JP2011145664A - 光硬化性ドライフィルム、その製造方法、パターン形成方法及び電気・電子部品保護用皮膜 - Google Patents

光硬化性ドライフィルム、その製造方法、パターン形成方法及び電気・電子部品保護用皮膜 Download PDF

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Abstract

【解決手段】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の光硬化性樹脂層の形成に用いられる光硬化性樹脂組成物が、(A)〜(D)成分を含有する光硬化性ドライフィルム。(A)特定のビスフェノール構造および/またはエピクロルヒドリンと特定のビスフェノールを反応した構造を繰り返し単位として有するシリコーン骨格含有高分子化合物、(B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる架橋剤、(C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、(D)溶剤
【効果】凹凸のある基板上で、幅広い膜厚の上記光硬化性樹脂層に対して、幅広い波長領域において微細なパターンの形成が可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、光硬化性ドライフィルム及びその製造方法、並びに上記光硬化性ドライフィルムを用いて、基板、特に表面に凹凸のある基板上に光硬化性樹脂層を密着させパターンを形成する方法、更に、上記光硬化性樹脂層より得られる硬化皮膜を用いた配線、回路及び基板等の保護用皮膜に関するものである。特に、上記保護用皮膜は、その耐熱性、薬品耐性、絶縁性及び可とう性から、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。
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亘り塗布可能で、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とう性、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(特許文献1:特開2008−184571号公報)が提案されている。しかし、上記光硬化性樹脂組成物を上記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ため、基板上の段差部分に光硬化性樹脂層の隙間を生じやすく、平坦性や段差被覆性の更なる改善が待たれていた。また、上記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(特許文献2:特開2009−200315号公報)が提案されている。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やすく、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。
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、本発明で見出された粘性率を示す光硬化性樹脂層を含んで構成される光硬化性ドライフィルム及びその製造方法を提供する。そして、上記光硬化性ドライフィルムを用いて、凹凸を持つ基板上で、幅広い膜厚に亘る上記光硬化性樹脂層に対して、幅広い波長領域における微細なパターン形成方法を提供する。更に、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用いた配線、回路及び基板等の電気・電子部品保護用皮膜を提供することを目的とする。
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、膜厚10〜100μmである光硬化性樹脂層を含む構造を有し、温度80〜120℃における上記光硬化性樹脂層の粘性率が10〜5,000Pa・sである光硬化性ドライフィルムを用いたパターン形成方法により得られる硬化皮膜が、電気・電子部品保護用皮膜として優れることを知見し、本発明をなすに至った。
従って、本発明は、下記の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、電気・電子部品保護用皮膜を提供する。
請求項1:
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り、温度80〜120℃における上記光硬化性樹脂層の粘性率が10〜5,000Pa・sである光硬化性ドライフィルムであって、上記光硬化性樹脂層の形成に用いられる光硬化性樹脂組成物が、下記(A)〜(D)成分を含有することを特徴とする光硬化性ドライフィルム。
(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜500,000のシリコーン骨格含有高分子化合物、
Figure 2011145664

(式中、R1〜R4は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示す。mは1〜100の整数である。a、b、c、dは0又は正数であり、かつ、a、b、c、dは同時に0になることがない。但し、a+b+c+d=1である。更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は一般式(3)で示される2価の有機基である。)
Figure 2011145664

(式中、Zは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。R5及びR6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、2のいずれかである。)
Figure 2011145664

(式中、Vは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R7及びR8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。hは0、1、2のいずれかである。)
(B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤、
(C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
(D)溶剤
請求項2:
式(1)において、Xが式(2)で示される2価の有機基、Yが式(3)で示される2価の有機基である請求項1記載の光硬化性ドライフィルム。
請求項3:
式(1)において、a=1又はb=1、c=0、d=0である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
請求項4:
式(1)において、0.2≦a≦0.8、0.2≦b≦0.8、c=0、d=0である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
請求項5:
式(1)において、0.3≦a≦0.7、0.2≦b≦0.5、0<c≦0.2、0<d≦0.2である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
請求項6:
開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び/又は孔を有する基板に請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムの光硬化性樹脂組成物の硬化物層が積層されてなる積層体。
請求項7:
(i)支持フィルム上に下記(A)〜(D)成分を含有する光硬化性樹脂組成物を連続的に塗布する工程、
(A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜500,000のシリコーン骨格含有高分子化合物、
Figure 2011145664

(式中、R1〜R4は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示す。mは1〜100の整数である。a、b、c、dは0又は正数であり、かつ、a、b、c、dは同時に0になることがない。但し、a+b+c+d=1である。更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は一般式(3)で示される2価の有機基である。)
Figure 2011145664

(式中、Zは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。R5及びR6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、2のいずれかである。)
Figure 2011145664

(式中、Vは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R7及びR8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。hは0、1、2のいずれかである。)
(B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤、
(C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
(D)溶剤
(ii)上記光硬化性樹脂組成物を連続的に乾燥させて、上記支持フィルム上に上記光硬化性樹脂層を形成する工程、
(iii)更に、上記光硬化性樹脂層上に上記保護フィルムを貼り合わせる工程
を含む請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムの製造方法。
請求項8:
(i)請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムから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)上記支持フィルムを介してもしくは上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波長190〜500nmの光で露光する工程、
(iii)露光後の加熱処理を行う工程、
(iv)現像液にて現像する工程
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
請求項9:
更に、(v)現像によりパターン形成された皮膜を、温度100〜250℃において後硬化する工程を含む請求項8記載のパターン形成方法。
請求項10:
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/又は孔を有する基板である請求項8又は9記載のパターン形成方法。
請求項11:
請求項8又は9記載のパターン形成方法により得られた硬化皮膜からなる電気・電子部品保護用皮膜。
本発明によれば、特定の粘性率を示す光硬化性樹脂層を含む光硬化性ドライフィルムを用いることにより、凹凸のある基板上で、幅広い膜厚の上記光硬化性樹脂層に対して、幅広い波長領域において微細なパターンの形成が可能となる。更に、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用いた配線、回路及び基板等の電気・電子部品保護用皮膜は耐熱性、薬品耐性、絶縁性及び可とう性に優れる。従って、本発明の光硬化性ドライフィルムは、電子部品、例えば発光・受光素子等を含む半導体素子又は電気・電子部品用回路基板の絶縁層、接着層用各種保護用皮膜の形成材料として有用であり、好適に用いられる。
実施例における密着性測定方法を示す説明図である。
以下、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及び保護フィルムに挟まれた構造を有する。そして、上記光硬化性樹脂層としては、電気・電子部品保護用皮膜の形成に適当な材料であれば特に限定されないが、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とう性、耐熱性、電気特性、密着性、信頼性及び薬品耐性に優れる光硬化性シリコーン組成物が好ましい。
本発明において、光硬化性ドライフィルムは固体であり、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上記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。そして、半導体素子の小型化・薄型化・多層化が進み、本発明が適用範囲とする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、上記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であり、好ましくは10〜70μm、特に好ましくは10〜50μmである。
また、上記光硬化性ドライフィルムは、加熱により特定の温度を超えると、たとえ光照射がなくても光硬化性樹脂層の架橋反応が始まり(これを暗反応という。)硬化する性質がある。しかしながら、本発明において見出された特定の温度範囲(好ましくは200℃以下、更に好ましくは150℃以下)において、上記暗反応はほとんど起こらず、上記光硬化性樹脂層の流動性に悪い影響を与えない。更に、上記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、上記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、上記光硬化性樹脂層の粘性率は、上記光硬化性樹脂層の流動性の観点から、温度80〜120℃において10〜5,000Pa・sであり、好ましくは30〜2,000Pa・s、特に好ましくは50〜300Pa・sである。
従って、本発明の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、光硬化性樹脂層が上記凹凸に追随して被覆され、高い平坦性を達成できる。特に、上記光硬化性樹脂層の主成分が光硬化性シリコーン組成物の場合、低い表面張力が特徴であるため、より高い平坦性を達成できる。更に、上記光硬化性樹脂層を真空環境下で上記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。
次いで、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光硬化性樹脂組成物について説明する。
上記光硬化性樹脂層が上記光硬化性シリコーン組成物である場合、上記光硬化性樹脂組成物は、(A)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、(B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤、(C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、(D)溶剤を含有することができる。
(A)シリコーン骨格含有高分子化合物としては、下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜500,000のシリコーン骨格含有高分子化合物を使用することができる。
Figure 2011145664
式中、R1〜R4は同一でも異なってもよい炭素数1〜8、好ましくは1〜6の1価炭化水素基を示す。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、フェニルエチル基等のアラルキル基等が挙げられる。
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、mは1〜100の整数、好ましくは1〜80の整数である。また、基板に対する密着性、電気特性、信頼性の観点から、a、b、c、dは0又は正数であり、かつ、a、b、c、dは同時に0になることがない。この場合、好ましくは0≦a≦0.8、より好ましくは0.2≦a≦0.8、特に好ましくは0.3≦a≦0.7であり、好ましくは0≦b≦1.0、より好ましくは0.2≦b≦0.8、特に好ましくは0.2≦b≦0.5であり、好ましくは0≦c≦0.3、特に好ましくは0≦c≦0.2であり、好ましくは0≦d≦0.3、特に好ましくは0≦d≦0.2である。但し、a+b+c+d=1である。
上記a、b、c、dについては、特に
i.a=1又はb=1で、c、dがそれぞれ0、
ii.0.2≦a≦0.8、0.2≦b≦0.8で、c、dがそれぞれ0、
iii.0.3≦a≦0.7、0.2≦b≦0.5、0<c≦0.2、0<d≦0.2
であるものが好適である。
更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は一般式(3)で示されるフェノール性水酸基又はグリシドキシ基を有する2価の芳香族基より選ばれるが、好ましくはXが式(2)、Yが式(3)で示される2価の基である。
Figure 2011145664

(式中、Zは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。R5及びR6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、2のいずれかである。)
5及びR6の具体例としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、イソプロピルオキシ基等が挙げられる。
Figure 2011145664

(式中、Vは
Figure 2011145664

のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R7及びR8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。hは0、1、2のいずれかである。)
7及びR8の具体例としては、R5又はR6と同様なものが挙げられる。
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、これを用いた光硬化性樹脂組成物の相溶性及び光硬化性、並びに、上記光硬化性樹脂組成物から得られる硬化物の機械的特性の観点から、3,000〜500,000、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。
本発明のシリコーン骨格含有高分子化合物は、下記式(4)の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 2011145664

と、あるいはこのハイドロジェンシルフェニレン及び下記一般式(5)のジヒドロオルガノシロキサン
Figure 2011145664

(式中、R3、R4及びmは、上記と同一である。)
と、下記一般式(6)で示されるジアリル基を有する特定のエポキシ基含有化合物、
Figure 2011145664

(式中、V、R7、R8、p、hは、上記と同一である。)
更に、下記一般式(7)で示されるジアリル基を有する特定のフェノール化合物
Figure 2011145664

(式中、Z、R5、R6、n、kは、上記と同一である。)
とを、触媒の存在下に所謂「ハイドロシリレーション」重合反応を行うことにより、製造することができる。
なお、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、上記式(6)で表されるジアリル基を有する特定のエポキシ基含有化合物並びに上記式(7)で表されるジアリル基を有する特定のフェノール化合物のアリル基総数、及び、上記式(4)で表されるハイドロジェンシルフェニレン並びに上記式(5)で表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、上記ジアリル基を有する特定のエポキシ基含有化合物並びにジアリル基を有する特定のフェノール化合物、及び、ハイドロジェンシルフェニレン並びに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;H2PtCl4・xH2O、H2PtCl6・xH2O、NaHPtCl6・xH2O、KHPtCl6・xH2O、Na2PtCl6・xH2O、K2PtCl4・xH2O、PtCl4・xH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・xH2O(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(所謂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、重合系中に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、本発明の式(1)で示される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光硬化性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(1)のb及びd]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(1)のa及びc]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光硬化性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(1)の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光硬化性樹脂層の粘性率も低下する。
従って、本発明の光硬化性樹脂層は、上述したように、その粘性率が10〜5,000Pa・sであり、上記光硬化性樹脂層を得るためには、重量平均分子量及び直鎖状ポリシロキサンを含む分子ユニットの割合並びに直鎖状ポリシロキサンの分子鎖長を、適宜組み合わせたシリコーン骨格含有高分子化合物を用いることが好ましい。
(B)架橋剤としては、ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
上記ホルマリン又はホルマリン−アルコールにより変性されたアミノ縮合物としては、例えばホルマリン又はホルマリン−アルコールにより変性されたメラミン縮合物、又はホルマリン又はホルマリン−アルコールにより変性された尿素縮合物が挙げられる。
上記ホルマリン又はホルマリン−アルコールにより変性されたメラミン縮合物の調製は、例えば、まず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(8)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 2011145664

(式中、R9は同一でも異なってもよく、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上記アルコキシメチル基である。)
上記R9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(8)の変性メラミンとして、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。
次いで、一般式(8)の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、ホルマリン又はホルマリン−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、上記ホルマリン又はホルマリン−アルコールにより変性された尿素縮合物の調製は、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マリン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。
上記ホルマリン又はホルマリン−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。
次いで、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等が挙げられる。
これらフェノール化合物の1種又は2種以上を、架橋剤として使用することができる。
なお、上記架橋剤は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記架橋剤としては、上述した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。そ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、特に200〜3,000のものが好ましい。
上記架橋剤の配合量は、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、上記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、特に1〜30質量部が好ましい。
(C)光酸発生剤としては、190〜500nmの波長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。本発明の光硬化性樹脂組成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。上記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(9)で表される化合物が挙げられる。
(R10j+- (9)
(式中、R10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のアラルキル基を表し、M+はヨードニウム又はスルホニウムを表し、K-は非求核性対向イオンを表し、jは2又は3を表す。)
上記R10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。
-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。
ジアゾメタン誘導体としては、下記一般式(10)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2011145664

(式中、R11は同一でも異なってもよく、炭素数1〜12の直鎖状、分岐状もしくは環状のアルキル基もしくはハロゲン化アルキル基、炭素数6〜12のアリール基もしくはハロゲン化アリール基、又は炭素数7〜12のアラルキル基を表す。)
上記R11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。
具体的には、光酸発生剤として、例えば、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。
上記光酸発生剤は1種又は2種以上を用いることができる。
上記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、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、特に0.2〜5質量部が好ましい。
(D)溶剤としては、上述したシリコーン骨格含有高分子化合物、架橋剤及び光酸発生剤が溶解可能であるものを用いることができる。
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種又は2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。
上記溶剤の配合量は、光硬化性樹脂組成物の相溶性、粘度及び塗布性の観点から、上述したシリコーン骨格含有高分子化合物、架橋剤及び光酸発生剤の配合量の合計100質量部に対して50〜2,000質量部、特に100〜l,000質量部が好ましい。
更に、本発明では必要に応じて、塩基性化合物を(E)成分として添加することができる。上記塩基性化合物としては、光酸発生剤より発生する酸が光硬化性樹脂層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。そして、上記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。
上記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(11)で示される化合物等が挙げられる。
N(α)q(β)3-q (11)
式中、q=1、2又は3である。側鎖αは同一でも異なっていてもよく、下記一般式(12)〜(14)で表されるいずれかの置換基である。側鎖βは同一でも異なっていてもよく、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、エーテル結合もしく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 2011145664
ここで、R300、R302、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、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あるいは複数含んでいてもよい。
具体的には、第一級の脂肪族アミン類として、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。
第二級の脂肪族アミン類として、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。
第三級の脂肪族アミン類として、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。
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。
芳香族アミン類及び複素環アミン類としては、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。
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。
スルホニル基を有する含窒素化合物としては、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。
ヒドロキシ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としては、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。
アミド誘導体としては、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。
イミド誘導体としては、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(11)で表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。
上記塩基性化合物は1種又は2種以上を用いることができる。
上記塩基性化合物の配合量は、感度の観点から、上記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、特に0.01〜1質量部が好ましい。
その他、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光硬化性樹脂組成物には、上記各成分の他に、更に添加成分を配合してもよい。上記添加成分としては、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及び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」(いずれも旭硝子(株)製)、ユニダイン「DS−401」、「DS−4031」及び「DS−451」(いずれもダイキン工業(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光硬化性樹脂組成物の調製は通常の方法で行われる。上記光硬化性樹脂層が光硬化性シリコーン組成物である場合、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、上記光硬化性樹脂組成物を調製することができる。
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があるが、適度の可とう性、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、適度の可とう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、所謂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。
次に、本発明における光硬化性ドライフィルムの製造方法について説明する。
上記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。上記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。
支持フィルムを上記フィルムコーターの巻出軸から巻き出し、上記フィルムコーターのコーターヘッドを通過させるとき、上記支持フィルム上に光硬化性樹脂組成物を所定の厚みで塗布した後、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、上記支持フィルム上で乾燥させた光硬化性樹脂層を上記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上記支持フィルム上の上記光硬化性樹脂層と貼り合わせた後、上記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、上記温度としては25〜150℃が好ましく、上記時間としては1〜100分間が好ましく、上記圧力としては0.01〜5MPaが好ましい。
更に、本発明における光硬化性ドライフィルムのパターン形成方法について説明する。
本発明の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、露光し、露光後加熱処理(ポストエクスポジュアーベーク(以下、PEB))を行い、現像し、更に、必要に応じて後硬化してパターンを形成し、最終目的の電気・電子部品保護用皮膜が得られる。
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。上記基板としては、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。上記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。上記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、上記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上記光硬化性樹脂層を、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上記基板に密着させる。なお、上記温度としては60〜120℃が好ましく、上記圧力としては0〜5.0MPaが好ましく、上記真空度としては50〜500Paが好ましい。上記密着後、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、上記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。次いで、支持フィルムを介して、もしくは上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波長190〜500nmの光で露光して、硬化させる。上記フォトマスクは、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上記波長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。上記波長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。そして、上記波長は好ましくは248〜436nmである。露光量は、例えば10〜3,000mJ/cm2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現像液である下記溶剤に不溶な不溶化パターンが形成される。
更に、現像感度を高めるために、露光後加熱処理(PEB)を行う。上記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、現像液にて現像する。上記現像液は、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光硬化性樹脂組成物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、更には、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上記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、上記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℃で後硬化する。後硬化温度が100〜250℃であれば、光硬化性樹脂組成物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、可とう性、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、それを保護用皮膜とした半導体素子の信頼性にも優れ、特に温度サイクル試験の際のクラック発生を防止でき、電気・電子部品、半導体素子等の保護用皮膜として好適に用いられる。
以下、合成例、実施例及び比較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.光硬化性樹脂組成物の調製
下記合成例において使用する化合物M−1〜M−6の化学構造式を示した。
Figure 2011145664
また、下記に合成例によって得られるX、Yの構造を示す。
Figure 2011145664
[合成例1]
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)396.5gをトルエン1,668gに溶解後、化合物(M−4)859.2g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%)2.2gを投入し、内部反応温度が65〜67℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−5)78.3gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このときフラスコ内温度は、79℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン1,550g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700g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、シクロペンタノンを2,000g添加して、固形分濃度60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溶液(A−1)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42,000であり、式(1)におけるaは0、bは1、cは0、dは0であった。また、b中におけるXの構造は(X−1)である。
[合成例2]
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)352.8g、化合物(M−3)90.0gをトルエン1,875gに溶解後、化合物(M−4)949.6g、化合物(M−5)6.1g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%)2.2gを投入し、内部反応温度が65〜67℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却して、カーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−6)107.3gを1時間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、79℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン1,700g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760gを加えて撹拌、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、シクロペンタノンを980g添加して、固形分濃度60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溶液(A−2)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64,000であり、式(1)におけるaは0.480、bは0.320、cは0.120、dは0.080であった。また、a、b中におけるXの構造は(X−1)であり、c、d中におけるYの構造は(Y−1)である。
[合成例3]
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)352.8g、化合物(M−2)116.1gをトルエン1,875gに溶解後、化合物(M−4)949.6g、化合物(M−5)6.1g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%)2.2gを投入し、内部反応温度が65〜67℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却してカーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−6)107.3gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このとき、フラスコ内温度は、73℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で3時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン1,700g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760g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、ポリマー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、シクロペンタノンを2,250g添加して、固形分濃度60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溶液(A−3)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55,000であり、式(1)におけるaは0.486、bは0.314、cは0.114、dは0.086であった。また、a、b中におけるXの構造は(X−1)であり、c、d中におけるYの構造は(Y−2)である。
[合成例4]
撹拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した5Lフラスコ内に化合物(M−1)396.5gをトルエン1,550gに溶解後、化合物(M−4)859.2g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%)2.2gを投入し、内部反応温度が65〜67℃に昇温したのを確認後、更に、3時間、90℃まで加温し、再び60℃まで冷却してカーボン担持白金触媒(5質量%)2.2gを投入し、化合物(M−6)115.2gを1時間掛けてフラスコ内に滴下した。このとき、フラスコ内温度は、78℃まで上昇した。滴下終了後、更に、90℃で10時間熟成し、室温まで冷却し、メチルイソブチルケトン1,700g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700g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、ポリマー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、シクロペンタノンを832g添加して、固形分濃度60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溶液(A−4)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80,000であり、式(1)におけるaは0.670、bは0.330、cは0、dは0であった。また、a、b中におけるXの構造は(X−1)である。
上記合成例1〜4で合成した樹脂の溶液を使用して、表1に記載した組成で架橋剤、光酸発生剤を配合して、その後、撹拌、混合、溶解した後、テフロン(登録商標)製0.2μmフィルターで精密濾過を行って光硬化性樹脂組成物を得た。
Figure 2011145664
なお、表1に記載した各光酸発生剤は以下の通りである。
Figure 2011145664
また、表1に記載した架橋剤は以下の通りである。
Figure 2011145664
II.光硬化性ドライフィルムの作製
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、光硬化性樹脂組成物1を上記支持フィルム上に3種類の塗布厚みで塗布した。次いで、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3種類の膜厚の光硬化性樹脂層を形成した。そして、上記光硬化性樹脂層それぞれの膜厚が10μm(フィルム例1−1)、25μm(フィルム例1−2)及び100μm(フィルム例1−3)であった。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)を用いて、上記保護フィルム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を作製した。なお、光硬化性樹脂組成物2〜4についても、光硬化性樹脂組成物1と同様に、各光硬化性樹脂層の膜厚が10μm(フィルム例2−1、3−1、4−1)、25μm(フィルム例2−2、3−2、4−2)及び100μm(フィルム例2−3、3−3、4−3)となるように、光硬化性ドライフィルムを作製した。つまり、合計12種類の光硬化性ドライフィルムを作製した。
III.粘性率
ドイツHAAKE製レオメーター(MARS II)を用いて、パラレルプレート間に光硬化性樹脂層の膜厚が0.5〜1.0mmになるように挟み、昇温しながら周波数1Hzでずり応力を加えて測定した。なお、上記光硬化性樹脂層としての温度に対する挙動が、上記膜厚0.5〜1.0mm及び膜厚10〜100μmが同様であるとの前提で、上記MARS IIの測定精度の便宜上粘性率測定には上記膜厚0.5〜1.0mmを用いた。その測定値を表2に示す。
表2に示す通り、上記光硬化性樹脂層の流動性は良好であった。
Figure 2011145664
IV.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、6インチシリコンウエハーを用意した。上記12種類の光硬化性ドライフィルムについて、そ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、表3に示した温度条件で支持フィルム上の光硬化性樹脂層を上記基板に密着させた。常圧に戻した後、上記基板を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、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3記載の露光量(波長405nm)でブロードバンド光を上記基板に照射した。次いで、上記基板を130℃で3分間露光後加熱(PEB)して冷却した。その後、イソプロピルアルコール(IPA)を用いて5分間上記基板のスプレー現像を行った。次いで、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3に示す。
表3に示す通り、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った。
Figure 2011145664
V.電気特性(絶縁破壊強さ)
上記膜厚25μmで作製された4種類の光硬化性ドライフィルムについて、そ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、上記基板を室温に冷却して、支持フィルムを剥離した。
次に、上記マスクアライナーを使って、露光量750mJ/cm2(波長405nm)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。次いで、上記基板を130℃で3分間PEBして冷却した。その後、IPAを用いて5分間上記基板のスプレー現像を行った。次いで、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4に示す。
表4に示す通り、電気・電子部品保護用皮膜としての電気特性はすべて良好であった。
VI.密着性
上記膜厚25μmで作製された4種類の光硬化性ドライフィルムについて、そ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6インチシリコンウエハーに密着させた。常圧に戻した後、上記基板を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、上記マスクアライナーを使って、露光量750mJ/cm2(波長405nm)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。次いで、上記基板を130℃で3分間PEBして冷却した。その後、IPAを用いて5分間上記基板のスプレー現像を行った。次いで、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、直径300μm、高さ25μmのポストパターン硬化皮膜を得た。上記ポストパターン硬化皮膜を、イギリスDage製ボンドテスター(製品名:Dage series 4000−PXY)を用いて、基板からのパターン硬化皮膜剥離時にかかる抵抗力により、初期の密着性を評価した。測定条件は、測定スピード50.0μm/sec及び測定高さ3.0μm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、図中1はシリコン(Si)基板、2はポストパターン硬化皮膜、3はボンドテスターの測定治具であり、4は測定治具の移動方向を示す。得られた数値は15点測定の平均値であり、数値が高いほどポストパターン硬化皮膜の基板に対する密着性が高い。
更に、基板上のポストパターン硬化皮膜にソルダーフラックス液を塗布し、220℃で30秒加熱し、冷却後純水で洗浄し、室温で2時間乾燥したポストパターン硬化皮膜について、上記ボンドテスターを用いて、上記基板からのパターン剥離時にかかる抵抗力により、初期と同様に劣化後の密着性を評価した。
なお、4種類の光硬化性ドライフィルムについて、初期の数値を比較することにより密着性を評価し、初期から劣化後へ数値が低下する挙動をそれぞれ比較することにより、密着性と共にソルダーフラックス液に対する薬品耐性も評価した。その結果を表4に示す。
表4に示す通り、電気・電子部品保護用皮膜としての密着性は良好であった。
VII.クラック耐性
上記膜厚25μmで作製した4種類の光硬化性ドライフィルムについて、そ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、上記埋め込み特性に用いた基板に密着させた。常圧に戻した後、上記基板を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、上記マスクアライナーを使って、露光量750mJ/cm2(波長405nm)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。次いで、上記基板を130℃で3分間PEBして冷却した。その後、IPAを用いて5分間上記基板のスプレー現像を行った。次いで、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4に示す。
表4に示す通り、電気・電子部品保護用皮膜としてのクラック耐性は良好であった。
VIII.剥離液耐性
上記膜厚25μmで作製した4種類の光硬化性ドライフィルムについて、そ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6インチシリコンウエハーに密着させた。常圧に戻した後、上記基板を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、上記マスクアライナーを使って、露光量750mJ/cm2(波長405nm)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。次いで、上記基板を130℃で3分間PEBして冷却した。その後、IPAを用いて5分間上記基板のスプレー現像を行った。次いで、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中に室温で1時間浸漬した後、膜厚変化、外観を調査し、剥離液耐性を評価した。その結果を表4に示す。
表4に示す通り、電気・電子部品保護用皮膜としての剥離液耐性はすべて良好であった。
Figure 2011145664
1 Si基板
2 直径300μm×高さ25μmのポストパターン硬化皮膜
3 ボンドテスターの測定治具
4 測定治具の移動方向

Claims (11)

  1. 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り、温度80〜120℃における上記光硬化性樹脂層の粘性率が10〜5,000Pa・sである光硬化性ドライフィルムであって、上記光硬化性樹脂層の形成に用いられる光硬化性樹脂組成物が、下記(A)〜(D)成分を含有することを特徴とする光硬化性ドライフィルム。
    (A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜500,000のシリコーン骨格含有高分子化合物、
    Figure 2011145664

    (式中、R1〜R4は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示す。mは1〜100の整数である。a、b、c、dは0又は正数であり、かつ、a、b、c、dは同時に0になることがない。但し、a+b+c+d=1である。更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は一般式(3)で示される2価の有機基である。)
    Figure 2011145664

    (式中、Zは
    Figure 2011145664

    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。R5及びR6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、2のいずれかである。)
    Figure 2011145664

    (式中、Vは
    Figure 2011145664

    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R7及びR8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。hは0、1、2のいずれかである。)
    (B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤、
    (C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
    (D)溶剤
  2. 式(1)において、Xが式(2)で示される2価の有機基、Yが式(3)で示される2価の有機基である請求項1記載の光硬化性ドライフィルム。
  3. 式(1)において、a=1又はb=1、c=0、d=0である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
  4. 式(1)において、0.2≦a≦0.8、0.2≦b≦0.8、c=0、d=0である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
  5. 式(1)において、0.3≦a≦0.7、0.2≦b≦0.5、0<c≦0.2、0<d≦0.2である請求項1又は2記載の光硬化性ドライフィルム。
  6. 開口幅が10〜100μmであり、かつ、深さが10〜120μmである溝及び/又は孔を有する基板に請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムの光硬化性樹脂組成物の硬化物層が積層されてなる積層体。
  7. (i)支持フィルム上に下記(A)〜(D)成分を含有する光硬化性樹脂組成物を連続的に塗布する工程、
    (A)下記一般式(1)で示される繰り返し単位を有する重量平均分子量が3,000〜500,000のシリコーン骨格含有高分子化合物、
    Figure 2011145664

    (式中、R1〜R4は同一でも異なっていてもよい炭素数1〜8の1価炭化水素基を示す。mは1〜100の整数である。a、b、c、dは0又は正数であり、かつ、a、b、c、dは同時に0になることがない。但し、a+b+c+d=1である。更に、X、Yはそれぞれ下記一般式(2)又は一般式(3)で示される2価の有機基である。)
    Figure 2011145664

    (式中、Zは
    Figure 2011145664

    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、nは0又は1である。R5及びR6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、2のいずれかである。)
    Figure 2011145664

    (式中、Vは
    Figure 2011145664

    のいずれかより選ばれる2価の有機基であり、pは0又は1である。R7及びR8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。hは0、1、2のいずれかである。)
    (B)ホルマリン又はホルマリン−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から選ばれる1種又は2種以上の架橋剤、
    (C)波長190〜500nmの光によって分解し、酸を発生する光酸発生剤、
    (D)溶剤
    (ii)上記光硬化性樹脂組成物を連続的に乾燥させて、上記支持フィルム上に上記光硬化性樹脂層を形成する工程、
    (iii)更に、上記光硬化性樹脂層上に上記保護フィルムを貼り合わせる工程
    を含む請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムの製造方法。
  8. (i)請求項1〜5のいずれか1項記載の光硬化性ドライフィルムから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)上記支持フィルムを介してもしくは上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波長190〜500nmの光で露光する工程、
    (iii)露光後の加熱処理を行う工程、
    (iv)現像液にて現像する工程
    を含むことを特徴とするパターン形成方法。
  9. 更に、(v)現像によりパターン形成された皮膜を、温度100〜250℃において後硬化する工程を含む請求項8記載のパターン形成方法。
  10. 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/又は孔を有する基板である請求項8又は9記載のパターン形成方法。
  11. 請求項8又は9記載のパターン形成方法により得られた硬化皮膜からなる電気・電子部品保護用皮膜。
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