JP5844109B2 - 環状アセタール化合物を含む接着剤 - Google Patents

環状アセタール化合物を含む接着剤 Download PDF

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Description

本発明は、環状構造(環状アセタール構造)を有する化合物(環状アセタール化合物)を含む新規な接着剤、およびこの接着剤を用いた接着方法(仮接着方法)に関する。
半導体の製造工程には、パターンを形成したウエハの裏面を研磨(又は研削)する工程(バックグラインド工程)や、研磨により薄膜化されたウエハをチップに切断する工程(ダイシング工程)が含まれる。バックグラインド工程では、通常、研磨の際にウエハを保護するため、予め、保護シートとしてのバックグラインドテープを接着・積層したウエハの裏面を研磨したのち、バックグラインドテープを剥離し、薄膜化されたウエハを得ている。詳細には、バックグラインドテープは、少なくとも粘着層(接着層)からなり、この粘着層がウエハに接着される。
そのため、バックグラインドテープの粘着層には、研磨によってもウエハを十分に保護(固定)できるだけの十分な接着性と研磨後の剥離容易性とが要求されることとなるが、このような粘着層は、現状では、粘着性(接着性)と硬化収縮による剥離性を利用するため、一般的には硬化性樹脂で形成されている。例えば、特開2001−200215号公報(特許文献1)には、半導体ウエハ加工時において用いられる、半導体ウエハ表面に貼り付けて半導体ウエハを保持保護するための粘着シートであって、基材の片面に実質的に放射線非硬化型の粘着剤層が形成され、その表面に放射線によって硬化し、粘着力が低下する放射線硬化型粘着剤層が設けられている半導体ウエハ加工用粘着シートが開示されている。
しかし、このような硬化性樹脂を利用する方法では、十分な剥離性を担保できず、粘着層がウエハ上に残存したり、また、このような残存した粘着層を十分にウエハから分離できなくなる場合がある。また、粘着層の硬化後、ウエハと保護シート(粘着層)とを引き剥がす工程が必要となるが、この引き剥がしの際、既に薄膜化されたウエハに割れが生じる場合がある。
特開2001−200215号公報(特許請求の範囲)
従って、本発明の目的は、環状構造(環状アセタール構造)を有する環状アセタール化合物を接着成分とする新規な接着剤および前記接着剤を用いた接着方法(仮接着又は仮止め方法)を提供することにある。
本発明の他の目的は、接着性(例えば、熱接着性)を有しているにもかかわらず、酸の作用により分解して優れた剥離性を発現できる接着剤および前記接着剤を用いた接着方法(仮接着又は仮止め方法)を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、研磨後(バックグラインド処理後)の被研磨剤(ウエハなど)からの分離性(剥離性)を向上又は改善できる被研磨材(例えば、半導体ウエハなどのウエハ)の加工方法(研磨された被研磨材(ウエハなど)の製造方法)を提供することにある。
前記バックグラインドテープ(又はバックグラインドフィルム又はバックグラインドシート)の粘着層のように、剥離性を発現できる接着剤又は粘着剤としては、硬化収縮を利用するものが主流であった。このような状況の中、接着性を有する材料そのものを分解させて剥離性を発現させる材料の探索という、従来とは全く異なる発想のもと、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、カルボニル化合物(例えば、ジアルデヒド化合物などのポリカルボニル化合物)とビニルエーテル系化合物との反応などにより得られる特定の環状アセタール構造を有する化合物が粘着性又は接着性(例えば、ホットメルト接着性又は熱接着性)を有し、接着剤として好適に利用できること、しかも、このような化合物又は接着剤は、酸の作用により分解(低分子化)するためか容易に剥離性を発現でき(すなわち、接着性を低下させることができ)、被着体を仮止め(仮止め固定)するための接着剤(仮止め用接着剤)として有用(例えば、バックグラインド処理における被研磨材(ウエハなど)の保護に用いるシートを構成する接着剤として有用)であることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明の接着剤は、下記式(1)
Figure 0005844109
(式中、Rはカルボニル化合物の残基、R2aおよびR2bは同一又は異なって水素原子又は置換基、R〜Rは同一又は異なって水素原子又は置換基、Rは置換基を示し、R又はRとRとは互いに結合して環を形成していてもよい。)
で表されるユニットを有する環状アセタール化合物を含む。
式(1)において、Rは、特に、ポリカルボニル化合物の残基であってもよい。また、このようなRがポリカルボニル化合物の残基である環状アセタール化合物は、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有する多量体化合物であってもよい。
前記式(1)において、Rは、直接結合又は二価の炭化水素基であってもよい。また、前記式(1)において、R2aおよびR2bは水素原子であってもよく、R〜Rは水素原子又は炭化水素基であってもよい。
環状アセタール化合物は、前記式(1)において、Rが非重合性置換基(例えば、飽和脂肪族炭化水素基などの非重合性炭化水素基)であるユニット(1a)(すなわち、下記式(1a)で表されるユニット)、およびRが重合性置換基(例えば、不飽和脂肪族炭化水素基、又は重合性基を有する炭化水素基などの重合性を有する炭化水素基)であるユニット(1b)(すなわち、下記式(1b)で表されるユニット)から選択された少なくとも1種のユニットを有していてもよい(例えば、繰り返し単位として有していてもよい)。
Figure 0005844109
(式中、R6aは非重合性置換基、R6bは重合性置換基を示し、R、R2a、R2b、R、RおよびRは前記と同じ。)
代表的な環状アセタール化合物は、前記式(1)において、Rが直接結合、二価の飽和脂肪族炭化水素基(例えば、アルキレン基)又は二価の芳香族炭化水素基(例えば、アリーレン基)であり、R2aおよびR2bが水素原子であり、R〜Rが同一又は異なって水素原子又は飽和脂肪族炭化水素基(例えば、メチル基などのアルキル基)であり、前記ユニット(1a)において非重合性置換基が飽和脂肪族炭化水素基(例えば、アルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ(ポリ)アルコキシアルキル基又はシクロアルキル基など)であり、前記ユニット(1b)において重合性置換基が不飽和脂肪族炭化水素基(例えば、アルケニル基)又は重合性基を有する炭化水素基[例えば、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する炭化水素基(アルキル基など)]である化合物が含まれる。
前記式(1)において、Rは、1,2−フェニレン基又は1,3−フェニレン基などの非対称のアリーレン基であってもよい。
前記環状アセタール化合物は、Rが非重合性置換基であるユニット(1a)を少なくとも有し、前記非重合性置換基が、第2級又は第3級飽和脂肪族炭化水素基(例えば、第2級又は第3級アルキル基、シクロアルキル基など)であってもよい。
また、前記環状アセタール化合物は、Rが重合性置換基であるユニット(1b)を少なくとも有していてもよく、特に、Rが非重合性置換基であるユニット(1a)と、Rが重合性置換基であるユニット(1b)とを有してもよい。このようなユニット(1a)およびユニット(1b)を有する多量体化合物において、ユニット(1a)とユニット(1b)との割合(モル比)は、例えば、前者/後者=99/1〜40/60程度であってもよい。
前記環状アセタール化合物の重量平均分子量は、例えば、800以上であってもよい。また、前記環状アセタール化合物(又は多量体化合物)は、耐熱性に優れ、例えば、5重量%減少温度(示差熱・熱重量同時測定において5重量%が重量減少又は分解する温度)が150℃以上の化合物であってもよい。前記環状アセタール化合物は、通常、常温において固体状であり、ホットメルト接着性を有していてもよい。
本発明の接着剤は、さらに、酸発生剤を含んでいてもよい。このような接着剤は、特に、仮止め用接着剤(例えば、研磨の際にウエハを固定するための接着剤)であってもよい。
本発明には、前記接着剤(酸発生剤を含む接着剤)を用いて被着体を接着する接着工程と、接着された被着体のうち、少なくとも接着界面に活性エネルギー線(活性光線、熱線など)を照射(又は付与)して酸発生剤から発生した酸により接着剤を分解する分解工程と、接着された被着体から被着体と分解された接着剤とを分離する分離工程とを含む被着体の仮接着方法が含まれる。
また、本発明には、前記接着剤(酸発生剤を含む接着剤)と被着体としての被研磨材(ウエハなど)とを接着させて積層体を得る接着工程と、積層体を構成する被研磨材(ウエハなど)のうち、接着面とは反対側の面を研磨する研磨工程と、研磨後の積層体のうち、少なくとも接着界面に活性エネルギー線を照射(又は付与)して酸発生剤から発生した酸により接着剤を分解する分解工程と、積層体から被着体としての研磨された被研磨材(ウエハなど)と分解された接着剤とを分離する分離工程とを含むウエハの加工方法も含まれる。
これらの方法の接着工程において、特に、常温において固体状の接着剤を用い、ホットメルトにより接着させてもよい。代表的には、接着工程において、接着剤と被着体とを50〜150℃で接触させて接着させてもよい。また、前記分離工程において、接着剤に対して被着体をスライド(接着剤に対して被着体を相対的にスライド)させて分離してもよい。前記方法は、分離工程後、さらに、被着体のうち、接着剤との接着面を洗浄する洗浄工程を含んでいてもよい。
本発明の接着剤は、環状構造(環状アセタール構造)を有する環状アセタール化合物を含んでいる。このような本発明の接着剤は、接着性(例えば、熱接着性)を有しているにもかかわらず、酸の作用により分解して優れた剥離性を発現できる。そのため、バックグラインドテープの接着層のような接着性と剥離性との両立が要求される接着剤(仮止め用接着剤)などとして好適である。また、本発明の被研磨材(ウエハなど)の加工方法では、接着剤そのものを分解させることにより剥離性を発現するので、研磨後(バックグラインド処理後)の被研磨材(ウエハなど)からの分離性(剥離性)を向上又は改善できる。
本発明の接着剤は、特定の環状アセタール構造を有する化合物を少なくとも含む。すなわち、このような環状アセタール化合物は、接着性を有しており、本発明の接着剤の接着成分を構成する。
[環状アセタール化合物]
(式(1)で表されるユニット)
環状アセタール化合物は、下記式(1)
Figure 0005844109
(式中、Rはカルボニル化合物の残基、R2aおよびR2bは同一又は異なって水素原子又は置換基、R〜Rは同一又は異なって水素原子又は置換基、Rは置換基を示し、R又はRとRとは互いに結合して環を形成していてもよい。)
で表されるユニットを有する化合物である。
このような環状アセタール化合物は、上記のような環状アセタール骨格を有しており、後述するように、通常、カルボニル化合物[特に、ポリカルボニル化合物(少なくとも2つのカルボニル基を有する化合物)]と、ビニルエーテル系化合物とを反応させることにより得られる環状アセタール化合物である。
上記式(1)の基Rは、カルボニル化合物(又はアシル化合物)の残基である。このような残基は、カルボニル化合物のアシル基の数に応じて選択でき、カルボニル化合物がモノカルボニル化合物(又はモノアシル化合物又は1つのアシル基を有する化合物)であるとき、一価の基である。一方、カルボニル化合物が、ポリカルボニル化合物(又はポリアシル化合物又は2つ以上のアシル基を有する化合物)であるとき、一価の基又は多価基(例えば、二価基)となる。
すなわち、後述するように、環状アセタール構造は、カルボニル化合物の1つのアシル基と、別のカルボニル化合物の1つのアシル基と、ビニルエーテル系化合物との反応により形成されるため、カルボニル化合物がポリカルボニル化合物である場合、環状アセタール化合物は、通常、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位とする化合物(多量体化合物)となる。
なお、カルボニル化合物がモノカルボニル化合物(又はモノアシル化合物又は1つのアシル基を有する化合物)である場合(又はRが一価の基である場合)、環状アセタール化合物は、下記式(1A)で表される。
Figure 0005844109
(式中、R、R2a、R、R、R、およびRは前記と同じ。)
環状アセタール化合物は、接着性を有する限り(例えば、固体状である限り)、上記式(1A)で表される化合物であってもよいが、接着性と酸による分解性とを効率よく両立させる点からは、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有する化合物(多量体化合物)であるのが好ましい。
このような式(1)(又は式(1A))において、Rとしては、上記のようにカルボニル化合物の種類などに応じて選択でき、例えば、ポリカルボニル化合物の残基[特に、ポリカルボニル化合物)から2つのアシル基(例えば、ホルミル基)を除いた基(二価基)]、例えば、直接結合(−)、脂肪族炭化水素基[又は二価の脂肪族炭化水素基、例えば、アルキレン基(例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基などのC1−12アルキレン基、好ましくはC2−10アルキレン基、さらに好ましくはC2−6アルキレン基など)、シクロアルキレン基(例えば、シクロへキシレン基などのC5−8シクロアルキレン基など)などの飽和脂肪族炭化水素基]、芳香族炭化水素基[又は二価の芳香族炭化水素基、例えば、アリーレン基(例えば、フェニレン基(o,m又はp−フェニレン基)、メチルフェニレン基、ジメチルフェニレン基、ナフチレン基などのC6−14アリーレン基、好ましくはC6−12アリーレン基、さらに好ましくはC6−10アリーレン基など)など]などの炭化水素基(二価の炭化水素基);これらに対応する一価の基(式(1A)の場合)、例えば、水素原子、炭化水素基{例えば、脂肪族炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などのC1−12アルキル基、好ましくはC2−10アルキル基、さらに好ましくはC2−6アルキル基など)、シクロアルキル基(例えば、シクロへキシル基などのC5−8シクロアルキル基など)などの一価の飽和脂肪族炭化水素基]、芳香族炭化水素基[又は一価の芳香族炭化水素基、例えば、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基などのC6−14アリール基、好ましくはC6−12アリール基、さらに好ましくはC6−10アリール基など)など]など}などが挙げられる。
このような炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、例えば、酸素原子含有基{例えば、ヒドロキシル基、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのC1−10アルコキシ基、好ましくはC1−6アルコキシ基、さらに好ましくはC1−4アルコキシ基;ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのアラルキルオキシ基(例えば、C6−10アリールC1−4アルコキシ基)など)、カルボキシル基、アシル基[例えば、アルカノイル基(例えば、ホルミル基、アセチル基、n−プロパノイル基などのC1−10アルカノイル基、好ましくはC2−6アルカノイル基など)、アロイル基(例えば、ベンゾイル基などのC7−11アロイル基など)など]、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など)など}、窒素原子含有基[例えば、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、置換アミノ基(例えば、N,N−ジメチルアミノ基などのモノ又はジアルキルアミノ基など)など]、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)などが挙げられる。
基R(炭化水素基)は、単独で又は2種以上組み合わせて置換基を有していてもよい。炭化水素基が置換基を有する場合、置換基の数は、例えば、1〜8個、好ましくは1〜5個、さらに好ましくは1〜3個程度であってもよい。
なお、多量体化合物において、環状アセタール構造は、通常、後述するように、ポリカルボニル化合物のアシル基とビニルエーテル系化合物のビニル基部分とで形成される。そのため、基Rが置換基としてアシル基(例えば、ホルミル基)を有する場合(すなわち、ポリカルボニル化合物が3以上(例えば、3〜6、好ましくは3〜4程度)のアシル基を有する場合)、多量体化合物は、アシル基を単に置換基として有していてもよく、この置換基としてのアシル基を介してさらに式(1)で表されるユニットが結合した化合物であってもよい。このような場合、多量体化合物は、分岐鎖状ないし分岐網目状構造を形成する場合がある。
代表的な基Rには、アルキレン基(例えば、C2−5アルキレン基)、アリーレン基(例えば、C6−10アリーレン基など)などの炭化水素基(二価の炭化水素基)が含まれる。好ましい基Rは、アリーレン基であり、アリーレン基の中でも、1,2−フェニレン基(o−フェニレン基)、1,3−フェニレン基(m−フェニレン基)などの非対称のアリーレン基が好ましい。理由は定かではないが、対称のアリーレン基(1,4−フェニレン基など)に比べて、非対称のアリーレン基を有するポリカルボニル化合物を用いると、本発明の化合物を効率よく環状アセタール化や高分子量化させやすい場合がある。
前記式(1)の基R2aおよびR2b(なお、これらをまとめて単にRという場合がある)は、通常、カルボニル化合物(特にポリカルボニル化合物)のアシル基に対応する。そのため、カルボニル化合物のアシル基がホルミル基(アルデヒド基)である場合、R2a又はR2bは水素原子となり、ポリカルボニル化合物のアシル基がホルミル基以外のアシル基(ケトン基)である場合、R2a又はR2bは、アシル基に対応する基(アシル基又はケトン基からカルボニル基を除いた基)となる。
このような基R2aおよびR2bで表される置換基としては、例えば、炭化水素基{例えば、脂肪族炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、オクタデシル基などのC1−20アルキル基、好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−8アルキル基など)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基などのC5−10シクロアルキル基、好ましくはC5−8シクロアルキル基など)、アラルキル基(例えば、ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの飽和脂肪族炭化水素基;アルケニル基(例えば、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基などのC2−20アルケニル基、好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−6アルケニル基)、アルカジエニル基(例えば、2,7−オクタジエニル基などのC4−10アルカジエニル基)、アリール−アルケニル基(例えば、1−フェニルビニル基、1−フェネチル−3−ブテニル基などのアリール−C2−10アルケニル基、好ましくはC6−10アリール−C2−6アルケニル基など)などの不飽和脂肪族炭化水素基]、芳香族炭化水素基[例えば、アリール基(例えば、フェニル基などのC6−10アリール基など)など]など}などが挙げられる。
このような基R2aおよびR2b(又は炭化水素基)は、置換基を有していてもよい。置換基としては、前記Rの項で例示の置換基と同様の置換基が挙げられる。置換基の数も前記Rと同様の範囲から選択できる。具体的な置換基を有する炭化水素基としては、ハロゲン原子を有する置換基[例えば、ハロアルキル基(例えば、ヨードメチル基、トリクロロメチル基、クロロペンチル基などのハロC1−20アルキル基、好ましくはハロC1−10アルキル基、さらに好ましくはハロC1−6アルキル基)などのハロゲン原子が置換した炭化水素基]、アルコキシ基を有する置換基[例えば、アルコキシアルキル基(例えば、2−メトキシプロピル基、2−エトキシプロピル基、2−イソプロポキシプロピル基などのC1−10アルコキシC1−10アルキル基、好ましくはC1−6アルコキシC1−6アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルコキシC1−4アルキル基)、アラルキルオキシアルキル基(例えば、ベンジルオキシエチル基、ベンジルオキシプロピル基などのC6−10アリールC1−4アルコキシC1−10アルキル基)などのアルコキシ基が置換した炭化水素基]、ニトロ基を有する置換基[例えば、ニトロアリール基(例えば、ニトロフェニル基などのニトロC6−10アリール基)などのニトロ基を有する炭化水素基]などが挙げられる。
代表的な基R2aおよびR2bには、水素原子、炭化水素基(アルキル基など)などが挙げられる。好ましい基R2aおよびR2bは、水素原子である。
前記式(1)の基R〜Rにおいて、置換基としては、例えば、炭化水素基{例えば、脂肪族炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基などのC1−10アルキル基など)、シクロアルキル基(例えば、シクロへキシル基などのC5−8シクロアルキル基など)、アラルキル基(例えば、ベンジル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの飽和脂肪族炭化水素基;アルケニル基(例えば、ビニル基、プロペニル基などのC1−10アルケニル基)などの不飽和脂肪族炭化水素基]、芳香族炭化水素基[例えば、アリール基(例えば、フェニル基などのC6−10アリール基など)など]など}、酸素原子含有基[例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アシル基(ホルミル基、アセチル基などのC1−4アシル基など)、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など)など]、窒素原子含有基[例えば、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、置換アミノ基(例えば、N,N−ジメチルアミノ基などのモノ又はジアルキルアミノ基など)など]、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)などが挙げられる。
基R〜Rは、これらの置換基(第1の置換基)にさらに置換基(第2の置換基)を有する基であってもよい。例えば、基R〜Rは、酸素原子含有基、窒素原子含有基、ハロゲン原子などが置換した炭化水素基(例えば、アルキル基)であってもよい。第2の置換基の数は、例えば、1〜8個、好ましくは1〜6個、さらに好ましくは1〜4個程度であってもよい。
なお、基R又はRと、基Rとは互いに結合して環を形成していてもよい[又は基R又はRと基Rとが互いに結合して二価の基(例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などのアルキレン基、好ましくはC1−6アルキレン基、さらに好ましくはC2−4アルキレン基)]を形成してもよい]。このような環としては、例えば、オキサシクロアルカン環(例えば、オキサシクロペンタン環、オキサシクロヘキサン環などのオキサC3−8シクロアルカン環、好ましくはオキサC4−6シクロアルカン環)などが挙げられる。このようなオキサシクロアルカン環(又は二価の基)もまた、第2の置換基を有していてもよい。
代表的な基R〜Rとしては、水素原子、炭化水素基[例えば、アルキル基(メチル基などの)などの飽和脂肪族炭化水素基]などが挙げられる。また、代表的な基RおよびRには、基Rと互いに結合してオキサシクロアルカン環を形成した環基も含まれる。好ましい基R〜Rは、水素原子又はアルキル基であり、特に、水素原子であるのが好ましい。
前記式(1)の基Rは、後述するように、通常、ビニルエーテル系化合物のエーテル基に結合した基に対応する(又はビニルエーテル系化合物からビニルオキシ基を除いた基であある)。そのため、前記式(1)の基Rで表される置換基としては、このようなビニルエーテル系化合物のエーテル基に結合した基として存在する基(導入できる基)であれば特に限定されず、例えば、炭化水素基{例えば、脂肪族炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ドデシル基、オクタデシル基などのC1−20アルキル基、好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−8アルキル基、特にC2−6アルキル基など)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロへキシル基などのC5−10シクロアルキル基、好ましくはC5−8シクロアルキル基など)、アラルキル基(例えば、ベンジル基、フェネチル基などのC6−10アリール−C1−4アルキル基など)などの飽和脂肪族炭化水素基;アルケニル基(例えば、ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基などのC2−20アルケニル基、好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−6アルケニル基)、アルカジエニル基(例えば、2,7−オクタジエニル基などのC4−10アルカジエニル基)、アリール−アルケニル基(例えば、1−フェニルビニル基、1−フェネチル−3−ブテニル基などのアリール−C2−10アルケニル基、好ましくはC6−10アリール−C2−6アルケニル基など)などの不飽和脂肪族炭化水素基]、芳香族炭化水素基[例えば、アリール基(例えば、フェニル基などのC6−10アリール基など)など]など}、カルボニル基含有基{例えば、アシル基[例えば、アルカノイル基(例えば、ホルミル基、アセチル基、n−プロパノイル基、イソプロパノイル基、n−ブタノイル基、イソブタノイル基、ヘキサノイル基、オクタノイル基、ペンタデカノイル基などのC1−20アルカノイル基、好ましくはC1−10アルカノイル基、さらに好ましくはC2−6アルカノイル基など)、アロイル基(例えば、ベンゾイル基などのC7−11アロイル基など)など]、アルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基などのC1−4アルコキシ−カルボニル基など)など}などが挙げられる。
基Rは、これらの置換基(第1の置換基)に、さらに、置換基(第2の置換基)[例えば、炭化水素基、アシル基などの上記例示の置換基の他、ヒドロキシル基、アルコキシ基[例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのC1−10アルコキシ基、好ましくはC1−6アルコキシ基、さらに好ましくはC1−4アルコキシ基;ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基などのアラルキルオキシ基(例えば、C6−10アリールC1−4アルコキシ基)など]、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシ基{例えば、2−(2−ヒドロキシエトキシ)基、2−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ]基などのヒドロキシ(ポリ)C2−6アルコキシ基、好ましくはヒドロキシモノ乃至ヘキサC2−4アルコキシ基、さらに好ましくはヒドロキシモノ乃至テトラC2−3アルコキシ基など}、カルボキシル基、(メタ)アクリロイル基(又はメタアクリロイルオキシ基)、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、置換アミノ基(例えば、N,N−ジメチルアミノ基などのモノ又はジアルキルアミノ基など)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)など]を有する基などであってもよい。
なお、このような第2の置換基は、適当な連結基(例えば、エーテル基、アルキレン基、(ポリ)オキシアルキレン基など)を介して第1の置換基に結合(又は置換)していてもよい。
このようなさらに置換基を有する基Rの代表的な例としては、例えば、ハロゲン原子を有する置換基[例えば、ハロアルキル基(例えば、2−クロロエチル基などのハロC1−20アルキル基、好ましくはハロC1−10アルキル基、さらに好ましくはハロC1−6アルキル基)などのハロゲン原子が置換した炭化水素基]、ヒドロキシル基を有する置換基{例えば、ヒドロキシアルキル基(例えば、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシプロピル基、4−ヒドロキシブチル基、ヒドロキシヘキシル基などのヒドロキシC2−20アルキル基、好ましくはヒドロキシC2−10アルキル基、さらに好ましくはヒドロキシC2−4アルキル基)、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシアルキル基[例えば、2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル基、2−[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ]エチル基などのヒドロキシ(ポリ)C2−6アルコキシC2−6アルキル基、好ましくはヒドロキシモノ乃至ヘキサC2−4アルコキシC2−4アルキル基、さらに好ましくはヒドロキシモノ乃至テトラC2−3アルコキシC2−3アルキル基など]などのヒドロキシル基を有する炭化水素基]、アルコキシ基を有する置換基{例えば、アルコキシアルキル基(例えば、2−メトキシエチル基などのC1−20アルコキシC2−20アルキル基、好ましくはC1−10アルコキシC2−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルコキシC2−4アルキル基)、アルコキシ(ポリ)アルコキシアルキル基[例えば、2−(2−メトキシエトキシ)エチル基、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル基などのC1−20アルコキシ(ポリ)C2−6アルコキシC2−6アルキル基、好ましくはC1−10アルコキシモノ乃至ヘキサC2−4アルコキシC2−4アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルコキシモノ乃至テトラC2−3アルコキシC2−3アルキル基など]などのアルコキシ基を有する炭化水素基(アルキル基など)]、重合性基(例えば、(メタ)アクリロイル基、シンナモイル基など)を有する置換基{又は重合性基、例えば、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基(例えば、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル基などの(メタ)アクリロイルオキシC2−20アルキル基、好ましくは(メタ)アクリロイルオキシC2−10アルキル基、さらに好ましくは(メタ)アクリロイルオキシC2−4アルキル基)、(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシアルキル基[例えば、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチル基などの(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)C2−6アルコキシC2−6アルキル基、好ましくは(メタ)アクリロイルオキシモノ乃至ヘキサC2−4アルコキシC2−4アルキル基、さらに好ましくは(メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−3アルコキシC2−3アルキル基など]などの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する炭化水素基;シンナモイルオキシアルキル基(例えば、2−シンナモイルオキシエチル基などのシンナモイルオキシC2−4アルキル基)などのシンナモイルオキシ基を有する炭化水素基などの重合性基を有する炭化水素基}などが挙げられる。
また、前記のように、基Rは、基R又はRと互いに結合して環を形成していてもよい。
代表的な基Rとしては、炭化水素基(重合性であってもよい炭化水素基)が挙げられる。好ましい基Rには、飽和脂肪族炭化水素基[例えば、アルキル基(例えば、C2−10アルキル基、好ましくはC3−6アルキル基など)、ハロアルキル基、ヒドロキシアルキル基、ヒドロキシ(ポリ)アルコキシアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ(ポリ)アルコキシアルキル基、シクロアルキル基など]などの非重合性炭化水素基が含まれる。これらの中でも、特に、重合反応性の点で、第2級又は第3級炭化水素基(酸素原子(−O−)に結合する炭素原子が第2級又は第3級炭素原子である炭化水素基)、例えば、第2級又は第3級アルキル基(例えば、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基などの第2又は第3級C3−10アルキル基、好ましくは第2又は第3級C3−6アルキル基)、シクロアルキル基(例えば、シクロヘキシル基などのC5−10シクロアルキル基、好ましくはC5−8シクロアルキル基)などの第2級又は第3級飽和脂肪族炭化水素基が好ましい。そのため、本発明の多量体化合物は、前記式(1)において、基Rが非重合性炭化水素基(特に、第2級又は第3級飽和脂肪族炭化水素基)であるユニット(非重合性ユニット)を少なくとも有していてもよい。
また、好ましい基Rには、重合性を有する置換基(重合性基)も含まれる。前記式(1)において、基Rが重合性を有する置換基(例えば、α,β−エチレン性不飽和結合を有する基)であるユニットを有する化合物は、重合性基を利用して、架橋構造を形成できる(又は高分子量化できる)ためか、被接着体に対して高い接着性を効率よく付与できる。また、環状アセタール構造は、前記のように、通常、カルボニル化合物のアシル基とビニルエーテル系化合物のビニル基部分とで形成されるため、基Rが1−アルケニル基(ビニル基など)などである場合、環状アセタール化合物(特に多量体化合物)は、この置換基Rとしての1−アルケニル基を介してさらに式(1)で表されるユニットが結合した化合物となる場合がある。このような場合、環状アセタール化合物は、分岐鎖状ないし分岐網目状構造を形成する場合があり、重合性基そのものが架橋構造を形成する場合と同様に、高分子量化により接着性を向上できる場合がある。
このような観点から、環状アセタール化合物は、後述するように、前記式(1)において、基Rが重合性を有する置換基(又は重合性基又は重合性置換基、例えば、重合性炭化水素基)であるユニット(前記式(1b)で表されるユニット)を少なくとも有していてもよい。
このような重合性基(重合性を有する置換基)Rとしては、重合性を有する炭化水素基(重合性炭化水素基)、例えば、不飽和炭化水素基{例えば、不飽和脂肪族炭化水素基[例えば、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基などのC2−10アルケニル基、好ましくはC2−6アルケニル基など)、アルカジエニル基、アリール−アルケニル基など]など}、重合性基を有する炭化水素基{例えば、(メタ)アクリロイルオキシアルキル基[例えば、(メタ)アクリロイルオキシC2−10アルキル基、好ましくは(メタ)アクリロイルオキシC2−4アルキル基]、(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシアルキル基[例えば、(メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−4アルコキシC2−4アルキル基など]などの重合性基((メタ)アクリロイルオキシ基など)を有する炭化水素基(アルキル基などの脂肪族(特に飽和脂肪族)炭化水素基)}などが挙げられる。これらの中でも、アルケニル基、(メタ)アクリロイルオキシ基を有する炭化水素基(特に、アルキル基)が好ましく、特に(メタ)アクリロイルオキシ基を有する炭化水素基が好ましい。
(環状アセタール化合物の構造および特性)
環状アセタール化合物のうち、多量体化合物は、前記式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有する。このような繰り返し単位は、同一のユニットであってもよく、異なるユニットであってもよい。なお、異なるユニットを有する場合、環状アセタール化合物は、異なるユニット(詳細には、式(1)において基R〜Rの少なくとも1つが異なるユニット)同士が結合する形態で(1つのポリマー分子中に)複数の異なるユニットを有していてもよく、異なるユニットを有する多量体化合物同士の混合物の形態であってもよい。前者の場合、すなわち、異なるユニットを含む共重合体(コポリマー)である場合、多量体化合物の形態(共重合形態)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、交互共重合体などのいずれであってもよい。
多量体化合物は、所望の要求性能などに応じて、(A)前記式(1)において、基Rが非重合性置換基(例えば、非重合性炭化水素基)であるユニット(非重合性ユニット、ユニット(1a)ということがある)のみからなる(1又は2以上の非重合性ユニットのみからなる)化合物であってもよく、(B)前記式(1)において、基Rが重合性を有する置換基(例えば、重合性炭化水素基)であるユニット(重合性ユニット、ユニット(1b)ということがある)のみからなる(1又は2以上の重合性ユニットのみからなる)化合物であってもよく、(C)非重合性ユニット(1又は2以上の非重合性ユニット)と重合性ユニット(1又は2以上の重合性ユニット)とを組み合わせて有する化合物であってもよい。
特に、接着性などを向上させるためには、多量体化合物は、重合性ユニット(前記式(1b)で表されるユニット)を少なくとも有していてもよく(すなわち、上記(B)又は(C)の態様であってもよく)、より好ましくは接着性と分解性とをバランス良く両立させるという観点から、非重合性ユニット(前記式(1a)で表されるユニット)と重合性ユニットとを組み合わせて有していてもよい(すなわち、(C)の態様であってもよい)。また、重合性の観点からは、多量体化合物は、Rが第2級又は第3級飽和脂肪族炭化水素基であるユニットを少なくとも有していてもよい。
非重合性ユニット(1a)と重合性ユニット(1b)とを組み合わせて有する場合、多量体化合物におけるこれらの割合は、前者/後者(モル比)=99.9/0.1〜10/90(例えば、99.5/0.5〜20/80)程度の範囲から選択でき、例えば、99/1〜25/75(例えば、98/2〜30/70)、好ましくは97/3〜35/65(例えば、95/5〜40/60)、さらに好ましくは93/7〜45/55(例えば、90/10〜50/50)、特に88/12〜55/45(例えば、85/15〜60/40、好ましくは83/17〜65/35、さらに好ましくは80/20〜70/30)程度であってもよく、通常99/1〜40/60(例えば、95/5〜45/55)程度であってもよい。
また、多量体化合物の構造は、通常、鎖状構造(直鎖状構造)であってもよいが、前記式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有している限り、分岐鎖状構造又は網目状構造であってもよい(又は多量体化合物の構造の一部に分岐鎖状構造又は網目状構造を含んでいてもよい)。分岐状構造や網目状構造は、前記のように、基Rがさらにアシル基を置換基として有する場合(ポリカルボニル化合物が3以上のアシル基を有する場合)、基Rが1−アルケニル基である場合(ビニルエーテル系化合物がジビニルエーテル系化合物である場合)、基Rが重合性を有する置換基である場合などにおいて、多量体化合物に導入することができる。
なお、多量体化合物は、通常、後述のように、2つのポリカルボニル化合物(詳細には一方のポリカルボニル化合物の1つのアシル基および他方のポリカルボニル化合物の1つのアシル基)と1つのビニルエーテル系化合物との反応により環状アセタール構造が形成され、さらに、ポリカルボニル化合物の残存するアシル基が他のビニルエーテル系化合物と反応して環状アセタール構造を形成することを繰り返すことにより得られる。
そのため、多量体化合物の末端基は、ポリカルボニル化合物原料由来の基(すなわち、アシル基)であってもよい。詳細には、多量体化合物の構造(特に、原料として用いるポリカルボニル化合物が2つのアシル基を有する化合物である場合の構造)は、下記式(A)で表される構造であってもよい。
Figure 0005844109
(式中、nは2以上の整数を示し、R、R2a、R2b、R、R、R、およびRは前記と同じ。)
なお、必要に応じて、末端基であるアシル基(基R2aCO−及び/又は基R2bCO−)は、変性してもよい。また、反応において、少量のモノカルボニル化合物(例えば、モノアルデヒドなど)を用い、末端にアシル基を有しない多量体化合物を得てもよい。
また、多量体化合物は、前記式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として少なくとも含んでいる限り、他のユニット(構成単位)を含んでいてもよい。なお、多量体化合物は、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として(すなわち、分子中に2以上有して)いればよく、式(1)で表されるユニットに隣接する(結合する)ユニットは、通常式(1)で表されるユニットであるが、他のユニットであってもよい。
環状アセタール化合物(特に、多量体化合物)の分子量は、例えば、数平均分子量(Mn)で400以上(例えば、450〜100000)の範囲から選択でき、500以上(例えば、550〜50000)、好ましくは600以上(例えば、650〜30000)、さらに好ましくは700以上(例えば、750〜10000)程度であってもよく、通常500〜7000(例えば、600〜5000、好ましくは700〜3000)程度であってもよい。
また、環状アセタール化合物(特に、多量体化合物)の重量平均分子量(Mw)は、例えば、600以上(例えば、650〜100000)の範囲から選択でき、700以上(例えば、750〜50000)、好ましくは800以上(例えば、850〜30000)、さらに好ましくは900以上(例えば、950〜15000)程度であってもよく、通常700〜10000(例えば、750〜7000、好ましくは800〜5000、さらに好ましくは850〜4000)程度であってもよい。
なお、環状アセタール化合物(特に、多量体化合物)の分子量分布(Mw/Mn)は、例えば、1〜5、好ましくは1.1〜3、さらに好ましくは1.2〜2.5(例えば、1.3〜2.2)程度であってもよい。
なお、上記分子量や分子量分布は、例えば、GPC(ゲルパーミエ―ションクロマトグラフィー)を用いたポリスチレン換算での値などとして測定できる。
多量体化合物は、二量体(式(1)で表されるユニットを2つ有する化合物)、三量体などのオリゴマーであってもよく、ポリマーであってもよい。また、多量体化合物において、式(1)で表されるユニットの平均数(繰り返し単位の平均数、例えば、前記式(A)においてはnに相当する数)は、2以上(例えば、2〜5000)の範囲から選択でき、例えば、2〜3000(例えば、2.2〜1000)、好ましくは2.5〜800(例えば、2.5〜500)、さらに好ましくは2.7〜300(例えば、3〜200)程度であってもよく、通常2〜100(例えば、2〜50、好ましくは2.2〜30、さらに好ましくは2.5〜20、特に3〜10)程度であってもよい。
環状アセタール化合物(又は本発明の接着剤)は、常温(例えば、15〜25℃)において、液体状(粘性液体を含む)、固体状のいずれであってもよいが、通常、固体状であってもよい。
環状アセタール化合物(又は多量体化合物又は本発明の接着剤)は、耐熱性に優れ、例えば、5重量%減少温度(5重量%熱分解温度)は、100℃以上(例えば、120〜400℃)、好ましくは130℃以上(例えば、140〜350℃)、さらに好ましくは150℃以上(例えば、160〜320℃)であってもよく、180℃以上(例えば、190〜400℃、好ましくは200℃以上)とすることもできる。
環状アセタール化合物(又は本発明の接着剤)は、接着性(又は粘着性)を有している。環状アセタール化合物の接着性は、液体状の環状アセタール化合物が有していてもよい(例えば、常温において粘稠な環状アセタール化合物により発現させてもよい)が、特に、固体状の環状アセタール化合物が、熱接着性(ホットメルト接着性)を有していてもよい。
環状アセタール化合物(又は本発明の接着剤)は、常温(例えば、15〜25℃)で固体状(接着性のない固体状)であるにもかかわらず、所定の温度において粘性(又は粘稠状)を示すホットメルト接着性である場合が多い。例えば、環状アセタール化合物(又は本発明の接着剤)の接着温度[ホットメルト接着温度(ホットメルト接着が可能な温度)]は、70〜180℃、好ましくは80〜170℃、さらに好ましくは90〜160℃、特に100〜150℃程度であってもよく、通常80〜150℃(例えば、90〜140℃)程度であってもよい。
なお、接着温度(ホットメルト接着温度)において、環状アセタール化合物(又は本発明の接着剤)の粘度は、例えば、0.01〜10000Pa・s、好ましくは0.1〜10000Pa・s程度であってもよい。なお、粘度は、例えば、レオメーターなどにより測定可能である。
環状アセタール化合物は、通常、汎用の溶媒に溶解可能である。そのため、コーティング用途としての利用においても好適である。このような溶媒としては、例えば、エステル系溶媒(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルモノアセテートなどの酢酸エステル類)、ケトン系溶媒(例えば、アセトンなどの鎖状ケトン類;シクロヘキサノンなどの環状ケトン類)、エーテル系溶媒(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類)、芳香族系溶媒(例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類)、ハロゲン系溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロアルカン類)、アルコール系溶媒(例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノールなどのアルカノール類)、ニトリル系溶媒(例えば、アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、ニトロ系溶媒(例えば、ニトロベンゼンなど)などが挙げられる。
また、環状アセタール化合物は、酸により容易に分解するという特性を有する。そのため、本発明の化合物は、後述するように、酸応答性材料としても使用できる。
(環状アセタール化合物の製造方法)
環状アセタール化合物は、特に限定されないが、通常、下記式(2)で表される化合物[カルボニル化合物、特に、ポリカルボニル化合物(少なくとも2つのカルボニル基を有する化合物)]と、下記式(3)で表される化合物(ビニルエーテル系化合物)とを反応させることにより得ることができる。
Figure 0005844109
(式中、pは1又は2、RはR2a又はR2bを示し、R〜Rは前記と同じ。ただし、pが1のときRはR2aであり、pが2のとき2つのRはR2aおよびR2bである)
なお、式(3)で表される化合物において、R、R、R、(OR)の置換位置(幾何異性)は、シス、トランスのいずれであってもよい。
上記式(2)で表される化合物(カルボニル化合物)は、少なくとも1個又は2個のアシル基(基RCO−)を有する化合物であればよく、前記のように3個以上のアシル基を有する化合物であってもよい。なお、2個以上のアシル基を有する化合物は下記式(2A)で表される化合物に相当し、3個以上のアシル基を有する化合物は、上記式(2)において、pが2であり、基Rが置換基としてアシル基を有する場合に相当する。
Figure 0005844109
(式中、R、R2aおよびR2bは前記と同じ。)
代表的な前記式(2)で表される化合物としては、例えば、脂肪族ポリアルデヒド[例えば、アルカンジアール(例えば、グリオキサール、グルタルアルデヒド(1,5−ペンタンジアール)などのC2−14アルカンジアール、好ましくはC2−12アルカンジアール、さらに好ましくはC2−8アルカンジアール)などの脂肪族ジアルデヒド]、芳香族ポリアルデヒド[例えば、ジホルミルアレーン(例えば、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒド、テレフタルアルデヒドなどのジホルミルC6−14アレーン、好ましくはジホルミルC6−12アレーン、さらに好ましくはジホルミルC6−10アレーン)などの芳香族ジアルデヒド]などのポリアルデヒド化合物(式(2)においてRが水素原子である化合物、特に、ジアルデヒド化合物又はジホルミル化合物);これらのポリアルデヒド化合物に対応し、ホルミル基がアシル基(ホルミル基以外のアシル基)に置換した化合物(例えば、ポリケトン化合物);これらのポリアルデヒド化合物又はポリケトン化合物に対応するモノアルデヒド化合物{例えば、脂肪族モノアルデヒド[例えば、アルカナール(例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのC1−14アルカナール、好ましくはC2−12アルカナール、さらに好ましくはC2−8アルカナール)など]、芳香族モノアルデヒド[例えば、ホルミルアレーン(例えば、ベンズアルデヒドなどのホルミルC6−10アレーンなど)]など}又はモノケトン化合物などが挙げられる。これらのうち、好ましい芳香族ポリアルデヒドには、非対称の芳香族ポリアルデヒド(例えば、フタルアルデヒド、イソフタルアルデヒドなどのホルミル基がアレーン環に対して非対称位置に置換した化合物)が含まれる。非対称の芳香族ポリアルデヒドを用いると、効率よく副反応を抑えることができるためか、効率よく多量体化合物を得ることができる。
前記式(2)で表される化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
前記式(3)で表される化合物は、ビニルエーテル系化合物(1−アルケニルエーテル化合物)であり、基Rは前記のように重合性基であってもよい。代表的な前記式(3)で表される化合物としては、例えば、アルキルビニルエーテル(例えば、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、t−ブチルビニルエーテル、sec−ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテルなどのC1−20アルキル−ビニルエーテル、好ましくはC1−10アルキル−ビニルエーテル、さらに好ましくはC1−6アルキル−ビニルエーテル)、ハロアルキルビニルエーテル(2−クロロエチルビニルエーテルなどのハロC1−20アルキル−ビニルエーテル、好ましくはハロC1−10アルキル−ビニルエーテル、さらに好ましくはハロC1−6アルキル−ビニルエーテル)、ヒドロキシアルキルビニルエーテル(例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテルなどのヒドロキシC2−10アルキル−ビニルエーテル、さらに好ましくはヒドロキシC2−6アルキル−ビニルエーテル)、ポリアルキレングリコールモノビニルエーテル(例えば、ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールビニルエーテルなどのポリC2−4アルキレングリコールモノビニルエーテル)、ポリアルキレングリコールモノアルキルモノビニルエーテル(例えば、ジエチレングリコールモノメチルモノビニルエーテルなどのポリC2−4アルキレングリコールモノC1−10アルキルモノビニルエーテル)、シクロアルキルビニルエーテル(例えば、シクロヘキシルビニルエーテルなどのC5−10シクロアルキル−ビニルエーテル、好ましくはC5−8シクロアルキル−ビニルエーテルなど)、アラルキルビニルエーテル(例えば、ベンジルビニルエーテル、フェネチルビニルエーテルなどのC6−10アリールC1−4アルキル−ビニルエーテル)、アルキルイソプロペニルエーテル(例えば、メチルイソプロペニルエーテルなどのC1−10アルキル−イソプロペニルエーテル)などのRが非重合性置換基(例えば、非重合性炭化水素基)である化合物;アルケニルビニルエーテル(例えば、ジビニルエーテル、1−プロペニルビニルエーテル、2−プロペニルビニルエーテル、1−ブテニルビニルエーテルなどのC2−10アルケニル−ビニルエーテル)、(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)アルコキシアルキル−ビニルエーテル[例えば、2−(2−(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)エチル−ビニルエーテルなどの(メタ)アクリロイルオキシ(ポリ)C2−6アルコキシC2−6アルキル−ビニルエーテル、好ましくは(メタ)アクリロイルオキシモノ乃至ヘキサC2−4アルコキシC2−4アルキル−ビニルエーテル、さらに好ましくは(メタ)アクリロイルオキシモノ乃至テトラC2−3アルコキシC2−3アルキル−ビニルエーテルなど]などのRが重合性基(又は重合性置換基、例えば、重合性炭化水素基)である化合物;2−オキサシクロヘキセン(例えば、2−オキサシクロペンテン、2−オキサシクロヘキセンなどの2−オキサC3−8シクロアルケン、好ましくは2−オキサC4−6シクロアルケン)などのR又はRとRとが環を形成した化合物(環状ビニルエーテル系化合物)などが含まれる。
特に、前記式(3)で表される化合物は、常温(例えば、15〜25℃)において、固体状の化合物であってもよい。
前記式(3)で表される化合物は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。特に、式(3)において、Rが非重合性置換基である化合物(非重合性化合物、化合物(3A)などという場合がある。すなわち、下記式(3A)で表される化合物)と、Rが重合性置換基である化合物(重合性化合物、化合物(3B)などということがある。すなわち、下記式(3B)で表される化合物)とを組み合わせることで、前記のように、非重合性ユニット(1a)と重合性ユニット(1b)とを有する多量体化合物を得ることができる。
Figure 0005844109
(式中、R、R、R、R6aおよびR6bは前記と同じ。)
このような多量体化合物を得る場合、化合物(3A)と化合物(3B)との割合は、前記多量体化合物におけるユニットの割合と同様の範囲から選択でき、前者/後者(モル比)=99.9/0.1〜10/90(例えば、99.5/0.5〜20/80)、例えば、99/1〜25/75(例えば、98/2〜30/70)、好ましくは97/3〜35/65(例えば、95/5〜40/60)、さらに好ましくは93/7〜45/55(例えば、90/10〜50/50)、特に88/12〜55/45(例えば、85/15〜60/40、好ましくは83/17〜65/35、さらに好ましくは80/20〜70/30)程度であってもよく、通常99/1〜40/60(例えば、95/5〜45/55)程度であってもよい。
環状アセタール構造は、2つのアシル基とビニル基(1−アルケニル基)との反応により形成される。そのため、反応において、式(2)で表される化合物と式(3)で表される化合物とは、通常、式(2)で表される化合物のアシル基2モルに対して、式(3)で表される化合物[又は式(3)で表される化合物のエーテル基に隣接するビニル基(又は1−アルケニル基)]が、例えば、0.5〜2モル、好ましくは0.7〜1.4モル、さらに好ましくは0.8〜1.2モル、特にほぼ1モル(例えば、0.9〜1.1モル)程度となる割合で使用してもよい。
多量体化合物を得る場合、代表的には、前記式(2)で表される化合物(ジアルデヒド化合物など)2モルに対して、式(3)で表される化合物を、例えば、0.5〜2モル、好ましくは0.7〜1.4モル、さらに好ましくは0.8〜1.2モル、特にほぼ1モル(例えば、0.9〜1.1モル)程度となる割合で使用してもよい。
反応は、通常、触媒の存在下で行ってもよい。触媒としては、環状アセタール構造の形成反応において作用する触媒であれば特に限定されないが、例えば、ルイス酸触媒を好適に使用できる。このようなルイス酸触媒は、HSABの原理における、硬い酸、軟らかい酸、これらの中間に属する酸のいずれであってもよいが、硬い酸(硬い酸と硬い塩基との化合物又は錯体)であるほど環状アセタール構造を形成し、多量体化しやすい場合がある。代表的な触媒(ルイス酸触媒)としては、アルミニウム系触媒[例えば、アルキルアルミニウムジハライド(例えば、エチルアルミニウムジクロリド(CAlCl)など)、アルミニウムトリハライド(例えば、AlClなど)などのハロゲン化アルミニウム]、スズ系触媒(例えば、SnClなどのハロゲン化スズ)などが挙げられる。触媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
触媒の使用量は、前記式(2)で表される化合物および前記式(3)で表される化合物の総量100モルに対して、例えば、0.01〜30モル(例えば、0.05〜20モル)、好ましくは0.1〜15モル(例えば、0.5〜10モル)、さらに好ましくは0.7〜10モル(例えば、1〜8モル)程度であってもよい。
なお、触媒は、一度に反応系に存在させても(添加しても)よく、段階的に添加することにより反応系に存在させてもよい。
なお、反応は、必要に応じて、重合禁止剤(熱重合禁止剤、ラジカル重合禁止剤)の存在下で行ってもよい。特に、前記式(3)において、基Rが重合性基である化合物を用いる場合などにおいては、重合禁止剤の存在下で反応を行うことにより、多量体化合物に効率よく重合性基を導入(残存)させることができる。
具体的な重合禁止剤としては、ヒドロキノン系化合物(例えば、ヒドロキノン、メチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノンなど)などの他、酸化防止剤や安定剤などとして知られる化合物[例えば、フェノール系化合物(又はフェノール系酸化防止剤、例えば、ヒンダードフェノール系化合物)、アミン系化合物(又はアミン系酸化防止剤、例えば、芳香族アミン類)、リン系化合物(又はリン系酸化防止剤、例えば、ホスファイト化合物、ホスフィン化合物など)、イオウ系化合物(又はイオウ系酸化防止剤)、キノリン系化合物(又はキノリン系酸化防止剤)、ヒンダードアミン系化合物など]などが挙げられる。重合禁止剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
重合禁止剤の存在下で反応させる場合、重合禁止剤の割合は、前記式(2)で表される化合物および前記式(3)で表される化合物の総量に対して、重量基準で、例えば、1〜10000ppm、好ましくは10〜5000ppm、さらに好ましくは100〜3000ppm程度であってもよく、通常10〜1000ppm程度であってもよい。
反応は、溶媒中(溶媒の存在下)で行ってもよい。溶媒としては、特に限定されず、例えば、エーテル系溶媒(例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどの鎖状エーテル;ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類)、芳香族系溶媒(例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類)、ハロゲン系溶媒(例えば、ジクロロメタン、クロロホルムなどのハロアルカン類など)などが挙げられる。溶媒は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。特に、エーテル系溶媒(例えば、ジオキサン、テトラヒドロフランなど)は、ルイス塩基として作用するためか、前記ルイス酸触媒の触媒活性を向上できる場合がある。
溶媒中で反応させる場合、溶媒中(反応液、反応混合液)における前記式(2)で表される化合物および前記式(3)で表される化合物の割合(濃度)は、0.1〜50重量%、好ましくは0.5〜30重量%、さらに好ましくは1〜20重量%程度であってもよい。
反応温度は、特に限定されないが、例えば、−70℃以上(例えば、−70℃〜80℃)、好ましくは−50℃〜70℃(例えば、−40℃〜60℃)、好ましくは−30℃〜50℃、さらに好ましくは−20℃〜40℃(例えば、−20〜20℃)程度であってもよく、通常−70℃〜50℃程度であってもよい。本発明では、極端に低温条件下でなくても、環状アセタール構造(特に多量体化合物)を形成できる。
反応は、不活性ガス(ヘリウム、窒素、アルゴンなど)の雰囲気下又は流通下で行ってもよい。また、反応は、常圧下、加圧下、又は減圧下で行ってもよい。なお、反応は、水分(プロトン源)の非存在下で行うのが好ましいが、本発明では、極端に低い水分濃度下(例えば、5ppm以下)でなくても、環状アセタール化合物を得ることができる。
上記のようにして生成物として多量体化合物が得られる。生成物は、慣用の方法、例えば、濾過、濃縮、再沈殿、抽出、晶析(再結晶など)などの分離手段(分離方法)により分離精製してもよい。
[接着剤および接着方法]
接着剤は、前記環状アセタール化合物を含んでいれば(又は前記環状アセタール化合物で構成すれば)よく、他の成分を含んでいてもよい。なお、接着剤を構成する環状アセタール化合物は、1種又は2種以上組み合わせてもよい。特に、接着剤は、環状アセタール化合物に加えて、酸発生剤を含んでいてもよい。このような酸発生剤を含んでいることで、接着剤に、接着性(例えば、ホットメルト接着性)と酸による分解性とを付与することができる。
酸発生剤としては、熱酸発生剤{熱により酸を発生する酸発生剤、例えば、スルホン酸系熱酸発生剤[例えば、アレーンスルホン酸エステル(例えば、ベンゾイントシラート、ニトロベンジルトシラートなど)などのスルホン酸エステル]、カルボン酸系熱酸発生剤[例えば、脂肪酸(例えば、クエン酸、酢酸、マレイン酸など)又はその塩、芳香族カルボン酸(例えば、安息香酸、フタル酸など)又はその塩など]、リン酸系熱酸発生剤(例えば、リン酸、有機リン酸エステルなど)など}、光酸発生剤などが挙げられる。酸発生剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
なお、ホットメルト接着剤と熱酸発生剤とを組み合わせる場合、ホットメルト接着温度においては酸を発生しない熱酸発生剤を好適に使用してもよい。好ましい酸発生剤は、光酸発生剤である。光酸発生剤を用いると、ホットメルト接着性の(所定の温度により接着性を発現する)環状アセタール化合物であっても、接着に供した後、酸により接着剤を効率よく分解できる。
光酸発生剤は、活性光線(例えば、可視光線、紫外線、電子線、X線など)の照射により酸を発生する酸発生剤である。なお、光酸発生剤は、熱によっても酸を発生する酸発生剤であってもよい。代表的な活性光線としては、可視光線、紫外線などが挙げられる。代表的な光酸発生剤としては、例えば、キノンジアジド化合物、オニウム塩(例えば、スルホニウム塩、ホスホニウム塩、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、セレニウム塩)、フェノール類、スルホン酸又はそのエステル、カルボン酸又はそのエステルなどが例示できる。なお、オニウム塩の対イオンとしては、例えば、ボレート(例えば、BF 、B(C など)、ホスフェート(例えば、PF など)、スルホネート(例えば、CFSO など)、アンチモネート(例えば、SbF など)などのアニオンが挙げられる。
具体的な光酸発生剤としては、例えば、キノンジアジド化合物(例えば、ナフトキノンジアジド化合物など)、スルホニウム塩[例えば、アルキルスルホニウム塩(例えば、トリアルキルスルホニウム塩など)、アリールスルホニウム塩(例えば、ジアリールスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩)など]、ホスホニウム塩[例えば、アリールホスホニウム塩(例えば、トリアリールホスホニウム塩など)など]、ジアゾニウム塩(例えば、アリールジアゾニウム塩)、ヨードニウム塩[例えば、アリールヨードニウム塩(例えば、ジアリールヨードニウム塩)など]、セレニウム塩[例えば、アリールセレニウム塩(例えば、トリアリールセレニウム塩など)]フェノール類(例えば、フェノール、レゾルシノール、ピロガロール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、1,3−ジヒドロキシナフタレンなど)、スルホン酸(例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸などのアルカンスルホン酸;ベンゼンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸などのアレーンスルホン酸;カンファースルホン酸など)又はそのエステル(例えば、アレーンスルホン酸エステル)などが挙げられる。光酸発生剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
酸発生剤の割合は、環状アセタール化合物100重量部に対して、例えば、0.01〜20重量部、好ましくは0.1〜15重量部、さらに好ましくは0.5〜10重量部程度であってもよい。
接着剤は、必要に応じて、重合開始剤を含んでいてもよい。重合性の環状アセタール化合物(例えば、前記式(1)においてRが重合性置換基である化合物など)と重合性開始剤とを組み合わせると、適当な段階(例えば、接着時、接着後など)で重合性置換基による重合(架橋)反応を効率よく生じさせることができる。
重合開始剤(ラジカル重合開始剤)としては、熱重合開始剤、光重合開始剤(例えば、ベンゾイン類、アセトフェノン類、アントラキノン類、チオキサンテン類、チオキサントン類、アクリジン類、スルフィド類など)のいずれも使用可能である。重合開始剤は単独で又は2種以上組み合わせてもよい。特に、ホットメルト接着剤の場合、重合とともにホットメルトによる接着を効率よく行うことができるため、熱重合開始剤を好適に用いてもよい。
熱重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤としては、過酸化物{例えば、ジアシルパーオキサイド類[例えば、ジアルカノイルパーオキサイド(ラウロイルパーオキサイドなど)、ジアロイルパーオキサイド(例えば、過酸化ベンゾイル、ベンゾイルトルイルパーオキサイド、トルイルパーオキサイドなど)など]、ジアルキルパーオキサイド類(例えば、ジ−t−ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドなど)、過酸エステル[過酢酸t−ブチル、t−ブチルパーオキシオクトエート、t−ブチルパーオキシベンゾエートなどの過カルボン酸アルキルエステルなど]など}、アゾ化合物{例えば、アゾニトリル化合物[2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)など]、アゾアミド化合物{2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}など}、アゾアミジン化合物{2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩など}、アゾアルカン化合物[2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)など]など}などが含まれる。熱重合開始剤は、単独で又は2種以上組み合わせて使用してもよい。
重合開始剤の割合は、環状アセタール化合物100重量部に対して、例えば、0.01〜15重量部(例えば、0.05〜12重量部)、好ましくは0.1〜10重量部、さらに好ましくは0.5〜5重量部程度であってもよい。
また、接着剤は、必要に応じて、重合禁止剤(又は重合抑制剤)を含んでいてもよい。重合性の多量体化合物と重合開始剤と重合禁止剤(ラジカル重合禁止剤)とを組み合わせることにより、接着剤(又は接着後)において、環状アセタール化合物の過度の重合(架橋)を抑え、接着性(又は耐熱性)と酸による分解性とをバランスよく両立させることができる。重合禁止剤としては、前記環状アセタール化合物の製造方法の項で例示の化合物(例えば、ヒンダードフェノール系化合物など)などが挙げられる。重合禁止剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
重合禁止剤の割合は、多量体化合物に対して、重量基準で、例えば、1〜10000ppm、好ましくは10〜5000ppm、さらに好ましくは100〜3000ppm程度であってもよく、通常10〜1000ppm程度であってもよい。
重合性組成物は、必要に応じて、慣用の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、顔料、着色剤、増粘剤、増感剤、消泡剤、安定剤、界面活性剤、帯電防止剤、充填剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
また、接着剤は、溶媒を含まない無溶剤接着剤であってもよく、用途に応じて、溶媒を含む接着剤であってもよい。溶媒としては、アルコール類(エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルキルアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類など)、炭化水素類(例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類など)、ハロゲン化炭化水素類(例えば、塩化メチレン、クロロホルムなど)、エーテル類(例えば、ジエチルエーテルなどの鎖状エーテル類、ジオキサン、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類など)、エステル類(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、ケトン類(例えば、アセトン、エチルメチルケトン、メチルイソブチルケトンなどの鎖状ケトン、シクロヘキサノンなどの環状ケトン)、グリコールエーテル類(例えば、エチ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エチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピ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、プロピレングリコールモノブチルエーテル、3−メトキシブタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルなど)、グリコールエーテルエステル類(例えば、エチ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メチルエーテルアセテートなど)、アミド類(N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなど)、ニトリル類(アセトニトリル、ベンゾニトリルなど)、N−メチルピロリドンなどの有機溶媒が挙げられる。溶媒は、単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
溶媒中の環状アセタール化合物の割合(濃度)は、用途に応じて選択でき、例えば、1〜95重量%(例えば、3〜90重量%)、好ましくは5〜85重量%(例えば、10〜80重量%)、さらに好ましくは15〜75重量%(例えば、20〜70重量%)程度であってもよい。
本発明の接着剤(溶媒を含む接着剤の場合、接着剤の固形分)の性状は、通常、前記多量体化合物の性状に対応している。例えば、本発明の接着剤は、常温(例えば、15〜25℃)において、液体状(粘性液体を含む)、固体状のいずれであってもよいが、通常、固体状であってもよい。また、本発明の接着剤は、通常、熱接着性(ホットメルト接着性)である場合が多く、このような接着剤の粘度(100℃における粘度)は、前記と同様の範囲から選択できる。
本発明の接着剤は、固体状であれば粉末状、溶媒を含むコーティング液であれば液体状などとして利用でき、用途に応じて、固体状の接着剤を適当な形状に成形して用いてもよい。例えば、本発明の接着剤(又は多量体化合物)は、前記のようにホットメルト接着性又は固体状である場合が多く、シート状などとして用いることができる。シート状接着剤は、被着体に積層する形態で接着剤として使用可能である。
シート状接着剤において、シート厚みは、用途に応じて適宜選択できるが、例えば、1〜300μm(例えば、2〜200μm)、好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは10〜80μm程度であってもよい。
また、本発明の接着剤(シート状接着剤など)は、必要に応じて、基材シートに積層した積層シートとして用いることもできる。基材シートの材質としては、特に限定されず、プラスチック「例えば、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂(ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどなど)、ポリアミド系樹脂(ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12など)、スチレン系樹脂(ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体など)、塩化ビニル系樹脂(ポリ塩化ビニルなど)、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロースエステル系樹脂など]、ガラス、セラミックス、金属などのいずれであってもよい。本発明の接着剤は、なお、接着剤を光酸発生剤により分解させる場合には、透明性を有する基材シートを好適に用いてもよい。
基材シートの厚みは、例えば、1〜300μm(例えば、2〜200μm)、好ましくは3〜100μm、さらに好ましくは5〜80μm程度であってもよい。なお、基材シートには、慣用の表面処理、例えば、酸化処理[表面酸化処理、例えば、放電処理(コロナ放電処理、グロー放電など)、酸処理(クロム酸処理など)、紫外線照射処理、焔処理など]、表面凹凸処理(溶剤処理、サンドブラスト処理など)などの表面処理が施されていてもよい。
なお、積層シートは、基材シートに接着剤をコーティングする方法、基材シートとシート状接着剤を積層する(接着させる)方法などにより得ることができる。
本発明の接着剤は、接着性(特に、ホットメルト接着性)を有しているとともに、酸により容易に分解するという特性を有する。そのため、本発明の接着剤(特に、酸発生剤を含む接着剤)は、仮止め用接着剤として有用である。すなわち、このような接着剤は、被着体を接着するものの、酸発生剤から発生した酸により、環状アセタール化合物(環状アセタール構造)の分解を伴って接着力が低下し、容易に剥離可能(非接着状態)となるため、被着体を仮止め又は仮接着するための仮止め用接着剤として利用できる。
このような仮止め接着剤用途としては、特に限定されないが、例えば、研磨(バックグラインド処理)の際に被研磨材(ウエハなど)を保護(又は保持又は固定)するための接着剤(シート状接着剤)が挙げられる。すなわち、このような接着剤は、いわゆるバックグラインドテープ(バックグラインドフィルム)用の接着剤(又はバックグラインドテープの接着層を構成する接着剤)などとして利用できる。
本発明の接着方法では、上記接着剤を用いて被着体を接着する工程(接着工程)を含む。特に、酸発生剤を含む接着剤を用いた接着方法(仮止め接着方法)では、接着工程後、さらに、酸発生剤から酸を発生させて接着剤(又は環状アセタール化合物)を分解する工程(分解工程)を含む。このような分解工程を経ることにより、接着後、容易に非接着状態を形成でき、仮止め可能となる。
詳細には、本発明の仮止め方法(仮止め接着方法)では、前記接着剤(酸発生剤を含む接着剤)を用いて被着体を接着する接着工程と、接着された被着体のうち、少なくとも接着界面(接着剤により接着された接着界面)に活性エネルギー線を照射して酸発生剤から発生した酸により接着剤(又は環状アセタール化合物)を分解する分解工程と、接着された被着体から被着体と分解された接着剤とを分離する(詳細には、分離することにより被着体を非接着状態とする)分離工程とを含む。
特に、このような仮止め方法(仮止め接着方法)は、前記のような被研磨材(ウエハなど)のバックグラインド処理に応用できる。具体的には、本発明の被研磨材(ウエハなど)の加工方法(研磨方法、研磨された被研磨材(ウエハなど)の製造方法)は、前記接着剤(酸発生剤を含む接着剤)と被着体としてのウエハとを接着させて(又は被研磨材(ウエハなど)上に前記接着剤を積層して)積層体を得る接着工程と、積層体を構成する被研磨材(ウエハなど)のうち、接着面とは反対側の面を研磨する(バックグラインド処理する)研磨工程(バックグラインド工程)と、研磨後の積層体のうち、少なくとも接着界面に活性エネルギー線を照射して酸発生剤から発生した酸により接着剤を分解する分解工程と、積層体から被着体としての研磨された被研磨材(ウエハなど)と分解された接着剤とを分離する分離工程とを含む。
接着工程では、被着体と接着剤とを接触させることにより接着させるが、接触方法としては特に限定されず、例えば、(1)液体状の接着剤又は溶媒を含む接着剤を被着体にコーティングする方法、(2)固体状(粉状)の接着剤を被着体上にコーティング(又は噴霧)する方法、(3)シート状などに成形した接着剤を被着体上に積層する方法などが挙げられる。
コーティングする場合、コーティング法としては特に限定されず、キャスティング法、スピンコート法、スプレーコーティング法、バーコーティング法、ロールコーティング法、グラビアコーティング法、ディッピング法などの慣用の方法を利用できる。
溶媒を含む接着剤では、塗布した後、必要に応じて、乾燥してもよい。乾燥は、加温下(例えば、50〜150℃、好ましくは60〜130℃程度)で行ってもよく、減圧下で行ってもよい。なお、加温下で乾燥することにより、後述の場合と同様に、重合性を有する環状アセタール化合物の重合を進行させることもできる。
なお、接着工程において、接着剤(接着剤層)の厚みは、例えば、0.5〜300μm、好ましくは1〜200μm、好ましくは1.5〜100μm、さらに好ましくは2〜80μm程度であってもよい。
接着工程では、特に、常温において固体状の接着剤(溶媒を含む場合には固形分又は接着成分が固体状である接着剤)を用い、ホットメルト(熱融着)により接着させてもよい。このようなホットメルトによる接着において、加熱温度(ホットメルト接着温度)は、例えば、50〜170℃、好ましくは80〜160℃、さらに好ましくは100〜150℃程度であってもよい。なお、接着工程では、必要に応じて、加圧下で被着体[例えば、被研磨材(ウエハなど)]と接着剤とを接着(又は積層)してもよい。また、このような加熱時において、重合性を有する環状アセタール化合物の重合も同時に行うことができ、耐熱性や接着性に優れた接着界面を形成することができる。
なお、バックグラインド工程では、積層体を固定しつつ、接着面とは反対側の面を研磨することにより、被研磨材(ウエハなど)を研磨する。積層体の固定は、適当な固定手段を用いて行ってもよい。
なお、研磨後の被研磨材(ウエハなど)の厚みは、例えば、1〜1000μm、好ましくは5〜700μm、さらに好ましくは10〜500μm(例えば、30〜400μm)程度であってもよい。
分解工程では、少なくとも接着界面に活性エネルギー線を照射する。活性エネルギー線は、熱線、活性光線のいずれであってもよく、双方であってもよい。通常、酸発生剤が熱酸発生剤である場合には、少なくとも熱線を付与(加熱)し、酸発生剤が光酸発生剤である場合には、少なくとも活性光線を付与(照射)する。
加熱する場合、加熱温度は、例えば、60〜170℃、好ましくは80〜160℃、さらに好ましくは100〜150℃程度であってもよい。
活性光線は、放射線、紫外線、可視光線などが利用でき、通常、紫外線であってもよい。光源としては、例えば、紫外線の場合は、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ、レーザー光源などを用いることができる。なお、照射光量(照射エネルギー)は、例えば、10〜10000mJ/cm、好ましくは30〜7000mJ/cm、さらに好ましくは100〜5000mJ/cm程度であってもよい。照射時間は、特に限定されず、例えば、5秒以上(例えば、10秒〜10分)、好ましくは15秒以上(例えば、20秒〜5分)程度であってもよい。
なお、必要により活性光線の照射後に加熱処理(アフターキュア又はポストベーク)してもよい。加熱温度は、例えば、80〜180℃、好ましくは100〜170℃、さらに好ましくは120〜160℃程度であってもよい。加熱処理時間は、例えば、3秒以上(例えば、5秒〜10分)、好ましくは5秒以上(例えば、7秒〜5分)程度であってもよい。
このような分解工程を経ることにより、環状アセタール化合物が分解して(液状化して)、接着剤による接着力が大きく低下する。そのため、分離工程では、容易に被着体(研磨されたウエハ)と分解された接着剤とが分離される。通常の接着剤の分離は、被着体から接着剤を引きはがす(被着体に対して接着層の端部を斜め方向に持ち上げて剥離する)ことにより行われるが、本発明の接着剤は、分解後においては極めて接着性が低下しているため、このような引きはがしを要しなくても、容易に接着剤の分離が可能である。例えば、接着剤(又は接着剤を有する基材)に対して被着体(ウエハ)をスライドさせる(接着界面に沿って被着体をスライドさせる)だけでもこれらを分離することができる。そのため、バックグラインド処理後のように、接着剤の分離(剥離)において、被着体に過度の強度を要求できない場合(例えば、被着体が破れる可能性がある場合など)においては、特に、スライドさせて分離するのが好ましい。
なお、本発明の接着剤は、特に温度に限定されず、幅広い温度において、酸により分解可能である。そのため、分解工程は、酸発生剤が熱酸発生剤であるか否かにかかわらず、幅広い温度範囲(例えば、常温〜150℃)で行うことができる。
なお、このように分解工程後は、接着剤を容易に分離できるが、スライドなどにより分離する場合、分解した接着剤(環状アセタール化合物)が被着体(例えば、ウエハなどの被研磨材)上に残存している場合がある。そのため、分離工程後、さらに、被着体(例えば、ウエハなどの被研磨材)のうち、接着剤との接着面を洗浄する洗浄工程を含んでいてもよい。洗浄は、単に接着面の拭き取りなどにより行ってもよく、溶媒による洗浄であってもよい。環状アセタール化合物の分解物は、環状アセタール化合物と同様、汎用の溶媒(前記と同様の溶媒)に溶解するため、容易に接着剤を洗浄できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
なお、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)、NMR、粘度、および熱分解の分析は以下の機器(および条件)で測定した。
GPC:東ソー製HLC−8220 カラム、東ソー製TSKgel SuperHZM−M×3、ポリスチレン換算
NMR:JEOL製 ECA−500 測定法:重クロロホルム希釈
粘度:レオメーター(Physica製 MCR301)を用い、振り角(γ(gamma)=5%)を設定し、10Hzの振動を加えながら測定した。
熱分解測定(5重量%減少温度):試料を100℃で1時間真空乾燥したのち、セイコーインスツルメント社製、TGDTA6300を用いて、窒素雰囲気中、温度範囲25〜550℃および昇温速度10℃/分の条件下、示差熱・熱重量同時測定(TGDTA測定)を行い、5重量%の重量が減少する時の温度を測定した。
(実施例1)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、シクロヘキシルビニルエーテル3.9g(31mmol)、脱水テトラヒドロフラン(THF)を34mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液を5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら2時間経過した時点でエチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をさらにシリンジで追加した。反応が5時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を1g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが82%、シクロヘキシルビニルエーテルは99%であった。
この反応液をジクロロメタン300mLで希釈し、水300mLを加えて水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは8.7gであった。濃縮物を酢酸エチル20gで希釈し、n−ヘキサン200mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると4.5gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、数平均分子量(Mn)は860であり、重量平均分子量(Mw)は1200であった。また、得られた固体が下記式で表される構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、5.6〜5.8,6.2〜6.3(m)、4.3〜5.5(m)、3.6〜3.8(m)、2.2〜2.5(m)、0.9〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、230℃であった。
得られたポリマーを用い、以下のようにして接着性試験を行った。すなわち、得られたポリマーを酢酸エチルに溶解して50%溶液を調製し、さらに、ポリマー100重量部に対して酸発生剤(トリフェニルスルホニウムパーフルオロ−1−ブタンスルホネート)5重量部を混合して混合樹脂溶液を得た。混合樹脂溶液をシリコン基盤にスピンコート(1000rpm)により厚み3μmで塗布して100℃で1時間真空乾燥させて塗膜(接着剤層)を形成し、さらに、接着剤層と石英ガラスとを100℃で加圧しながら張り合わせた。なお、100℃での加熱により接着剤層は粘着となり、ホットメルト接着性を示した。また、塗膜(接着部)のサイズは5cm(20mm×25mm)とした。なお、得られたポリマーの100℃における粘度は、0.1Pa・sであった。
接着剤層の接着強度を、室温にて、石英ガラス(およびシリコン)を接着面(塗膜面)に対して平行に引っ張り、剥がれる時の最小の単位面積当たりの強度(引張強度)として測定したところ、35N/cmであった。
そして、接着部に紫外光照射機(ウシオ電機製、SPOT CURE UIS−25102、高圧水銀ランプ)を用いて紫外光(365nm、800mJ、40秒)を照射し、150℃で10秒間ベークした後の引張強度を上記と同様に測定したところ6N/cmであり、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)をTHFで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例2)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド12.4g(92mmol)、シクロヘキシルビニルエーテル8.2g(65mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート5.2g(28mmol)、脱水THFを100mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液15cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド3mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各15cc(3mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを2.4g(24mmol)添加し、その後、水を5g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが92%、シクロヘキシルビニルエーテルは99%、ジエチレングリコールモノビニルアクリレートは78%であった。
この反応液をジクロロメタン1Lで希釈し、水500mLを加え水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは28gであった。濃縮物を酢酸エチル50gで希釈し、n−ヘキサン1L中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると15gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、Mnは1060であり、Mwは2100であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、6.3〜6.5(m)、5.6〜5.9,6.2〜6.3(m)、6.0〜6.2(m)、4.3〜5.5(m)、3.6〜4.1(m)、2.2〜2.5(m)、0.9〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、186℃であった。
得られたポリマーを用い、実施例1と同様にして接着性試験を行った。混合樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、3500Pa・sであった。
紫外光を照射する前の引張強度は49N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後の引張強度は8N/cmであり、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
また、上記と同様の方法で、スピンコートによりシリコン基盤に塗膜(接着剤層)を形成し、さらに、接着剤層と石英ガラスとを石英ガラスとシリコン基盤とが垂直(十字)になるように重ね、100℃で加圧しながら張り合わせた。塗膜(接着部)のサイズは4cm(20mm×20mm)とした。
接着剤層の接着強度を、150℃にて、石英ガラス(およびガラス)を接着面(塗膜面)に対して垂直に引っ張り、剥がれる時の最小の単位面積当たりの強度(面剥離強度)として測定したところ、1.1N/cmであった。
そして、150℃において、接着部に紫外光(365nm、800mJ、40秒)を照射した後の面剥離強度を上記と同様に測定したところ0.1N/cmであり、前記と同様に、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)をTHFで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例3)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、イソブチルビニルエーテル1.5g(15mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート2.9g(15mmol)、脱水THFを34mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各5cc(1mmol)をシリンジで追加した。反応が5時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を5g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが87%、イソブチルビニルエーテルは80%、ジエチレングリコールモノビニルアクリレートは83%であった。
この反応液をジクロロメタン300mLで希釈し、水300mLを加え水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは8.6gであった。濃縮物を酢酸エチル20gで希釈し、n−ヘキサン200mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると5.8gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、Mnは1100であり、Mwは1880であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、5.6〜5.8,6.2〜6.3(m)、4.3〜5.5(m)、3.6〜3.8(m)、3.2〜3.4(m)、2.1〜2.5(m)、0.8〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、196℃であった。
得られたポリマーを用い、実施例1および2と同様にして接着性試験を行った。混合樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、5000Pa・sであった。
引張強度を150℃において測定したところ、紫外光を照射する前の引張強度は2.6N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後の引張強度は0.4N/cmであり、接着力が著しく低下してより少ない力で容易に剥がれる状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
また、紫外光を照射する前の面剥離強度は2.5N/cm、紫外光照射後の面剥離強度は0.4N/cmであり、同様に、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例4)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、n−ブチルビニルエーテル1.5g(15mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート2.9g(15mmol)、脱水THFを34mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各5cc(1mmol)をシリンジで追加した。反応が5時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を5g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが80%、n−ブチルビニルエーテルは70%、ジエチレングリコールモノビニルアクリレートは65%であった。
この反応液をジクロロメタン300mLで希釈し、水300mLを加え水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは5.7gであった。濃縮物を酢酸エチル20gで希釈し、n−ヘキサン200mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると5.8gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、Mnは800であり、Mwは1100であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、5.6〜5.8,6.2〜6.3(m)、4.3〜5.5(m)、3.3〜3.8(m)、2.2〜2.5(m)、0.7〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、208℃であった。
得られたポリマーを用い、実施例1および2と同様にして接着性試験を行った。混合樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、4800Pa・sであった。
引張強度を150℃において測定したところ、紫外光を照射する前の引張強度は2.0N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後の引張強度は0.1N/cmであり、接着力が著しく低下してより少ない力で容易に剥がれる状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
また、紫外光を照射する前の面剥離強度は1.3N/cm、紫外光照射後の面剥離強度は0.1N/cmであり、同様に、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例5)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド12.4g(92mmol)、シクロヘキシルビニルエーテル9.4g(74mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート3.5g(18mmol)、脱水THFを100mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液15cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド3mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各15cc(3mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを2.4g(24mmol)添加し、その後、水を5g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが92%、シクロヘキシルビニルエーテルは99%、ジエチレングリコールモノビニルアクリレートは80%であった。
この反応液をジクロロメタン1Lで希釈し、水500mLを加え水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは28gであった。濃縮物を酢酸エチル50gで希釈し、n−ヘキサン1L中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると15gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、Mnは1000であり、Mwは1500であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、6.3〜6.5(m)、5.6〜5.9,6.2〜6.3(m)、6.0〜6.2(m)、4.3〜5.5(m)、3.6〜4.1(m)、2.2〜2.5(m)、0.9〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、170℃であった。
得られたポリマーを用い、実施例1および2と同様にして接着性試験を行った。混合樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、2Pa・sであった。
紫外光を照射する前の引張強度は28N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後の引張強度は9N/cmであり、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
また、紫外光を照射する前の面剥離強度は1.5N/cm、紫外光照射後の面剥離強度は0.1N/cmであり、同様に、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例6)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド12.4g(92mmol)、シクロヘキシルビニルエーテル5.8g(46mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート8.6g(46mmol)、脱水THFを100mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液15cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド3mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各15cc(3mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを2.4g(24mmol)添加し、その後、水を5g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが85%、シクロヘキシルビニルエーテルは97%、ジエチレングリコールモノビニルアクリレートは85%であった。
この反応液をジクロロメタン1Lで希釈し、水500mLを加え水洗を行った。その後、30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは28gであった。濃縮物を酢酸エチル50gで希釈し、n−ヘキサン1L中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると15gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、Mnは800であり、Mwは1100であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、6.3〜6.5(m)、5.6〜5.9,6.2〜6.3(m)、6.0〜6.2(m)、4.3〜5.5(m)、3.6〜4.1(m)、2.2〜2.5(m)、0.9〜2.1(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、206℃であった。
得られたポリマーを用い、実施例1および2と同様にして接着性試験を行った。混合樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、5000Pa・sであった。
紫外光を照射する前の引張強度は28N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後の引張強度は5N/cmであり、接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例7)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、エチルビニルエーテル2.2g(31mmol)、脱水THFを34mL添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液を5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をさらにシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を4g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが93%、エチルビニルエーテルは83%であった。
この反応液を、10Torrの減圧下で濃縮した後、酢酸エチル30mLで希釈し、水150mLを加えて水洗を行った。その後、有機層を30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは6.0gであった。濃縮物を酢酸エチル15gで希釈し、n−ヘキサン70mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると5.3gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、数平均分子量(Mn)は1200であり、重量平均分子量(Mw)は1700であった。また、得られた固体が下記式で表される構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7〜8.1(m)、6.2〜6.4(m)、5.7〜5.9(m)、3.0〜5.5(m)、1.6〜2.7(m)、0.7〜1.4(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、257℃であった。
また、得られたポリマーを用い、実施例1と同様にして接着性試験を行った。なお、得られたポリマーの100℃における粘度は、1Pa・sであった。
紫外光を照射する前の引張強度は28N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後は実施例1と同様に接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例8)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、エチルビニルエーテル1.8g(25mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート1.1g(6mmol)、脱水THF34mLを添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各5cc(1mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を4g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが90%、エチルビニルエーテルは83%、ジエチレングリコールモノビニルモノアクリレートは78%であった。
この反応液を、10Torrの減圧下で濃縮した後、酢酸エチル30mLで希釈し、水150mLを加えて水洗を行った。その後、有機層を30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは5.7gであった。濃縮物を酢酸エチル15gで希釈し、n−ヘキサン70mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると4.8gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、数平均分子量(Mn)は1300であり、重量平均分子量(Mw)は1800であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7.1〜8.2(m)、6.1〜6.5(m)、5.7〜5.9(m)、2.8〜5.5(m)、0.7〜2.7(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、250℃であった。
また、得られたポリマーを用い、実施例1と同様にして接着性試験を行った。樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、3Pa・sであった。
また、紫外光を照射する前の引張強度は28N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後は実施例1と同様に接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例9)
窒素雰囲気にしたフラスコに、イソフタルアルデヒド4.1g(31mmol)、ジエチレングリコールモノメチルモノビニルエーテル3.6g(25mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート1.1g(6mmol)、脱水THF34mLを添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各5cc(1mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を4g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが86%、ジエチレングリコールモノメチルモノビニルエーテルは87%、ジエチレングリコールモノビニルモノアクリレートは80%であった。
この反応液を、10Torrの減圧下で濃縮した後、酢酸エチル30mLで希釈し、水150mLを加えて水洗を行った。その後、有機層を30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは7.11gであった。濃縮物を酢酸エチル15gで希釈し、n−ヘキサン70mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると6.60gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、数平均分子量(Mn)は1200であり、重量平均分子量(Mw)は1970であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.9〜10.1(m)、7.2〜8.6(m)、6.3〜6.5(m)、6〜6.2(m)、5.7〜5.8(m)、3.2〜5.5(m)、1.1〜2.7(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、185℃であった。
また、得られたポリマーを用い、実施例1と同様にして接着性試験を行った。樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、14.3Pa・sであった。
また、紫外光を照射する前の引張強度は12.70N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後は実施例1と同様に接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
(実施例10)
窒素雰囲気にしたフラスコに、グルタルアルデヒド3.1g(31mmol)を含むトルエン溶液138g、シクロヘキシルビニルエーテル3.1g(25mmol)、ラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)を約500ppmの割合で含むジエチレングリコールモノビニルモノアクリレート1.1g(6mmol)を添加し、−10℃まで氷浴にて冷却した。攪拌しながら、さらに、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液5cc(すなわち、エチルアルミニウムジクロライド1mmol)をシリンジで添加した。その後、−10〜0℃で攪拌しながら1時間経過時および2時間経過時に、それぞれ、エチルアルミニウムジクロライドを200mMの濃度で含むトルエン溶液各5cc(1mmol)をシリンジで追加した。反応が4時間経過した時点でトリエチルアミンを0.8g(8mmol)添加し、その後、水を4g添加した。この液を分析すると、各転化率が、イソフタルアルデヒドが90%、シクロヘキシルビニルエーテルは86%、ジエチレングリコールモノビニルモノアクリレートは80%であった。
この反応液を、10Torrの減圧下で濃縮した後、酢酸エチル30mLで希釈し、水150mLを加えて水洗を行った。その後、有機層を30℃、5torrで濃縮した濃縮後の重さは6gであった。濃縮物を酢酸エチル15gで希釈し、n−ヘキサン70mL中に滴下し、再沈作業を行った。デカンテーションを行い、乾燥させると4.8gの固体が得られた。得られた固体の分子量をGPCで測定すると、数平均分子量(Mn)は1400であり、重量平均分子量(Mw)は1800であった。また、得られた固体が下記式で表される2つの構造(ユニット)を繰り返し単位として有するポリマー(多量体)であることをNMR測定により確認した。
Figure 0005844109
H−NMR(CDCl):δ(ppm)=9.7〜9.8(m)、6.4〜6.5(m)、6.1〜6.3(m)、4.4〜5.5(m)、3.2〜4.3(m)、0.8〜2.7(m)。
得られたポリマーの5重量%減少温度を測定したところ、170℃であった。
また、得られたポリマーを用い、実施例1と同様にして接着性試験を行った。樹脂溶液には、さらに、アクリル基による重合(架橋)反応を進行させるため、ポリマー100重量部に対して、酸発生剤5重量部、ラジカル重合開始剤(過酸化ベンゾイル)3重量部およびラジカル重合禁止剤(CIBA製:Irganox1010)0.05重量部を添加したものを用いた。なお、架橋反応は、100℃での加熱により進行した。また、得られたポリマーの100℃における粘度は、1Pa・sであった。
また、紫外光を照射する前の引張強度は30N/cm、紫外光照射および150℃でのベーク後は実施例1と同様に接着力が著しく低下して剥がれやすい状態となっていた(接着面に対して平行に石英ガラスをスライドさせるだけで剥がすことができた)。なお、シリコン基板の塗膜形成部分(接着剤残渣)を酢酸エチルで洗浄したところ、溶け残りなく容易にシリコン基板を洗浄できた。
本発明の接着剤は、優れた接着性を有し、しかも、接着性と酸による優れた分解性とを両立できる。そのため、仮止め用接着剤などとして好適である。特に、本発明の接着剤は、接着後の剥離容易性が要求される用途、例えば、バックグラインド処理における接着剤などとして有用である。

Claims (19)

  1. 下記式(1)
    Figure 0005844109

    (式中、Rはカルボニル化合物の残基、R2aおよびR2bは同一又は異なって水素原子又は置換基、R〜Rは同一又は異なって水素原子又は置換基、Rは置換基を示し、R又はRとRとは互いに結合して環を形成していてもよい。)
    で表されるユニットを有する環状アセタール化合物を含み、下記(a)若しくは(b)である接着剤。
    (a)常温において固体状であり、ホットメルト接着性を有し、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有する多量体化合物を含むホットメルト接着剤
    (b)R が重合性置換基であるユニット(1b)を少なくとも有し、式(1)で表されるユニットを繰り返し単位として有する多量体化合物を含む接着剤
  2. がポリカルボニル化合物の残基である請求項1記載の接着剤。
  3. が直接結合又は二価の炭化水素基である請求項2記載の接着剤。
  4. 2aおよびR2bが水素原子であり、R〜Rが水素原子又は炭化水素基である請求項1〜3のいずれかに記載の接着剤。
  5. が非重合性置換基であるユニット(1a)と、Rが重合性置換基であるユニット(1b)とを有する請求項1〜のいずれかに記載の接着剤。
  6. 非重合性置換基が飽和脂肪族炭化水素基であり、重合性置換基が不飽和脂肪族炭化水素基、又は重合性基を有する炭化水素基である請求項5記載の接着剤。
  7. が直接結合、アルキレン基又はアリーレン基であり、R2aおよびR2bが水素原子であり、R〜Rが同一又は異なって水素原子又はアルキル基であり、非重合性置換基がアルキル基、アルコキシアルキル基、アルコキシ(ポリ)アルコキシアルキル基又はシクロアルキル基であり、重合性置換基がアルケニル基、又は(メタ)アクリロイルオキシ基を有するアルキル基である請求項5又は6記載の接着剤。
  8. が、1,2−フェニレン基又は1,3−フェニレン基である請求項1〜7のいずれかに記載の接着剤。
  9. ユニット(1a)とユニット(1b)との割合(モル比)が、前者/後者=99/1〜40/60である請求項記載の接着剤。
  10. 環状アセタール化合物の重量平均分子量が800以上である請求項1〜のいずれかに記載の接着剤。
  11. 環状アセタール化合物の5重量%減少温度が150℃以上である請求項1〜10のいずれかに記載の接着剤。
  12. 接着剤(b)の環状アセタール化合物が常温において固体状であり、ホットメルト接着性を有する請求項1〜11のいずれかに記載の接着剤。
  13. さらに、酸発生剤を含む仮止め用接着剤である請求項1〜12のいずれかに記載の接着剤。
  14. 請求項13記載の接着剤を用いて被着体を接着する接着工程と、接着された被着体のうち、少なくとも接着界面に活性エネルギー線を照射して酸発生剤から発生した酸により接着剤を分解する分解工程と、接着された被着体から被着体と分解された接着剤とを分離する分離工程とを含む被着体の仮接着方法。
  15. 請求項13記載の接着剤と被着体としての被研磨材とを接着させて積層体を得る接着工程と、積層体を構成する被研磨材のうち、接着面とは反対側の面を研磨する研磨工程と、研磨後の積層体のうち、少なくとも接着界面に活性エネルギー線を照射して酸発生剤から発生した酸により接着剤を分解する分解工程と、積層体から被着体としての研磨された被研磨材と分解された接着剤とを分離する分離工程とを含む被研磨材の加工方法。
  16. 接着工程において、常温において固体状の接着剤を用い、ホットメルトにより接着させる請求項14又は15記載の方法。
  17. 接着工程において、接着剤と被着体とを50〜150℃で接触させて接着させる請求項14〜16のいずれかに記載の方法。
  18. 分離工程において、接着剤に対して被着体をスライドさせて分離する請求項14〜17のいずれかに記載の方法。
  19. 分離工程後、さらに、被着体のうち、接着剤との接着面を洗浄する洗浄工程を含む請求項14〜18のいずれかに記載の方法。
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