙酚A型環氧樹脂(Abp)、雙酚F型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、丙烯酸樹脂(Aac)。
・・酚醛型環氧樹脂(Anv)
作為酚醛型環氧樹脂(Anv),可以合適地舉出下述通式(A1)表示的樹脂(A1)(以下,也稱為「(A1)成分」)。
[化1][式中,Rp1
及Rp2
各自獨立地為氫原子或碳原子數為1~5的烷基。複數個Rp1
相互可以相同也可以不同。複數個Rp2
相互可以相同也可以不同。n1
為1~5的整數。REP
為含環氧基的基。複數個REP
相互可以相同也可以不同。]
前述式(A1)中,Rp1
、Rp2
的碳原子數為1~5的烷基例如為碳原子數為1~5的直鏈狀、支鏈狀、或環狀的烷基。作為直鏈狀或支鏈狀的烷基,可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基等,作為環狀的烷基,可舉出環丁基、環戊基等。
其中,作為Rp1
、Rp2
,優選氫原子或者直鏈狀或支鏈狀的烷基,更優選氫原子或者直鏈狀的烷基,特別優選氫原子或者甲基。
式(A1)中,複數個Rp1
相互可以相同也可以不同。複數個Rp2
相互可以相同也可以不同。
式(A1)中,n1
為1~5的整數,優選為2或3,更優選為2。
式(A1)中,REP
為含環氧基的基。
作為REP
的含環氧基的基,沒有特別限制,可舉出僅由環氧基形成的基;僅由脂環式環氧基形成的基;具有環氧基或脂環式環氧基,與2價連結基的基。
所謂脂環式環氧基,是具有作為三圓環醚的氧雜環丙烷構造的脂環式基,具體而言,是具有脂環式基與氧雜環丙烷構造的基。
作為成為脂環式環氧基的基本骨架的脂環式基,可以為單環,也可以為多環。作為單環的脂環式基,可舉出環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基、環辛基等。另外,作為多環的脂環式基,可舉出降冰片基、異冰片基、三環壬基、三環癸基、四環十二烷基等。另外,該等脂環式基的氫原子可以被烷基、烷氧基、羥基等取代。
具有環氧基或脂環式環氧基、與2價連結基的基的情況下,優選環氧基或脂環式環氧基隔著鍵結於式中的氧原子(-O-)的2價連結基進行鍵結。
此處,作為2價連結基,沒有特別限制,可舉出可以具有取代基的2價烴基、包含雜原子的2價連結基等作為優選的例子。
關於可以具有取代基的2價烴基:
所述2價烴基可以為脂肪族烴基,也可以為芳香族烴基。
2價烴基中的脂肪族烴基可以為飽和,也可以為不飽和,通常優選為飽和。
作為該脂肪族烴基,更具體而言,可舉出直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、或在構造中包含環的脂肪族烴基等。
前述直鏈狀的脂肪族烴基的碳原子數優選為1~10,更優選為1~6,進一步優選為1~4,最優選為1~3。作為直鏈狀的脂肪族烴基,優選直鏈狀的伸烷基,具體而言,可舉出亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[
-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
前述支鏈狀的脂肪族烴基的碳原子數優選為2~10,更優選為2~6,進一步優選為2~4,最優選為2或3。作為支鏈狀的脂肪族烴基,優選支鏈狀的伸烷基,具體而言,可舉出-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、
-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等烷基亞甲基;-CH(CH3
)CH2
-、-CH(CH3
)CH(CH3
)-、
-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等烷基三亞甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等烷基四亞甲基等烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中的烷基,優選碳原子數為1~5的直鏈狀的烷基。
作為前述在構造中包含環的脂肪族烴基,可舉出脂環式烴基(從脂肪族烴環中除去2個氫原子而成的基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基的末端而成的基、脂環式烴基存在於直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基的中間的基等。作為前述直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基,可舉出與前述同樣的例子。
前述脂環式烴基的碳原子數優選為3~20,更優選為3~12。
前述脂環式烴基可以為多環式基,也可以為單環式基。作為單環式的脂環式烴基,優選從單環烷烴中除去2個氫原子而成的基。作為該單環烷烴,優選碳原子數為3~6的單環烷烴,具體而言,可舉出環戊烷、環己烷等。
作為多環式的脂環式烴基,優選從多環烷烴中除去2個氫原子而成的基,作為該多環烷烴,優選碳原子數為7~12的多環烷烴,具體而言,可舉出金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
2價烴基中的芳香族烴基為具有至少1個芳香環的烴基。該芳香環沒有特別限制,只要是具有(4n+2)個π電子的環狀共軛體系即可,可以為單環式,也可以為多環式。芳香環的碳原子數優選為5~30,更優選為5~20,進一步優選為6~15,特別優選為6~12。作為芳香環,具體而言,可舉出苯、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環的碳原子的一部分被雜原子取代而成的芳香族雜環等。作為芳香族雜環中的雜原子,可舉出氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體而言,可舉出吡啶環、噻吩環等。
作為芳香族烴基,具體而言,可舉出從前述芳香族烴環或芳香族雜環中除去除去2個氫原子而成的基(伸芳基或伸雜芳基);從包含2個以上芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、芴等)中除去2個氫原子而成的基;從前述芳香族烴環或芳香族雜環中除去1個氫原子而成的基(芳基或雜芳基)的1個氫原子被伸烷基取代而成的基(例如,從苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基中的芳基中進一步除去1個氫原子而成的基)等。鍵結於前述芳基或雜芳基的伸烷基的碳原子數優選為1~4,更優選為1~2,特別優選為1。
2價烴基可以具有取代基。
作為2價烴基的、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基可以具有取代基,也可不具有取代基。作為該取代基,可舉出氟原子、被氟原子取代的碳原子數為1~5的氟化烷基、羰基等。
作為2價烴基的、在構造中包含環的脂肪族烴基中的脂環式烴基可以具有取代基,也可不具有取代基。作為該取代基,可舉出烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基等。
關於作為前述取代基的烷基,優選碳原子數為1~5的烷基,最優選為甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基。
關於作為前述取代基的烷氧基,優選碳原子數為1~5的烷氧基,優選甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、叔丁氧基,最優選為甲氧基、乙氧基。
關於作為前述取代基的鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,優選氟原子。
關於作為前述取代基的鹵化烷基,可舉出前述烷基的氫原子的一部分或全部被前述鹵素原子取代而成的基。
對於脂環式烴基而言,構成其環構造的碳原子的一部分可以被包含雜原子的取代基取代。作為該包含雜原子的取代基,優選-O-、-C(=O)-O-、-S-、-S(=O)2
-、-S(=O)2
-O-。
對於作為2價烴基的、芳香族烴基而言,該芳香族烴基所具有的氫原子可以被取代基取代。例如,鍵結於該芳香族烴基中的芳香環的氫原子可以被取代基取代。作為該取代基,可舉出例如烷基、烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基等。
關於作為前述取代基的烷基,優選碳原子數為1~5的烷基,最優選為甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基。
關於作為前述取代基的烷氧基、鹵素原子及鹵化烷基,可舉出作為取代前述脂環式烴基所具有的氫原子的取代基而例舉的例子。
關於包含雜原子的2價連結基:
所謂包含雜原子的2價連結基中的雜原子,是碳原子及氫原子以外的原子,可舉出例如氧原子、氮原子、硫原子、鹵素原子等。
包含雜原子的2價連結基中,作為優選作為該連結基的例子,可舉出-O-、-C(=O)-O-、-C(=O)-、-O-C(=O)-O-;-C(=O)-NH-、-NH-、-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=NH)-(H可以被烷基、醯基等取代基取代。);-S-、-S(=O)2
-、
-S(=O)2
-O-、通式-Y21
-O-Y22
-、-Y21
-O-、-Y21
-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21
、-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-或-Y21
-O-C(=O)-Y22
-表示的基[式中,Y21
及Y22
各自獨立地為可以具有取代基的2價烴基,O為氧原子,m”為0~3的整數。]等。
前述包含雜原子的2價連結基為-C(=O)-NH-、-NH-、
-NH-C(=O)-O-、-NH-C(=NH)-時,其H可以被烷基、醯基等取代基取代。該取代基(烷基、醯基等)的碳原子數優選為1~10,進一步優選為1~8,特別優選為1~5。
式-Y21
-O-Y22
-、-Y21
-O-、-Y21
-C(=O)-O-、-C(=O)-O-Y21
-、-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-或-Y21
-O-C(=O)-Y22
-中,Y21
及Y22
各自獨立地為可以具有取代基的2價烴基。作為該2價烴基,可舉出與作為上述的2價連結基的說明中列舉的「可以具有取代基的2價烴基」樣的例子。
作為Y21
,優選直鏈狀的脂肪族烴基,更優選直鏈狀的伸烷基,進一步優選碳原子數為1~5的直鏈狀的伸烷基,特別優選亞甲基或伸乙基。
作為Y22
,優選直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基,更優選亞甲基、伸乙基或烷基亞甲基。該烷基亞甲基中的烷基優選為碳原子數為1~5的直鏈狀的烷基,更優選為碳原子數為1~3的直鏈狀的烷基,最優選為甲基。
式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-表示的基中,m”為0~3的整數,優選為0~2的整數,更優選為0或1,特別優選為1。即,作為式-[Y21
-C(=O)-O]m”
-Y22
-表示的基,特別優選式
-Y21
-C(=O)-O-Y22
-表示的基。其中,優選式-(CH2
)a’
-C(=O)-O-(CH2
)b’
-表示的基。該式中,a’為1~10的整數,優選為1~8的整數,更優選為1~5的整數,進一步優選為1或2,最優選為1。b’為1~10的整數,優選為1~8的整數,更優選為1~5的整數,進一步優選為1或2,最優選為1。
其中,作為REP
中的含環氧基的基,優選環氧丙基。
另外,作為酚醛型環氧樹脂(Anv),還可優選舉出具有下述通式(anv1)表示的構造單位的樹脂。
[化2]
[式中,REP
為含環氧基的基,Ra22
、Ra23
各自獨立地為氫原子、碳原子數為1~5的烷基或鹵素原子。]
式(anv1)中,Ra22
、Ra23
的碳原子數為1~5的烷基與前述式(A1)中的Rp1
、Rp2
的碳原子數為1~5的烷基同樣。Ra22
、Ra23
的鹵素原子優選為氯原子或溴原子。
式(anv1)中,REP
與前述式(A1)中的REP
同樣,優選為環氧丙基。
以下,示出前述式(anv1)表示的構造單位的具體例。
[化3]
酚醛型環氧樹脂(Anv)可以為僅由前述構造單位(anv1)形成的樹脂,也可以為具有構造單位(anv1)與其他構造單位的樹脂。作為該其他構造單位,可舉出例如由下述通式(anv2)~(anv3)分別表示的構造單位。
[化4]
[式中,Ra24
為可以具有取代基的烴基。Ra25
~Ra26
、Ra28
~Ra30
各自獨立地為氫原子、碳原子數為1~5的烷基或鹵素原子。Ra27
為含環氧基的基或可以具有取代基的烴基。]
式(anv2)中,Ra24
為可以具有取代基的烴基。作為可以具有取代基的烴基,可舉出直鏈狀或支鏈狀的烷基、或環狀的烴基。
該直鏈狀的烷基的碳原子數優選為1~5,更優選為1~4,進一步優選為1或2。具體而言,可舉出甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基等。該等中,優選甲基、乙基或正丁基,更優選甲基或乙基。
該支鏈狀的烷基的碳原子數優選為3~10,更優選為3~5。具體而言,可舉出異丙基、異丁基、叔丁基、異戊基、新戊基、1,1-二乙基丙基、2,2-二甲基丁基等,優選為異丙基。
Ra24
成為環狀的烴基時,該烴基可以為脂肪族烴基,也可以為芳香族烴基,另外,可以為多環式基,也可以為單環式基。
關於作為單環式基的脂肪族烴基,優選從單環烷烴中除去1個氫原子而成的基。作為該單環烷烴,優選碳原子數為3~6的單環烷烴,具體而言,可舉出環戊烷、環己烷等。
關於作為多環式基的脂肪族烴基,優選從多環烷烴中除去1個氫原子而成的基,作為該多環烷烴,優選碳原子數為7~12的多環烷烴,具體而言,可舉出金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等。
Ra24
的環狀的烴基成為芳香族烴基時,該芳香族烴基為具有至少1個芳香環的烴基。
該芳香環沒有特別限制,只要是具有4n+2個π電子的環狀共軛體系即可,可以為單環式,也可以為多環式。芳香環的碳原子數優選為5~30,更優選為5~20,進一步優選為6~15,特別優選為6~12。作為芳香環,具體而言,可舉出苯、萘、蒽、菲等芳香族烴環;構成前述芳香族烴環的碳原子的一部分被雜原子取代而成的芳香族雜環等。作為芳香族雜環中的雜原子,可舉出氧原子、硫原子、氮原子等。作為芳香族雜環,具體而言,可舉出吡啶環、噻吩環等。
作為Ra24
中的芳香族烴基,具體而言,可舉出從前述芳香族烴環或芳香族雜環中除去1個氫原子而成的基(芳基或雜芳基);從包含2個以上芳香環的芳香族化合物(例如聯苯、芴等)中除去1個氫原子而成的基;前述芳香族烴環或芳香族雜環的1個氫原子被伸烷基取代而成的基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基等)等。鍵結於前述芳香族烴環或芳香族雜環的伸烷基的碳原子數優選為1~4,更優選為1~2,特別優選為1。
式(anv2)、(anv3)中,Ra25
~Ra26
、Ra28
~Ra30
各自獨立地為氫原子、碳原子數為1~5的烷基或鹵素原子,碳原子數為1~5的烷基、鹵素原子分別與前述Ra22
、Ra23
同樣。
式(anv3)中,Ra27
為含環氧基的基或可以具有取代基的烴基。Ra27
的含環氧基的基與前述式(A1)中的REP
同樣,Ra27
的可以具有取代基的烴基與Ra24
同樣。
以下,示出由前述式(anv2)~(anv3)分別表示的構造單位的具體例。
[化5]
酚醛型環氧樹脂(Anv)不僅具有構造單位(anv1)還具有其他構造單位時,樹脂(Anv)中的各構造單位的比例沒有特別限制,相對於構成樹脂(Anv)的全部構造單位的合計而言,具有環氧基的構造單位的合計優選為10~90莫耳%,更優選為20~80莫耳%,進一步優選為30~70莫耳%。
・・雙酚A型環氧樹脂(Abp)
作為雙酚A型環氧樹脂(Abp),可舉出下述通式(abp1)表示的構造的環氧樹脂。
[化6]
[式中,REP
為含環氧基的基,Ra31
、Ra32
各自獨立地為氫原子或碳原子數為1~5的烷基,na31
為1~50的整數。]
式(abp1)中,Ra31
、Ra32
的碳原子數為1~5的烷基與前述式(A1)中的Rp1
、Rp2
的碳原子數為1~5的烷基同樣。其中,作為Ra31
、Ra32
,優選氫原子或甲基。
REP
與前述式(A1)中的REP
同樣,優選為環氧丙基。
・・脂肪族環氧樹脂、丙烯酸樹脂(Aac)
作為脂肪族環氧樹脂、丙烯酸樹脂(Aac),可舉出例如具有由下述通式(a1-1)~(a1-2)分別表示的含環氧基的單位的樹脂。
[化7]
[式中,R為氫原子、碳原子數為1~5的烷基或碳原子數為1~5的鹵化烷基。Va41
為可以具有取代基的2價烴基。na41
為0~2的整數。Ra41
、Ra42
為含環氧基的基。na42
為0或1。Wa41
為(na43
+1)價脂肪族烴基。na43
為1~3的整數。]
前述式(a1-1)中,R為氫原子、碳原子數為1~5的烷基或碳原子數為1~5的鹵化烷基。
R的碳原子數為1~5的烷基優選為直鏈狀或支鏈狀,具體而言,可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基、異戊基、新戊基等。
R的碳原子數為1~5的鹵化烷基為前述碳原子數為1~5的烷基的氫原子的一部分或全部被鹵素原子取代而成的基。作為該鹵素原子,可舉出氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等,特別優選氟原子。
作為R,優選氫原子、碳原子數為1~5的烷基或碳原子數為1~5的氟化烷基,從工業上入手的容易性考慮,最優選氫原子或甲基。
前述式(a1-1)中,Va41
為可以具有取代基的2價烴基,可舉出與前述式(A1)中的REP
中說明的可以具有取代基的2價烴基同樣的基。
上述中,Va41
的烴基優選為脂肪族烴基,更優選為直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基,進一步優選為直鏈狀的脂肪族烴基,特別優選為直鏈狀的伸烷基。
式(a1-1)中,na41
為0~2的整數,優選為0或1。
式(a1-1)、(a1-2)中,Ra41
、Ra42
為含環氧基的基,與前述式(A1)中的REP
同樣。
式(a1-2)中,Wa41
中的(na43
+1)價脂肪族烴基是指不具有芳香族性的烴基,可以為飽和,也可以為不飽和,通常優選為飽和。作為前述脂肪族烴基,可舉出直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基、在構造中包含環的脂肪族烴基、或將直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基與在構造中包含環的脂肪族烴基組合而成的基。
式(a1-2)中,na43
為1~3的整數,優選為1或2。
以下,示出前述式(a1-1)或(a1-2)表示的構造單位的具體例。
[化8]
[化9]
[化10]
[化11]
上述式中,Rα
表示氫原子、甲基或三氟甲基。
Ra51
表示碳原子數為1~8的2價烴基。Ra52
表示碳原子數為1~20的2價烴基。Ra53
表示氫原子或甲基。na51
為0~10的整數。
Ra51
、Ra52
、Ra53
分別可以相同也可以不同。
此外,對於丙烯酸樹脂(Aac)而言,出於適度地控制物理、化學特性的目的,可具有由其他聚合性化合物衍生的構造單位。作為此種聚合性化合物,可舉出已知的自由基聚合性化合物、陰離子聚合性化合物。作為此種聚合性化合物,可舉出例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸等單羧酸類;馬來酸、富馬酸、衣康酸等二羧酸類;琥珀酸2-甲基丙烯醯基氧基乙酯、馬來酸2-甲基丙烯醯基氧基乙酯、鄰苯二甲酸2-甲基丙烯醯基氧基乙酯、六氫鄰苯二甲酸2-甲基丙烯醯基氧基乙酯等具有羧基及酯鍵的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;馬來酸二乙酯、富馬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的芳香族化合物類;乙酸乙烯酯等含乙烯基的脂肪族化合物類;丁二烯、異戊二烯等共軛二烯烴類;丙烯腈、甲基丙烯腈等含腈基的聚合性化合物類;氯乙烯、偏二氯乙烯等含氯的聚合性化合物;丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺等含醯胺鍵的聚合性化合物類;等等。
脂肪族環氧樹脂、丙烯酸樹脂(Aac)具有其他構造單位時,該樹脂中的含環氧基的單位的含有比率優選為5~40莫耳%,更優選為10~30莫耳%,最優選為15~25莫耳%。
另外,作為脂肪族環氧樹脂,還優選舉出包含下述通式(m1)表示的部分構造的化合物(以下,也稱為「(m1)成分」)。
[化12]
[式中,n2
為1~4的整數。*表示化學鍵。]
式(m1)中,n2
為1~4的整數,優選為1~3的整數,更優選為2。
作為(m1)成分,可舉出隔著2價連結基或單鍵、鍵結有複數個上述通式(m1)表示的部分構造的化合物。其中,優選隔著2價連結基、鍵結有複數個上述通式(m1)表示的部分構造的化合物。
作為此處的2價連結基,沒有特別限制,可舉出可以具有取代基的2價烴基、包含雜原子的2價連結基等作為優選的例子。關於可以具有取代基的2價烴基、包含雜原子的2價連結基,與上述式(A1)中的REP
(含環氧基的基)中說明的、可以具有取代基的2價烴基、包含雜原子的2價連結基同樣,其中,優選包含雜原子的2價連結基,更優選
-Y21
-C(=O)-O-表示的基、-C(=O)-O-Y21
-表示的基。作為Y21
,優選直鏈狀的脂肪族烴基,更優選直鏈狀的伸烷基,進一步優選碳原子數為1~5的直鏈狀的伸烷基,特別優選亞甲基或伸乙基。
此外,作為脂肪族環氧樹脂,還可優選舉出下述通式(m2)表示的化合物(以下,也稱為「(m2)成分」)。
[化13]
[式中,REP
為含環氧基的基。複數個REP
相互可以相同也可以不同。]
式(m2)中,REP
為含環氧基的基,與前述式(A1)中的REP
同樣。
作為(A)成分,可以單獨使用1種,也可並用2種以上。
(A)成分優選包含選自由酚醛型環氧樹脂(Anv)、雙酚A型環氧樹脂(Abp)、雙酚F型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、及丙烯酸樹脂(Aac)所成群的至少1種樹脂。
該等中,(A)成分更優選包含選自由酚醛型環氧樹脂(Anv)、雙酚A型樹脂(Abp)、脂肪族環氧樹脂、及丙烯酸樹脂(Aac)所成群的至少1種樹脂。
其中,(A)成分進一步優選包含選自由酚醛型環氧樹脂(Anv)、脂肪族環氧樹脂、及丙烯酸樹脂(Aac)所成群的至少1種樹脂,特別優選包含酚醛型環氧樹脂(Anv)。
酚醛型環氧樹脂(Anv)中,優選使用(A1)成分。
(A)成分的按照聚苯乙烯換算的質均分子量優選為100~300000,更優選為200~200000,進一步優選為300~200000。藉由成為此種質均分子量,與支撐體的剝離變得不易發生,能充分提高形成的硬化膜的強度。
另外,(A)成分的分散度優選為1.05以上。藉由成為此種分散度,從而在圖型形成中,微影特性進一步提高。
此處所謂分散度,是指將質均分子量除以數均分子量而得到的值。
作為(A)成分的市售品,例如,作為酚醛型環氧樹脂(Anv),可舉出JER-152、JER-154、JER-157S70、JER-157S65(以上為Mitsubishi Chemical Corporation製)、EPICLON N-740、EPICLON N-740、EPICLON N-770、EPICLON N-775、EPICLON N-660、EPICLON N-665、EPICLON N-670、EPICLON N-673、EPICLON N-680、EPICLON N-690、EPICLON N-695、EPICLON HP5000(以上為DIC股份有限公司製)、EOCN-1020(以上為日本化藥股份有限公司製)等。
作為雙酚A型環氧樹脂(Abp),可舉出JER-827、JER-828、JER-834、JER-1001、JER-1002、JER-1003、JER-1055、JER-1007、JER-1009、JER-1010(以上為Mitsubishi Chemical Corporation製)、EPICLON860、EPICLON1050、EPICLON1051、EPICLON1055(以上為DIC股份有限公司製)等。
作為雙酚F型環氧樹脂,可舉出JER-806、JER-807、JER-4004、JER-4005、JER-4007、JER-4010(以上為Mitsubishi Chemical Corporation製)、EPICLON830、EPICLON835(以上為DIC股份有限公司製)、LCE-21、RE-602S(以上為日本化藥股份有限公司製)等。
作為脂肪族環氧樹脂,可舉出ADEKA RESIN EP-4080S、ADEKA RESIN EP-4085S、ADEKA RESIN EP-4088S(以上為股份有限公司ADEKA製)、Celloxide 2021P、Celloxide 2081、Celloxide 2083、Celloxide 2085、Celloxide 8000、Celloxide 8010、EHPE-3150、EPOLEAD PB 3600、EPOLEAD PB 4700(以上為Daicel Corporation製)、Denacol EX-211L、EX-212L、EX-214L、EX-216L、EX-321L、EX-850L(以上為Nagase ChemteX Corporation製)、TEPIC-VL(日產化學工業股份有限公司製)等。
實施方式的感光性樹脂膜中的(A)成分的含量根據想要形成的感光性樹脂膜的膜厚等調整即可。
・通過曝光而產生酸的光起始劑(I)
光起始劑((I)成分)是接受紫外線、遠紫外線、KrF、ArF等准分子雷射、X射線、電子束等之類的活性能量射線的照射、產生陽離子、該陽離子可成為聚合起始劑的化合物。
本實施方式的感光性樹脂膜中的(I)成分沒有特別限制,可舉出例如下述通式(I1)表示的化合物(以下,稱為「(I1)成分」)、下述通式(I2-1)或(I2-2)表示的化合物(以下,稱為「(I2)成分」)、下述通式(I3-1)或(I3-2)表示的化合物(以下,稱為「(I3)成分」)。
上述中,對於(I1)成分及(I2)成分而言,均因曝光而產生較強的酸,因此,使用含有(I)成分的感光性樹脂組成物形成圖型的情況下,能得到充分的敏感度,能形成良好的圖型。
・・(I1)成分
(I1)成分為下述通式(I1)表示的化合物。
[化14]
[式中,Rb01
~Rb04
各自獨立地為可以具有取代基的芳基、或氟原子。q為1以上的整數,Qq+
各自獨立地為q價有機陽離子。]
•・・陰離子部
前述式(I1)中,Rb01
~Rb04
各自獨立地為可以具有取代基的芳基、或氟原子。
Rb01
~Rb04
中的芳基的碳原子數優選為5~30,更優選為5~20,進一步優選為6~15,特別優選為6~12。具體而言,可舉出萘基、苯基、蒽基等,從容易入手方面考慮,優選苯基。
Rb01
~Rb04
中的芳基可以具有取代基。作為該取代基,沒有特別限制,優選鹵素原子、羥基、烷基(優選直鏈狀或支鏈狀的烷基,碳原子數優選為1~5)、鹵化烷基,更優選鹵素原子或碳原子數為1~5的鹵化烷基,特別優選氟原子或碳原子數為1~5的氟化烷基。通過使芳基具有氟原子,從而陰離子部的極性提高,是優選的。
其中,作為式(I1)的Rb01
~Rb04
,分別優選經氟化的苯基,特別優選全氟苯基。
作為式(I1)表示的化合物的陰離子部的優選的具體例,可舉出四(五氟苯基)硼酸鹽([B(C6
F5
)4
]-
);四[(三氟甲基)苯基]硼酸鹽([B(C6
H4
CF3
)4
]-
);二氟雙(五氟苯基)硼酸鹽([(C6
F5
)2
BF2
]-
);三氟(五氟苯基)硼酸鹽([(C6
F5
)BF3
]-
);四(二氟苯基)硼酸鹽([B(C6
H3
F2
)4
]-
)等。
其中,特別優選四(五氟苯基)硼酸鹽([B(C6
F5
)4
]-
)。
•・・陽離子部
式(I1)中,q為1以上的整數,Qq+
各自獨立地為q價有機陽離子。
作為該Qq+
,可優選舉出鋶陽離子、錪陽離子,特別優選由下述的通式(ca-1)~(ca-5)分別表示的有機陽離子。
[化15]
[式中,R201
~R207
、及R211
~R212
各自獨立地表示可以具有取代基的芳基、雜芳基、烷基或烯基。R201
~R203
、R206
~R207
、R211
~R212
可以相互鍵結,與式中的硫原子一起形成環。R208
~R209
各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基。R210
為可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、或可以具有取代基的含SO2
-的環式基。L201
表示-C(=O)-或-C(=O)-O-。Y201
各自獨立地表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。x為1或2。W201
表示(x+1)價連結基。]
作為R201
~R207
、及R211
~R212
中的芳基,可舉出碳原子數為6~20的未取代的芳基,優選苯基、萘基。
作為R201
~R207
、及R211
~R212
中的雜芳基,可舉出構成前述芳基的碳原子的一部分被雜原子取代而成的基。作為雜原子,可舉出氧原子、硫原子、氮原子等。作為該雜芳基,可舉出從9H-噻噸除去1個氫原子而成的基;作為取代雜芳基,可舉出從9H-噻噸-9-酮除去1個氫原子而成的基等。
作為R201
~R207
、及R211
~R212
中的烷基,優選為碳原子數為1~30的鏈狀或環狀的烷基。
作為R201
~R207
、及R211
~R212
中的烯基,優選碳原子數為2~10。
作為R201
~R207
、及R210
~R212
可以具有的取代基,可舉出例如烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、氨基、氧代基(=O)、芳基、由下述式(ca-r-1)~(ca-r-10)分別表示的基。
[化16]
[式中,R’201
各自獨立地為氫原子、可以具有取代基的環式基、可以具有取代基的鏈狀的烷基、或可以具有取代基的鏈狀的烯基。]
前述的式(ca-r-1)~(ca-r-10)中,R’201
各自獨立地為氫原子、可以具有取代基的環式基、可以具有取代基的鏈狀的烷基、或可以具有取代基的鏈狀的烯基。
可以具有取代基的環式基:
該環式基優選為環狀的烴基,該環狀的烴基可以為芳香族烴基,也可以為環狀的脂肪族烴基。脂肪族烴基是指不具有芳香族性的烴基。另外,脂肪族烴基可以為飽和,也可以為不飽和,通常優選為飽和。
R’201
中的芳香族烴基為具有芳香環的烴基。該芳香族烴基的碳原子數優選為3~30,更優選為5~30,進一步優選為5~20,特別優選為6~15,最優選為6~10。但是,該碳原子數不包含取代基中的碳原子數。
作為R’201
中的芳香族烴基所具有的芳香環,具體而言,可舉出苯、芴、萘、蒽、菲、聯苯、或構成該等芳香環的碳原子的一部分被雜原子取代而成的芳香族雜環、或構成該等芳香環或芳香族雜環的氫原子的一部分被氧代基等取代而得到的環。作為芳香族雜環中的雜原子,可舉出氧原子、硫原子、氮原子等。
作為R’201
中的芳香族烴基,具體而言,可舉出從前述芳香環除去1個氫原子而成的基(芳基:例如,苯基、萘基、蒽基等)、前述芳香環的1個氫原子被伸烷基取代而成的基(例如,苄基、苯乙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基、1-萘基乙基、2-萘基乙基等芳基烷基等)、從構成前述芳香環的氫原子的一部分被氧代基等取代而得到的環(例如蒽醌等)中除去1個氫原子而成的基、從芳香族雜環(例如9H-噻噸、9H-噻噸-9-酮等)除去1個氫原子而成的基等。前述伸烷基(芳基烷基中的烷基鏈)的碳原子數優選為1~4,更優選為1~2,特別優選為1。
關於R’201
中的環狀的脂肪族烴基,可舉出在構造中包含環的脂肪族烴基。
作為該在構造中包含環的脂肪族烴基,可舉出脂環式烴基(從脂肪族烴環中除去1個氫原子而成的基)、脂環式烴基鍵結於直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基的末端而成的基、脂環式烴基存在於直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基的中間的基等。
前述脂環式烴基的碳原子數優選為3~20,更優選為3~12。
前述脂環式烴基可以為多環式基,也可以為單環式基。作為單環式的脂環式烴基,優選從單環烷烴中除去1個以上氫原子而成的基。作為該單環烷烴,優選碳原子數為3~6的單環烷烴,具體而言,可舉出環戊烷、環己烷等。作為多環式的脂環式烴基,優選從多環烷烴中除去1個以上氫原子而得到的基,作為該多環烷烴,優選碳原子數為7~30的多環烷烴。其中,作為該多環烷烴,更優選金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等具有交聯環系的多環式骨架的多環烷烴;具有具備甾體骨架的環式基等稠環系的多環式骨架的多環烷烴。
其中,作為R’201
中的環狀的脂肪族烴基,優選從單環烷烴或多環烷烴中除去1個以上氫原子而成的基,更優選從多環烷烴中除去1個氫原子而成的基,特別優選金剛烷基、降冰片基,最優選金剛烷基。
可以鍵結於脂環式烴基的、直鏈狀或支鏈狀的脂肪族烴基的碳原子數優選為1~10,更優選為1~6,進一步優選為1~4,最優選為1~3。
作為直鏈狀的脂肪族烴基,優選直鏈狀的伸烷基,具體而言,可舉出亞甲基[-CH2
-]、伸乙基[-(CH2
)2
-]、三亞甲基[-(CH2
)3
-]、四亞甲基[-(CH2
)4
-]、五亞甲基[-(CH2
)5
-]等。
作為支鏈狀的脂肪族烴基,優選支鏈狀的伸烷基,具體而言,可舉出-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、
-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等烷基亞甲基;-CH(CH3
)CH2
-、-CH(CH3
)CH(CH3
)-、
-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-、-C(CH2
CH3
)2
-CH2
-等烷基伸乙基;-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等烷基三亞甲基;-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等烷基四亞甲基等烷基伸烷基等。作為烷基伸烷基中的烷基,優選碳原子數為1~5的直鏈狀的烷基。
可以具有取代基的鏈狀的烷基:
作為R’201
的鏈狀的烷基,可以為直鏈狀或支鏈狀中的任意烷基。
作為直鏈狀的烷基,碳原子數優選為1~20,更優選為1~15,最優選為1~10。具體而言,可舉出例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、異十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、異十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基等。
作為支鏈狀的烷基,碳原子數優選為3~20,更優選為3~15,最優選為3~10。具體而言,可舉出例如1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等。
可以具有取代基的鏈狀的烯基:
作為R’201
的鏈狀的烯基,可以為直鏈狀或支鏈狀中的任意烯基,碳原子數優選為2~10,更優選為2~5,進一步優選為2~4,特別優選為3。作為直鏈狀的烯基,可舉出例如乙烯基、丙烯基(烯丙基)、丁烯基等。作為支鏈狀的烯基,可舉出例如1-甲基乙烯基、2-甲基乙烯基、1-甲基丙烯基、2-甲基丙烯基等。
作為鏈狀的烯基,上述中,優選直鏈狀的烯基,更優選乙烯基、丙烯基,特別優選乙烯基。
作為R’201
的環式基、鏈狀的烷基或烯基中的取代基,可舉出例如烷氧基、鹵素原子、鹵化烷基、羥基、羰基、硝基、氨基、氧代基、上述R’201
中的環式基、烷基羰基、噻吩基羰基等。
其中,R’201
優選為可以具有取代基的環式基、可以具有取代基的鏈狀的烷基。
R201
~R203
、R206
~R207
、R211
~R212
相互鍵結、與式中的硫原子一起形成環時,可以隔著硫原子、氧原子、氮原子等雜原子、羰基、-SO-、-SO2
-、-SO3
-、-COO-、
-CONH-或-N(RN
)-(該RN
為碳原子數為1~5的烷基。)等官能基鍵結。作為形成的環,在其環骨架中包含式中的硫原子的1個環包含硫原子在內優選為三~十圓環,特別優選為五~七圓環。作為形成的環的具體例,可舉出例如噻吩環、噻唑環、苯並噻吩環、噻蒽環、苯並噻吩環、二苯並噻吩環、9H-噻噸環、噻噸酮環、噻蒽環、吩噁噻環、四氫噻吩鎓環、四氫噻喃環等。
前述式(ca-3)中,R208
~R209
各自獨立地表示氫原子或碳原子數為1~5的烷基,優選氫原子或碳原子數為1~3的烷基,成為烷基時,可以相互鍵結而形成環。
前述式(ca-3)中,R210
為可以具有取代基的芳基、可以具有取代基的烷基、可以具有取代基的烯基、或可以具有取代基的含SO2
-的環式基。
作為R210
中的芳基,可舉出碳原子數為6~20的未取代的芳基,優選苯基、萘基。
作為R210
中的烷基,優選為碳原子數為1~30的鏈狀或環狀的烷基。
作為R210
中的烯基,優選碳原子數為2~10。
前述的式(ca-4)、式(ca-5)中,Y201
各自獨立地表示伸芳基、伸烷基或伸烯基。
關於Y201
中的伸芳基,可舉出從作為R’201
中的芳香族烴基而例舉的芳基中除去1個氫原子而成的基。
關於Y201
中的伸烷基、伸烯基,可舉出從作為R’201
中的鏈狀的烷基、鏈狀的烯基而例舉的基中除去1個氫原子而成的基。
前述的式(ca-4)、式(ca-5)中,x為1或2。
W201
為(x+1)價、即2價或3價連結基。
作為W201
中的2價連結基,優選可以具有取代基的2價烴基,優選與上述式(A1)中的REP
中例舉的可以具有取代基的2價烴基同樣的基。W201
中的2價連結基可以為直鏈狀、支鏈狀、環狀中的任何,優選為環狀。其中,優選在伸芳基的兩端組合2個羰基而成的基、或僅由伸芳基形成的基。作為伸芳基,可舉出亞苯基、亞萘基等,特別優選亞苯基。
作為W201
中的3價連結基,可舉出從前述W201
中的2價連結基中除去1個氫原子而成的基、在前述2價連結基上進一步鍵結前述2價連結基而成的基等。作為W201
中的3價連結基,優選在伸芳基上鍵結2個羰基而成的基。
作為前述式(ca-1)表示的優選的陽離子,具體而言,可舉出由下述式(ca-1-1)~(ca-1-24)分別表示的陽離子。
[化17]
[化18]
[式中,R”201
為氫原子或取代基。作為該取代基,與作為前述R201
~R207
、及R210
~R212
可以具有的取代基而列舉的例子同樣。]
另外,作為前述式(ca-1)表示的陽離子,還優選由下述通式(ca-1-25)~(ca-1-35)分別表示的陽離子。
[化19]
[化20]
[式中,R’211
為烷基。Rhal
為氫原子或鹵素原子。]
另外,作為前述式(ca-1)表示的陽離子,還優選由下述化學式(ca-1-36)~(ca-1-47)分別表示的陽離子。
[化21]
作為前述式(ca-2)表示的優選的陽離子,具體而言,可舉出二苯基錪陽離子、雙(4-叔丁基苯基)錪陽離子等。
作為前述式(ca-3)表示的優選的陽離子,具體而言,可舉出由下述式(ca-3-1)~(ca-3-6)分別表示的陽離子。
[化22]
作為前述式(ca-4)表示的優選的陽離子,具體而言,可舉出由下述式(ca-4-1)~(ca-4-2)分別表示的陽離子。
[化23]
另外,作為前述式(ca-5)表示的陽離子,還優選由下述通式(ca-5-1)~(ca-5-3)分別表示的陽離子。
[化24]
[式中,R’212
為烷基或氫原子。R’211
為烷基。]
上述中,陽離子部[(Qq+
)1/q
]優選通式(ca-1)表示的陽離子,更優選由式(ca-1-1)~(ca-1-47)分別表示的陽離子,進一步優選由式(ca-1-25)、(ca-1-26)、(ca-1-29)、(ca-1-35)、(ca-1-47)分別表示的陽離子。
•・(I2)成分
(I2)成分為下述通式(I2-1)或(I2-2)表示的化合物。
[化25]
[式中,Rb05
為可以具有取代基的氟化烷基、或氟原子。複數個Rb05
相互可以相同也可以不同。q為1以上的整數,Qq+
為q價有機陽離子。]
[化26]
[式中,Rb06
為可以具有取代基的氟化烷基、或氟原子。複數個Rb06
相互可以相同也可以不同。q為1以上的整數,Qq+
為q價有機陽離子。]
•・・陰離子部
前述式(I2-1)中,Rb05
為可以具有取代基的氟化烷基、或氟原子。複數個Rb05
相互可以相同也可以不同。
Rb05
中的氟化烷基的碳原子數優選為1~10,更優選為1~8,進一步優選為1~5。具體而言,可舉出碳原子數為1~5的烷基中氫原子的一部分或全部被氟原子取代而得到的基。
其中,作為Rb05
,優選氟原子或碳原子數為1~5的氟化烷基,更優選氟原子或碳原子數為1~5的全氟烷基,進一步優選氟原子、三氟甲基或五氟乙基。
式(I2-1)表示的化合物的陰離子部優選由下述通式(b0-2a)表示。
[化27]
[式中,Rbf05
為可以具有取代基的氟化烷基。nb1
為1~5的整數。]
式(b0-2a)中,作為Rbf05
中的可以具有取代基的氟化烷基,與前述Rb05
中列舉的、可以具有取代基的氟化烷基同樣。
式(b0-2a)中,nb1
優選為1~4的整數,更優選為2~4的整數,最優選為3。
前述式(I2-2)中,Rb06
為可以具有取代基的氟化烷基、或氟原子。複數個Rb06
相互可以相同也可以不同。
Rb06
中的氟化烷基的碳原子數優選為1~10,更優選為1~8,進一步優選為1~5。具體而言,可舉出碳原子數為1~5的烷基中氫原子的一部分或全部被氟原子取代而得到的基。
其中,作為Rb06
,優選氟原子或碳原子數為1~5的氟化烷基,更優選氟原子或碳原子數為1~5的全氟烷基,進一步優選氟原子。
•・・陽離子部
式(I2-1)及式(I2-2)中,q為1以上的整數,Qq+
各自獨立地為q價有機陽離子。
作為該Qq+
,可舉出與上述式(I1)同樣的例子,其中,優選通式(ca-1)表示的陽離子,更優選由式(ca-1-1)~(ca-1-47)分別表示的陽離子,進一步優選由式(ca-1-25)、(ca-1-26)、(ca-1-29)、(ca-1-35)、(ca-1-47)分別表示的陽離子。
•・(I3)成分
(I3)成分為下述通式(I3-1)或(I3-2)表示的化合物。
[化28]
[式中,Rb11
~Rb12
為可以具有鹵素原子以外的取代基的環式基、可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烷基、或可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烯基。m為1以上的整數,Mm+
各自獨立地為m價有機陽離子。]
{(I3-1)成分}
•・・陰離子部
式(I3-1)中,Rb12
為可以具有鹵素原子以外的取代基的環式基、可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烷基、或可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烯基,可舉出上述的R’201
的說明中的環式基、鏈狀的烷基、鏈狀的烯基中、不具有取代基的基或具有鹵素原子以外的取代基的基。
作為Rb12
,優選為可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烷基、或可以具有鹵素原子以外的取代基的脂肪族環式基。
作為鏈狀的烷基,優選碳原子數為1~10,更優選為3~10。作為脂肪族環式基,更優選為從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等中除去1個以上氫原子而成的基(可以具有鹵素原子以外的取代基);從樟腦等中除去1個以上氫原子而成的基。
Rb12
的烴基可具有鹵素原子以外的取代基,作為該取代基,可舉出與前述式(I3-2)的Rb11
中的烴基(芳香族烴基、脂肪族環式基、鏈狀的烷基)可以具有的鹵素原子以外的取代基同樣的取代基。
此處所謂「可以具有鹵素原子以外的取代基」,不僅將具有僅由鹵素原子形成的取代基的情況排除,而且將具有包含鹵素原子(即使為1個)的取代基的情況(例如,取代基為氟化烷基的情況等)排除。
以下,示出(I3-1)成分的陰離子部的優選的具體例。
[化29]
•・・陽離子部
式(I3-1)中,Mm+
為m價有機陽離子。
作為Mm+
的有機陽離子,可優選舉出與由上述通式(ca-1)~(ca-5)分別表示的陽離子同樣的例子,該等中,更優選上述通式(ca-1)表示的陽離子。其中,從解析度、粗糙特性提高方面考慮,特別優選上述通式(ca-1)中的R201
、R202
、R203
中的至少1個為可以具有取代基的碳原子數為16以上的有機基(芳基、雜芳基、烷基或烯基)的鋶陽離子。
作為前述的有機基可以具有的取代基,與上述同樣,可舉出由烷基、鹵素原子、鹵化烷基、羰基、氰基、氨基、氧代基(=O)、芳基、上述式(ca-r-1)~(ca-r-10)分別表示的基。
前述的有機基(芳基、雜芳基、烷基或烯基)中的碳原子數優選為16~25,更優選為16~20,特別優選為16~18,作為所述Mm+
的有機陽離子,可優選舉出例如由上述式(ca-1-25)、(ca-1-26)、(ca-1-28)~(ca-1-36)、(ca-1-38)、(ca-1-46)、(ca-1-47)分別表示的陽離子。
{(I3-2)成分}
•・・陰離子部
式(I3-2)中,Rb11
為可以具有鹵素原子以外的取代基的環式基、可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烷基、或可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烯基,可舉出上述的R’201
的說明中的環式基、鏈狀的烷基、鏈狀的烯基中、不具有取代基的基或具有鹵素原子以外的取代基的基。
該等中,作為Rb11
,優選可以具有鹵素原子以外的取代基的芳香族烴基、可以具有鹵素原子以外的取代基的脂肪族環式基、或可以具有鹵素原子以外的取代基的鏈狀的烷基。作為該等基可以具有的取代基,可舉出羥基、氧代基、烷基、芳基、含內酯的環式基、醚鍵、酯鍵、或它們的組合。
包含醚鍵、酯鍵作為取代基時,可以存在伸烷基,作為這種情況下的取代基,優選由下述通式(y-al-1)~(y-al-7)分別表示的連結基。
[化30]
[式中,V’101
為單鍵或碳原子數為1~5的伸烷基,V’102
為碳原子數為1~30的2價飽和烴基。]
V’102
中的2價飽和烴基優選為碳原子數為1~30的伸烷基,更優選為碳原子數為1~10的伸烷基,進一步優選為碳原子數為1~5的伸烷基。
作為V’101
及V’102
中的伸烷基,可以為直鏈狀的伸烷基,也可以為支鏈狀的伸烷基,優選直鏈狀的伸烷基。
作為V’101
及V’102
中的伸烷基,具體而言,可舉出亞甲基[-CH2
-];-CH(CH3
)-、-CH(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)2
-、
-C(CH3
)(CH2
CH3
)-、-C(CH3
)(CH2
CH2
CH3
)-、-C(CH2
CH3
)2
-等烷基亞甲基;伸乙基[-CH2
CH2
-];-CH(CH3
)CH2
-、
-CH(CH3
)CH(CH3
)-、-C(CH3
)2
CH2
-、-CH(CH2
CH3
)CH2
-等烷基伸乙基;三亞甲基(亞正丙基)[-CH2
CH2
CH2
-];
-CH(CH3
)CH2
CH2
-、-CH2
CH(CH3
)CH2
-等烷基三亞甲基;四亞甲基[-CH2
CH2
CH2
CH2
-];-CH(CH3
)CH2
CH2
CH2
-、
-CH2
CH(CH3
)CH2
CH2
-等烷基四亞甲基;五亞甲基[
-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
-]等。
另外,V’101
或V’102
中的前述伸烷基中的一部分亞甲基可以被碳原子數為5~10的2價脂肪族環式基替換。該脂肪族環式基優選為從R’201
的環狀的脂肪族烴基(單環式的脂環式烴基、多環式的脂環式烴基)中進一步除去1個氫原子而成的2價基,更優選亞環己基、1,5-亞金剛烷基或2,6-亞金剛烷基。
作為前述芳香族烴基,更優選苯基或萘基。
作為前述脂肪族環式基,更優選為從金剛烷、降冰片烷、異冰片烷、三環癸烷、四環十二烷等多環烷烴中除去1個以上氫原子而成的基。
作為前述鏈狀的烷基,優選碳原子數為1~10,具體而言,可舉出甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基等直鏈狀的烷基;1-甲基乙基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基等支鏈狀的烷基。
作為Rb11
,優選可以具有鹵素原子以外的取代基的環式基。
以下,示出(I3-2)成分的陰離子部的優選的具體例。
[化31]
•・・陽離子部
式(I3-2)中,Mm+
為m價有機陽離子,與前述式(I3-1)中的Mm+
同樣。
另外,從樹脂膜的高彈性化、及無殘渣、容易形成微細構造方面考慮,(I)成分優選為因曝光而產生pKa(酸解離常數)為-5以下的酸的光起始劑。藉由使用產生更優選pKa為-6以下、進一步優選pKa為-8以下的酸的光起始劑,可得到相對於曝光的高敏感度。(I)成分產生的酸的pKa的下限值優選為-15以上。藉由使用產生上述優選的pKa的酸的光起始劑,將會容易實現高敏感度化。
此處所謂「pKa(酸解離常數)」,是指作為表示物件物質的酸強度的指標而通常使用的指標。需要說明的是,本說明書中的pKa為25℃的溫度條件下的值。另外,pKa值可利用已知的方法進行測定而求出。另外,也可使用利用了「ACD/Labs」(商品名,Advanced Chemistry Development公司製)等已知的軟體的計算值。
以下舉出優選的(I)成分的具體例。
[化32]
[化33]
[化34]
作為(I)成分,可以單獨使用1種,也可並用2種以上。
(I)成分優選包含選自由(I1)成分、(I2)成分及(I3)成分所成群的2種以上。
其中,關於(I)成分,更優選組合使用選自由(I1)成分及(I2)成分所成群的1種以上,與(I3)成分。
關於(I)成分的含量,相對於(A)成分100質量份而言,優選為0.5~6.0質量份,更優選為1.0~5.0質量份,進一步優選為1.0~3.0質量份。
(I)成分的含量為前述的優選範圍的下限值以上時,能得到充分的敏感度,圖型的微影特性進一步提高。此外,能進一步提高硬化膜的強度。另一方面,為前述的優選範圍的上限值以下時,能適度地控制敏感度,將會容易得到良好的形狀的圖型。
•其他成分
對於本實施方式的感光性樹脂膜而言,除了前述的(A)成分及(I)成分以外,根據需要可含有其他成分。
根據期望,可向實施方式的感光性樹脂膜中適當添加而含有具有混合性的添加劑、例如增感劑成分、矽烷耦合劑、金屬氧化物、溶劑、用於改良膜的性能的附加的樹脂、溶解抑制劑、鹼性化合物、增塑劑、穩定劑、著色劑、防暈影劑等。
•・增感劑成分
實施方式的感光性樹脂膜可以進一步含有增感劑成分。
作為增感劑成分,沒有特別限制,只要是可吸收基於曝光的能量,將該能量傳遞至其他物質的物質即可。
作為增感劑成分,具體而言,可使用二苯甲酮、p,p’-四甲基二氨基二苯甲酮等二苯甲酮系光增感劑、哢唑系光增感劑、苯乙酮系光增感劑、1,5-二羥基萘等萘系光增感劑、苯酚系光增感劑、9-乙氧基蒽等蒽系光增感劑、雙乙醯、曙紅、玫瑰紅、芘、吩噻嗪、蒽酮等已知的光增感劑。
增感劑成分可以單獨使用1種,也可並用2種以上。
向實施方式的感光性樹脂膜中添加增感劑成分時,關於增感劑成分的含量,相對於(A)成分100質量份而言,優選為0.1~15質量份,更優選為0.3~10質量份,進一步優選為0.5~5質量份。
增感劑成分的含量為前述的優選範圍時,能進一步提高敏感度及解析度。
•・矽烷耦合劑
對於實施方式的感光性樹脂膜而言,為了提高與支撐體的粘接性,可以進一步含有粘接助劑。作為該粘接助劑,優選矽烷耦合劑。
作為矽烷耦合劑,可舉出例如具有羧基、甲基丙烯醯基、異氰酸酯基、環氧基等反應性取代基的矽烷耦合劑。作為具體例,可舉出三甲氧基甲矽烷基苯甲酸、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-環氧丙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。
矽烷耦合劑可以單獨使用1種,也可並用2種以上。
向實施方式的感光性樹脂膜中添加矽烷耦合劑時,關於矽烷耦合劑的含量,相對於(A)成分100質量份而言,優選為2.5~20質量份,更優選為3~15質量份,進一步優選為3~10質量份。
矽烷耦合劑的含量為前述的優選範圍時,能進一步提高硬化膜的強度。此外,能進一步增強硬化膜與支撐體的粘接性。
•・金屬氧化物
對於本實施方式的感光性樹脂膜而言,藉由不僅具有(A)成分及(I)成分,還同時具有金屬氧化物(以下,也稱為「(M)成分」),從而能得到提高了強度的硬化膜。另外,可形成良好的形狀且高解析度的圖型。
作為(M)成分,可舉出例如矽(金屬矽)、鈦、鋯、鉿等金屬的氧化物。該等中,優選矽的氧化物,其中,特別優選使用二氧化矽。
另外,(M)成分的形狀優選為粒子狀。
作為所述粒子狀的(M)成分,優選由體積平均粒徑為5~40nm的粒子組形成的(M)成分,更優選由體積平均粒徑為5~30nm的粒子組形成的(M)成分,進一步優選由體積平均粒徑為10~20nm的粒子組形成的(M)成分。
(M)成分的體積平均粒徑為前述的優選範圍的下限值以上時,將會容易提高硬化膜的強度。另一方面,為前述的優選範圍的上限值以下時,在圖型的形成中,將不易產生殘渣,將容易形成更高解析度的圖型。
(M)成分的粒徑根據曝光光源適當選擇即可。通常,認為對於具有相對於光的波長而言為1/10以下的粒徑的粒子而言,可以基本不考慮光散射的影響。因此,例如,藉由利用i線(365nm)的微影法形成微細構造的情況下,作為(M)成分,優選使用1次粒徑(體積平均值)為10~20nm的粒子組(特別優選二氧化矽粒子組)。
作為(M)成分,可以單獨使用1種,也可並用2種以上。
關於(M)成分的含量,相對於(A)成分100質量份而言,優選為10~30質量份,更優選為15~25質量份。
(M)成分的含量為前述的優選範圍的下限值以上時,能進一步提高硬化膜的強度。另一方面,為前述的優選範圍的上限值以下時,將會容易維持感光性樹脂組成物的流動性。
《溶劑》
實施方式的感光性樹脂膜可藉由將感光性材料溶解或分散於溶劑(以下,稱為「(S)成分」)中來製造。
作為(S)成分,可舉出例如γ-丁內酯等內酯類;丙酮、甲基乙基酮(MEK)、環己酮、甲基正戊基酮、甲基異戊基酮、2-庚酮等酮類;乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇等多元醇類;乙二醇單乙酸酯、二乙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙酸酯、或二丙二醇單乙酸酯等具有酯鍵的化合物、前述多元醇類或前述具有酯鍵的化合物的單甲基醚、單乙基醚、單丙基醚、單丁基醚等單烷基醚或單苯基醚等具有醚鍵的化合物等多元醇類的衍生物[該等中,優選乙酸甲氧基丁酯、丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)];二氧雜環己烷此種環式醚類、乳酸甲酯、乳酸乙酯(EL)、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等酯類;苯甲醚、乙基苄基醚、甲苯基甲基醚、二苯基醚、二苄基醚、苯乙醚、丁基苯基醚、乙基苯、二乙基苯、戊基苯、異丙基苯、甲苯、二甲苯、傘花烴、均三甲苯等芳香族系有機溶劑、二甲基亞碸(DMSO)等。
(S)成分可以單獨使用1種,也可以以2種以上的混合溶劑的形式使用。
(S)成分的使用量沒有特別限制,可以以可塗布於基板等的濃度,根據塗布膜厚適當設定。
關於感光性樹脂組成物中的(S)成分的含量,相對於感光性樹脂組成物的總量(100質量%)而言,優選為1~25質量%,更優選為5~20質量%。
(中空封裝體的製造方法)
本發明的第2方式涉及的製造方法為具有利用密封材料將利用上述的第1方式涉及的製造方法製造的中空構造體密封從而得到中空封裝體的步驟的、中空封裝體的製造方法。
作為密封材料,例如可使用樹脂組成物。密封材料中可使用的樹脂沒有特別限制,只要是能使中空構造體進行密封及絕緣中的至少一方的樹脂即可,可舉出例如環氧系樹脂或聚矽氧烷系樹脂等。
對於密封材料而言,除了樹脂以外還可以包含填料等其他成分。
利用密封材料將中空構造體密封的方法沒有特別限制,以覆蓋中空構造體的方式,將經加熱熔融的密封材料向中空構造體上供給,進行壓縮成型,藉此,製作在中空構造體上設置有密封材料層的中空封裝體。
前述密封材料層具有保護中空構造體內的MEMS、配線部位等免受外部環境影響的功能。
利用本方式涉及的製造方法製造的中空封裝體具備利用上述的第1方式涉及的製造方法製造的中空構造體100,因此,在密封時、或導體圖型與引線框(lead frame)的一併連接時、或基於切割等的基板的分割時等,可抑制中空構造體變形等不良情況的發生。因此,能可靠地保持中空構造體內部的空間,可提供可靠性高的微型裝置。
實施例
以下,藉由實施例進一步詳細地說明本發明,但本發明不受該等例子的限制。各製造例的說明中的「份」表示質量份。
<負型感光性樹脂組成物的調製>
(調製例1~4)
將表1所示的各成分混合,將其溶解,使用PTFE過濾器(孔徑為1μm,PALL公司制)進行過濾,分別調製各例的負型感光性樹脂組成物(固態成分約為84質量%的MEK溶液)。
表1中,各縮寫分別具有以下的含義。[ ]內的數值為各成分的摻合量(質量份;按照固態成分換算)。
(A)-1:下述化學式(A11)表示的含環氧基的樹脂。商品名「JER-157S70」,Mitsubishi Chemical Corporation製。
[化35]
(I)-1:下述化學式(I2-2-1)表示的光起始劑。商品名「ADEKA OPTOMER-SP172」,股份有限公司ADEKA製。
(I)-3:下述化學式(I1-4)表示的光起始劑。商品名「Irgacure290」,BASF公司製。
(I)-4:下述化學式(I1-1)表示的光起始劑。商品名「CPI-310B」,San-Apro Ltd.製。
(I)-5:下述化學式(I1-3)表示的光起始劑。商品名「CPI-410B」,San-Apro Ltd.製。
(I)-6:下述化學式(I2-1-2)表示的光起始劑。商品名「CPI-410S」,San-Apro Ltd.製。
[化36]
(I)-2:下述化學式(I3-1-1)表示的光起始劑。商品名「HS-1CS」,San-Apro Ltd.製。
[化37]
(C)-1:增感劑。α萘酚。
(D)-1:矽烷耦合劑。商品名「Shin-Etsu Silicone(注冊商標)OFS6040SILANE」,信越化學工業股份有限公司製。
(D)-2:矽烷耦合劑。商品名「Shin-Etsu Silicone(注冊商標)X-12-967C」,信越化學工業股份有限公司製。
(S)-1:溶劑。甲基乙基酮。
<中空構造體的製造方法>
作為基材膜,使用了聚矽氧烷系表面脫模處理PET膜(商品名「A53」,帝人股份有限公司製)。
(實施例1)
步驟(0):
使用塗敷器,將調製例1的負型感光性樹脂組成物塗布於前述基材膜上,在烘箱中進行溫度60℃、5分鐘的加熱後,進行70℃、10分鐘的烘烤處理(PAB),藉此,形成膜厚為30μm的感光性樹脂膜,得到感光性阻劑膜(1)。
另外,準備在表面具有凹部的高低差基板。
步驟(i):
以前述感光性阻劑膜(1)的感光性樹脂膜表面封堵前述高低差基板中的前述凹部的開口面的方式,配置前述感光性阻劑膜(1)。
在前述步驟(i)後,進行從前述感光性阻劑膜(1)的感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作。
步驟(ii):
接下來,使用Canon PLA-501 ghi線 對準曝光機(aligner),對前述感光性樹脂膜進行300mJ/cm2
(換算為i線)曝光。
步驟(iii):
針對前述步驟(ii)中的曝光後的感光性樹脂膜,在烘箱中進行溫度50℃、3分鐘的加熱處理。
步驟(iv):
針對前述步驟(iii)中的加熱處理後的感光性樹脂膜,使用丙二醇單甲基醚乙酸酯作為顯影液,於23℃進行旋覆浸沒顯影,藉此,形成成為頂板部的負型圖型。
步驟(v):
針對前述步驟(iv)後的前述負型圖型,進一步在烘箱中進行溫度200℃、60分鐘的加熱處理,藉此,使其硬化,得到頂板部由感光性樹脂膜的硬化體形成的中空構造體(中空構造部分的高度方向截面為長方形:縱(高度) 200μm×橫500μm)。
(實施例2)
在前述步驟(iii)與前述步驟(iv)之間,進行從前述感光性阻劑膜(1)的感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作,
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度60℃、10分鐘的加熱處理,從上述加熱後的溫度60℃繼續進一步用加熱板進行溫度90℃、3分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例3)
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度60℃、10分鐘的加熱處理,從上述加熱後的溫度60℃繼續進一步用加熱板進行溫度90℃、3分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例4)
在前述步驟(iii)與前述步驟(iv)之間,進行從前述感光性阻劑膜(1)的感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例5)
在前述步驟(ii)與前述步驟(iii)之間,進行從前述感光性阻劑膜(1)的感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作,
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度50℃、30分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例6)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例2的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例4同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例7)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例3的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例4同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例8)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例4的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例4同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例9)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例2的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例2同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例10)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例3的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例2同樣地操作,得到中空構造體。
(實施例11)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例4的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與實施例2同樣地操作,得到中空構造體。
(比較例1)
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度90℃、5分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(比較例2)
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度90℃、5分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例2同樣地操作,得到中空構造體。
(比較例3)
前述步驟(iii)中,用加熱板進行溫度90℃、5分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例5同樣地操作,得到中空構造體。
(比較例4)
前述步驟(iii)中,在烘箱中進行溫度80℃、20分鐘的加熱處理,除此之外,與實施例1同樣地操作,得到中空構造體。
(比較例5)
將調製例1的負型感光性樹脂組成物變更為調製例2的負型感光性樹脂組成物,除此之外,與比較例1同樣地操作,得到中空構造體。
<評價>
對得到的各例的中空構造體中的頂板部的變形進行評價。
對於所述評價而言,分別按照以下方式,對頂板部鼓起、構成頂板部的感光性樹脂膜的圖型偏移的程度進行評價。
[頂板部鼓起]
將剛製造後的中空構造體沿高度方向切斷,使用Dektak表面高低差計,測定中空構造部分的高度方向的變形(頂板部鼓起)的程度。
而且,按照下述的評價基準,將該結果作為「頂板部鼓起(μm)」,示於表2~4。( )內的數值表示頂板部的鼓起最大的部位的變形量(μm)。
評價基準
〇:中空構造部分的高度方向的變形為5μm以下。
×:中空構造部分的高度方向的變形超過5μm。
[感光性樹脂膜的圖型偏移]
將剛製造後的中空構造體沿高度方向切斷,從側面觀察中空構造部分,使用Olympus MX-50及FLOVEL公司製測長系統,測定頂板部的周端部的變形(感光性樹脂膜的圖型偏移)的程度。
而且,按照下述的評價基準,將該結果作為「圖型偏移(μm)」,示於表2~4。()內的數值表示圖型偏移最大的部位的變形量(μm)。
評價基準
〇:頂板部的周端部的變形為5μm以下。
×:頂板部的周端部的變形超過5μm。
由表2~4所示的結果可知,對於實施例1~11的中空構造體而言,因其製造時的PEB操作而導致的頂板部鼓起、及構成頂板部的感光性樹脂膜的圖型偏移均被抑制為低水準。
另一方面,對於比較例1、3~5的中空構造體而言,確認到因其製造時的PEB操作而導致的頂板部鼓起大。另外,對於比較例2的中空構造體而言,還確認到構成頂板部的感光性樹脂膜的圖型偏移大。
因此,確認到藉由應用本發明,能抑制因PEB操作導致的頂板部的變形而能穩定地製造中空構造體。
10:基板
20:側壁
30:感光性樹脂膜
40:硬化體
50:基材膜
60:光罩
80:積層膜
100:中空構造體
[圖1]為說明第1實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
[圖2]為說明第(2-1)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
[圖3]為說明第(2-2)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
[圖4]為說明第(2-3)實施方式涉及的中空構造體的製造方法的示意圖。
10:基板
15:凹部
20:側壁
30:感光性樹脂膜
30A:曝光部
30B:未曝光部
40:硬化體
60:光罩
100:中空構造體
Claims (7)
- 一種中空構造體的製造方法,其是由凹部,與封堵該凹部的開口面的頂板部形成的中空構造體的製造方法,且具有下述步驟: 步驟(0),準備在表面具有凹部的基板,與感光性阻劑膜,該感光性阻劑膜具有:含有含環氧基的樹脂(A)及因曝光而產生酸的光起始劑(I)的負型感光性樹脂膜阻劑膜; 步驟(i),以前述感光性阻劑膜的感光性樹脂膜表面封堵前述基板中的前述凹部的開口面的方式,配置前述感光性阻劑膜; 步驟(ii),在前述步驟(i)後,將前述感光性樹脂膜曝光; 步驟(iii),對前述步驟(ii)後的前述感光性樹脂膜進行加熱處理; 步驟(iv),在前述步驟(iii)後,將前述感光性樹脂膜顯影,形成負型圖型;與 步驟(v),針對前述步驟(iv)後的前述負型圖型,進一步進行加熱處理,藉此使其硬化,得到前述頂板部由前述感光性樹脂膜的硬化體形成的中空構造體, 於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上,藉此進行前述步驟(iii)中的加熱處理。
- 如請求項1之中空構造體的製造方法,其中,前述步驟(0)中的前述感光性阻劑膜為前述感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜, 在前述步驟(i)與前述步驟(ii)之間進行從前述感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作。
- 如請求項1之中空構造體的製造方法,其中,前述步驟(0)中的前述感光性阻劑膜為前述感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜, 在前述步驟(ii)與前述步驟(iii)之間進行從前述感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作。
- 如請求項1之中空構造體的製造方法,其中,前述步驟(0)中的前述感光性阻劑膜為前述感光性樹脂膜積層於基材膜而成的積層膜, 在前述步驟(iii)與所前步驟(iv)之間進行從前述感光性樹脂膜剝離前述基材膜的操作。
- 如請求項1~4中任一項之中空構造體的製造方法,其中,藉由下述方式進行前述步驟(iii)中的加熱處理: 於40℃以上且70℃以下的溫度加熱3分鐘以上, 從該加熱後的溫度繼續進一步於90℃以上的溫度加熱3分鐘以上。
- 一種中空封裝體的製造方法,其具有下述步驟:藉由密封材料將利用請求項1~6中任一項之製造方法製造的中空構造體密封從而得到中空封裝體的步驟。
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