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JP2016125032A - シリコーン骨格含有高分子化合物、化学増幅型ネガ型レジスト材料、光硬化性ドライフィルム及びその製造方法、パターン形成方法、積層体、基板、及び半導体装置 - Google Patents

シリコーン骨格含有高分子化合物、化学増幅型ネガ型レジスト材料、光硬化性ドライフィルム及びその製造方法、パターン形成方法、積層体、基板、及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適に用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物を提供する。【解決手段】下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するものであることを特徴とするシリコーン骨格含有高分子化合物。【化1】【選択図】なし

Description

本発明は、シリコーン骨格含有高分子化合物、該シリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料、該化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて製造される光硬化性ドライフィルム及びその製造方法、上記化学増幅型ネガ型レジスト材料又は上記光硬化性ドライフィルムを用いたパターン形成方法、上記光硬化性ドライフィルムを基板に積層させた積層体、上記パターン形成方法によって得られる基板、及び上記パターン形成方法によって得られる硬化皮膜を有する半導体装置に関する。
パソコン、デジタルカメラ、携帯電話等様々な電子機器の小型化や高性能化に伴い、半導体素子においても更なる小型化、薄型化及び高密度化への要求が急速に高まっている。このため、生産性向上における基板面積の増大に対応でき、かつ、チップサイズパッケージあるいはチップスケールパッケージ(CSP)又は三次元積層といった高密度実装技術において、基板上に微細でアスペクト比の高い凹凸を持つような構造体に対応できる感光性絶縁材料の開発が望まれている。
上述したような感光性絶縁材料として、半導体素子製造工程において常用されるスピンコート法により幅広い膜厚にわたり塗布可能で、かつ、幅広い波長領域において微細なパターン形成が可能であり、低温の後硬化により可撓性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性及び薬品耐性に優れる電気・電子部品保護用皮膜を提供する光硬化性樹脂組成物が提案されている(特許文献1)。このスピンコート法は、基板上に簡便に成膜できるといった利点を有している。
一方、上記の電気・電子部品保護用皮膜を提供する光硬化性樹脂組成物は、基板上に1〜100μmの膜厚で用いられるが、膜厚が30μmを超える辺りから、その光硬化性樹脂組成物の粘度が非常に高くなることより、スピンコート法による基板上への成膜は、実際的に限界があって困難になる。
また、上記光硬化性樹脂組成物をスピンコート法により表面に凹凸がある基板に塗布する際、上記基板をほぼ均一に被覆することは困難である。そのため、基板上の段差部分に光硬化性樹脂層の隙間が生じ易く、平坦性や段差被覆性の更なる改善が待たれていた。また、スピンコート法に替わる他の塗布方法として、スプレー法が提案されている(特許文献2)。しかし、その原理上基板の凹凸に由来する高低差、あるいは、パターンエッジでの膜切れ及び凹部底面のピンホールといった欠陥が生じ易く、平坦性や段差被覆性に係る問題が未だ十分に解決されていない。
更に近年、チップサイズパッケージあるいはチップスケールパッケージ(CSP)又は三次元積層といった高密度実装技術において、基板上に微細でアスペクト比の高いパターンを形成し、得られたパターンへ銅などの金属を積層することでチップから再配線を施す技術が盛んである。チップの高密度化、高集積化に伴い再配線技術におけるパターン線幅や、基板間を接続するためのコンタクトホールサイズの微細化要求は極めて強い。微細なパターンを得る方法は、リソグラフィー技術が一般的であって、中でも化学増幅型ネガ型レジスト材料が微細なパターンを得ることに相応しい。また、再配線に用いられるパターンは、永久にデバイスチップ、チップ間に存在し、硬化する特徴を有しながら、可撓性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性及び薬品耐性に優れる電気・電子部品保護用皮膜として働く必要があるため、パターンを得るレジスト材料はネガ型が相応しいとされる。
以上のように、微細な再配線を加工可能なパターン形成材料であって、可撓性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性及び薬品耐性に優れる電気・電子部品保護用皮膜を形成するものとしては、化学増幅型ネガ型レジスト材料が好適である。
一方、再配線を加工する際に用いられる微細なパターン形成が可能でかつ電気・電子部品保護用皮膜に有用な化学増幅型ネガ型レジスト材料は、基板上に予め加工されたCu配線上を被覆することや基板上に存在するAl電極を被覆することがある。また、配線、電極を施された基板はSiNのような絶縁基板もあって、そのSiN基板を広く覆う必要もある。しかしながら、化学増幅型ネガ型レジスト材料の被覆膜層とこれら基板の密着性が未だ十分でなく、レジスト材料の被覆膜層が基板から剥がれてしまう問題がしばしば発生する。
また一方、電気・電子部品保護用皮膜に有用な化学増幅型ネガ型レジスト材料は、パターニングの際、用いられる現像液はアルカリ水溶液又は有機溶剤であって、露光部は架橋反応などによって現像液に対し不溶となり、未露光部は現像液に対して良好に溶解する必要がある。近年用いられるネガ型レジスト材料は、露光部と未露光部の現像液に対する溶解性の差が小さく、いわゆる溶解コントラストの差が小さい。溶解コントラストが小さい場合、更なる微細なパターンの形成の要求に対し、良好なパターン形成を期待できないことがある。また、溶解コントラストが小さい場合、パターンを露光転写・形成する際、使用するマスクに対し、忠実にパターンを基板上に形成できなくなるおそれがある。従って、できる限り大きな溶解コントラスト、いわゆる解像性の向上がレジスト材料に求められている。
更に、配線を加工する際に用いられる微細なパターン形成が可能でかつ電気・電子部品保護用皮膜に有用な化学増幅型ネガ型レジスト材料は、未露光部において、現像液のアルカリ水溶液又は有機溶剤に十分に溶解することが重要である。即ち、未露光部の現像液に対する溶解性が乏しい場合、レジスト材料の基板上における被覆膜厚が厚いときなど、パターンの底部に溶け残りやスカム、基板上パターンの裾において裾引きといったパターン劣化が観察されることがある。これらスカムや裾引きは、再配線を施す工程の電気回路、配線の断線などの弊害となることがあり、発生を抑止する必要がある。
従って、チップの高密度化、高集積化に伴い再配線技術におけるパターンの微細化が可能でかつ電気・電子部品保護用皮膜に有用な化学増幅型ネガ型レジスト材料でありながら、基板上密着性の飛躍的な改善が望まれており、更なる解像性能の向上が期待でき、パターン底部に裾引きやスカムを発生しない系の早急なる構築が望まれている。
特開2008−184571号公報 特開2009−200315号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適に用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物、及びこのシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供することを目的とする。
また、該化学増幅型ネガ型レジスト材料をスピンコート法によって簡便に基板上に塗布し微細なパターンを形成する方法を提供することを他の目的とする。
さらに、上記化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いた光硬化性ドライフィルム及びその製造方法、上記光硬化性ドライフィルムを基板に積層させた積層体、並びに凹凸を持つ基板上であっても、上記光硬化性ドライフィルムを使用し、幅広い膜厚にわたるレジスト層を施し、微細なパターンを形成する方法を提供することを別の目的とする。
また、上記パターン形成方法により得られたパターンを、低温で後硬化して得られる硬化皮膜によって保護された基板を提供することを更に別の目的とする。
また、上記パターン形成方法により得られたパターンを、低温で後硬化して得られる硬化皮膜を有する半導体装置を提供することを更に別の目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、
下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するシリコーン骨格含有高分子化合物を提供する。
Figure 2016125032
(式中、R〜Rはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜15の1価の有機基を示し、R及びRはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜28の1価の有機基を示す。lは0〜100の整数、mは0〜100の整数、nは1以上の整数である。更に、Tは下記一般式(2)で示される2価の有機基である。)
Figure 2016125032
(式中、Qは
Figure 2016125032
のいずれかであり、点線は結合を表す。)
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物であれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適に用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物となる。
このとき、前記シリコーン骨格含有高分子化合物が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜500,000のものであることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、R〜R、l、及びmは上記と同様である。a、b、c、d、e、f、g、及びhは0又は正数であり、i及びjは正数である。但し、a+b+c+d+e+f+g+h+i+j=1である。更に、Xは下記一般式(4)で示される2価の有機基であり、Yは下記一般式(5)で示される2価の有機基であり、Wは下記一般式(6)で示される2価の有機基であり、Uは下記一般式(7)で示される2価の有機基であり、Tは上記と同様である。)
Figure 2016125032
(式中、Zは
Figure 2016125032
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、oは0又は1である。R及びRはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。kは0、1、及び2のいずれかである。)
Figure 2016125032
(式中、Vは
Figure 2016125032
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、pは0又は1である。R及びR10はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。qは0、1、及び2のいずれかである。)
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、Mは炭素数1〜12のアルキレン基又は2価の芳香族基を示し、R11は水素原子又はメチル基を示す。)
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、M及びR11は上記と同様であり、R12は1価のカルボキシル基含有有機基を示す。)
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物であれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題をより一層改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずにより微細なパターンを形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適に用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物となる。
またこのとき、前記一般式(7)中のR12が、下記一般式(8)で示される1価のカルボキシル基含有有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R13〜R16はそれぞれ異なっていても同一でもよい置換基であって、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、芳香族基を示し、R13とR14、R15とR16はそれぞれ連結して炭素数1〜12の置換もしくは無置換の環状構造を形成してもよい。rは1〜7のいずれかである。)
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物であれば、本発明の効果をより一層向上させることができる。
またこのとき、前記一般式(3)中のaが0≦a≦0.5であり、bが0≦b≦0.3であり、cが0≦c≦0.5であり、dが0≦d≦0.3であり、eが0≦e≦0.8であり、fが0≦f≦0.5であり、gが0≦g≦0.8であり、hが0≦h≦0.5であり、iが0<i≦0.8であり、jが0<j≦0.5であることが好ましい。
さらには、前記一般式(3)中のaがa=0であり、bがb=0であり、cがc=0であり、dがd=0であり、eがe=0であり、fがf=0であり、gが0<g≦0.8であり、hが0<h≦0.5であり、iが0<i≦0.8であり、かつjが0<j≦0.5であることが好ましい。
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、基板に対する密着性、電気特性、信頼性がより優れたものとなる。
またこのとき、前記一般式(1)又は前記一般式(3)中のmが1〜100の整数であり、R〜Rは同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基であり、Rは下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であり、RはR〜Rと同一でも異なっていてもよく酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜10の1価の有機基、又はRと同一でも異なっていてもよい下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、sは0〜10の整数であり、R17は水酸基もしくは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基である。)
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、パターン形成において、露光部の架橋反応性を向上させることが可能となる。また、露光部の架橋反応性が向上することによって、露光部の現像液に対する溶解性が低くなる。
またこのとき、前記一般式(9)で示されるフェニル置換基が、下記式(10)の中から選ばれる1種又は2種以上の基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、波線を伴う直線は結合手を示す。)
このようなシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、パターン形成において、露光部の架橋反応性をより一層向上させることが可能となる。また、露光部の架橋反応性がより一層向上することによって、露光部の現像液に対する溶解性がさらに低くなる。
またこのとき、前記一般式(6)で示される2価の有機基が下記一般式(11)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基が下記一般式(12)で示される2価の有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様であり、tは1〜12の正数である。)
本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物としては、このような基を含むものが好適である。
またこのとき、前記一般式(6)で示される2価の有機基が下記一般式(13)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基が下記一般式(14)で示される2価の有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様である。)
本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物としては、このような基を含むものも好適である。
さらに、本発明では、
(A)前述のシリコーン骨格含有高分子化合物、
(B)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
(C)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(C−1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種以上の架橋剤、
(D)溶剤、及び
(E)塩基性化合物、
を含有してなる化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供する。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を示し、Rcは炭素数1〜6の直鎖状、分枝状、又は環状のアルキル基を示し、zは1又は2を表す。)
このような化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる。
さらに、本発明では、膜厚10〜100μmである光硬化性樹脂層が、支持フィルム及び保護フィルムで挟まれた構造を有する光硬化性ドライフィルムであって、前記光硬化性樹脂層が前述の化学増幅型ネガ型レジスト材料によって形成された光硬化性ドライフィルムを提供する。
このような光硬化性ドライフィルムであれば、幅広い膜厚及び波長領域において微細なパターン形成が可能であり、低温の後硬化により可撓性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性、及び薬品耐性に優れた硬化皮膜となる。
さらに、本発明では、
(I)前述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を支持フィルム上に連続的に塗布し、光硬化性樹脂層を形成する工程、
(II)前記光硬化性樹脂層を連続的に乾燥させる工程、
(III)更に、前記光硬化性樹脂層上に保護フィルムを貼り合わせる工程、
を含む光硬化性ドライフィルムの製造方法を提供する。
前述の光硬化性ドライフィルムを得るには、このような製造方法が好適である。
さらに、本発明では、
(1)前述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を基板上に塗布し、感光材皮膜を形成する工程、
(2)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190〜500nmの高エネルギー線又は電子線で感光材皮膜を露光する工程、
(3)加熱処理した後、現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
を含むパターン形成方法を提供する。
このようなパターン形成方法であれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる。また、化学増幅型ネガ型レジスト材料の塗布をスピンコート法で行うことができる。
さらに、本発明では、
(i)前述の光硬化性ドライフィルムから前記保護フィルムを剥離することにより露出した光硬化性樹脂層を基板に密着させる工程、
(ii)前記支持フィルムを介してもしくは前記支持フィルムを剥離した状態で、フォトマスクを介して前記光硬化性樹脂層を波長190〜500nmの高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程、
(iii)露光後の加熱処理を行う工程、
(iv)現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
を含むパターン形成方法を提供する。
このようなパターン形成方法であれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる。
またこのとき、前記現像工程の後に、前記現像によりパターン化された皮膜を、温度100〜250℃において後硬化する工程を含むことが好ましい。
このようにして得られた硬化皮膜は、可撓性、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度及びソルダーフラックス液に対する薬品耐性に優れるため、このような硬化皮膜を保護用皮膜とした半導体素子は信頼性にも優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止できる。
またこのとき、前記基板が、開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び孔のいずれか又は両方を有する基板であってもよい。
このように、本発明の光硬化性ドライフィルムであれば、凹凸を持つ基板上であっても、幅広い膜厚にわたるレジスト層を施し、微細なパターンを形成することができる。
さらに、本発明では、開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び孔のいずれか又は両方を有する基板に前述の光硬化性ドライフィルムの光硬化性樹脂層が積層されてなる積層体を提供する。
このような積層体であれば、上記のようなパターンが充分に埋め込まれ、諸特性が良好な積層体とすることができる。
また、本発明では、前述のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜によって保護された基板を提供する。
このような基板であれば、可撓性、密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度、薬品耐性、信頼性、及びクラック耐性に優れる硬化皮膜によって保護された基板となる。
さらに、本発明では、前述のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜を有する半導体装置を提供する。
このような半導体装置であれば、可撓性、密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度、薬品耐性、信頼性、及びクラック耐性に優れる硬化皮膜を有する半導体装置となる。
本発明によれば、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を飛躍的に改善できる化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適に用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物、及びこのシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供でき、幅広い波長領域において微細なパターンの形成が可能で、かつチップの高密度化、高集積化に伴い再配線技術におけるパターンの微細化が可能であると共に、パターン形成後、パターン底部基板上にスカム、裾引きを発生させない電気・電子部品保護用皮膜に有用な化学増幅型ネガ型レジスト材料、光硬化性ドライフィルム及びパターン形成方法を提供することができる。また、このようなパターン形成方法により得られたパターンを、低温で後硬化することで、可撓性、密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度、薬品耐性、信頼性、及びクラック耐性に優れる硬化皮膜によって保護された基板や、このような硬化皮膜を有する半導体装置を得ることができる。
実施例における密着性測定方法を示す説明図である。
上述のように、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を改善でき、パターン底部、基板上にスカムや裾引きを発生させずに微細なパターンを形成することができる化学増幅型ネガ型レジスト材料や、化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として用いられるシリコーン骨格含有高分子化合物が求められていた。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式(1)、特には下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有するシリコーン骨格含有高分子化合物をベース樹脂として用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、微細なパターンを形成可能で、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上で発生する剥がれの問題を大幅に改善できることを見出し、本発明をなすに至った。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(シリコーン骨格含有高分子化合物)
本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するものである。
Figure 2016125032
(式中、R〜Rはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜15の1価の有機基を示し、R及びRはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜28の1価の有機基を示す。lは0〜100の整数、mは0〜100の整数、nは1以上の整数である。更に、Tは下記一般式(2)で示される2価の有機基である。)
Figure 2016125032
(式中、Qは
Figure 2016125032
のいずれかであり、点線は結合を示す。)
上記一般式(1)中、R〜Rはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜15、好ましくは炭素数1〜10の1価の有機基を示し、R及びRはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜28、好ましくは炭素数1〜15、より好ましくは炭素数1〜10の1価の有機基を示す。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基、ビニル基、アリル基、プロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、メトキシフェニルエチル基等のアラルキル基などが挙げられる。lは0〜100の整数、mは0〜100の整数、nは1以上の整数である。
また、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜500,000のものであることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、R〜R、l、及びmは上記と同様である。a、b、c、d、e、f、g、及びhは0又は正数であり、i及びjは正数である。但し、a+b+c+d+e+f+g+h+i+j=1である。更に、Xは下記一般式(4)で示される2価の有機基であり、Yは下記一般式(5)で示される2価の有機基であり、Wは下記一般式(6)で示される2価の有機基であり、Uは下記一般式(7)で示される2価の有機基であり、Tは上記と同様である。)
Figure 2016125032
(式中、Zは
Figure 2016125032
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、oは0又は1である。R及びRはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。kは0、1、及び2のいずれかである。)
Figure 2016125032
(式中、Vは
Figure 2016125032
のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、pは0又は1である。R及びR10はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。qは0、1、及び2のいずれかである。)
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、Mは炭素数1〜12のアルキレン基又は2価の芳香族基を示し、R11は水素原子又はメチル基を示す。)
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、M及びR11は上記と同様であり、R12は1価のカルボキシル基含有有機基を示す。)
また、後述する架橋剤及び光酸発生剤との相溶性及び光硬化性の観点から、lは0〜100、好ましくは1〜80の整数であり、mは0〜100、好ましくは1〜100の整数であり、より好ましくは1〜80の整数である。a、b、c、d、e、f、g、及びhは0又は正数、i及びjは正数であり、a+b+c+d+e+f+g+h+i+j=1である。基板に対する密着性、電気特性、信頼性の観点から、0≦a≦0.5、0≦b≦0.3、0≦c<0.5、0≦d<0.3、0≦e≦0.8、0≦f≦0.5、0≦g≦0.8、0≦h≦0.5、0<i≦0.8、かつ0<j≦0.5であることが好ましく、a=0、b=0、c=0、d=0、e=0、f=0、0<g≦0.8、0<h≦0.5、0<i≦0.8、かつ0<j≦0.5であることが特に好ましい。
また上記一般式(7)中のR12は、下記一般式(8)で示される1価のカルボキシル基含有有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R13〜R16はそれぞれ異なっていても同一でもよい置換基であって、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、芳香族基を示し、R13とR14、R15とR16はそれぞれ連結して炭素数1〜12の置換もしくは無置換の環状構造を形成してもよい。rは1〜7のいずれかである。)
更に、前記一般式(1)又は前記一般式(3)中のmが1〜100、好ましくは1〜80の整数であり、R〜Rは同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基であり、Rは下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であり、RはR〜Rと同一でも異なっていてもよく酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜10の1価の有機基、好ましくは炭素数1〜8の1価の炭化水素基、又はRと同一でも異なっていてもよい下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、sは0〜10の整数であり、R17は水酸基もしくは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基である。)
なお、前記一般式(9)で示されるフェニル置換基において、水酸基もしくはアルコキシ基はo−,m−,p−位のいずれに置換されていてもよい。R17がアルコキシ基である場合、炭素数は1〜12であり、好ましくは1〜4である。
前記一般式(9)で示されるフェニル置換基としては、具体的には、下記式(10)に示す基が挙げられる。なお、下記式(10)において、波線を伴う直線
Figure 2016125032
は結合手を示す。
Figure 2016125032
また、前記一般式(6)で示される2価の有機基は下記一般式(11)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基は下記一般式(12)で示される2価の有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様であり、tは1〜12の正数である。)
また、前記一般式(6)で示される2価の有機基は下記一般式(13)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基は下記一般式(14)で示される2価の有機基であることが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様である。)
本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物の重量平均分子量は、これを用いた後述の化学増幅型ネガ型レジスト材料の相溶性及び光硬化性、並びに、上記レジスト材料から得られる硬化物の機械的特性の観点から、3,000〜500,000が好ましく、より好ましくは5,000〜300,000である。なお、本発明において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算値である。
なお、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、例えば、下記式(15)で示されるハイドロジェンシルフェニレン(1,4−ビス(ジメチルシリル)ベンゼン)、
Figure 2016125032
下記一般式(16)で示されるジヒドロオルガノシロキサン、
Figure 2016125032
(式中、R、R、R、R、l、及びmは、上記と同様である。)
必要により下記一般式(17)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物、
Figure 2016125032
(式中、Z、R、R、o、及びkは、上記と同様である。)
必要により下記一般式(18)で示されるアリル基を2つ有する特定のエポキシ基含有化合物、
Figure 2016125032
(式中、V、R、R10、p、及びqは、上記と同様である。)
下記一般式(19)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物、
Figure 2016125032
(式中、M及びR11は、上記と同様である。)
及び下記一般式(20)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物、
Figure 2016125032
(式中、Qは、上記と同様である。)
とを、触媒の存在下で重合反応を行うことにより、アルコール性又はフェノール性水酸基を有するシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、必要により、合成した該シリコーン骨格含有高分子化合物のアルコール性又はフェノール性水酸基の全てもしくは一部をジカルボン酸無水物と反応させてカルボキシル基を導入することにより製造することができる。
なお、上記一般式(16)で示される化合物は、下記式(21)で表されるシラン化合物を加水分解縮合し、更に所望骨格のオルガノシロキサンと加水分解することにより得られる。
加水分解縮合は、一般に公知の条件であるシラン化合物の加水分解縮合法を用いる。
Figure 2016125032
(式中、R、R17、及びsは上記と同様であり、R18は炭素数1〜4のアルコキシ基又はハロゲン原子である。)
また、上記一般式(19)で示されるアリル基を2つ有するフェノール化合物としては、下記一般式(22)で示される化合物や、下記一般式(23)で示される化合物が好適である。
Figure 2016125032
(式中、R11及びtは上記と同様である。)
Figure 2016125032
(式中、R11は上記と同様である。)
また、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物の重量平均分子量は、上記一般式(17)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物、上記一般式(18)で示されるアリル基を2つ有する特定のエポキシ基含有化合物、上記一般式(19)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物、及び上記一般式(20)で示されるアリル基を2つ有する特定のフェノール化合物のアリル基総数、並びに、上記式(15)で示されるハイドロジェンシルフェニレン及び上記一般式(16)で示されるジヒドロオルガノシロキサンのヒドロシリル基総数との比(アリル基総数/ヒドロシリル基総数)を調整することにより、容易に制御することが可能である。あるいは、上記アリル基を2つ有する特定のフェノール化合物及び、上記アリル基を2つ有する特定のエポキシ基含有化合物、並びに、ハイドロジェンシルフェニレン及びジヒドロオルガノシロキサンの重合時に、例えば、o−アリルフェノールのようなモノアリル化合物、又は、トリエチルヒドロシランのようなモノヒドロシランやモノヒドロシロキサンを分子量調整剤として使用することにより、上記重量平均分子量は容易に制御することが可能である。
上記重合反応において、触媒としては、例えば白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;HPtCl・xHO、HPtCl・xHO、NaHPtCl・xHO、KHPtCl・xHO、NaPtCl・xHO、KPtCl・xHO、PtCl・xHO、PtCl、NaHPtCl・xHO(式中、xは0〜6の整数が好ましく、特に0又は6が好ましい。)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(米国特許第3,220,972号明細書);塩化白金酸とオレフィンとの錯体(米国特許第3,159,601号明細書、米国特許第3,159,662号明細書、米国特許第3,775,452号明細書);白金黒やパラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム−オレフィン錯体;クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(いわゆるウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン(特にビニル基含有環状シロキサン)との錯体等が挙げられる。
その使用量は触媒量であり、通常、白金族金属として反応重合物の総量に対して0.001〜0.1質量%であることが好ましい。
上記重合反応においては、必要に応じて溶剤を使用してもよい。溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤が好ましい。
上記重合条件として、触媒が失活せず、かつ、短時間で重合の完結が可能という観点から、重合温度は、例えば40〜150℃、特に60〜120℃が好ましい。
重合時間は、重合物の種類及び量にもよるが、重合系中への湿気の介入を防ぐため、およそ0.5〜100時間、特に0.5〜30時間で終了するのが好ましい。このようにして重合反応を終了後、溶剤を使用した場合はこれを留去することにより、上記一般式(3)で示される繰り返し単位を有する本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を得ることができる。
なお、シリコーン骨格含有高分子化合物の重量平均分子量が低下すると、上記シリコーン骨格含有高分子化合物の粘度は低下する。そのため、上記シリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて形成した樹脂層の粘性率も低下する。また、シリコーン骨格含有高分子化合物の分子内において、直鎖状ポリシロキサンを含む分子ユニットの割合[一般式(3)のb、d、f、h、及びj]が増加すると、相対的にシルフェニレン等の芳香族化合物を含む分子ユニットの割合[一般式(3)のa、c、e、g、及びi]が減少し、上記シリコーン骨格含有高分子化合物の粘度は低下する。そのため、上記シリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて形成した樹脂層の粘性率も低下する。更に、シリコーン骨格含有高分子化合物の分子内において、直鎖状ポリシロキサンの分子鎖長が増加すると、即ち、一般式(3)のl及びmの値が増加すると、上記シリコーン骨格含有高分子化合物の粘度は低下する。そのため、上記シリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて形成した樹脂層の粘性率も低下する。
次に、ハイドロシリレーション重合反応によってアルコール性又はフェノール性水酸基を有するシリコーン骨格含有高分子化合物を合成した後、該シリコーン骨格含有高分子化合物のアルコール性又はフェノール性水酸基の一部もしくは全部をジカルボン酸無水物と反応させてカルボキシル基を導入する反応について説明する。
上記ハイドロシリレーション重合反応によって得られたアルコール性もしくはフェノール性水酸基を有するシリコーン骨格含有高分子化合物の水酸基の全てもしくは一部をジカルボン酸無水物と反応させる方法としては、まず得られたシリコーン骨格含有高分子化合物を3倍の重量の溶媒に溶解する。上記一般式(3)中のW、すなわちアルコール性水酸基もしくはフェノール性水酸基を有したユニットのモル比e及びfに対して、適宜のモル当量のジカルボン酸無水物を添加し、トリエチルアミンをアルコール性水酸基もしくはフェノール性水酸基を有したユニットに対して1当量加え、室温から50℃の温度で数時間撹拌し、反応することで、カルボキシル基をシリコーン骨格含有高分子化合物に導入することができる。例えば反応させるジカルボン酸無水物が1当量の場合、上記一般式(3)におけるWのユニットのアルコール性もしくはフェノール性水酸基全てにカルボキシル基を導入することとなり、上記一般式(3)中のeはe=0となり、fはf=0となる。カルボキシル基の導入比率、すなわち上記一般式(3)中のg及びhの好適な範囲は前述した通りである。
このようにして導入されたカルボン酸は、上記一般式(3)中のUのユニットとして示され、Uは上記一般式(7)として示される。更に上記一般式(7)中のR12は下記一般式(8)として示すことができる。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を表し、R13〜R16はそれぞれ異なっていても同一でもよい置換基であって、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、芳香族基を示し、R13とR14、R15とR16はそれぞれ連結して炭素数1〜12の置換もしくは無置換の環状構造を形成してもよい。rは1〜7のいずれかである。)
また、アルコール性もしくはフェノール性水酸基を有するシリコーン骨格含有高分子化合物の水酸基の全てもしくは一部を反応させるジカルボン酸無水物は下記一般式(24)として示すことができる。
Figure 2016125032
(式中、R13〜R16、及びrは上記と同様である。)
好ましいジカルボン酸無水物としては、無水コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水グルタル、無水アジピン酸、無水ピメリン酸、無水スベリン酸、無水アゼライン酸、無水セバシン酸、下記構造の化合物等を好適なものとして挙げることができる。
Figure 2016125032
例えば上述のような方法で得られる本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、上記一般式(2)で示されるフェノールフタレイン骨格又はフェノールレッド骨格を有する。このような本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適で、CuやAlのような金属配線、電極、基板上、特にSiNのような基板上の剥がれの問題を改善できる。剥がれを改善できる要因としては、シリコーン骨格含有高分子化合物に導入された上記一般式(2)のカルボニル基、スルホニル基が基板との相互作用を向上させるためであると考えられる。
また、シリコーン骨格含有高分子化合物に上記一般式(2)で示される構造部位を導入することで、剛直な構造によって、硬化皮膜に高Tg、優れた機械的強度、信頼性を付与し、かつ化学増幅型ネガ型レジスト材料に用いられる汎用的なテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液のようなアルカリ水溶液の現像液に対する溶解性が向上するという効果も得られる。溶解性が向上する要因としては、系がアルカリ性になると上記一般式(2)が開環しカルボン酸又はスルホン酸が生じるためだと考えられる。これに対し、上記一般式(2)で示される構造部位以外の剛直な構造を用いて、硬化皮膜が高Tgで優れた機械的強度、信頼性を持つものを得ようとすると、著しくアルカリ水溶液への溶解性が劣化する。
化学増幅型ネガ型レジスト材料において、未露光部の現像液に対する溶解性は高いことが望まれる。即ち、微細パターンを解像するに当たり、未露光部の現像液に対する溶解性が低い場合、パターン底部に溶解残渣が発生したり、パターンと基板の間に裾引きが発生したりすることがあるが、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて形成したパターンにおいては、上述のように未露光部の現像液であるアルカリ水溶液に対する溶解性が向上することにより、パターン底部の溶解残渣、裾引きの発生といった問題が解消される。
また一方、上記一般式(9)で示されるフェニル置換基を有する本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物をベース樹脂として用いた化学増幅型ネガ型レジスト材料であれば、パターン形成において、露光部の架橋反応性を向上させることが可能となる。その要因としては、シロキサン上にも架橋点を持つことで、シリコーン骨格含有高分子化合物中の架橋点が著しく増加し、後述する架橋剤との反応がより多く進行するためだと考えられる。このように、露光部の架橋反応性が向上することによって、露光部の現像液に対する溶解性が低くなる。
以上のように、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として用いることで、未露光部の現像液に対する溶解性を向上させることができ、そして更に露光部の現像液に対する溶解性を極めて低くすることができる。このことから、露光部と未露光部の溶解速度の差を大きくし、溶解コントラストを増大させることが可能となるため、更に微細なパターン形成が期待できる。即ち、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は化学増幅型ネガ型レジスト材料のベース樹脂として好適である。
(化学増幅型ネガ型レジスト材料)
さらに、本発明は、
(A)上記のシリコーン骨格含有高分子化合物、
(B)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
(C)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(C−1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種以上の架橋剤、
(D)溶剤、及び
(E)塩基性化合物、
を含有する化学増幅型ネガ型レジスト材料を提供する。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を示し、Rcは炭素数1〜6の直鎖状、分枝状、又は環状のアルキル基を示し、zは1又は2を表す。)
(B)光酸発生剤としては、波長190〜500nmの光照射により酸を発生し、これが硬化触媒となるものを用いることができる。本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は光酸発生剤との相溶性に優れるため、様々な種類の光酸発生剤を使用することができる。
このような光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩、ジアゾメタン誘導体、グリオキシム誘導体、β−ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド−イル−スルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体、イミノスルホネート誘導体、トリアジン誘導体等が挙げられる。
上記オニウム塩としては、例えば、下記一般式(25)で示される化合物が挙げられる。
(R19 (25)
(式中、R19は置換基を有してもよい炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示し、Gはヨードニウム又はスルホニウムを示し、Kは非求核性対向イオンを示し、uは2又は3を示す。)
上記R19において、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、2−オキソシクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基;o−、m−、又はp−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、m−又はp−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2−、3−、又は4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等の各基が挙げられる。
上記のKの非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン;トリフレート、1,1,1−トリフルオロエタンスルホネート、ノナフルオロブタンスルホネート等のフルオロアルキルスルホネート;トシレート、ベンゼンスルホネート、4−フルオロベンゼンスルホネート、1,2,3,4,5−ペンタフルオロベンゼンスルホネート等のアリールスルホネート;メシレート、ブタンスルホネート等のアルキルスルホネート等が挙げられる。
上記ジアゾメタン誘導体としては、下記一般式(26)で示される化合物が挙げられる。
Figure 2016125032
(式中、R20はそれぞれ異なっていても同一でもよく、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基又はハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基又はハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を示す。)
上記R20において、アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。ハロゲン化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル基、1,1,1−トリフルオロエチル基、1,1,1−トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。アリール基としては、例えば、フェニル基;o−、m−、又はp−メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、m−又はp−tert−ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2−、3−、又は4−メチルフェニル基、エチルフェニル基、4−tert−ブチルフェニル基、4−ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基等が挙げられる。ハロゲン化アリール基としては、例えば、フルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5−ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。アラルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
このような光酸発生剤としては、具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸(p−tert−ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ビス(p−tert−ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリス(p−tert−ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p−トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2−オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p−トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、ジフェニル(4−チオフェノキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート等のオニウム塩;ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p−トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロへキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソアミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec−アミルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロへキシルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1−シクロヘキシルスルホニル−1−(tert−アミルスルホニル)ジアゾメタン、1−tert−アミルスルホニル−1−(tert−ブチルスルホニル)ジアゾメタン等のジアゾメタン誘導体;ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−α−ジシクロへキシルグリオキシム、ビス−o−(p−トルエンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−(p−トルエンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジフェニルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−α−ジシクロへキシルグリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−2,3−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(n−ブタンスルホニル)−2−メチル−3,4−ペンタンジオングリオキシム、ビス−o−(メタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(トリフルオロメタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(1,1,1−トリフルオロエタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(tert−ブタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(パーフルオロオクタンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(シクロヘキサンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(ベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−フルオロベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(p−tert−ブチルベンゼンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(キシレンスルホニル)−α−ジメチルグリオキシム、ビス−o−(カンファースルホニル)−α−ジメチルグリオキシム等のグリオキシム誘導体;α−(ベンゼンスルホニウムオキシイミノ)−4−メチルフェニルアセトニトリル等のオキシムスルホネート誘導体;2−シクロヘキシルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン、2−イソプロピルカルボニル−2−(p−トルエンスルホニル)プロパン等のβ−ケトスルホン誘導体;ジフェニルジスルホン、ジシクロへキシルジスルホン等のジスルホン誘導体;p−トルエンスルホン酸2,6−ジニトロベンジル、p−トルエンスルホン酸2,4−ジニトロベンジル等のニトロベンジルスルホネート誘導体;1,2,3−トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3−トリス(p−トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等のスルホン酸エステル誘導体;フタルイミド−イル−トリフレート、フタルイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネン2,3−ジカルボキシイミド−イル−トリフレート、5−ノルボルネン2,3−ジカルボキシイミド−イル−トシレート、5−ノルボルネン2,3−ジカルボキシイミド−イル−n−ブチルスルホネート、n−トリフルオロメチルスルホニルオキシナフチルイミド等のイミド−イル−スルホネート誘導体;(5−(4−メチルフェニル)スルホニルオキシイミノ−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)アセトニトリル、(5−(4−(4−メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)−5H−チオフェン−2−イリデン)−(2−メチルフェニル)−アセトニトリル等のイミノスルホネート、2−メチル−2[(4−メチルフェニル)スルホニル]−1−[(4−メチルチオ)フェニル]−1−プロパン等が挙げられる。これらの中でも、イミド−イル−スルホネート類、イミノスルホネート類、オキシムスルホネート類等が好適に用いられる。
なお、上記の光酸発生剤は1種又は2種以上を用いることができる。
また、上記の光酸発生剤の配合量は、光酸発生剤自身の光吸収及び厚膜での光硬化性の観点から、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物100質量部に対して0.05〜20質量部が好ましく、特に0.2〜5質量部が好ましい。
(C)架橋剤としては、ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(C−1)で示される置換基に置換した、好ましくは該置換基を2つ以上含有する化合物、及び下記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種以上のものを用いることができる。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を示し、Rcは炭素数1〜6の直鎖状、分枝状、又は環状のアルキル基を示し、zは1又は2を表す。)
上記のホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物としては、例えばホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたメラミン縮合物、又はホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性された尿素縮合物が挙げられる。
また、上記のホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたメラミン縮合物の合成は、例えば、公知の方法に従ってメラミンモノマーをホルマリンでメチロール化して変性、又はこれを更にアルコールでアルコキシ化して変性して、下記一般式(27)で示される変性メラミンとする。なお、上記アルコールとしては、低級アルコール、例えば炭素数1〜4のアルコールが好ましい。
Figure 2016125032
(式中、R21はそれぞれ異なっていても同一でもよく、メチロール基、炭素数1〜4のアルコキシ基を含むアルコキシメチル基、又は水素原子であるが、少なくとも1つはメチロール基又はアルコキシメチル基である。)
上記R21としては、例えば、メチロール基、メトキシメチル基、エトキシメチル基等のアルコキシメチル基、及び水素原子等が挙げられる。
上記一般式(27)で示される変性メラミンとしては、具体的には、トリメトキシメチルモノメチロールメラミン、ジメトキシメチルモノメチロールメラミン、トリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン等が挙げられる。
次に、上記一般式(27)で示される変性メラミン又はこの多量体(例えば二量体、三量体等のオリゴマー体)を、常法に従って、ホルムアルデヒドと所望の分子量になるまで付加縮合重合させて、ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたメラミン縮合物が得られる。
また、上記のホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性された尿素縮合物の合成は、例えば、公知の方法に従って、所望の分子量の尿素縮合物をホルムアルデヒドでメチロール化して変性し、又はこれを更にアルコールでアルコキシ化して変性する。
上記ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性された尿素縮合物の具体例としては、例えば、メトキシメチル化尿素縮合物、エトキシメチル化尿素縮合物、プロポキシメチル化尿素縮合物等が挙げられる。
なお、これら変性メラミン縮合物及び変性尿素縮合物の1種又は2種以上を混合して使用することもできる。
次に、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物としては、例えば、(2−ヒドロキシ−5−メチル)−1,3−ベンゼンジメタノール、2,2’,6,6’−テトラメトキシメチルビスフェノールA、下記式(C−3)〜(C−7)で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2016125032
一方、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物としては、例えば、ビスフェノールA、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタンの水酸基を塩基存在下エピクロロヒドリンと反応することで得られる化合物等を挙げることができる。多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物の好適な例としては、具体的には、下記式(C−8)〜(C−14)で示される化合物等を挙げることができる。
Figure 2016125032
(式中、vは、2≦v≦3である。)
これら多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物の1種又は2種を、架橋剤として使用することができる。
また、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(C−1)で示される置換基に置換し、該置換基を2つ以上含有する化合物としては、下記式(C−15)で示されるものを挙げることができる。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を示す。)
Figure 2016125032
(式中、wは、1≦w≦3である。)
一方、下記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物としては、下記式(C−16)で示されるものを挙げることができる。
Figure 2016125032
(式中、点線は結合を示し、Rcは炭素数1〜6の直鎖状、分枝状、又は環状のアルキル基を示し、zは1又は2を表す。)
Figure 2016125032
(式中、Jは炭素数2〜12の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキレン基又は2価の芳香族基を示す。)
上記式(C−16)で示される化合物としては、例えば下記式(C−17)〜(C−20)で示される化合物を例示することができる。
Figure 2016125032
また一方、上記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物としては、下記式(C−21)で示される化合物も好適に用いることができる。
Figure 2016125032
これら上記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物の1種又は2種を、架橋剤として使用することができる。
また、上記の架橋剤は、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物と硬化反応を起こし、パターンの形成を容易になし得るための成分であると共に、硬化物の強度を更に上げる成分である。このような架橋剤の重量平均分子量は、光硬化性及び耐熱性の観点から、150〜10,000が好ましく、特に200〜3,000であることが好ましい。
なお、上記の架橋剤は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記の架橋剤の配合量は、光硬化性及び後硬化を経た電気・電子部品保護用皮膜としての信頼性の観点から、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物100質量部に対して0.5〜50質量部が好ましく、特に1〜30質量部が好ましい。
(D)溶剤としては、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物、(B)光酸発生剤、及び(C)架橋剤が溶解可能であるものを用いることができる。
このような溶剤としては、例えば、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル−2−n−アミルケトン等のケトン類;3−メトキシブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert−ブチル、プロピオン酸tert−ブチル、プロピレングリコール−モノ−tert−ブチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等のエステル類等が挙げられ、これらの1種以上を用いることができる。特に、光酸発生剤の溶解性が最も優れている乳酸エチル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、又はそれらの混合溶剤が好ましい。
上記の溶剤の配合量は、化学増幅型ネガ型レジスト材料の相溶性、粘度及び塗布性の観点から、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物、(B)光酸発生剤、及び(C)架橋剤の配合量の合計100質量部に対して50〜2,000質量部が好ましく、特に100〜l,000質量部が好ましい。
更に、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料では必要に応じて、(E)成分として塩基性化合物を添加することができる。塩基性化合物としては、光酸発生剤より発生する酸がレジスト皮膜を拡散する際の拡散速度を抑制することができる化合物が適している。このような塩基性化合物の配合により、解像度が向上し、露光後の感度変化を抑制し、基板や環境依存性を少なくし、露光余裕度やパターン形状等を改善することができる。
このような塩基性化合物としては、第一級、第二級、第三級の脂肪族アミン類、混成アミン類、芳香族アミン類、複素環アミン類、カルボキシル基を有する含窒素化合物、スルホニル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、アルコール性含窒素化合物、アミド誘導体、イミド誘導体、更に、下記一般式(28)で示される化合物等が挙げられる。
N(α)(β)3−y (28)
式中、yは1、2、又は3である。側鎖αは異なっていても同一でもよく、下記一般式(29)〜(31)で示されるいずれかの置換基である。側鎖βは異なっていても同一でもよく、水素原子又は直鎖状、分岐状、もしくは環状の炭素数1〜20のアルキル基を示し、エーテル結合又はヒドロキシル基を含んでもよい。また、側鎖α同士が結合して環を形成してもよい。
Figure 2016125032
ここで、R300、R302、及びR305は炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、R301及びR304は水素原子又は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環を1つあるいは複数含んでいてもよい。R303は単結合又は炭素数1〜4の直鎖状もしくは分岐状のアルキレン基であり、R306は炭素数1〜20の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基であり、ヒドロキシル基、エーテル結合、エステル結合、ラクトン環を1つあるいは複数含んでいてもよい。なお、*は結合末端を示す。
上記の第一級の脂肪族アミン類としては、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、n−プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、イソブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、tert−アミルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、セチルアミン、メチレンジアミン、エチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等が例示される。
上記の第二級の脂肪族アミン類としては、例えば、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジ−n−ブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジ−sec−ブチルアミン、ジペンチルアミン、ジシクロペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、ジノニルアミン、ジデシルアミン、ジドデシルアミン、ジセチルアミン、N,N−ジメチルメチレンジアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
上記の第三級の脂肪族アミン類としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリシクロペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリシクロヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、トリノニルアミン、トリデシルアミン、トリドデシルアミン、トリセチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルテトラエチレンペンタミン等が例示される。
上記の混成アミン類としては、例えば、ジメチルエチルアミン、メチルエチルプロピルアミン、ベンジルアミン、フェネチルアミン、ベンジルジメチルアミン等が例示される。
上記の芳香族アミン類及び複素環アミン類としては、例えば、アニリン誘導体(例えばアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、2−メチルアニリン、3−メチルアニリン、4−メチルアニリン、エチルアニリン、プロピルアニリン、トリメチルアニリン、2−ニトロアニリン、3−ニトロアニリン、4−ニトロアニリン、2,4−ジニトロアニリン、2,6−ジニトロアニリン、3,5−ジニトロアニリン、N,N−ジメチルトルイジン等)、ジフェニル(p−トリル)アミン、メチルジフェニルアミン、トリフェニルアミン、フェニレンジアミン、ナフチルアミン、ジアミノナフタレン、ピロール誘導体(例えばピロール、2H−ピロール、1−メチルピロール、2,4−ジメチルピロール、2,5−ジメチルピロール、N−メチルピロール等)、オキサゾール誘導体(例えばオキサゾール、イソオキサゾール等)、チアゾール誘導体(例えばチアゾール、イソチアゾール等)、イミダゾール誘導体(例えばイミダゾール、4−メチルイミダゾール、4−メチル−2−フェニルイミダゾール等)、ピラゾール誘導体、フラザン誘導体、ピロリン誘導体(例えばピロリン、2−メチル−1−ピロリン等)、ピロリジン誘導体(例えばピロリジン、N−メチルピロリジン、ピロリジノン、N−メチルピロリドン等)、イミダゾリン誘導体、イミダゾリジン誘導体、ピリジン誘導体(例えばピリジン、メチルピリジン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルピリジン、4−(1−ブチルペンチル)ピリジン、ジメチルピリジン、トリメチルピリジン、トリエチルピリジン、フェニルピリジン、3−メチル−2−フェニルピリジン、4−tert−ブチルピリジン、ジフェニルピリジン、ベンジルピリジン、メトキシピリジン、ブトキシピリジン、ジメトキシピリジン、1−メチル−2−ピリジン、4−ピロリジノピリジン、1−メチル−4−フェニルピリジン、2−(1−エチルプロピル)ピリジン、アミノピリジン、ジメチルアミノピリジン等)、ピリダジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾリジン誘導体、ピペリジン誘導体、ピペラジン誘導体、モルホリン誘導体、インドール誘導体、イソインドール誘導体、1H−インダゾール誘導体、インドリン誘導体、キノリン誘導体(例えばキノリン、3−キノリンカルボニトリル等)、イソキノリン誘導体、シンノリン誘導体、キナゾリン誘導体、キノキサリン誘導体、フタラジン誘導体、プリン誘導体、プテリジン誘導体、カルバゾール誘導体、フェナントリジン誘導体、アクリジン誘導体、フェナジン誘導体、1,10−フェナントロリン誘導体、アデニン誘導体、アデノシン誘導体、グアニン誘導体、グアノシン誘導体、ウラシル誘導体、ウリジン誘導体等が例示される。
上記のカルボキシル基を有する含窒素化合物としては、例えば、アミノ安息香酸、インドールカルボン酸、アミノ酸誘導体(例えば、ニコチン酸、アラニン、アルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、グリシルロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、スレオニン、リジン、3−アミノピラジン−2−カルボン酸、メトキシアラニン等)等が例示される。
上記のスルホニル基を有する含窒素化合物としては、例えば、3−ピリジンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸ピリジニウム等が例示される。
上記のヒドロキシル基を有する含窒素化合物、ヒドロキシフェニル基を有する含窒素化合物、及びアルコール性含窒素化合物としては、例えば2−ヒドロキシピリジン、アミノクレゾール、2,4−キノリンジオール、3−インドールメタノールヒドレート、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−エチルジエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、2,2’−イミノジエタノール、2−アミノエタノール、3−アミノ−1−プロパノール、4−アミノ−1−ブタノール、4−(2−ヒドロキシエチル)モルホリン、2−(2−ヒドロキシエチル)ピリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン、1−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]ピペラジン、ピペリジンエタノール、1−(2−ヒドロキシエチル)ピロリジン、1−(2−ヒドロキシエチル)−2−ピロリジノン、3−ピペリジノ−1,2−プロパンジオール、3−ピロリジノ−1,2−プロパンジオール、8−ヒドロキシユロリジン、3−クイヌクリジノール、3−トロパノール、1−メチル−2−ピロリジンエタノール、1−アジリジンエタノール、N−(2−ヒドロキシエチル)フタルイミド、N−(2−ヒドロキシエチル)イソニコチンアミド等が例示される。
上記のアミド誘導体としては、例えばホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、プロピオンアミド、ベンズアミド等が例示される。
また、上記のイミド誘導体としては、例えばフタルイミド、サクシンイミド、マレイミド等が例示される。
上記一般式(28)で示される化合物としては、トリス[2−(メトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2−(2−メトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル]アミン、トリス[2−(1−メトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2−(1−エトキシエトキシ)エチル]アミン、トリス[2−(1−エトキシプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン、4,7,13,16,21,24−ヘキサオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.8.8]ヘキサコサン、4,7,13,18−テトラオキサ−1,10−ジアザビシクロ[8.5.5]エイコサン、1,4,10,13−テトラオキサ−7,16−ジアザビシクロオクタデカン、1−アザ−12−クラウン−4、1−アザ−15−クラウン−5、1−アザ−18−クラウン−6、トリス(2−ホルミルオキシエチル)アミン、トリス(2−アセトキシエチル)アミン、トリス(2−プロピオニルオキシエチル)アミン、トリス(2−ブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−イソブチリルオキシエチル)アミン、トリス(2−バレリルオキシエチル)アミン、トリス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(アセトキシアセトキシ)エチルアミン、トリス(2−メトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス(2−tert−ブトキシカルボニルオキシエチル)アミン、トリス[2−(2−オキソプロポキシ)エチル]アミン、トリス[2−(メトキシカルボニルメチル)オキシエチル]アミン、トリス[2−(tert−ブトキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス[2−(シクロヘキシルオキシカルボニルメチルオキシ)エチル]アミン、トリス(2−メトキシカルボニルエチル)アミン、トリス(2−エトキシカルボニルエチル)アミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(エトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−ヒドロキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−アセトキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(メトキシカルボニル)メトキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(2−オキソプロポキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−(テトラヒドロフルフリルオキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−アセトキシエチル)2−[(2−オキソテトラヒドロフラン−3−イル)オキシカルボニル]エチルアミン、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)2−(4−ヒドロキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(4−ホルミルオキシブトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−ホルミルオキシエチル)2−(2−ホルミルオキシエトキシカルボニル)エチルアミン、N,N−ビス(2−メトキシエチル)2−(メトキシカルボニル)エチルアミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−ヒドロキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−アセトキシエチル)ビス[2−(エトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−ヒドロキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(3−アセトキシ−1−プロピル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−(2−メトキシエチル)ビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(メトキシカルボニル)エチル]アミン、N−ブチルビス[2−(2−メトキシエトキシカルボニル)エチル]アミン、N−メチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−エチルビス(2−アセトキシエチル)アミン、N−メチルビス(2−ピバロイルオキシエチル)アミン、N−エチルビス[2−(メトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、N−エチルビス[2−(tert−ブトキシカルボニルオキシ)エチル]アミン、トリス(メトキシカルボニルメチル)アミン、トリス(エトキシカルボニルメチル)アミン、N−ブチルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、N−ヘキシルビス(メトキシカルボニルメチル)アミン、β−(ジエチルアミノ)−δ−バレロラクトンが例示できるが、これらに制限されない。
なお、上記の塩基性化合物は1種又は2種以上を用いることができる。
また、上記の塩基性化合物の配合量は、感度の観点から、(A)シリコーン骨格含有高分子化合物100質量部に対して0〜3質量部が好ましく、特に0.01〜1質量部が好ましい。
また、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料には、上記(A)〜(E)成分の他に、更に添加成分を配合してもよい。添加成分としては、例えば塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤や、光酸発生剤等の光吸収効率を向上させるために慣用されている吸光剤が挙げられる。
上記の界面活性剤としては、非イオン性のものが好ましく、例えば、フッ素系界面活性剤、具体的には、パーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。
これらの界面活性剤は、市販されているものを用いることができ、例えば、フロラード「FC−4430」(住友スリーエム(株)製)、サーフロン「S−141」及び「S−145」(以上、旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−4031」、及び「DS−451」(以上、ダイキン工業(株)製)、メガファック「F−8151」(DIC(株)製)、「X−70−093」(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの中でも好ましくは、フロラード「FC−4430」(住友スリーエム(株)製)及び「X−70−093」(信越化学工業(株)製)である。
上記の吸光剤としては、例えば、ジアリールスルホキシド、ジアリールスルホン、9,10−ジメチルアントラセン、9−フルオレノン等が挙げられる。
本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料において、その調製は通常の方法で行われる。上述した各成分を撹拌混合し、その後フィルター等により濾過することにより、上記化学増幅型ネガ型レジスト材料を調製できる。後述する光硬化性ドライフィルムを製造する場合も、この化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて同様に調製することができる。
上述のようにして調製した本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料を使用してパターンを形成するには、公知のリソグラフィー技術を採用して行うことができる。例えば、
(1)前述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を基板上に塗布し、感光材皮膜を形成する工程、
(2)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190〜500nmの高エネルギー線又は電子線で感光材皮膜を露光する工程、
(3)加熱処理した後、現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
を含む方法でパターンを形成することができる。
具体的には、シリコンウエハーあるいはSiO基板、SiN基板、もしくは銅配線などのパターンが形成されている基板に化学増幅型ネガ型レジスト材料をスピンコート法で塗布し、80〜130℃、50〜600秒間程度の条件でプリベークし、厚さ1〜50μm、好ましくは1〜30μm、更に好ましくは5〜20μmのレジスト膜を形成する。
スピンコート法では、レジスト材料をシリコン基板上へ5mL程度ディスペンスした後に基板を回転することによって、基板上へレジスト材料を塗布することができる。またこのとき、回転速度を調整することで容易に基板上のレジスト膜の膜厚を調整することが可能である。
次に、目的のパターンを形成するためのマスクを上記のレジスト膜上にかざし、i線、g線等の波長190〜500nmの高エネルギー線を露光量1〜5,000mJ/cm程度、好ましくは100〜2,000mJ/cm程度となるように照射する。このように露光することで、露光部分が架橋して後述の現像液に不溶なパターンが形成される。
次に必要に応じ、ホットプレート上で60〜150℃、1〜10分間、好ましくは80〜120℃、1〜5分間ポストエクスポージャベーク(PEB)してもよい。
その後、現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する。現像液としては、2.38%TMAH水溶液や、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料を調製した際に用いた上述の溶剤を使用することができる。例えば、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類、さらには、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール等が好ましい。現像は、通常の方法、例えばパターンが形成された基板を現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じて、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有するレジスト皮膜が得られる。なお、パターンを形成する必要のない場合、例えば単なる均一皮膜を形成したい場合は、フォトマスクを使用しない以外は上記パターン形成方法で述べた内容と同様の方法で行えばよい。
また、得られたパターンをオーブンやホットプレートを用いて、温度100〜250℃、好ましくは150〜220℃、更に好ましくは170〜190℃でレジスト皮膜を後硬化することが好ましい。後硬化温度が100〜250℃であれば、レジスト皮膜の架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去でき、基板に対する密着力、耐熱性や強度、更に電気特性の観点から好ましい。そして、後硬化時間は10分間〜10時間とすることができる。
このようにして得られた硬化皮膜は、可撓性、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度及びソルダーフラックス液に対する薬品耐性に優れるため、このような硬化皮膜を保護用皮膜とした半導体素子は信頼性にも優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止できる。すなわち、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料は電気・電子部品、半導体素子等に好適な保護用皮膜となる。
(光硬化性ドライフィルム)
さらに、本発明では、上述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて作製する光硬化性ドライフィルムを提供する。
まず、本発明の光硬化性ドライフィルムが有する構造について説明する。上記光硬化性ドライフィルムは、光硬化性樹脂層が支持フィルムと保護フィルムに挟まれた構造を有する。そして、光硬化性樹脂層には、電気・電子部品保護用皮膜の形成に有効な本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いることができる。このような光硬化性ドライフィルムであれば、幅広い膜厚及び波長領域において微細なパターン形成が可能であり、低温の後硬化により可撓性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性、及び薬品耐性に優れた硬化皮膜となる。
本発明において、上述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を用いて得られる光硬化性ドライフィルムの光硬化性樹脂層は固体であり、光硬化性樹脂層が溶剤を含有しないため、その揮発による気泡が光硬化性樹脂層の内部及び凹凸のある基板との間に残留するおそれがない。
また、半導体素子の小型化・薄型化・多層化が進み、層間絶縁層は薄くなる傾向にあるが、凹凸のある基板上での平坦性と段差被覆性を考慮すると、適切な膜厚範囲は存在する。従って、光硬化性樹脂層の膜厚は、その平坦性及び段差被覆性の観点から、10〜100μmが好ましく、より好ましくは10〜70μm、特に好ましくは10〜50μmである。
また、光硬化性樹脂層の粘性率と流動性は密接に関係しており、光硬化性樹脂層は適切な粘性率範囲において適切な流動性を発揮でき、狭い隙間の奥まで入っていくことができる。従って、上述のように適切な粘性率を有する本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を含有する化学増幅型レジスト材料によって光硬化性樹脂層を形成した光硬化性ドライフィルムは、凹凸を持つ基板に密着させる際に、光硬化性樹脂層が凹凸に追随して被覆され、高い平坦性を達成できる。また、光硬化性樹脂層の主成分である本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物はシロキサン鎖を含有するものであり、表面張力が低いため、より高い平坦性を達成できる。更に、光硬化性樹脂層を真空環境下で基板に密着させると、それらの隙間の発生をより効果的に防止できる。
さらに、本発明の光硬化性ドライフィルムは、
(I)前述の化学増幅型ネガ型レジスト材料を支持フィルム上に連続的に塗布し、光硬化性樹脂層を形成する工程、
(II)前記光硬化性樹脂層を連続的に乾燥させる工程、
(III)更に、前記光硬化性樹脂層上に保護フィルムを貼り合わせる工程、
を含む方法で製造することができる。
以下、本発明の光硬化性ドライフィルムの製造方法についてより具体的に説明する。
本発明の光硬化性ドライフィルムにおいて、光硬化性樹脂層を形成する際に用いられる化学増幅型ネガ型レジスト材料は、上述の通り各成分を撹拌混合し、その後フィルター等により濾過することにより調製することができ、この化学増幅型ネガ型レジスト材料を光硬化性樹脂層の形成材料とすることができる。
本発明の光硬化性ドライフィルムにおいて使用される支持フィルムは、単一でも複数の重合体フィルムを積層した多層フィルムでもよい。材質としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂フィルム等が挙げられ、適度の可撓性、機械的強度及び耐熱性を有するポリエチレンテレフタレートが好ましい。また、これらのフィルムについては、コロナ処理や剥離剤が塗布されたような各種処理が行われたものでもよい。これらは市販品を使用することができ、例えばセラピールWZ(RX)、セラピールBX8(R)(以上、東レフィルム加工(株)製)、E7302、E7304(以上、東洋紡績(株)製)、ピューレックスG31、ピューレックスG71T1(以上、帝人デュポンフィルム(株)製)、PET38×1−A3、PET38×1−V8、PET38×1−X08(以上、ニッパ(株)製)等が挙げられる。
本発明の光硬化性ドライフィルムにおいて使用される保護フィルムは、上述した支持フィルムと同様のものを用いることができるが、適度の可撓性を有するポリエチレンテレフタレート及びポリエチレンが好ましい。これらは市販品を使用することができ、ポリエチレンテレフタレートとしてはすでに例示したもの、ポリエチレンとしては、例えばGF−8(タマポリ(株)製)、PEフィルム0タイプ(ニッパ(株)製)が挙げられる。
上記の支持フィルム及び保護フィルムの厚みは、光硬化性ドライフィルム製造の安定性及び巻き芯に対する巻き癖、いわゆるカール防止の観点から、いずれも好ましくは10〜100μm、特に好ましくは25〜50μmである。
光硬化性ドライフィルムの製造装置は、一般的に粘着剤製品を製造するためのフィルムコーターが使用できる。フィルムコーターとしては、例えば、コンマコーター、コンマリバースコーター、マルチコーター、ダイコーター、リップコーター、リップリバースコーター、ダイレクトグラビアコーター、オフセットグラビアコーター、3本ボトムリバースコーター、4本ボトムリバースコーター等が挙げられる。
支持フィルムをフィルムコーターの巻出軸から巻き出し、フィルムコーターのコーターヘッドを通過させるとき、支持フィルム上に化学増幅型ネガ型レジスト材料を所定の厚みで連続的に塗布して光硬化性樹脂層を形成させた後、所定の温度と所定の時間で熱風循環オーブンを通過させ、連続的に支持フィルム上で乾燥させた光硬化性樹脂層をフィルムコーターの別の巻出軸から巻き出された保護フィルムと共に、所定の圧力でラミネートロールを通過させて支持フィルム上の光硬化性樹脂層と貼り合わせた後、フィルムコーターの巻取軸に巻き取ることによって製造される。この場合、熱風循環オーブンの温度としては25〜150℃が好ましく、通過時間としては1〜100分間が好ましく、ラミネートロールの圧力としては0.01〜5MPaが好ましい。
さらに、上述のように製造した光硬化性ドライフィルムを用いてパターンを形成することができる。例えば、
(i)前述の光硬化性ドライフィルムから前記保護フィルムを剥離することにより露出した光硬化性樹脂層を基板に密着させる工程、
(ii)前記支持フィルムを介してもしくは前記支持フィルムを剥離した状態で、フォトマスクを介して前記光硬化性樹脂層を波長190〜500nmの高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程、
(iii)露光後の加熱処理を行う工程、
(iv)現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
を含む方法でパターンを形成することができる。
以下、本発明の光硬化性ドライフィルムを用いたパターン形成方法についてより具体的に説明する。
本発明の光硬化性ドライフィルムを用いたパターン形成方法では、まず光硬化性ドライフィルムから保護フィルムを剥離し、光硬化性樹脂層を基板に密着させる。次に露光し、露光後加熱処理(ポストエクスポージャベーク(以下、PEB))を行う。次に現像し、さらに、必要に応じて後硬化することでパターンが形成された硬化皮膜となる。
まず、光硬化性ドライフィルムを、フィルム貼り付け装置を用いて基板に密着させる。基板としては、例えばシリコンウエハー、TSV用シリコンウエハー、プラスチック、セラミック、及び各種金属製回路基板等があり、特に開口幅が10〜100μmかつ深さが10〜120μmである溝や孔を有する基板が挙げられる。フィルム貼り付け装置としては、真空ラミネーターが好ましい。
具体的には、光硬化性ドライフィルムを上記フィルム貼り付け装置に取り付け、光硬化性ドライフィルムの保護フィルムを剥離し露出した光硬化性樹脂層を、所定真空度の真空チャンバー内において、所定の圧力の貼り付けロールを用いて、所定の温度のテーブル上で基板に密着させる。なお、テーブルの温度としては60〜120℃が好ましく、貼り付けロールの圧力としては0〜5.0MPaが好ましく、真空チャンバーの真空度としては50〜500Paが好ましい。
密着後、公知のリソグラフィー技術を用いてパターンの形成を行うことができる。ここで、光硬化性樹脂層の光硬化反応を効率的に行うため又は光硬化性樹脂層と基板との密着性を向上させるため、必要に応じて予備加熱(プリベーク)を行ってもよい。プリベークは、例えば40〜140℃で1分間〜1時間程度行うことができる。
次に、支持フィルムを介してもしくは支持フィルムを剥離した状態で、フォトマスクを介して波長190〜500nmの光で露光して、硬化させる。フォトマスクは、例えば所望のパターンをくり貫いたものであってもよい。なお、フォトマスクの材質は波長190〜500nmの光を遮蔽するものが好ましく、例えばクロム等が好適に用いられるがこれに限定されるものではない。
波長190〜500nmの光としては、例えば放射線発生装置により発生させた種々の波長の光、例えば、g線、i線等の紫外線光、遠紫外線光(248nm、193nm)等が挙げられる。波長は好ましくは248〜436nmである。露光量は、例えば10〜3,000mJ/cmが好ましい。このように露光することで、露光部分が架橋して後述の現像液に不溶なパターンが形成される。
さらに、現像感度を高めるために、露光後加熱処理(PEB)を行う。露光後の加熱処理は、例えば40〜140℃で0.5〜10分間とすることができる。
その後、現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する。現像液としては、2.38%TMAH水溶液や、本発明の光硬化性ドライフィルムにおいて光硬化性樹脂層の形成に用いられる化学増幅型ネガ型レジスト材料を調製した際に用いた上述の溶剤を使用することができる。例えば、イソプロピルアルコール(IPA)等のアルコール類やシクロヘキサノン等のケトン類、さらには、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコール等が好ましい。現像は、通常の方法、例えばパターンが形成された基板を現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じて、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有する光硬化性樹脂層の皮膜が得られる。なお、パターンを形成する必要のない場合、例えば単なる均一皮膜を形成したい場合は、フォトマスクを使用しない以外は上記のパターン形成方法で述べた内容と同様の方法で行えばよい。
また、得られたパターンをオーブンやホットプレートを用いて、温度100〜250℃、好ましくは150〜220℃、さらに好ましくは170〜190℃で後硬化することができる。後硬化温度が100〜250℃であれば、光硬化性樹脂層の皮膜の架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去でき、基板に対する密着力、耐熱性や強度、更に電気特性の観点から好ましい。そして、後硬化時間は10分間〜10時間とすることができる。
このようにして得られた硬化皮膜は、可撓性、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度、及びソルダーフラックス液に対する薬品耐性に優れ、このような硬化皮膜を保護用皮膜とした半導体素子は信頼性に優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止できる。すなわち、本発明の光硬化性ドライフィルムは電気・電子部品、半導体素子等に好適な保護用皮膜となる。
本発明の光硬化性ドライフィルムは、このように溝や孔を有する基板に有効に適用でき、従って本発明は、開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び孔のいずれか又は両方を有する基板に光硬化性ドライフィルムによって形成された光硬化性樹脂の硬化物層が積層されてなる積層体を提供する。
また、本発明では、上述のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜によって保護された基板を提供する。
さらに、本発明では、上述のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜を有する半導体装置を提供する。
上述のように、本発明の化学増幅型ネガ型レジスト材料及びこれを用いて製造した光硬化性ドライフィルムは、硬化することで、可撓性、基板との密着性、耐熱性、電気特性、機械的強度、及び薬品耐性に優れた保護用皮膜となるため、再配線用途を含む半導体素子用絶縁膜、多層プリント基板用絶縁膜、ソルダーマスク、カバーレイフィルム、シリコン基板貫通配線(TSV)の埋め込み用絶縁膜の他、基板貼り合わせ用途等に有効である。
以下、合成例、実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。なお、下記の例において部は質量部を示す。
I.化学増幅型ネガ型レジスト材料の調製
下記合成例において使用した化合物(M−1)〜(M−12)の化学構造式を以下に示す。
Figure 2016125032
また、本発明の下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有するシリコーン骨格含有高分子化合物を下記に示す。
Figure 2016125032
(式中、R〜R、l、m、a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、X、Y、W、U、及びTは、上記と同様である。)
[合成例1] 4,4−ビス(4−ヒドロキシ−3−アリルフェニル)ペンタノール(M−1)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置を具備した5Lのフラスコ内にジフェノール酸458g、炭酸カリウム884g、ジメチルアセトアミド2,000gを加え、窒素雰囲気下、室温で撹拌しているところに、アリルブロミド774gを滴下した後、60℃で58時間撹拌した。温度を維持したまま炭酸カリウム221g、アリルブロミド193g、ジメチルアセトアミド500gを加え、更に60℃で20時間撹拌した。氷冷下で水2,000gを滴下し反応を停止させた後、トルエン1,000g、ヘキサン1,000g、水2,000gを加え、有機層を分取した。得られた有機層を水2,000g、水500g4回、飽和食塩水500gで順次洗浄した後、溶媒留去し、4,4−ビス(4−アリルオキシフェニル)ペンタン酸アリルエステルを粗体として686g得た。
撹拌機、温度計、窒素置換装置を具備した5Lのフラスコ内に窒素雰囲気下、4,4−ビス(4−アリルオキシフェニル)ペンタン酸アリルエステル655g、テトラヒドロフラン1,310gを加え溶解させた後、氷冷下で水素化ビス(2−メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム(70質量%トルエン溶液)605gを滴下した。室温で3時間撹拌した後、氷冷下10質量%塩酸水溶液1,526gを滴下し反応を停止させた。反応液に酢酸エチル250g、トルエン750gを加え、有機層を分取した後、水500gで3回洗浄した。得られた有機層の溶媒を留去した後、トルエン1,000gに溶解させ、4質量%水酸化ナトリウム水溶液300g5回、2質量%塩酸水溶液330g、水300g4回で洗浄した。その後、得られた有機層を溶媒留去し、4,4−ビス(4−アリルオキシフェニル)ペンタノールを粗体として555g得た。
次に、撹拌機、温度計、窒素置換装置を具備した5Lのフラスコ内に窒素雰囲気下、4,4−ビス(4−アリルオキシフェニル)ペンタノール500g、N,N−ジエチルアニリン500gを加え溶解させ、180℃まで加熱し18時間撹拌した後、室温まで冷却した。氷冷下10質量%塩酸1,460gを滴下し、反応液に酢酸エチル2,400gを加え、有機層を分取した後、水2,400gで4回洗浄した。得られた有機層の溶媒を留去した後、酢酸エチル500gに溶解させ、ヘキサン2,000gを撹拌中に滴下した。その後ヘキサン層を除き、残ったオイル状物質を酢酸エチル500gに溶解し、回収し、得られた有機層を溶媒留去し、4,4−ビス(4−ヒドロキシ−3−アリルフェニル)ペンタノール(M−1)を466g、収率93%で得た。なお、化合物(M−1)は、1H−NMR(600MHz)(JEOL−600日本電子)により同定された。
[合成例2] ビス(4−ヒドロキシ−3−アリルフェニル)−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン(M−2)の合成
窒素置換した1Lの3口フラスコに4−ヒドロキシベンズアルデヒド50.0g(409mmol)、2−アリルフェノール330.0g(2,457mmol)、を秤量した。室温にて攪拌し4−ヒドロキシベンズアルデヒドを溶解後、氷浴に移し反応液が10℃以下を保つようにメタンスルホン酸7.9gをゆっくり滴下した。滴下終了後、室温にて10時間熟成後、トルエン400g、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液400gを加え2L分液ロートに移した。水層を除きさらに飽和炭酸水素ナトリウム水溶液400gを加え分液操作を行った後、400gの超純水で分液水洗を2回繰り返した。取り出した有機層をヘキサン4,400gで晶出後、上澄みを除き残渣をトルエン300gに溶解し再びヘキサン2,000gで晶出した。この操作をさらに1回繰り返し析出した結晶をろ別、乾燥することで、ビス(4−ヒドロキシ−3−アリルフェニル)−(4−ヒドロキシフェニル)−メタン(M−2) を95g、収率58%で得た。なお、化合物(M−2)は、H−NMR(600MHz)(JEOL−600日本電子)により同定された。
[合成例3] 化合物(M−12)の合成
窒素置換した1Lの3つ口フラスコにジメトキシメチルシラン348g(3.28mol)、塩化白金酸のトルエン溶液(5質量%)2.1gを秤量し、60℃に加熱した。そこに4−メトキシスチレン400g(2.98mol)を7時間かけて滴下した。このとき、反応系内温の上昇に伴って加熱温度も上げていき100℃まで上げた。滴下終了後、室温まで冷却し、蒸留精製を行うことで化合物(M−12)583gを収率81.4%で得た。なお、化合物(M−12)は、H−NMR(600MHz)(JEOL−600日本電子)により同定された。
[合成例4] 化合物(M−9)の合成
1Lの3つ口フラスコに化合物(M−12)を212g秤量し、そこへ室温で撹拌しながら7.5質量%の水酸化カリウム水溶液162gを加えた。投入後、100℃まで加熱し発生するメタノールを系内から抜きつつ6時間熟成した。室温まで冷却し、トルエン200g、10質量%塩酸68gを加えた後、1L分液ロートに移し下層の水層を除去した。更に50gの超純水で分液水洗を3回繰り返した後、有機層を減圧濃縮することで化合物(M−12)の加水分解縮合物166gを得た。
窒素置換した1Lの3つ口フラスコに得られた加水分解縮合物164g(縮合の1単位をこのものの分子量と仮定すると0.84mol)、ジメチルシロキサンの環状4量体125g(縮合の1単位をこのものの分子量と仮定すると1.69mol)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン37.4g(0.28mol)を秤量し室温で撹拌した。撹拌しながらトリフルオロメタンスルホン酸1.5gを滴下し、滴下終了後60℃に加熱して3時間熟成した。室温まで放冷し、トルエン300g、4質量%の炭酸水素ナトリウム水溶液208gを加え1時間撹拌した。1L分液ロートに移し下層の水層を除去し、超純水200gで分液水洗を2回繰り返した。有機層を減圧濃縮することで化合物(M−9)を得た。なお、化合物(M−9)は、H−NMR(600MHz)(JEOL−600日本電子)により同定された。
[合成例5] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置、及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内でトルエン350gに化合物(M−1)120gを溶解後、化合物(M−3)58g、化合物(M−7)84gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.1gを投入し、90℃まで加温し3時間熟成した。再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.1gを投入し、化合物(M−11)62gを30分かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65〜67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却後、反応液にメチルイソブチルケトン780gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシリコーン骨格含有高分子化合物溶液に純水780gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、テトラヒドロフラン750gを添加した後、固形分濃度30質量%のテトラヒドロフラン溶液となるよう減圧濃縮し、テトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例6] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−2)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置、及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内でトルエン497gに化合物(M−1)120gを溶解後、化合物(M−3)136g、化合物(M−7)119gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.6gを投入し、90℃まで加温し3時間熟成した。再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.6gを投入し、化合物(M−11)87gを30分かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65〜67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却後、反応液にメチルイソブチルケトン780gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシリコーン骨格含有高分子化合物溶液に純水780gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、テトラヒドロフラン1,078gを添加した後、固形分濃度30質量%のテトラヒドロフラン溶液となるよう減圧濃縮し、テトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−2)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量13,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.367,f=0.133,g=0,h=0,i=0.367,j=0.133であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例7] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−3)の合成
合成例5において化合物(M−7)84gを化合物(M−8)362gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−3)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量30,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例8] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−4)の合成
合成例5において化合物(M−7)84gを化合物(M−9)188gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−4)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量26,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例9] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−5)の合成
合成例5において化合物(M−7)84gを化合物(M−10)141gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−5)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例10] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−6)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置、及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内でトルエン411gに化合物(M−1)120gを溶解後、化合物(M−3)68g、化合物(M−4)24g、化合物(M−9)219gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.3gを投入し、90℃まで加温し3時間熟成した。再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.3gを投入し、化合物(M−11)73gを30分かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65〜67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却後、反応液にメチルイソブチルケトン780gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシリコーン骨格含有高分子化合物溶液に純水780gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、テトラヒドロフラン1,050gを添加した後、固形分濃度30質量%のテトラヒドロフラン溶液となるよう減圧濃縮し、テトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−6)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量24,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.073,b=0.027,c=0,d=0,e=0.440,f=0.160,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。X、W、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例11] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−7)の合成
合成例10において化合物(M−4)24gを化合物(M−5)17gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−7)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量23,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.073,b=0.027,c=0,d=0,e=0.440,f=0.160,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。X、W、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例12] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−8)の合成
合成例10において化合物(M−4)24gを化合物(M−6)24gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−8)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量23,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0.073,d=0.027,e=0.440,f=0.160,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。Y、W、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例13] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−9)の合成
合成例5において化合物(M−1)120gを化合物(M−2)131gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにテトラヒドロフランを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−9)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例14] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−10)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置、及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内に合成例5で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを仕込み、無水コハク酸を31g、トリエチルアミン32gを加え50℃まで加温した。2時間撹拌後、室温まで冷却し塩化アンモニウム飽和水溶液900g、酢酸エチル1,500gを加え反応を停止した。その後水層を除き、更に超純水900gで分液水洗操作を5回繰り返した。取り出した有機層中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノン600gを添加した後、固形分濃度40〜50質量%のシクロペンタノン溶液となるように減圧濃縮し、シクロペンタノンを主溶剤とするカルボン酸含有シリコーン骨格含有高分子化合物(A−10)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例15] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−11)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例6で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−2)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,414gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−11)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量13,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.367,h=0.133,i=0.367,j=0.133であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例16] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−12)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例7で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−3)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,844gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−12)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量30,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例17] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−13)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例8で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−4)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,296gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−13)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量26,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例18] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−14)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例9で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−5)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,114gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−14)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例19] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−15)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例10で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−6)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,525gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−15)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量24,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.073,b=0.027,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.440,h=0.160,i=0.220,j=0.080であった。X、U、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例20] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−16)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例11で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−7)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,503gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−16)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量23,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.073,b=0.027,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.440,h=0.160,i=0.220,j=0.080であった。X、U、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例21] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−17)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例12で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−8)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,523gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−17)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量23,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0.073,d=0.027,e=0,f=0,g=0.440,h=0.160,i=0.220,j=0.080であった。Y、U、及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例22] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−18)の合成
合成例14においてシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを、合成例13で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−9)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,031gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−18)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例23] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−19)の合成
合成例14において無水コハク酸31gを無水シクロヘキシルジカルボン酸48gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−19)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例24] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−20)の合成
合成例14において無水コハク酸31gを無水5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸51gに代え、それ以外は同様の処方でシリコーン骨格含有高分子化合物を合成し、そこにシクロペンタノンを主溶剤として添加して、シリコーン骨格含有高分子化合物(A−20)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0.220,j=0.080であった。U及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例25] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−21)の合成
合成例5で得られたテトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−1)を含む溶液をシクロペンタノンに溶媒置換し、固形分濃度40〜50質量%のシクロペンタノンを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−21)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[合成例26] シリコーン骨格含有高分子化合物(A−22)の合成
合成例13で得られたテトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−9)を含む溶液をシクロペンタノンに溶媒置換し、固形分濃度40〜50質量%のシクロペンタノンを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(A−22)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0,b=0,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0.220,j=0.080であった。W及びTは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[比較合成例1]シリコーン骨格含有高分子化合物(B−1)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置、及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内にトルエン350gに化合物(M−1)120gを溶解後、化合物(M−4)63g、化合物(M−7)84gを加え、60℃に加温した。その後、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.1gを投入し、90℃まで加温し3時間熟成した。再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)1.1gを投入し、化合物(M−11)62gを30分かけてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、65〜67℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却後、反応液にメチルイソブチルケトン780gを加え、本反応溶液をフィルターにて加圧濾過することで白金触媒を取り除いた。更に、得られたシリコーン骨格含有高分子化合物溶液に純水780gを加え、撹拌、静置分液を行い、下層の水層を除去した。この分液水洗操作を6回繰り返し、シリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の微量酸成分を取り除いた。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中の溶剤を減圧留去すると共に、テトラヒドロフラン750gを添加した後、固形分濃度30質量%のテトラヒドロフラン溶液となるよう減圧濃縮し、テトラヒドロフランを主溶剤とするシリコーン骨格含有高分子化合物(B−1)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.220,b=0.080,c=0,d=0,e=0.513,f=0.187,g=0,h=0,i=0,j=0であった。X及びWは下記の通りであった。
Figure 2016125032
[比較合成例2]シリコーン骨格含有高分子化合物(B−2)の合成
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した3Lのフラスコ内に比較合成例1で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物 (B−1)の30質量%テトラヒドロフラン溶液1,000gを仕込み、無水コハク酸を31g、トリエチルアミン32gを加え50℃まで加温した。2時間撹拌後、室温まで冷却し塩化アンモニウム飽和水溶液900g、酢酸エチル1,500gを加え反応を停止した。その後水層を除き、更に超純水900gで分液水洗操作を5回繰り返した。取り出した有機層中の溶剤を減圧留去すると共に、シクロペンタノン600gを添加した後、固形分濃度40〜50質量%のシクロペンタノン溶液となるように減圧濃縮し、シクロペンタノンを主溶剤とするカルボン酸含有シリコーン骨格含有高分子化合物(B−2)を含む溶液を得た。このシリコーン骨格含有高分子化合物溶液中のシリコーン骨格含有高分子化合物の分子量をGPCにより測定すると、ポリスチレン換算で重量平均分子量10,000であった。また、上記一般式(3)においてa=0.220,b=0.080,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0.513,h=0.187,i=0,j=0であった。X及びUは下記の通りであった。
Figure 2016125032
上記合成例14〜24で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−10〜A−20)の溶液並びに上記比較合成例2で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(B−2)、更に上記合成例25、26で合成した高分子化合物(A−21、A−22)を使用して、表1に記載した組成と配合量で架橋剤、光酸発生剤、更に塩基性化合物を配合し、追加する溶剤としてシクロペンタノンを配合して、樹脂換算45質量%のレジスト材料を調製した。その後、撹拌、混合、溶解した後、テフロン(登録商標)製0.5μmフィルターで精密濾過を行ってレジスト材料を得た。
Figure 2016125032
なお、表1に記載した光酸発生剤(PAG−1)、架橋剤(XL−1)、塩基性化合物(amine−1)は以下の通りである。
Figure 2016125032
II.露光、パターン形成
上記レジスト材料1〜12をシリコン基板上へ5mLディスペンスした後に基板を回転することによって、すなわち、スピンコート法によって、膜厚20μmとなるように塗布した。
次に、ホットプレート上100℃、2分間のプリベークを施した。そして次に、ズースマイクロテック(株)製のマスクアライナー(製品名:MA−8)を使い、縦横1:1配列の20μmのホールが形成できるマスクを装着して、ブロードバンド光の露光を施した。露光後、基板を110℃で2分間加熱(PEB)して冷却した。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間のパドル現像を3回行い、パターニングを行った。次に、得られた基板上パターンをオーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。
同様に、シリコン基板に換えて、SiN基板上、Cu基板上でもパターニングを行った。
一方、上記レジスト材料13、14もシリコン基板上へ5mLディスペンスした後に基板を回転することによって、膜厚20μmとなるように塗布した。
次に、ホットプレート上100℃、2分間のプリベークを施した。そして次に、ズースマイクロテック(株)製のマスクアライナー(製品名:MA−8)を使い、縦横1:1配列の20μmのホールが形成できるマスクを装着して、ブロードバンド光の露光を施した。露光後、基板を110℃で2分間加熱(PEB)して冷却した。その後、イソプロピルアルコールを現像液として用い、180秒のスプレー現像を3回行い、パターニングを行った。次に、得られた基板上パターンをオーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。
同様に、シリコン基板に換えて、SiN基板上、Cu基板上でもパターニングを行った。
次に、得られたホールパターンの形状が観察できるように、各基板を切り出し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてホールパターン形状を観察した。ホールパターンの口径がマスク寸法20μmと同じサイズに仕上がる最適露光量(365nm光換算の露光量)を表2に示す。また、観察した形状を表2に示す。
Figure 2016125032
表2に示されるように、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を含有するレジスト材料1〜11を用い、さらに、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像に用いてパターニングを行った場合、シリコン基板上、SiN基板上、Cu基板上のいずれでも著しいパターンの剥がれは発生せず、良好なパターン形状が得られた。
一方、本発明の構成単位T(即ち、一般式(2)で示されるフェノールフタレイン骨格又はフェノールレッド骨格)を含まないシリコーン骨格含有高分子化合物(B−2)を含有するレジスト材料12を用い、さらに、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像に用いてパターニングを行った場合、パターンを得ることができなかった。
また一方、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を含有するレジスト材料13、14を用い、さらに、イソプロピルアルコールを現像液として用いてパターニングを行った場合、シリコン基板上、SiN基板上、Cu基板上のいずれでも著しいパターンの剥がれは発生せず、良好なパターン形状が得られた。
III.光硬化性ドライフィルムの作製
光硬化性ドライフィルム用として、上記と同じように合成例14〜24で合成したシリコーン骨格含有高分子化合物(A−10〜A−20)の溶液を使用して、溶剤としてシクロペンタノンは配合しない以外は上記と同様に、表1に記載した組成と配合量で架橋剤、光酸発生剤、更に塩基性化合物を配合し、その後、撹拌、混合、溶解した後、テフロン(登録商標)製1.0μmフィルターで精密濾過を行ってレジスト材料1’〜11’を得た。
フィルムコーターとしてダイコーター、支持フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ38μm)を用いて、レジスト材料1’〜11’を支持フィルム上に50μmの塗布厚みで塗布した。次に、100℃に設定された熱風循環オーブン(長さ4m)を5分間で通過させることにより、支持フィルム上に光硬化性樹脂層を形成した。更に、上記光硬化性樹脂層の上から、保護フィルムとしてポリエチレンフィルム(厚さ50μm)を、ラミネートロールを用いて圧力1MPaにて貼り合わせて、光硬化性ドライフィルム1〜11を作製した。
なお、光硬化性樹脂層の膜厚は50μmである。フィルムの例を表3に実施例としてまとめて示す。
IV.露光、パターン形成
上述のように作製した光硬化性ドライフィルム1〜11の保護フィルムを剥離し、(株)タカトリ製の真空ラミネーター(製品名:TEAM−100RF)を用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、温度条件100℃において支持フィルム上の光硬化性樹脂層をシリコン基板に密着させた。常圧に戻した後、基板を25℃に冷却して真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。
次に支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。そして次に、ズースマイクロテック(株)製のマスクアライナー(製品名:MA−8)を使い、縦横1:1配列の40μmのホールが形成できるマスクを装着して、ブロードバンド光の露光を施した。露光後、基板を130℃で5分間加熱(PEB)し、冷却した。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間パドル現像を3回行い、パターニングを行った。次に、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。
同様に、シリコン基板に換えて、SiN基板上、Cu基板上へ上記のように作製した光硬化性ドライフィルム1〜11をラミネートした後に、パターニングを行った。
次に、得られたホールパターンの形状が観察できるように、各基板を切り出し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いてホールパターン形状を観察した。ホールパターンの口径がマスク寸法40μmと同じサイズに仕上がる最適露光量(365nm光換算の露光量)を表3に示す。また、観察した形状を表3に示す。
Figure 2016125032
表3に示されるように、本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物を含有する光硬化性樹脂組成物を用いた光硬化性ドライフィルム1〜11を用いてパターニングを行った場合、シリコン基板上、SiN基板上、Cu基板上のいずれでも著しいパターンの剥がれは発生せず、良好なパターン形状が得られた。
V.埋め込み性能
開口径が10〜100μm(10μm刻み)及び深さが10〜120μm(10μm刻み)の円形孔がそれぞれ200個形成された、直径6インチ(150mm)シリコンウエハーを用意した。光硬化性ドライフィルム1〜5の保護フィルムを剥離し、(株)タカトリ製の真空ラミネーター(製品名:TEAM−100RF)を用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、温度条件100℃において支持フィルム上の光硬化性樹脂層を基板に密着させた。常圧に戻した後、基板を25℃に冷却して真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。
次に支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。そして、ズースマイクロテック(株)製のマスクアライナー(製品名:MA−8)を使って、表4に記載の露光量(波長365nm)でブロードバンド光を基板に照射した。露光後、基板を110℃で5分間加熱(PEB)して冷却した。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間のパドル現像を3回行った。次に、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。そして、得られた基板をダイシングして円形孔の断面を出し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて上記円形孔の断面を観察し、欠陥の有無を評価した。その結果を表4に示す。
Figure 2016125032
表4に示される通り、本発明の光硬化性ドライフィルムを密着させたシリコンウエハーの円形孔はすべて欠陥なく充填されており、電気・電子部品保護用皮膜としての埋め込み性能は良好であると判断できる。
VI.電気特性(絶縁破壊強さ)
上述の膜厚50μmの光硬化性ドライフィルム1〜5の保護フィルムを剥離し、支持フィルム上の光硬化性樹脂層を、100℃の温度条件で、JIS K 6249に規定される基板に密着させた。そして、基板を室温に冷却して、支持フィルムを剥離した。次に支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。更に、上記マスクアライナーを使って、露光量1,000mJ/cm(波長365nm)であるブロードバンド光を、石英製フォトマスクを介して、上記基板に照射した。次に、基板を110℃で5分間加熱(PEB)し、冷却した。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間のパドル現像を3回行った。次に、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化し、絶縁破壊強さ測定用の基板を作製した。そして、JIS K 6249に規定される測定方法に準じて、絶縁破壊強さを測定した。その結果を表5に示す。
VII.密着性
上述の膜厚50μmの光硬化性ドライフィルム1〜5の保護フィルムを剥離し、真空ラミネーターを用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、100℃の温度条件で支持フィルム上の光硬化性樹脂層を無処理の直径6インチ(150mm)シリコンウエハーに密着させた。常圧に戻した後、基板を25℃に冷却して真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。
次に、上記のマスクアライナーを使って、露光量1,000mJ/cm(波長365nm)であるブロードバンド光を、石英製フォトマスクを介して、基板に照射した。その後、基板を110℃で5分間加熱(PEB)し、冷却した。その後、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化し、硬化皮膜付きのウエハーを得た。
このウエハーを、1×1cmの正方形に切り出した。そして専用治具を用いて切り出したウエハーにエポキシ接着剤付きのアルミピンを取り付けた。その後、オーブンを用いて150℃で1時間、加熱しアルミピンを基板に接着させた。室温まで冷却した後、薄膜密着強度測定装置(Sebastian Five−A)を用いて抵抗力により、初期の密着性を評価した。測定条件としては、測定スピードは0.2kg/secであった。図1は密着性測定方法を示す説明図である。なお、図1の1はシリコンウエハー(基板)、2は硬化皮膜、3は接着剤付きアルミピン、4は支持台、5はつかみであり、6は引張方向を示す。得られた数値は12点測定の平均値であり、数値が高いほど硬化皮膜の基板に対する密着性が高い。得られた数値を比較することにより密着性を評価した。その結果を表5に示す。
VIII.クラック耐性
上述の膜厚50μmの光硬化性ドライフィルム1〜5の保護フィルムを剥離し、上記真空ラミネーターを用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、100℃の温度条件で支持フィルム上の光硬化性樹脂層を、上記埋め込み性能の試験に用いた基板に密着させた。常圧に戻した後、基板を25℃に冷却して上記真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。
次に支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。そして次に、上記マスクアライナーを使って、露光量1,000mJ/cm(波長365nm)であるブロードバンド光を、石英製フォトマスクを介して、基板に照射した。次に、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間のパドル現像を3回行った。次に、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。
この硬化皮膜が形成された基板を、−55〜+150℃を1サイクルとする温度サイクル試験機に投入し、上記硬化皮膜中のクラック発生の有無について1,000サイクルまで調査した。その結果を表5に示す。
IX.剥離液耐性
上述の膜厚50μmの光硬化性ドライフィルム1〜5の保護フィルムを剥離し、上記真空ラミネーターを用いて、真空チャンバー内を真空度100Paに設定し、100℃の温度条件で支持フィルム上の光硬化性樹脂層を無処理の直径6インチ(150mm)シリコンウエハーに密着させた。常圧に戻した後、基板を25℃に冷却して上記真空ラミネーターから取り出し、支持フィルムを剥離した。
次に支持フィルムを剥離後、ホットプレート上で100℃、5分間のプリベークを施した。そして次に、上記マスクアライナーを使って、露光量1,000mJ/cm(波長365nm)であるブロードバンド光を、石英製フォトマスクを介して、基板に照射した。次に、基板を110℃で5分間加熱(PEB)し、冷却した。その後、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を現像液として用い、1分間のパドル現像を3回行った。次に、オーブンを用いて180℃で2時間、窒素パージしながら後硬化し、15mm×15mmの正方形パターン硬化皮膜を得た。
そして、上記基板をNMP(N−メチルピロリドン)中に室温で1時間浸漬した後、外観及び膜厚変化を調査し、剥離液耐性を評価した。その結果を表5に示す。
Figure 2016125032
表5に示される通り、本発明の光硬化性ドライフィルムを用いてパターン形成を行った硬化皮膜であれば、電気・電子部品保護用皮膜としての電気特性、密着性、クラック耐性、剥離液耐性はすべて良好であった。
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
1…シリコンウエハー(基板)、 2…硬化皮膜、
3…接着剤付きアルミピン、 4…支持台、
5…つかみ、 6…引張方向。

Claims (19)

  1. 下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有するものであることを特徴とするシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、R〜Rはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜15の1価の有機基を示し、R及びRはそれぞれ異なっていても同一でもよく、酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜28の1価の有機基を示す。lは0〜100の整数、mは0〜100の整数、nは1以上の整数である。更に、Tは下記一般式(2)で示される2価の有機基である。)
    Figure 2016125032
    (式中、Qは
    Figure 2016125032
    のいずれかであり、点線は結合を表す。)
  2. 前記シリコーン骨格含有高分子化合物が、下記一般式(3)で示される繰り返し単位を有し、重量平均分子量が3,000〜500,000のものであることを特徴とする請求項1に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、R〜R、l、及びmは上記と同様である。a、b、c、d、e、f、g、及びhは0又は正数であり、i及びjは正数である。但し、a+b+c+d+e+f+g+h+i+j=1である。更に、Xは下記一般式(4)で示される2価の有機基であり、Yは下記一般式(5)で示される2価の有機基であり、Wは下記一般式(6)で示される2価の有機基であり、Uは下記一般式(7)で示される2価の有機基であり、Tは上記と同様である。)
    Figure 2016125032
    (式中、Zは
    Figure 2016125032
    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、oは0又は1である。R及びRはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。kは0、1、及び2のいずれかである。)
    Figure 2016125032
    (式中、Vは
    Figure 2016125032
    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、点線は結合を表し、pは0又は1である。R及びR10はそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基又はアルコキシ基であり、相互に異なっていても同一でもよい。qは0、1、及び2のいずれかである。)
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を表し、Mは炭素数1〜12のアルキレン基又は2価の芳香族基を示し、R11は水素原子又はメチル基を示す。)
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を表し、M及びR11は上記と同様であり、R12は1価のカルボキシル基含有有機基を示す。)
  3. 前記一般式(7)中のR12が、下記一般式(8)で示される1価のカルボキシル基含有有機基であることを特徴とする請求項2に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を表し、R13〜R16はそれぞれ異なっていても同一でもよい置換基であって、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状、環状のアルキル基、芳香族基を示し、R13とR14、R15とR16はそれぞれ連結して炭素数1〜12の置換もしくは無置換の環状構造を形成してもよい。rは1〜7のいずれかである。)
  4. 前記一般式(3)中のaが0≦a≦0.5であり、bが0≦b≦0.3であり、cが0≦c≦0.5であり、dが0≦d≦0.3であり、eが0≦e≦0.8であり、fが0≦f≦0.5であり、gが0≦g≦0.8であり、hが0≦h≦0.5であり、iが0<i≦0.8であり、jが0<j≦0.5であることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
  5. 前記一般式(3)中のaがa=0であり、bがb=0であり、cがc=0であり、dがd=0であり、eがe=0であり、fがf=0であり、gが0<g≦0.8であり、hが0<h≦0.5であり、iが0<i≦0.8であり、かつjが0<j≦0.5であることを特徴とする請求項4に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
  6. 前記一般式(1)又は前記一般式(3)中のmが1〜100の整数であり、R〜Rは同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基であり、Rは下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であり、RはR〜Rと同一でも異なっていてもよく酸素原子を含んでいてもよい炭素数1〜10の1価の有機基、又はRと同一でも異なっていてもよい下記一般式(9)で示される水酸基もしくはアルコキシ基を含有するフェニル置換基であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、sは0〜10の整数であり、R17は水酸基もしくは炭素数1〜12の直鎖状、分岐状又は環状のアルコキシ基である。)
  7. 前記一般式(9)で示されるフェニル置換基が、下記式(10)の中から選ばれる1種又は2種以上の基であることを特徴とする請求項6に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、波線を伴う直線は結合手を示す。)
  8. 前記一般式(6)で示される2価の有機基が下記一般式(11)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基が下記一般式(12)で示される2価の有機基であることを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様であり、tは1〜12の正数である。)
  9. 前記一般式(6)で示される2価の有機基が下記一般式(13)で示される2価の有機基であり、前記一般式(7)で示される2価の有機基が下記一般式(14)で示される2価の有機基であることを特徴とする請求項2から請求項7のいずれか一項に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物。
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を表し、R11、R12は上記と同様である。)
  10. (A)請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のシリコーン骨格含有高分子化合物、
    (B)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
    (C)ホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド−アルコールにより変性されたアミノ縮合物、1分子中に平均して2個以上のメチロール基又はアルコキシメチロール基を有するフェノール化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子をグリシジル基に置換した化合物、多価フェノールの水酸基の水素原子を下記式(C−1)で示される置換基に置換した化合物、及び下記式(C−2)で示されるグリシジル基を有した窒素原子を2つ以上含有した化合物から選ばれる1種以上の架橋剤、
    (D)溶剤、及び
    (E)塩基性化合物、
    を含有してなるものであることを特徴とする化学増幅型ネガ型レジスト材料。
    Figure 2016125032
    (式中、点線は結合を示し、Rcは炭素数1〜6の直鎖状、分枝状、又は環状のアルキル基を示し、zは1又は2を表す。)
  11. 膜厚10〜100μmである光硬化性樹脂層が、支持フィルム及び保護フィルムで挟まれた構造を有する光硬化性ドライフィルムであって、前記光硬化性樹脂層が請求項10に記載の化学増幅型ネガ型レジスト材料によって形成されたものであることを特徴とする光硬化性ドライフィルム。
  12. (I)請求項10に記載の化学増幅型ネガ型レジスト材料を支持フィルム上に連続的に塗布し、光硬化性樹脂層を形成する工程、
    (II)前記光硬化性樹脂層を連続的に乾燥させる工程、
    (III)更に、前記光硬化性樹脂層上に保護フィルムを貼り合わせる工程、
    を含むことを特徴とする光硬化性ドライフィルムの製造方法。
  13. (1)請求項10に記載の化学増幅型ネガ型レジスト材料を基板上に塗布し、感光材皮膜を形成する工程、
    (2)次いで加熱処理後、フォトマスクを介して波長190〜500nmの高エネルギー線又は電子線で感光材皮膜を露光する工程、
    (3)加熱処理した後、現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  14. (i)請求項11に記載の光硬化性ドライフィルムから前記保護フィルムを剥離することにより露出した光硬化性樹脂層を基板に密着させる工程、
    (ii)前記支持フィルムを介してもしくは前記支持フィルムを剥離した状態で、フォトマスクを介して前記光硬化性樹脂層を波長190〜500nmの高エネルギー線もしくは電子線で露光する工程、
    (iii)露光後の加熱処理を行う工程、
    (iv)現像液としてアルカリ性水溶液又は有機溶剤を用いて現像する工程、
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  15. 前記現像工程の後に、前記現像によりパターン化された皮膜を、温度100〜250℃において後硬化する工程を含むことを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のパターン形成方法。
  16. 前記基板が、開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び孔のいずれか又は両方を有する基板であることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載のパターン形成方法。
  17. 開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び孔のいずれか又は両方を有する基板に請求項11に記載の光硬化性ドライフィルムの光硬化性樹脂層が積層されてなるものであることを特徴とする積層体。
  18. 請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜によって保護されたものであることを特徴とする基板。
  19. 請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のパターン形成方法により形成されたパターンを硬化させた皮膜を有するものであることを特徴とする半導体装置。
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