(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023157848
(43)【公開日】2023-10-26
(54)【発明の名称】樹脂組成物、積層体の製造方法、積層体および処理方法
(51)【国際特許分類】
C08G 73/10 20060101AFI20231019BHJP
G03F 7/027 20060101ALI20231019BHJP
G03F 7/032 20060101ALI20231019BHJP
C08L 79/08 20060101ALI20231019BHJP
C08L 63/00 20060101ALI20231019BHJP
C08F 283/10 20060101ALI20231019BHJP
C08F 283/04 20060101ALI20231019BHJP
C09J 179/08 20060101ALI20231019BHJP
C09J 4/00 20060101ALI20231019BHJP
C09J 163/00 20060101ALI20231019BHJP
C09J 7/30 20180101ALI20231019BHJP
【FI】
C08G73/10
G03F7/027 514
G03F7/027 502
G03F7/027 512
G03F7/032 501
C08L79/08 Z
C08L63/00 A
C08F283/10
C08F283/04
C09J179/08 B
C09J4/00
C09J163/00
C09J7/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023045436
(22)【出願日】2023-03-22
(31)【優先権主張番号】P 2022067013
(32)【優先日】2022-04-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006644
【氏名又は名称】日鉄ケミカル&マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 恵
(72)【発明者】
【氏名】高野 正臣
【テーマコード(参考)】
2H225
4J002
4J004
4J026
4J040
4J043
【Fターム(参考)】
2H225AC36
2H225AC53
2H225AC54
2H225AC58
2H225AD02
2H225AD13
2H225AE12P
2H225AM73P
2H225AM99P
2H225AN84P
2H225CA21
2H225CB03
2H225CB05
2H225CC01
2H225CC13
4J002BG01Y
4J002BG07Y
4J002CD02X
4J002CD05X
4J002CD06X
4J002CD07X
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4J004AA01
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4J004AB04
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4J043UB011
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4J043UB401
4J043UB402
4J043XA16
4J043XB07
4J043YA06
4J043ZB01
(57)【要約】
【課題】光の照射による支持体と被着体との分離性、特には比較的長波長の光を使用したときの分離性に優れる、接着剤層を形成するための樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】光を透過する支持体と、被着体と、前記支持体と前記被着体とを接着し、かつ光の照射により前記支持体と前記被着体を分離する接着剤層と、を有する積層体における、前記接着剤層を形成するための樹脂組成物は、(A1)アミド基を含有し、かつ加熱によりイミド化するアルカリ可溶性樹脂、または(A2)イミド基を含有する樹脂を含み、量子化学計算により算出される樹脂の最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値をT1エネルギーとするとき、前記(A1)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下であるか、または前記イミド化した(A1)成分のT1エネルギーが2.90eV以下であり、前記(A2)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を透過する支持体と、
被着体と、
前記支持体と前記被着体とを接着し、かつ光の照射により前記支持体と前記被着体を分離する接着剤層と、
を有する積層体における、前記接着剤層を形成するための樹脂組成物であって、
(A1)アミド基を含有し、かつ加熱によりイミド化するアルカリ可溶性樹脂、または(A2)イミド基を含有する樹脂を含み、
量子化学計算により算出される樹脂の最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値をT1エネルギーとするとき、
前記(A1)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下であるか、または前記イミド化した(A1)成分のT1エネルギーが2.90eV以下であり、
前記(A2)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下である、
樹脂組成物。
【請求項2】
前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記(A1)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項3】
前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記イミド化した前記(A1)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
【請求項4】
前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記(A1)成分は、重量平均分子量が800以上100000以下であり、酸価が50mgKOH/g以上350mgKOH/g以下である、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
【請求項5】
前記樹脂組成物は、前記(A2)成分を含み、
前記(A2)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、請求項1に記載の樹脂組成物。
【請求項6】
前記樹脂組成物は、前記(A2)成分を含み、
前記(A2)成分は、アルカリ可溶性樹脂である、
請求項1または5に記載の樹脂組成物。
【請求項7】
前記(A1)成分は、下記一般式(1)で表される樹脂であり、前記(A2)成分は、下記一般式(1)で表される樹脂のR
1が、Yに結合しているカルボキシ基またはZに含まれるカルボキシ基と反応して環を形成した樹脂である、請求項1に記載の樹脂組成物。
【化1】
(式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、Arの水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。R
1は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子またはフェニル基である。Xは、-CR
2R
3-、-CO-、-SO
2-、-O-、-S-、-SS-、-SO-、-OCO-、-SiR
2R
3-または直結合を示し、R
2およびR
3は、水素、ハロゲン原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1~12の炭化水素基を示す。R
2およびR
3は、互いに結合して環を形成していてもよい。Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または一般式(2)で表される置換基を示し、ただしZのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される置換基である。pは、平均値が0~5の数である。nは、平均値が1~20の数である。)
【化2】
(式(2)中、Wは、2価または3価のカルボン酸残基であり、mは、1または2であり、*は結合部位である。)
【請求項8】
前記Yは、少なくとも1つの芳香族炭化水素基を含む、請求項7に記載の樹脂組成物。
【請求項9】
前記pは、1である、請求項7または8に記載の樹脂組成物。
【請求項10】
(B)少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、ならびに
(C)光重合開始剤および(D)増感剤の少なくとも一方、
を含む、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
【請求項11】
(E)2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を含む、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
【請求項12】
支持体および被着体のいずれか一方または双方の表面に、請求項1または2に記載の樹脂組成物を用いて接着剤層を形成する工程と、
前記形成された接着剤層を介して、前記支持体と前記被着体とを接着させる工程と、
を含む積層体の製造方法。
【請求項13】
前記接着剤層を形成する工程において、前記(A1)成分のイミド化が生じる温度で前記樹脂組成物を加熱する、
請求項12に記載の積層体の製造方法。
【請求項14】
光を透過する支持体と、被着体と、前記支持体と前記被着体とを接着する接着剤層と、を有し、
前記支持体側から光を照射することにより、前記支持体と前記被着体とを分離可能な積層体であって、
前記接着剤層は、(A1)アミド基を含有する樹脂、または(AX)イミド基を含有する樹脂を含み、
前記(A1)アミド基を含有するアルカリ可溶性樹脂または前記(AX)イミド基を含有する樹脂は、量子化学計算により算出される最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値が2.90eV以下である、
積層体。
【請求項15】
請求項14に記載の積層体を準備する工程と、
前記積層体に、前記支持体側から光を照射して、前記支持体と前記被着体とを分離する工程と、
を有する、積層体の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、樹脂組成物、積層体の製造方法、積層体および処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、デジタル機器などの高機能化に伴い、搭載されるフレキシブルディスプレイ、半導体チップなどは薄型化されており、薄型化によって強度が低下したフレキシブルディスプレイ、半導体チップなどを従来の自動搬送で搬送することは困難であった。
【0003】
そこで、薄型化されたフレキシブルディスプレイ、半導体チップなどを容易に搬送するための方法が検討されている。たとえば、ガラス基板等の支持体上に接着剤層を介して固定された半導体ウエハ等の被着体を有する積層体に対して、光を支持体側から接着剤層に向けて照射することにより、接着剤層を変質または分解して接着力を低減させて、支持体と被着体とを分離する方法である。
【0004】
たとえば、特許文献1には、素子を樹脂層が形成された基板上に配置する工程と、基板上に配置された素子を樹脂層へのレーザー照射により、上記基板から分離して、別の基板上に配置する工程と、を有する電子デバイスの製層方法が記載されている。特許文献1によると、樹脂層にガラス転移温度と熱分解温度との差が150℃以下である樹脂を用いることにより、レーザーアブレーション時の樹脂の軟化を抑制できるので、基板から素子を分離する際に、軟化した部分から生じる屑の発生を低減できるとされている。
【0005】
また、特許文献2には、支持体と仮固定材(分離層および接着剤層)と処理対象物とを有する積層体を形成する工程と、対象物を加工し、積層体を移動する工程と、分離層に光を照射する工程と、支持体と対象物とを分離する工程とを有する対象物の処理方法が記載されている。特許文献2によると、上記分離層は、光を吸収して分解または変質して、支持体と対象物とを分離できるとされている。
【0006】
また、特許文献3には、支持体と、被支持基板と、被支持基板における支持体によって支持される側の面に配置される接着層と、支持基板と、被支持基板との間に配置される分離層とを有する積層体において、分離層に光を照射し、分離層に含まれる重合体を変質させて、被支持基板から支持体を分離する方法が記載されている。特許文献3によると、上記分離層は、光が照射されることにより変質して接着性を失うので、支持基板と被支持基板とを容易に分離することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】国際公開第2016/158264号
【特許文献2】国際公開第2017/056662号
【特許文献3】特開2012-106486号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、本発明者らの知見によると、特許文献1~3に記載の積層体では、光の照射による支持体と被着体との分離性が、所望した程度には高まらなかった。特に分離時に比較的長波長(たとえば355nm)の光を使用したときに、分離性が十分ではないことが多かった。
【0009】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光の照射による支持体と被着体との分離性、特には比較的長波長の光を使用したときの分離性に優れる、接着剤層を形成するための樹脂組成物、当該樹脂組成物を用いる積層体の製造方法、積層体および処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、下記[1]~[11]の樹脂組成物に関する。
[1]光を透過する支持体と、
被着体と、
前記支持体と前記被着体とを接着し、かつ光の照射により前記支持体と前記被着体を分離する接着剤層と、
を有する積層体における、前記接着剤層を形成するための樹脂組成物であって、
(A1)アミド基を含有し、かつ加熱によりイミド化するアルカリ可溶性樹脂、または(A2)イミド基を含有する樹脂を含み、
量子化学計算により算出される樹脂の最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値をT1エネルギーとするとき、
前記(A1)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下であるか、または前記イミド化した(A1)成分のT1エネルギーが2.90eV以下であり、
前記(A2)成分は、そのT1エネルギーが2.90eV以下である、
樹脂組成物。
[2]前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記(A1)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、[1]に記載の樹脂組成物。
[3]前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記イミド化した前記(A1)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、[1]または[2]に記載の樹脂組成物。
[4]前記樹脂組成物は、前記(A1)成分を含み、
前記(A1)成分は、重量平均分子量が800以上100000以下であり、酸価が50mgKOH/g以上350mgKOH/g以下である、[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[5]前記樹脂組成物は、前記(A2)成分を含み、
前記(A2)成分の、膜厚1μmにおける、波長355nmの光の透過率は、75%以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[6]前記樹脂組成物は、前記(A2)成分を含み、
前記(A2)成分は、アルカリ可溶性樹脂である、
[1]~[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[7]前記(A1)成分は、下記一般式(1)で表される樹脂であり、前記(A2)成分は、下記一般式(1)で表される樹脂のR
1が、Yに結合しているカルボキシ基またはZに含まれるカルボキシ基と反応して環を形成した樹脂である、[1]~[6]のいずれかに記載の樹脂組成物。
【化1】
(式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、Arの水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。R
1は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子またはフェニル基である。Xは、-CR
2R
3-、-CO-、-SO
2-、-O-、-S-、-SS-、-SO-、-OCO-、-SiR
2R
3-または直結合を示し、R
2およびR
3は、水素、ハロゲン原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1~12の炭化水素基を示す。R
2およびR
3は、互いに結合して環を形成していてもよい。Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または一般式(2)で表される置換基を示し、ただしZのうち少なくとも1つは一般式(2)で表される置換基である。pは、平均値が0~5の数である。nは、平均値が1~20の数である。)
【化2】
(式(2)中、Wは、2価または3価のカルボン酸残基であり、mは、1または2であり、*は結合部位である。)
[8]前記Yは、少なくとも1つの芳香族炭化水素基を含む、[7]に記載の樹脂組成物。
[9]前記pは、1である、[7]または[8]に記載の樹脂組成物。
[10](B)少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物、ならびに
(C)光重合開始剤および(D)増感剤の少なくとも一方、
を含む、[1]~[9]のいずれかに記載の樹脂組成物。
[11](E)2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物を含む、[1]~[10]のいずれかに記載の樹脂組成物。
【0011】
また、上記課題を解決するための本発明の他の態様は、下記[12]~[13]の積層体の製造方法に関する。
[12]支持体および被着体のいずれか一方または双方の表面に、[1]~[11]のいずれかに記載の樹脂組成物を用いて接着剤層を形成する工程と、
前記形成された接着剤層を介して、前記支持体と前記被着体とを接着させる工程と、
を含む積層体の製造方法。
[13]前記接着剤層を形成する工程において、前記(A1)成分のイミド化が生じる温度で前記樹脂組成物を加熱する、
[12]に記載の積層体の製造方法。
【0012】
また、上記課題を解決するための本発明の他の態様は、下記[14]の積層体に関する。
[14]光を透過する支持体と、被着体と、前記支持体と前記被着体とを接着する接着剤層と、を有し、
前記支持体側から光を照射することにより、前記支持体と前記被着体とを分離可能な積層体であって、
前記接着剤層は、(A1)アミド基を含有する樹脂、または(AX)イミド基を含有する樹脂を含み、
前記(A1)アミド基を含有するアルカリ可溶性樹脂または前記(AX)イミド基を含有する樹脂は、量子化学計算により算出される最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値が2.90eV以下である、
積層体。
【0013】
また、上記課題を解決するための本発明の他の態様は、下記[15]に記載の積層体の処理方法に関する。
[15][14]に記載の積層体を準備する工程と、
前記積層体に、前記支持体側から光を照射して、前記支持体と前記被着体とを分離する工程と、
を有する、積層体の処理方法。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、光の照射による支持体と被着体との分離性、特には比較的長波長の光を使用したときの分離性に優れる、接着剤層を形成するための樹脂組成物、当該樹脂組成物を用いる積層体の製造方法、積層体および処理方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、本発明において、各成分の含有量について、小数第一位が0であるときは、小数点以下の表記を省略することがある。
【0016】
1.樹脂組成物
本発明の一実施形態は、光を透過する支持体と、被着体と、上記支持体と上記被着体とを接着し、かつ光の照射により前記支持体と前記被着体を分離する接着剤層と、を有する積層体における、上記接着剤層を形成するための樹脂組成物に関する。そして、上記樹脂組成物は、(A1)アミド基を含有し、かつ加熱によりイミド化するアルカリ可溶性樹脂、または(A2)イミド基を含有する樹脂を必須成分として含む。なお、樹脂組成物は、(A1)成分および(A2)成分の一方のみを含んでもよいし、両方を含んでもよい。
【0017】
[(A1)成分]
(A1)アミド基を含有し、かつ加熱によりイミド化するアルカリ可溶性樹脂は、1分子中にアミド基と、アルカリ可溶性を発現するためのカルボキシ基とを有する樹脂である。そして、上記アミド基とカルボキシ基とは、接着剤層を形成するときの加熱により互いに反応してイミド基を形成する。
【0018】
(A1)成分は、量子化学計算により算出される最低励起三重項状態(T1)のエネルギー(以下、単に「T1エネルギー」とする。)が2.90eV以下である樹脂であるか、またはイミド化した後のT1エネルギーが2.90eV以下となる樹脂である。T1エネルギーが2.90eV以下である(A1)成分は、分解反応の活性化エネルギーが小さく、樹脂の分解反応が促進されやすいため、光照射時に接着剤層をより変質または分解されやすくする。また、T1エネルギーが2.90eV以下である(A1)成分は、分解したときに分解生成物がガス化しやすく、発生したガスの圧力による被着体と支持体との分離も促進する。これらの作用により、(A1)成分は、光照射時の支持体と被着体との分離を促進する。(A1)成分のT1エネルギーは、2.80eV以下であることが好ましく、2.60eV以下であることがより好ましい。(A1)成分のT1エネルギーの下限値は特に限定されないものの、1.50eV以上とすることができる。
【0019】
たとえば、かつアミド基を含有する樹脂において、上記カルボキシ基が芳香族炭化水素基に結合する構造とすることで、T1エネルギーを上記範囲に低下させることができる。
【0020】
なお、樹脂組成物は、(A1)成分をイミド化させずに(アミド基を有したまま)接着剤層として使用してもよいし、(A1)成分をイミド化させて接着剤層として使用してもよい。(A1)成分そのもののT1エネルギーが上記範囲である樹脂は、イミド化させずに接着剤層として使用することもできるし、イミド化すると通常はT1エネルギーが低下するので、イミド化させて接着剤層として使用してもよい。また、イミド化した後のT1エネルギーが上記範囲である樹脂は、イミド化させたものを接着剤層として使用することが好ましい。
【0021】
T1エネルギーは、例えば、「Gaussian16,RevisionB.01」ソフトウエアパッケージ(Gaussian Inc.)を使用して算出することができる。具体的には、(A1)成分の構成単位(末端は水素で置換)の分子構造(分子座標)に対し、電荷0および多重度1で、密度汎関数法(DFT)により、汎関数にB3LYP、基底関数に6-31G(d)を用いて、基底状態の構造最適化計算を実施する(Gaussian入力ライン「#B3LYP/6-31G(d)OPT」)。次に、構造最適化された分子構造において、電荷0および多重度1を用い、時間依存密度汎関数法(TDDFT)により、汎関数にB3LYP、基底関数に6-31G(d)を用いて最低励起三重項エネルギー(T1)を計算する(Gaussian入力ライン「#B3LYP/6-31G(d)td=(50-50,nstates=4)」)。このようにして、(A1)成分の最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値を求めることができる。なお、DFTおよびTDDFTの計算には、代わりに同様の機能を持つ計算化学ソフトウェアを用いてもよい。
【0022】
さらには、(A1)成分が有するアミド基は、波長355nmの光を吸収しやすい。また、上記アミド基がカルボキシ基と反応して形成するイミド基も、波長355nmの光を吸収しやすい。そのため、(A1)成分を含む樹脂組成物により形成した接着剤層は、剥離の際に波長355nmの光を使用したときにも、変質または分解による被着体の分離性を高めることができる。
【0023】
具体的には、(A1)成分は、イミド化していない(A1)成分を膜厚が1μmとなるように成膜したときの、波長355nmの光の透過率が75%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましく、40%以下であることがさらに好ましく、15%以下であることが特に好ましい。このときの上記透過率の下限値は特に限定されないものの、0%以上とすることができる。あるいは、(A1)成分は、上記イミド化した(A1)成分を膜厚が1μmとなるように成膜したときの、波長355nmの光の透過率が75%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましく、40%以下であることがさらに好ましく、15%以下であることが特に好ましい。このときの上記透過率の下限値は特に限定されないものの、0%以上とすることができる。
【0024】
(A1)成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定(HLC-8220GPC、東ソー株式会社製)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、800以上100000以下であることが好ましく、1500以上30000以下であることがより好ましく、2000以上15000以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量(Mw)が800以上であると、支持体と被着体との密着性を向上させることができる。また、重量平均分子量(Mw)が100000未満であると、樹脂組成物の溶液粘度を塗布に好適な範囲に調整しやすく、支持体または被着体の表面への塗布が容易である。
【0025】
(A1)成分の酸価は50mgKOH/g以上350mgKOH/g以下であることが好ましく、60mgKOH/g以上270mgKOH/g以下であることがより好ましい。酸価が50mgKOH/g以上であると、アルカリ現像時に残渣が残りにくくなる。酸価が350mgKOH/g以下であると、アルカリ現像液の浸透が早くなり過ぎないので、剥離現像を生じにくくすることができる。なお、酸価は、電位差滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)を用いて1/10N-KOH水溶液で滴定して求めることができる。
【0026】
本実施形態において、(A1)成分は、下記一般式(1)で表されるアミド基含有アルカリ可溶性樹脂であることが好ましい。
【0027】
【0028】
式(1)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、Arの水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。R1は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子またはフェニル基である。Xは、-CR2R3-、-CO-、-SO2-、-O-、-S-、-SS-、-SO-、-OCO-、-SiR2R3-または直結合を示し、R2およびR3は、水素、ハロゲン原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1~12の炭化水素基を示す。R2およびR3は、互いに結合して環を形成していてもよい。Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または一般式(2)で表される置換基を示し、ただしZのうち1個以上は一般式(2)で表される置換基である。pは、平均値が0~5の数である。nは、平均値が1~20の数である。
【0029】
【0030】
式(2)中、Wは、2価または3価のカルボン酸残基であり、mは、1または2であり、*は結合部位である。
【0031】
上記一般式(1)中のYは、少なくとも1つの芳香族炭化水素基を含むことが好ましい。芳香族炭化水素基の例には、フェニル基、ビフェニル基、ベンゾフェノン基、ナフタレン基、ビフェニルエーテル基などが含まれる。これらのうち、ビフェニル基、ベンゾフェノン基、およびナフタレン基が好ましい。Yが芳香族炭化水素基を含むと、樹脂(の構造単位)のLUMO(最低空軌道)の値が小さくなる。これにより、HOMO(最高被占軌道)-LUMOエネルギーギャップを小さくして、最低励起三重項状態(T1)のエネルギーも小さくすることができる。
【0032】
また、上記一般式(1)中のpは、現像液への溶解性を高める観点から平均値が0~3の数であることが好ましく、平均値が1の数であることがより好ましい。
【0033】
なお、上記芳香族炭化水素基の種類は、樹脂組成物に要求される特性に応じて変更することもできる。たとえば、波長355nmの光を使用したときの被着体の分離性を高める観点からはナフタレン基が好ましい。また、アルカリ現像による接着剤層の解像性を高めて微細なパターンを形成しやすくし、より小さい被着体をより高密度で保持し搬送することを可能とする観点からは、ビフェニル基およびベンゾフェノン基が好ましい。
【0034】
一般式(1)で表される(A1)アミド基含有アルカリ可溶性樹脂の合成方法は特に限定されない。たとえば(H2N-Ar-X-Ar-NH2)で示される芳香族ジアミンとテトラカルボン酸またはその二無水物とを反応させ、その後、ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはこれらの一無水物をさらに反応させる方法で、一般式(1)で表される(A1)アミド基含有アルカリ可溶性樹脂を得ることができる。
【0035】
上記(H2N-Ar-X-Ar-NH2)で示される芳香族ジアミンの例には、2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジアミン、3,3’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジアミン、3,3’-ジヒドロキシビフェニル-4,4’-ジアミン、9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、3,7-ジアミノ-2,8-ジメチルジベンゾチオフェンスルホン、3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4’-メチレンジアニリン、4,4’-[1,3-フェニレンビス(1-メチル-エチリデン)]ビスアニリン、4,4’-[1,4-フェニレンビス(1-メチル-エチリデン)]ビスアニリン、4,4’-オキシジアニリン、3,4’-オキシジアニリン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、2,2-ビス[4-(4-アミノ-フェノキシ)フェニル]スルホン、2,2-ビス[4-(3-アミノフェノキシ)-フェニル]スルホン、1,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3’-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3’-ビス(4-アミノ-フェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、メチレンビス(アントラニル酸)、2,2’-ビス[4-(4-アミノフェノキシフェニル)]ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、2,2-ビス(3-アミノ-4-メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、4,4’-ビス(4-アミノ-2-トリフルオロメチルフェノキシ)ビフェニル、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ジアミノジフェニルメタンなどが含まれる。これらの芳香族ジアミンは、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0036】
これらの芳香族ジアミンと反応させる上記テトラカルボン酸またはその酸二無水物の例には、鎖式炭化水素テトラカルボン酸、脂環式炭化水素テトラカルボン酸、芳香族炭化水素テトラカルボン酸、およびこれらの酸二無水物等が含まれる。なお、少なくとも1つの芳香族炭化水素基をYに含ませるときは、芳香族炭化水素テトラカルボン酸を用いる。
【0037】
上記鎖式炭化水素テトラカルボン酸の例には、ブタンテトラカルボン酸、ペンタンテトラカルボン酸、ヘキサンテトラカルボン酸、および脂環式炭化水素基、不飽和炭化水素基等の置換基が導入された鎖式炭化水素テトラカルボン酸などが含まれる。
【0038】
上記脂環式炭化水素テトラカルボン酸の例には、シクロブタンテトラカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、シクロヘキサンテトラカルボン酸、シクロへプタンテトラカルボン酸、ノルボルナンテトラカルボン酸、および鎖式炭化水素基、不飽和炭化水素基等の置換基が導入された脂環式テトラカルボン酸などが含まれる。
【0039】
芳香族炭化水素テトラカルボン酸の例には、ベンゼン-1,2,4,5-テトラカルボン酸(ピロメリット酸)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸、ナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸などが含まれる。
【0040】
また、ビス無水トリメリット酸アリールエステル類を用いることもできる。ビス無水トリメリット酸アリールエステル類とは、例えば、国際公開第2010/074065号に記載された方法で製造される化合物群であり、構造的には芳香族ジオール(ナフタレンジオール、ビフェノール、ターフェニルジオール等)の2個のヒドロキシル基と2分子の無水トリメリット酸のカルボキシ基が反応してエステル結合した形の酸二無水物である。これらの化合物を以下、芳香族ジオールのビス無水トリメリット酸エステルと記載する。
【0041】
これらのテトラカルボン酸またはその酸二無水物のうち、ベンゼン-1,2,4,5-テトラカルボン酸、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸、およびナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸が好ましく、ビフェニルテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸、およびナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸がより好ましい。
【0042】
上記テトラカルボン酸は、その酸二無水物を用いることが好ましい。さらに、ナフタレンジオールのビス無水トリメリット酸エステルも好ましく用いることができる。
【0043】
上述したテトラカルボン酸またはその酸二無水物、および芳香族ジオールのビス無水トリメリット酸エステルは、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0044】
続いて反応させる上記ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸またはそれらの酸一無水物の例には、鎖式炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸、脂環式炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸、芳香族炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸、およびこれらの酸一無水物等が含まれる。
【0045】
上記鎖式炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、コハク酸、アセチルコハク酸、マレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、アゼライン酸、シトラリンゴ酸、マロン酸、グルタル酸、クエン酸、酒石酸、オキソグルタル酸、ピメリン酸、セバシン酸、スベリン酸、ジグリコール酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物などが含まれる。
【0046】
上記脂環式炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、シクロブタンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ノルボルナンジカルボン酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物などが含まれる。
【0047】
上記芳香族炭化水素ジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物の例には、フタル酸、イソフタル酸、トリメリット酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸等の酸一無水物、および任意の置換基が導入されたジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物が含まれる。
【0048】
これらのジカルボン酸またはトリカルボン酸の酸一無水物のうち、コハク酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロトリメリット酸、フタル酸、トリメリット酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、および2,3-ナフタレンジカルボン酸が好ましく、テトラヒドロフタル酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、および2,3-ナフタレンジカルボン酸がより好ましい。
【0049】
上記ジカルボン酸もしくはトリカルボン酸は、その酸一無水物を用いることが好ましい。
【0050】
上述したジカルボン酸またはトリカルボン酸、およびその酸一無水物は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0051】
これらの反応は、通常、溶媒中で必要に応じて触媒を用いて行う。
【0052】
溶媒は、芳香族ジアミンが溶解する極性溶媒であればよく、たとえばN-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、γ-ブチロラクトン、ジブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、および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を用いることができる。
【0053】
樹脂組成物における、(A1)成分の含有量は、固形分の全質量に対して10質量%以上90質量%以下であることが好ましく、30質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。(A1)成分の含有量が固形分の全質量に対して10質量%以上であると、照射される光(たとえば紫外線またはレーザー)を吸収して変質しやすいため、容易に支持体と被着体とを分離できる。また、10質量%以上であると、光を照射された際にアブレーションされやすく、残渣が生じにくい。一方で、90質量%以下であると、他の成分による効果(たとえば(B)による接着強度の向上効果)をより効率的に発揮させることができる。
【0054】
[A2成分]
(A2)イミド基を含有する樹脂は、分子中にイミド基を有する樹脂である。(A2)成分は、酸性基を分子中に有するアルカリ可溶性樹脂であってもよいし、上記酸性基を有さない、アルカリ可溶性ではない樹脂であってもよい。上記酸性基は、(A2)成分にアルカリ可溶性を発現させ得る官能基であればよく、カルボキシ基であることが好ましい。
【0055】
(A2)成分は、T1エネルギーが2.90eV以下である樹脂である。(A1)成分と同様に、T1エネルギーが2.90eV以下である(A2)成分は、分解反応の活性化エネルギーが小さく、樹脂の分解反応が促進されやすいため、光照射時に接着剤層をより変質または分解されやすくする。また、分解したときに分解生成物がガス化しやすく、発生したガスの圧力による被着体と支持体との分離も促進する。これらの作用により、T1エネルギーが2.90eV以下である(A2)成分は、光照射時の支持体と被着体との分離を促進する。(A2)成分のT1エネルギーは、2.80eV以下であることが好ましく、2.60eV以下であることがより好ましい。(A2)成分のT1エネルギーの下限値は特に限定されないものの、1.50eV以上とすることができる。T1エネルギーの測定方法は、(A1)成分について説明した方法を採用すればよい。
【0056】
また、(A2)成分が有するイミド基は、波長355nmの光を吸収しやすい。そのため、(A2)成分を含む樹脂組成物により形成した接着剤層は、剥離の際に波長355nmの光を使用したときにも、変質または分解による被着体の分離性を高めることができる。
【0057】
具体的には、(A2)成分は、膜厚が1μmとなるように(A2)成分を成膜したときの、波長355nmの光の透過率が75%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましく、40%以下であることがさらに好ましく、15%以下であることが特に好ましい。上記透過率の下限値は特に限定されないものの、0%以上とすることができる。
【0058】
(A2)成分のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定(HLC-8220GPC、東ソー株式会社製)によるポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、800以上100000以下であることが好ましく、1500以上30000以下であることがより好ましく、2000以上15000以下であることがさらに好ましい。重量平均分子量(Mw)が800以上であると、支持体と被着体との密着性を向上させることができる。また、重量平均分子量(Mw)が100000未満であると、樹脂組成物の溶液粘度を塗布に好適な範囲に調整しやすく、支持体または被着体の表面への塗布が容易である。
【0059】
(A2)成分がアルカリ可溶性樹脂であるとき、(A2)成分の酸価は25mgKOH/g以上350mgKOH/g以下であることが好ましく、50mgKOH/g以上270mgKOH/g以下であることがより好ましく、60mgKOH/g以上175mgKOH/g以下であることがさらに好ましく、60mgKOH/g以上135mgKOH/g以下であることが特に好ましい。酸価が25mgKOH/g以上であると、アルカリ現像性を持たせることができる。酸価が350mgKOH/g以下であると、アルカリ現像液の浸透が早くなり過ぎないので、剥離現像を生じにくくことができる。なお、酸価は、電位差滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)を用いて1/10N-KOH水溶液で滴定して求めることができる。
【0060】
なお、上述した一般式(1)で表されるアミド基含有アルカリ可溶性樹脂をイミド化した樹脂(一般式(1)におけるR1が、Yに結合しているカルボキシ基またはZに含まれるカルボキシ基と反応して環を形成した樹脂)を、(A2)成分として用いてもよい。
【0061】
(A2)成分としては、後述の(F)成分として挙げられる各種溶剤に可溶な樹脂を用いることが好ましい。たとえば、下記一般式(9)で表されるケイ素含有ジアミンを他の化合物のカルボキシ基と反応させて、上記ケイ素含有ジアミンに由来する骨格を導入した樹脂を、(A2)成分として用いてもよい。
【0062】
【0063】
式(9)中、R11およびR12は、それぞれ独立して炭素数3以上20の以下二価の脂肪族炭化水素基であり、R12、R13、R14およびR15は、それぞれ独立して炭素数1以上3以下の一価の脂肪族炭化水素基であり、lは、1または2である。
【0064】
樹脂組成物における、(A1)成分の含有量は、固形分の全質量に対して10質量%以上90質量%以下であることが好ましく、30質量%以上80質量%以下であることがより好ましい。(A1)成分の含有量が固形分の全質量に対して10質量%以上であると、照射される光(たとえば紫外線またはレーザー)を吸収して変質しやすいため、容易に支持体と被着体とを分離できる。また、10質量%以上であると、光を照射された際にアブレーションされやすく、残渣が生じにくい。一方で、90質量%以下であると、他の成分による効果(たとえば(B)による接着強度の向上効果)をより効率的に発揮させることができる。
【0065】
[その他の成分]
上記樹脂組成物は、(B)少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物と、(C)光重合開始剤または(D)増感剤と、(E)2つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物、などを含んでもよい。なお、フォトリソグラフィーによりパターンを形成する場合には、上記樹脂組成物は(B)成分および(C)成分を含有することが好ましいが、パターンを形成しない場合またはフォトリソグラフィー以外の方法でパターンを形成する場合には(B)成分および(C)成分を含有しなくてもよい。以下、樹脂組成物が含み得るその他の成分について説明する。
【0066】
[(B)成分]
(B)少なくとも1つのエチレン性不飽和結合を有する光重合性化合物の例には、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ソルビトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、またはジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、ソルビトールヘキサ(メタ)アクリレート、フォスファゼンのアルキレンオキサイド変性ヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類、デンドリマー型多官能アクリレートなどが含まれる。(B)成分は、2つ以上のエチレン性不飽和結合を有することが好ましい。これらの光重合性化合物は、その1種類のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0067】
(B)成分の含有量は、(A1)成分および(A2)成分100質量部に対して5質量部以上200質量部以下であることが好ましい。(B)成分の上記含有量が5質量部以上であると、組成物に占める光反応性官能基が十分にあるため、十分な架橋構造を形性できるので接着性および耐薬品性が向上する。また、200質量部以下であると、硬化後の接着剤層の架橋密度が過剰に高くなりにくいので、光を照射された際にアブレーションされやすく、残渣が生じにくい。
【0068】
[(C)成分]
(C)光重合開始剤の例には、2-[4-(メチルチオ)ベンゾイル]-2-(4-モルホリニル)プロパン、2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルビイミダゾール、2-(o-クロロフェニル)-4,5-ジ(m-メトキシフェニル)ビイミダゾール、2-(o-フルオロフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2-(o-メトキシフェニル)-4,5-ジフェニルビイミダゾール、2、4,5-トリアリールビイミダゾール等のビイミダゾール系化合物類、2-トリクロロメチル-5-スチリル-1,3,4-オキサジアゾ-ル、2-トリクロロメチル-5-(p-シアノスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール、2-トリクロロメチル-5-(p-メトキシスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチルジアゾール化合物類、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4、6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-クロロフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシフェニル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシナフチル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(3,4,5-トリメトキシスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-(4-メチルチオスチリル)-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等のハロメチル-s-トリアジン系化合物類、1,2-オクタンジオン,1-[4-(フェニルチオ)フェニル]-,2-(O-ベンゾイルオキシム)、1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-O-ベンゾア-ト、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1,2-ジオン-2-オキシム-O-アセタート、1-(4-メチルスルファニルフェニル)ブタン-1-オンオキシム-O-アセタート等のO-アシルオキシム系化合物類、ベンジルジメチルケタール、チオキサントン、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2-メチルチオキサントン、2-イソプロピルチオキサントン等のイオウ化合物、2-エチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、1,2-ベンズアントラキノン、2,3-ジフェニルアントラキノン等のアントラキノン類、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、クメンパーオキシド等の有機過酸化物、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾオキサゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール等のチオール化合物などが含まれる。なお、これら光重合開始剤は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0069】
(C)成分の含有量は、(B)成分の合計量100質量部に対して0.1質量部以上50質量部以下であることが好ましく、0.3質量部以上40質量部以下であることがより好ましい。上記(C)成分の含有量が0.1質量部以上であると、適度な光重合の速度を有するので、樹脂組成物の光硬化の感度を十分に高めることができる。また、50質量部以下であると、感度が過剰に高まるのを抑制して、光を照射してアブレーションする際に生じる焦げ、剥離カスなどが生じにくくなる。
【0070】
[(D)成分]
(D)光増感剤の例には、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ベンゾフェノン、4,4’-ビスジメチルアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、4-フェニルベンゾフェノン、4,4’-ジクロロベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、4,4’-ジエチルアミノベンゾフェノン、アセトフェノン、2,2-ジエトキシアセトフェノン、p-ジメチルアセトフェノン、p-ジメチルアミノプロピオフェノン、ジクロロアセトフェノン、トリクロロアセトフェノン、p-tert-ブチルアセトフェノン等のアセトフェノン類、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル類、2-ジメチルアミノエチル安息香酸、4-ジメチルアミノ安息香酸エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸(n-ブトキシ)エチル、4-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、4-ジメチルアミノ安息香酸2-エチルヘキシル、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジイソプロピルチオキサントン、4-ベンゾイル-4’-メチル-ジフェニルサルファイド、アクリル化ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラ(t-ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’-ジメチル-4-メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、2-イソプロピルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジクロロチオキサントン等のチオキサントン系、4,4’-ビスジエチルアミノベンゾフェノン等のアミノベンゾフェノン系、10-ブチル-2-クロロアクリドン、2-エチルアンスラキノン、9,10-フェナンスレンキノン、カンファーキノン等が含まれる。なお、これら光増感剤は、その1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0071】
(D)成分の含有量は、(C)成分の合計量100質量部に対して0.5質量部以上400質量部以下であることが好ましく、1質量部以上300質量部以下であることがより好ましい。(D)成分の含有量が0.5質量部以上であると、光重合開始剤の感度を向上させて、光重合の速度を速めることができる。また、400質量部以下であると、過剰に反応が促進するのを抑制して、光を照射してアブレーションする際に生じる焦げ、剥離カスなどが生じにくくなる。
【0072】
[(E)成分]
(E)エポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物の例には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物(例えば、EPPN-501H:日本化薬株式会社製)、フェノールアラルキル型エポキシ化合物、ナフタレン骨格を含むフェノールノボラック化合物(例えば、NC-7000L:日本化薬株式会社製)、ビフェニル型エポキシ化合物(例えば、jERYX4000:三菱ケミカル株式会社製)、ナフトールアラルキル型エポキシ化合物、トリスフェノールメタン型エポキシ化合物、テトラキスフェノールエタン型エポキシ化合物、多価アルコールのグリシジルエーテル、多価カルボン酸のグリシジルエステル、メタクリル酸とメタクリル酸グリシジルの共重合体に代表される(メタ)アクリル酸グリシジルをユニットとして含む(メタ)アクリル基を有するモノマーの共重合体、3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(例えば、セロキサイド 2021P:株式会社ダイセル製)、ブタンテトラカルボン酸テトラ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)修飾ε-カプロラクトン(例えば、エポリードGT401:株式会社ダイセル製)、四国化成工業株式会社製のHiREM-1に代表されるエポキシシクロヘキシル基を有するエポキシ化合物、ジシクロペンタジエン骨格を有する多官能エポキシ化合物(例えば、HP7200シリーズ:DIC株式会社製)、2,2-ビス(ヒドロキシメチル)-1-ブタノールの1,2-エポキシ-4-(2-オキシラニル)シクロヘキサン付加物(例えば、EHPE3150:株式会社ダイセル製)、エポキシ化ポリブタジエン(例えば、NISSO-PB・JP-100:日本曹達株式会社製)、シリコーン骨格を有するエポキシ化合物等が含まれる。
【0073】
(E)エポキシ基を2個以上有するエポキシ化合物の中では、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールフルオレン型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物、クレゾールノボラック型エポキシ化合物、ビフェニル型エポキシ化合物が好ましく、ビフェニル型エポキシ化合物がより好ましい。ビフェニル型のエポキシ化合物を用いることにより、光照射により分離するために必要となる光吸収能と、光硬化時の感光性樹脂組成物のパターニング性を両立することができるとともに、感光性樹脂組成物を設計する自由度を大きくできる。
【0074】
(E)成分のエポキシ化合物のエポキシ当量は100g/eq以上300g/eq以下であることが好ましく、100g/eq以上250g/eq以下であることがより好ましい。また、(E)成分のエポキシ化合物の数平均分子量(Mn)は100~5000であることが好ましい。上記エポキシ当量が100g/eq以上300g/eq以下であり、上記エポキシ化合物の数平均分子量(Mn)は100~5000であると、良好な耐溶剤性を有する硬化膜となり得る。また、エポキシ当量が300g/eq以下であると、後工程でアルカリ性の薬液を使う場合でも十分な耐アルカリ性を維持することができる。なお、これらの化合物は、その1種類の化合物のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0075】
(E)成分の含有量は、固形分の全質量に対して0質量部以上60質量部以下であることが好ましく、5質量部以上50質量部以下であることがより好ましい。(E)成分の含有量が固形分の全質量に対して5質量部以上であると、十分な架橋構造を形性できるので耐薬品性が向上する。また、60質量部以下であると、硬化後の接着剤層の架橋密度が過剰に高くなるのを抑制するので、光を照射された際にアブレーションされやすく、残渣が生じにくい。なお(A1)成分および(A2)成分や(B)成分の組み合わせによっては、(E)成分の含有量が0質量部であっても必要な耐薬品性等を確保できる。
【0076】
樹脂組成物が(E)成分を含むときは、必要に応じて硬化剤および硬化促進剤を併用してもよい。硬化剤の例には、エポキシ樹脂の硬化に寄与するアミン系化合物、多価カルボン酸系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、ルイス酸錯化合物等が含まれる。硬化促進剤の例には、エポキシ樹脂の硬化促進に寄与する三級アミン、四級アンモニウム塩、三級ホスフィン、四級ホスホニウム塩、ホウ酸エステル、ルイス酸、有機金属化合物、イミダゾール類等が含まれる。
【0077】
[(F)成分]
上記樹脂組成物は、(F)成分として溶剤を含んでいてもよい。
【0078】
(A1)成分を用いるときの(F)溶剤の例には、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、γ-ブチロラクトン、ジブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、および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が含まれる。(A2)成分を用いるときの(F)溶剤の例には、ベンゼン、トルエン、ヘキサンおよびヘプタンなどの炭化水素系溶媒;テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソランおよびジエチルエーテルなどのエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンおよびシクロヘキサノンなどのケトン系溶媒;メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリ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およびエチレングリコールジエチルエーテルなどのグリコールエーテル系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテート、メチルカルビトールアセテート、エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル類;ならびにクロロホルム、塩化メチレンおよび1,2-ジクロロエタン等のハロゲン系溶媒などが含まれる。これらを用いて溶解、混合させることにより、均一な溶液状の組成物とすることができる。これらの溶剤のうち、(A1)成分または(A2)成分が溶解するものを適宜選択して使用すればよい。これらの溶剤は、塗布性等の必要特性を高めるためにこれらを単独または2種以上を併用してもよい。(F)溶剤の量は、目標とする粘度によって変化するが、感光性樹脂組成物溶液中60~90質量%であることが好ましい。
【0079】
また、樹脂組成物には、必要に応じて熱重合禁止剤および酸化防止剤、可塑剤、充填剤、レベリング剤、消泡剤、界面活性剤、カップリング剤等の添加剤を配合することができる。
【0080】
熱重合禁止剤および酸化防止剤の例には、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ピロガロール、tert-ブチルカテコール、フェノチアジン、ヒンダードフェノール系化合物等が含まれる。可塑剤の例には、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、リン酸トリクレジル等が含まれる。充填剤の例には、ガラスファイバー、シリカ、マイカ、アルミナ等が含まれる。消泡剤やレベリング剤の例には、シリコーン系、フッ素系、アクリル系の化合物が含まれる。界面活性剤の例には、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤などが含まれる。カップリング剤の例には、3-(グリシジルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が含まれる。
【0081】
上記樹脂組成物は、必要な部分に塗布して用いることができ、フォトリソグラフィーにより必要なパターンを形成するプロセスを経て用いることもできる。
【0082】
2.積層体およびその製造方法
本発明の一実施形態に係る積層体の製造方法は、(1)支持体および被着体のいずれか一方または双方の表面に、上述の樹脂組成物を含む接着剤層を形成する工程と、(2)形成された接着剤層を介して、前記支持体と前記被着体とを接着させる工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
【0083】
[接着剤層を形成する工程]
接着剤層の形成工程は、支持体および被着体のいずれか一方または双方の表面に、上述の樹脂組成物を含む接着剤層を形成する工程である。
【0084】
(支持体)
支持体は、その表面に接着剤層を形成することができれば、その種類は限定されない。
【0085】
本発明においては、上記支持体はレーザー透過性を有することが好ましい。とくに、上記支持体は、10nm以上400nm以下の波長の光(レーザー)を透過させることがより好ましく、100nm以上400nm以下の波長の光(レーザー)を透過させることがさらに好ましい。上記レーザー透過性を有する支持体の例には、ガラス基板、アクリル基板、サファイヤ基板、石英基板などが含まれる。ただし、ガラス基板、アクリル基板については、使用する光の波長の透過率が十分である組成の基板を用いることが必要である。上記支持体の中では、ガラス基板であることが好ましい。
【0086】
(被着体)
被着体の例には、半導体ウエハ、半導体チップ、発光素子、光学系ガラスウエハ、金属箔、研磨パッド、樹脂塗膜、配線層などが含まれる。
【0087】
(接着剤層)
接着剤層は、上記樹脂組成物を、上述の支持体および上述の被着体のいずれか一方または双方の表面に付与することで形成される。上記樹脂組成物は硬化した後の架橋密度が低く、レーザーを照射されたときにアブレーションされやすいため、レーザー照射による被着体の分離性に優れる。
【0088】
樹脂組成物の付与方法の例には、公知の溶液浸漬法、スピンコート法、インクジェット法、スプレー法、ローラーコーター機、ランドコーター機、スリットコーター機やスピナー機を用いる方法などが含まれる。
【0089】
上記付与方法で、樹脂組成物を付与した後、溶剤を乾燥させる(プリベーク)ことにより、接着剤層が形成される。なお、プリベークはオーブン、ホットプレート等により加熱することによって行われる。プリベークにおける加熱温度および加熱時間は使用する溶剤に応じて適宜選択され、例えば、60~110℃の温度で1~3分間行われる。
【0090】
接着剤層の厚さは、任意に選択することができる。接着剤層の厚さは、0.1μm以上50μm以下であることが好ましく、0.5μm以上30μm以下であることがより好ましい。接着剤層の厚さが0.1μm以上であると、接着剤層が被着体を接着するための十分な保持力を有することができる。また、50μm以下であると、光または熱硬化により十分に接着剤層を硬化させることができる。
【0091】
また、本工程では、樹脂組成物が(A1)成分またはアルカリ可溶性である(A2)成分を含むとき、上述の支持体および上述の被着体のいずれか一方または双方の表面に樹脂組成物を付与した後、接着剤層にパターニングを施すための露光工程および現像工程を有していてもよい。接着剤層にパターニングを施すことにより、被着体を接着させる部分にのみ接着剤層を形成することができ、支持体と被着体を分離する工程(後述)において、被着体の剥離不良や位置ずれを抑制することができる。
【0092】
露光工程に使用する光の例には、可視光線、紫外線、遠紫外線、電子線、X線等が含まれる。これらのうち、紫外線(波長250~400nm)が好ましい。また、現像工程では、アルカリ現像に適した現像液を用いる。上記現像液の例には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化カリウム、ジエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の水溶液が含まれる。これらの現像液は、樹脂層の特性に合わせて適宜選択されうるが、必要に応じて界面活性剤を添加してもよい。現像温度は、20~35℃であることが好ましく、市販の現像機や超音波洗浄機等を用いて微細な画像を精密に形成することができる。なお、アルカリ現像後は、通常、水洗される。現像処理法としては、シャワー現像法、スプレー現像法、ディップ(浸漬)現像法、パドル(液盛り)現像法等を適用することができる。
【0093】
[支持体および被着体を接着させる工程]
支持体および被着体を接着させる工程は、上述の接着剤層を介して、上述の支持体および被着体を接着させる工程である。
【0094】
上記支持体と上記被着体とを接着させる方法としては、例えば、支持体の表面に形成された接着剤層の表面に、被着体(接着剤層と接触する面に接着剤が付与されている)を接触させて加熱しながら加圧する方法がある。また、支持体と被着体との接着条件は、加圧時の温度が、室温以上200℃以下であることが好ましく、30℃以上150℃以下であることがより好ましい。接着時の圧力は、0.01MPa以上20MPa以下であることが好ましく、0.03MPa以上15MPa以下であることがより好ましい。また、必要に応じて、加圧熱圧着終了後に、120℃~250℃の温度で(A1)成分をイミド化させることもできる。樹脂組成物が(A1)成分を含むときは、このときの温度を(A1)成分がイミド化する温度としてもよい。上記条件で、支持体と上記被着体とを接着させることにより、被着体が接着剤層を介して支持体の表面により強固に固定される。
【0095】
また、樹脂組成物が(B)成分および(C)成分を含むときは、上記接着させる工程では、光硬化で支持体および被着体を接着させてもよい。接着剤層を光硬化させる方法の例としては、高圧水銀ランプを用いて光を照射する方法がある。また、支持体と被着体との接着条件は、照射する光の波長が200~500nmであることが好ましい。照射する光の露光量は、25mJ/cm2以上3000mJ/cm2以下であることが好ましく、50mJ/cm2以上2000mJ/cm2以下であることがより好ましい。
【0096】
このようにして、光の照射により上記支持体と上記被着体を分離する接着剤層により支持体と被着体とが接着された積層体が形成される。
【0097】
具体的には、上記積層体は、光を透過する支持体と、被着体と、上記支持体と上記被着体とを接着する接着剤層と、を有し、上記支持体側から光を照射することにより、上記支持体と前記被着体とを分離可能な積層体である。そして、上記接着剤層は、(A1)アミド基を含有する樹脂、または(AX)イミド基を含有する樹脂を含み、上記(A1)アミド基を含有するアルカリ可溶性樹脂または上記(AX)イミド基を含有する樹脂は、量子化学計算により算出される最低励起三重項状態(T1)のエネルギー値が2.90eV以下である。なお、(AX)イミド基を含有する樹脂は、樹脂組成物が(A1)成分を含むときは、(A1)成分がイミド化してなる樹脂であり、樹脂組成物が(A2)成分を含むときは、(A2)成分である。
【0098】
本実施形態において、(AX)成分は、下記一般式(3)で表される樹脂であることが好ましい。
【0099】
【0100】
式(3)中、Arは、それぞれ独立して炭素数6~14の芳香族炭化水素基であり、Arの水素原子の一部分は炭素数1~10のアルキル基、炭素数6~10のアリール基またはアリールアルキル基、炭素数3~10のシクロアルキル基またはシクロアルキルアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基およびハロゲン基からなる群から選択される置換基で置換されていてもよい。R1は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1~5のアルキル基、ハロゲン原子またはフェニル基である。R1は、Yに結合しているカルボキシ基またはZに含まれるカルボキシ基と反応して環を形成していてもよい。Xは、-CR2R3-、-CO-、-SO2-、-O-、-S-、-SS-、-SO-、-OCO-、-SiR2R3-または直結合を示し、R2およびR3は、水素、ハロゲン原子、またはハロゲン原子で置換されてもよい炭素数1~12の炭化水素基を示す。R2およびR3は、互いに結合して環を形成していてもよい。Yは、4価のカルボン酸残基である。Zは、それぞれ独立して水素原子または一般式(2)で表される置換基を示し、ただしZのうち1個以上は一般式(2)で表される置換基である。pは、平均値が0~5の数である。nは、平均値が1~20の数である。
【0101】
【0102】
式(2)中、Wは、2価または3価のカルボン酸残基であり、mは、1または2であり、*は結合部位である。
【0103】
上記一般式(3)中のYは、少なくとも1つの芳香族炭化水素基を含むことが好ましい。芳香族炭化水素基の例には、フェニル基、ビフェニル基、ベンゾフェノン基、ナフタレン基、ビフェニルエーテル基などが含まれる。これらのうち、ビフェニル基、ベンゾフェノン基、およびナフタレン基が好ましい。Yが芳香族炭化水素基を含むと、樹脂(の構造単位)のLUMO(最低空軌道)の値が小さくなる。これにより、HOMO(最高被占軌道)-LUMOエネルギーギャップを小さくして、最低励起三重項状態(T1)のエネルギーも小さくすることができる。
【0104】
また、上記一般式(3)中のpは、現像液への溶解性を高める観点から平均値が0~3の数であることが好ましく、平均値が1の数であることがより好ましい。
【0105】
上記積層体は、10nm以上400nm以下の波長のレーザー(後述)を支持体側から接着剤層に対して照射することにより、支持体と被着体を分離可能である。
【0106】
3.積層体の処理方法
本発明の一実施形態に係る積層体の処理方法は、(1)上述の積層体を準備する工程と、(2)上記積層体に光を照射して上記支持体と上記被着体とを分離する工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
【0107】
[積層体を用意する工程]
積層体を用意する工程は、上述のように積層体を形成するか、または、すでに形成されている積層体を用意する工程である。
【0108】
[支持体と被着体とを分離する工程]
支持体と被着体とを分離する工程は、接着剤層に光を照射することにより、支持体と被着体とを分離する工程である。
【0109】
照射される光は、支持体と被着体とを分離できれば、特に限定されない。本発明においては、上記光は紫外線であることが好ましく、上記紫外線の波長は、10nm以上400nm以下であることがより好ましく、100nm以上400nm以下であることがさらに好ましい。上記紫外線の波長が10nm以上であると、接着剤層の成分である重合体が光を吸収することで変質を起こして、強度および接着力が低下させるので、支持体と被着体とを容易に分離することができる。また、波長が400nm以下であると、加工部の接着剤層が光を吸収するので、硬化膜の残渣が生じるのを抑制することができる。なお、上記積層体は、従来は分離性が高まりにくかった比較的長波長(たとえば355nm)の光またはレーザーを用いたときにも、高い分離性を発現する。
【0110】
上記紫外線の光源の例には、低水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、遠紫外線灯レーザーが含まれる。上記光源の中では、レーザーであることが好ましい。
【0111】
上記レーザーの例には、固体レーザー、液体レーザー、気体レーザーが含まれる。また、上記固体レーザーの例には、半導体励起レーザーなどが含まれる。液体レーザーの例には、色素レーザーなどが含まれる。気体レーザーの例には、エキシマレーザーなどが含まれる。上記レーザーの中では、半導体励起レーザーであることが好ましい。
【0112】
上記半導体励起レーザーの例には、Nd:YAGレーザー、Nd:YLFレーザー、Nd:ガラスレーザー、Nd:YVO4レーザー、Yb:YAGレーザー、Ybドープファイバーレーザー、Er:YAGレーザー、Tm:YAGレーザーなどが含まれる。エキシマレーザーの例には、KrFレーザー、XeClレーザー、ArFレーザー、F2レーザーなどが含まれる。上記レーザーの中では、Nd:YAGレーザーであることが好ましい。
【0113】
また、接着剤層に照射する光の出力および積算光量は、光源等の種類によって異なるが、照射する光がレーザーである場合には、上記出力は、0.1mW以上200W以下であるものを用いることができる。また、上記積算光量は、1mJ/cm2以上50J/cm2以下であることが好ましい。積算光量が、0.1mJ/cm2以上であると、アブレーションの際に生じる焦げ、剥離カスなどが生じにくい。50J/cm2以下であるとアブレーションの速度を適正に制御して適正な加工をすることができる。
【0114】
接着剤層に光(レーザー)を照射する方法としては、支持体側からレーザーを接着剤層の全面に照射することが好ましい。レーザーを照射する方法は、特に限定されず、公知の方法で行うことができる。
【0115】
上記積層体は、上記接着剤層への光(レーザー)の照射により、上記支持体と上記被着体とを分離可能である。
【0116】
なお、支持体と被着体とを分離する工程の前に、用意された積層体を加工する工程を含んでもよい。
【0117】
上記積層体を加工する方法には、ダイシング、裏面研削などの被着体の薄膜化、フォトファブリケーション、半導体チップの積層、各種素子の搭載、樹脂封止などが含まれる。
【0118】
また、上記加工する工程の後、支持体と被着体とを分離する工程の前に、上記加工処理された積層体をある装置から別の装置へ移動させる工程を含んでもよい。上記積層体の移動させる方法としては、ロボットアームなどが含まれる。
【0119】
このようにして、本発明の積層体が処理される。
【実施例0120】
以下、実施例および比較例に基づいて、本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0121】
なお、各種測定機器について、同一の機種を使用した場合には、2か所目から機器メーカー名を省略している。また、実施例において、測定用硬化膜付き基板の作製に使用しているガラス基板は、全て同じ処理を施して使用している。また、各成分の含有量について、小数第一位が0であるときは、小数点以下の表記を省略することがある。
【0122】
1.樹脂の合成
以下の合成例に記載した方法で、アルカリ可溶性樹脂(A1)-1~(A1)-16を合成した。これらの合成例における樹脂の評価は、断りのない限り以下の通りに行った。
【0123】
[固形分濃度]
合成例中で得られた樹脂溶液1gをガラスフィルター〔重量:W0(g)〕に含浸させて秤量し〔W1(g)〕、160℃にて2時間加熱した後の重量〔W2(g)〕から次式より求めた。
固形分濃度(重量%)=100×(W2-W0)/(W1-W0)
【0124】
[酸価]
樹脂溶液をジオキサンに溶解させ、電位差滴定装置「COM-1600」(平沼産業株式会社製)を用いて1/10N-KOH水溶液で滴定して求めた。
【0125】
[分子量]
ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GPC)「HLC-8220GPC」(東ソー株式会社製、溶媒:テトラヒドロフラン、カラム:TSKgelSuper H-2000(2本)+TSKgelSuper H-3000(1本)+TSKgelSuper H-4000(1本)+TSKgelSuper H-5000(1本)(東ソー株式会社製)、温度:40℃、速度:0.6ml/min)にて測定し、標準ポリスチレン(東ソー株式会社製、PS-オリゴマーキット)換算値として重量平均分子量(Mw)を求めた。
【0126】
合成例で記載する略号は次のとおりである。
FDA:9,9’-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン
TFMB:2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン
m-TB:2,2’-ジメチルビフェニル-4,4’-ジアミン
BPFE: ビスフェノールフルオレン型エポキシ樹脂(ビスフェノールフルオレンとエピクロルヒドリンを反応させた樹脂、エポキシ当量256g/eq)
YD-7011R:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(ビスフェノールAとエピクロルヒドリンを反応させた樹脂、エポキシ当量480g/eq)
YX8000:水添エポキシ樹脂(「jER YX8000」、エポキシ当量205g/eq、三菱ケミカル株式会社製、「jER」は同社の登録商標)
BPDA:3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
BTDA:3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
PMDA:ベンゼン-1,2,4,5-テトラカルボン酸無水物
αNTDA:ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸二無水物
βNTDA:ナフタレン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物
HPMDA:1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物
THPA:1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物
TPP:トリフェニルホスフィン
AA:アクリル酸
GMA:メタクリル酸グリシジル
TEAB:臭化テトラエチルアンモニウム
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
NMP:N-メチル-2-ピロリドン
【0127】
[合成例1]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、FDA(11.00g、31.6mmol)、NMP(60.93g)を仕込み、20~23℃でFDAを溶解した。その後、αNTDA(4.23g、15.8mmol)を加え、85~90℃で2時間攪拌した。次いで、THPA(4.80g、31.6mmol)、NMP(19.21g)の混合液を反応液へ添加し、85~90℃で1時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-1を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は185mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは2488であった。
【0128】
[合成例2]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、FDA(11.00g、31.6mmol)、NMP(60.93g)を仕込み、20~23℃でFDAを溶解した。その後、βNTDA(4.23g、15.8mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(4.80g、31.6mmol)、NMP(19.21g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-2を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は185mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは4967であった。
【0129】
[合成例3]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、FDA(12.00g、34.4mmol)、NMP(68.25g)を仕込み、20~23℃でFDAを溶解した。その後、BPDA(5.07g、17.2mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(5.24g、34.4mmol)、NMP(20.96g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-3を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は176mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは6239であった。
【0130】
[合成例4]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、FDA(13.00g、37.3mmol)、NMP(68.29g)を仕込み、20~23℃でFDAを溶解した。その後、PMDA(4.07g、18.6mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(5.68g、37.3mmol)、NMP(22.70g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-4を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は197mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは9024であった。
【0131】
[合成例5]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、FDA(10.00g、28.7mmol)、NMP(58.50g)を仕込み、20~23℃でFDAを溶解した。その後、BTDA(4.62g、14.3mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(4.37g、28.7mmol)、NMP(17.47g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-5を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は183mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは5055であった。
【0132】
[合成例6]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、TFMB(11.00g、34.3mmol)、NMP(62.42g)を仕込み、20~23℃でTFMBを溶解した。その後、αNTDA(4.61g、17.2mmol)を加え、85~90℃で2時間攪拌した。次いで、THPA(5.23g、34.3mmol)、NMP(20.91g)の混合液を反応液へ添加し、85~90℃で1時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-6を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は182mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは2485であった。
【0133】
[合成例7]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、TFMB(11.00g、34.3mmol)、NMP(64.21g)を仕込み、20~23℃でTFMBを溶解した。その後、BPDA(5.05g、17.2mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(5.23g、34.3mmol)、NMP(20.91g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-7を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は189mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは3805であった。
【0134】
[合成例8]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、TFMB(10.00g、31.2mmol)、NMP(60.12g)を仕込み、20~23℃でTFMBを溶解した。その後、BTDA(5.03g、15.6mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(4.75g、31.2mmol)、NMP(19.00g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-8を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は187mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは4536であった。
【0135】
[合成例9]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、m-TB(9.00g、42.4mmol)、NMP(58.74g)を仕込み、20~23℃でm-TBを溶解した。その後、αNTDA(5.68g、21.2mmol)を加え、75~80℃で2時間攪拌した。次いで、THPA(6.45g、42.4mmol)、NMP(25.80g)の混合液を反応液へ添加し、75~80℃で1時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-9を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は228mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは1948であった。
【0136】
[合成例10]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、m-TB(9.00g、42.4mmol)、NMP(60.95g)を仕込み、20~23℃でm-TBを溶解した。その後、BPDA(6.24g、21.2mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(6.45g、42.4mmol)、NMP(25.80g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-10を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は247mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは7497であった。
【0137】
[合成例11]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、m-TB(8.00g、37.7mmol)、NMP(56.29g)を仕込み、20~23℃でm-TBを溶解した。その後、BTDA(6.07g、18.8mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(5.73g、37.7mmol)、NMP(22.93g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-11を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は263mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは14505であった。
【0138】
[合成例12]
塩化カルシウム管および還流冷却機付き200mLの四つ口フラスコ中に、m-TB(9.00g、42.4mmol)、NMP(54.49g)を仕込み、20~23℃でm-TBを溶解した。その後、PMDA(4.62g、21.2mmol)を加え、20~23℃で5時間攪拌した。次いで、THPA(6.45g、42.4mmol)、NMP(25.80g)の混合液を反応液へ添加し、20~23℃で3時間攪拌し、アミド基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)-12を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は20重量%であり、酸価(固形分換算)は292mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは10942であった。
【0139】
[合成例13]
還流冷却機付き250mLの四つ口フラスコ中に、BPFE(50.00g、0.10mol)、AA(14.07g、0.20mol)、TPP(0.26g)、およびPGMEA(40.00g)を仕込み、100~105℃で12時間攪拌して、反応生成物を得た。その後、PGMEA(25.00g)を仕込み固形分が50質量%となるように調整した。
【0140】
次いで、得られた反応生成物にHPMDA(10.95g、0.05mol)およびTHPA(7.43g、0.05mol)を仕込み、115~120℃で6時間攪拌し、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)’-13を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は56.0質量%であり、酸価(固形分換算)は105mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは4000であった。
【0141】
[合成例14]
還流冷却機付き250mLの四つ口フラスコ中に、YD-7011R(50.00g、0.05mol)、AA(7.59g、0.11mol)、TPP(0.14g)、およびPGMEA(40.00g)を仕込み、100~105℃で12時間攪拌して、反応生成物を得た。その後、PGMEA(20.00g)を仕込み固形分が50質量%となるように調整した。
【0142】
次いで、得られた反応生成物にBPDA(5.42g、0.02mol)およびTHPA(6.41g、0.04mol)を仕込み、115~120℃で6時間攪拌し、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)’-14を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は53.7質量%であり、酸価(固形分換算)は68mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは7300であった。
【0143】
[合成例15]
還流冷却機付き250mLの四つ口フラスコ中に、3’,4’-エポキシシクロヘキシルメチル 3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート(25.00g、0.10mol)、AA(14.28g、0.20mol)、TEAB(0.63g)、およびPGMEA(40.00g)を仕込み、100~105℃で20時間攪拌して、反応生成物を得た。その後、PGMEA(20.00g)を仕込み固形分が50質量%となるように調整した。
【0144】
次いで、得られた反応生成物にBPDA(10.29g、0.03mol)およびTHPA(11.97g、0.08mol)を仕込み、120~125℃で8時間攪拌した。さらに、GMA(11.60g、0.08mol)を仕込み、105~110℃で8時間攪拌し、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)’-15を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は64.8質量%であり、酸価(固形分換算)は55mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは4200であった。
【0145】
[合成例16]
還流冷却機付き250mLの四つ口フラスコ中に、YX8000(50.00g、0.12mol)、AA(17.58g、0.24mol)、TPP(0.32g)、およびPGMEA(40.00g)を仕込み、100~105℃で20時間攪拌して、反応生成物を得た。その後、PGMEA(20.00g)を仕込み固形分が50質量%となるように調整した。
【0146】
次いで、得られた反応生成物にHPMDA(13.67g、0.06mol)およびTHPA(9.28g、0.06mol)を仕込み、115~120℃で6時間攪拌し、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂(A1)’-16を得た。得られた樹脂溶液の固形分濃度は58.3質量%であり、酸価(固形分換算)は115mgKOH/gであり、GPC分析によるMwは4000であった。
【0147】
2.樹脂組成物の調製
表1および表2に記載の配合量(単位は質量%)で組成物1~16の接着剤層形成用の樹脂組成物を調製した。表1および2で使用した配合成分は以下のとおりである。
【0148】
(アルカリ可溶性樹脂)
(A1)-1:合成例1で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-2:合成例2で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-3:合成例3で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-4:合成例4で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-5:合成例5で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-6:合成例6で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-7:合成例7で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-8:合成例8で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-9:合成例9で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-10:合成例10で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-11:合成例11で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度20.0質量%)
(A1)-12:合成例12で得られたアミド基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃20.0質量%)
(A1)’-13:合成例13で得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃56.0質量%)
(A1)’-14:合成例14で得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度53.7質量%)
(A1)’-15:合成例15で得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度64.8質量%)
(A1)’-16:合成例16で得られた不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂溶液(固形分濃度58.3質量%)
【0149】
(光重合性化合物)
(B):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(KAYARAD DPHA、日本化薬社製)
【0150】
(光重合開始剤/光増感剤)
(C):2,2-ジメトキシ―2-フェニルアセトフェノン(IGM ResinsB.V.社製OMNIRAD651)
(D):ミヒラーケトン
【0151】
(エポキシ化合物)
(E):テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂(YX4000、三菱ケミカル株式会社製)
【0152】
(溶剤)
(F―1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)
(F-2):N-メチル-2-ピロリドン(NMP)
【0153】
【0154】
【0155】
3.評価
各樹脂組成物について、アミド基がイミド化しない条件で形成した硬化膜(塗膜)、およびアミド基をイミド化させて形成した硬化膜をそれぞれ形成し、以下の評価を行った。なお、アミド基がイミド化しない条件で形成した硬化膜(塗膜)の評価は、組成物1~組成物3、組成物5~組成物8、組成物11および組成物13~組成物16を用いて行い、アミド基をイミド化させて形成した硬化膜の評価は、組成物1~組成物16を用いて行った。
【0156】
3-1.アミド基がイミド化しない条件で形成した硬化膜(塗膜)の評価
[最低励起三重項状態(T1)のエネルギーの算出方法]
アミド基含有アルカリ可溶性樹脂((A1)-1~(A1)-3、(A1)-5~(A1)-8、(A1)-11)の最低励起三重項状態(T1)のエネルギーは、下記一般式(4)で表される(A1)成分の構成単位を基に、量子化学計算により求めた。最低励起三重項状態(T1)のエネルギーを求めるため、「Gaussian16,RevisionB.01」ソフトウエアパッケージ(Gaussian Inc.)を使用した。具体的には、以下の計算手法によって、最低励起三重項エネルギー(T1)を得た。まず、一般式(4)で表される(A1)成分の構成単位(R5~R9はすべて水素で置換)の分子構造(分子座標)に対し、電荷0および多重度1で、密度汎関数法(DFT)により、汎関数にB3LYP、基底関数に6-31G(d)を用いて、基底状態の構造最適化計算を実施した(Gaussian入力ライン「#B3LYP/6-31G(d)OPT」)。次に、構造最適化された分子構造において、電荷0および多重度1を用い、時間依存密度汎関数法(TDDFT)により、汎関数にB3LYP、基底関数に6-31G(d)を用いて最低励起三重項エネルギー(T1)を計算した(Gaussian入力ライン「#B3LYP/6-31G(d)td=(50-50,nstates=4)」)。
【0157】
【0158】
また、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂((A1)’-13~(A1)’-16)の最低励起三重項状態(T1)のエネルギーは、それぞれ下記一般式(5)、一般式(6)、一般式(7)、および一般式(8)で表される構成単位を基に、上述の量子化学計算により求めた。
【0159】
【0160】
【0161】
【0162】
【0163】
[レーザー加工性の評価方法]
(レーザー加工性評価用の試験基板の作成)
それぞれの樹脂組成物を、125mm×125mmの合成石英ガラス基板(以下「石英ガラス基板」という)上に、加熱硬化処理後の膜厚が1μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で3分間プリベークをしてレーザー加工性評価用の試験基板を得た。
【0164】
(レーザー加工性の評価)
上記条件で作成した試験基板に対し、フラッシュランプ励起Nd:YAGQ-SWレーザー発振器「Callisto」(株式会社ブイ・テクノロジー製)を用いて、レーザー(レーザー波長:266nm、355nm)を石英ガラス基板側から照射した。3~700mJ/cm2のレーザーエネルギーで硬化膜(塗膜)の加工(塗膜除去)を行い、加工した硬化膜(塗膜)を光学顕微鏡にて観察した。なお、○以上を合格とした。
【0165】
(266nmレーザー加工性の評価基準)
◎:レーザーエネルギーが50mJ/cm2以下でもレーザー照射部に塗膜残渣がない
○:レーザーエネルギーが50mJ/cm2以下では塗膜残渣が生じるが、50mJ/cm2より大きく100mJ/cm2以下だとレーザー照射部に塗膜残渣がない
△:レーザーエネルギーが100mJ/cm2以下では塗膜残渣が生じるが、100mJ/cm2より大きく200mJ/cm2以下だとレーザー照射部に塗膜残渣がない
×:レーザーエネルギーが200mJ/cm2より大きくてもレーザー照射部に塗膜残渣が生じる
【0166】
(355nmレーザー加工性の評価基準)
◎:レーザーエネルギーが100mJ/cm2以下でもレーザー照射部に塗膜残渣がない
○:レーザーエネルギーが100mJ/cm2以下では塗膜残渣が生じるが、100mJ/cm2より大きく300mJ/cm2以下だとレーザー照射部に塗膜残渣がない
△:レーザーエネルギーが300mJ/cm2以下では塗膜残渣が生じるが、300mJ/cm2より大きく500mJ/cm2以下だとレーザー照射部に塗膜残渣がない
×:レーザーエネルギーが500mJ/cm2より大きくてもレーザー照射部に塗膜残渣が生じる
【0167】
[透過率]
(透過率測定用の試験基板の作成)
アルカリ可溶性樹脂(A1)-1~(A1)’-16を、125mm×125mmの合成石英ガラス基板(「石英ガラス基板」)上に、加熱硬化処理後の膜厚が1μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で3分間プリベークをして、透過率測定用の試験基板を得た。
【0168】
(透過率の測定)
上記条件で作成した試験基板について、分光光度計(装置:日本電色SD7000)を用いて、355nmにおける光透過率を測定した。
【0169】
評価結果を表3に示す。
【0170】
【0171】
3-2.アミド基をイミド化させて形成した硬化膜の評価
[最低励起三重項状態(T1)のエネルギーの算出方法]
アミド基含有アルカリ可溶性樹脂((A1)-1~(A1)-12)について、加熱によりアミド基がイミド化した(一般式(4)中の2つのN-R9がいずれも、Yに結合しているCOOHと反応してイミド基を生成した)ものとして、「3-1.アミド基がイミド化しない条件で形成した硬化膜(塗膜)の評価」で説明した方法により、最低励起三重項エネルギー(T1)を計算した。なお、不飽和基含有アルカリ可溶性樹脂((A1)’-13~(A1)’-16)は、加熱してもイミド化しないので、上記方法で算出した最低励起三重項エネルギー(T1)をそのまま評価に用いた。
【0172】
[レーザー加工性の評価方法]
(レーザー加工性評価用の試験基板の作成)
それぞれの樹脂組成物を、125mm×125mmの合成石英ガラス基板(以下「石英ガラス基板」という)上に、加熱硬化処理後の膜厚が1μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で3分間プリベークをした、次いで、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、レーザー加工性評価用の試験基板を得た。
【0173】
(レーザー加工性の評価)
上記条件で作成した試験基板に対し、「3-1.アミド基がイミド化しない条件で形成した硬化膜(塗膜)の評価」で説明した方法により、266nmレーザーおよび355nmレーザーによるレーザー加工性を評価した。
【0174】
[耐薬品性の評価方法]
(耐薬品性評価用の試験基板の作成)
それぞれの樹脂組成物を、125mm×125mmのガラス基板「#1737」(コーニング社製)(「ガラス基板」)上に、加熱硬化処理後の膜厚が10μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて110℃で5分間プリベークをして硬化膜(塗膜)を作製した。次いで、波長365nmの照度が30mW/cm2の超高圧水銀ランプで100mJ/cm2の紫外線を照射して感光部分の光硬化反応を行った。次いで、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、耐薬品性評価用の試験基板を得た。
【0175】
(耐薬品性の評価)
上記条件で作成した試験用基板をアセトン液中に室温で30分浸漬した後、膜厚を測定して残膜率を計算し、下記基準にて耐薬品性を評価した。
残膜率(%)=浸漬後の本硬化膜の膜厚÷浸漬前の本硬化膜の膜厚×100
◎:硬化膜の残膜率が100%で、外観も変化が無い。
○:硬化膜の残膜率が100%だが、外観が白くなる等の変化が見られる。
△:硬化膜の残膜率が100%より低下し、膜厚が減少している。
×:硬化膜が全て剥がれ落ち、測定が出来ない。
【0176】
[解像性の評価方法]
それぞれの樹脂組成物を、予め低圧水銀灯で波長254nmの照度1000mJ/cm2の紫外線を照射して表面を洗浄した125mm×125mmのガラス基板「#1737」(コーニング社製)(以下「ガラス基板」という)上に、加熱硬化処理後の膜厚が10μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて110℃で5分間プリベークをして、解像性評価用の試験基板を得た。
【0177】
次いで、波長365nmの照度が30mW/cm2の超高圧水銀ランプで、ライン/スペースが10μm~100μmで形成された石英マスクを通して100mJ/cm2の紫外線を照射して感光部分の光硬化反応を行った。次いで、露光した上記露光膜を23℃の0.8%TMAH現像液により1kgf/cm2のシャワー圧にて、パターンが現れ始める現像時間(ブレイクタイム=BT)から20秒の現像処理を行った。その後、5kgf/cm2のスプレー水洗を行い、露光膜の未露光部分を除去してガラス基板上にラインパターンを形成した。さらに、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、膜厚10μmで回路形成可能な最小ライン/スペース線幅のアスペクト比(μm)として評価した。なお、上記アスペクト比は、1以上になることが好ましい。
【0178】
[透過率の評価方法]
(透過率測定用の試験基板の作成)
アルカリ可溶性樹脂(A1)-1~(A1)’-16を、125mm×125mmの合成石英ガラス基板(「石英ガラス基板」)上に、加熱硬化処理後の膜厚が1μmとなるようにスピンコーターを用いて塗布し、ホットプレートを用いて90℃で3分間プリベークした。次いで、熱風乾燥機を用いて230℃で30分間、本硬化(ポストベーク)し、透過率測定用の試験基板を得た。
【0179】
(透過率の測定)
上記条件で作成した試験基板について、分光光度計(装置:日本電色SD7000)を用いて、355nmにおける光透過率を測定した。
【0180】
評価結果を表4および表5に示す。
【0181】
【0182】
【0183】
表3~表5から明らかなように、T1エネルギーが2.90eV以下の、アミド基またはイミド基を含有する樹脂を含む接着剤層は、レーザー加工による変質または分解が良好に生じて塗膜残渣が生じにくかった。この結果から、当該樹脂組成物から形成した接着剤層によれば、支持体と被着体との分離性も良好であることが理解できる。
本発明は、様々な製品の製造時に使用され得る接着剤を有する積層体を提供することができる。特に、半導体ウエハ等を支持体に仮止めして加工する工程にとって好適な積層体を提供することができる。