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特許7176469イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含むシロキサンポリマー、感光性樹脂組成物、パターン形成方法、及び光半導体素子の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-14
(45)【発行日】2022-11-22
(54)【発明の名称】イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含むシロキサンポリマー、感光性樹脂組成物、パターン形成方法、及び光半導体素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C08G 59/18 20060101AFI20221115BHJP
   G03F 7/075 20060101ALI20221115BHJP
   G03F 7/004 20060101ALI20221115BHJP
   G03F 7/20 20060101ALI20221115BHJP
   C08G 59/20 20060101ALI20221115BHJP
   C08G 77/52 20060101ALI20221115BHJP
   C08G 77/04 20060101ALI20221115BHJP
【FI】
C08G59/18
G03F7/075 511
G03F7/004 501
G03F7/004 502
G03F7/004 503Z
G03F7/20 521
C08G59/20
C08G77/52
C08G77/04
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2019084933
(22)【出願日】2019-04-26
(65)【公開番号】P2020094168
(43)【公開日】2020-06-18
【審査請求日】2021-04-21
(31)【優先権主張番号】P 2018221908
(32)【優先日】2018-11-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002240
【氏名又は名称】弁理士法人英明国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】丸山 仁
(72)【発明者】
【氏名】曽我 恭子
【審査官】尾立 信広
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-173920(JP,A)
【文献】特開平09-095419(JP,A)
【文献】特開平05-255508(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 1/00-101/14
C08K 3/00-13/08
C08G 59/00-59/72
C08G 77/00-77/62
C08G 65/00-67/04
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
主鎖にポリシロキサン骨格、シルフェニレン骨格、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含み、側鎖にエポキシ基を含むシロキサンポリマーであって、下記式(A1)~(A4)で表される繰り返し単位を含むものであるシロキサンポリマー
【化1】
[式中、R 1 ~R 4 は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基である。mは、それぞれ独立に、1~600の整数である。mが2以上の整数のとき、各R 3 は、互いに同一であっても異なっていてもよく、各R 4 は、互いに同一であっても異なっていてもよい。a 1 、a 2 、a 3 及びa 4 は、0<a 1 <1、0<a 2 <1、0<a 3 <1、0<a 4 <1、及びa 1 +a 2 +a 3 +a 4 =1を満たす数である。X 1 は、下記式(X1)で表される2価の基である。X 2 は、下記式(X2)で表される2価の基である。
【化2】
(式中、R 11 及びR 12 は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。n 1 及びn 2 は、それぞれ独立に、0~7の整数である。R 13 は、炭素数1~8の2価炭化水素基であり、その炭素原子間にエステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。)
【化3】
(式中、R 21 及びR 22 は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~8の1価炭化水素基である。R 23 及びR 24 は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。p 1 及びp 2 は、それぞれ独立に、1~6の整数である。qは、1~100の整数である。)]
【請求項2】
前記ポリマーからなる膜厚10μmの膜の波長405nmの光の透過率が97%以上である請求項1記載のシロキサンポリマー。
【請求項3】
qが、1~50の整数である請求項1又は2記載のシロキサンポリマー。
【請求項4】
qが、5~20の整数である請求項3記載のシロキサンポリマー。
【請求項5】
mが、10~100の整数である請求項1~のいずれか1項記載のシロキサンポリマー。
【請求項6】
11、R12、R21及びR22が、水素原子である請求項~5のいずれか1項記載のシロキサンポリマー。
【請求項7】
重量平均分子量が3,000~500,000である請求項1~6のいずれか1項記載のシロキサンポリマー。
【請求項8】
(A)請求項1~7のいずれか1項記載のシロキサンポリマー及び(B)光酸発生剤を含む感光性樹脂組成物。
【請求項9】
(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対し、0.05~20質量部である請求項8記載の感光性樹脂組成物。
【請求項10】
更に、(C)カチオン重合性架橋剤を含む請求項8又は9記載の感光性樹脂組成物。
【請求項11】
更に、(D)溶剤を含む請求項8~10のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項12】
更に、(E)酸化防止剤を含む請求項8~11のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物。
【請求項13】
(i)請求項8~12のいずれか1項記載の感光性樹脂組成物を用いて基板上に感光性樹脂皮膜を形成する工程、
(ii)前記感光性樹脂皮膜を露光する工程、及び
(iii)前記露光した感光性樹脂皮膜を、現像液を用いて現像する工程
を含むパターン形成方法。
【請求項14】
請求項13記載のパターン形成方法を含む、感光性樹脂皮膜を備える光半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含むシロキサンポリマー、感光性樹脂組成物、パターン形成方法、及び光半導体素子の製造方法
に関する。
【背景技術】
【0002】
これまで、発光ダイオード(LED)、CMOSイメージセンサー等に代表される各種光学デバイスには、封止保護材料としてエポキシ樹脂が主に用いられてきた。中でも、高い透明性と耐光性を持つものとして、エポキシ変性シリコーン樹脂が数多く用いられてきており、シルフェニレン骨格に脂環式エポキシ基を導入したタイプ(特許文献1)も存在している。
【0003】
耐光性において従来のデバイスなら問題がなくても、近年のLEDを始めとする光学デバイスは高出力化が進んできているため、従来の封止保護材料では耐光性が十分でなく、発ガス、変色等の問題があった。また、近年では、各種光学デバイスも微細加工が必要なものが多い。そのような微細加工を行う場合、エポキシ樹脂系材料に代表される各種レジスト材料が用いられてきた。しかし、前述したエポキシ変性シリコーン樹脂は10μm程度の微細加工が可能な材料ではない。レジスト材料に適用可能なエポキシ樹脂として、両末端脂環式エポキシ変性シルフェニレンを架橋剤として導入したタイプ(特許文献2)が存在しているが、より高透明性を目標とした場合、耐熱性、耐光性について十分とは言えず、より厳しい条件にも耐え得る皮膜を与え得る材料が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特公平8-32763号公報
【文献】特開2012-001668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、前記事情に鑑みなされたもので、高透明性かつ高耐光性の皮膜を与え得る新規ポリマー、並びに幅広い波長で微細なパターン形成が可能でありながら、パターン形成後に高透明性、高耐光性かつ高耐熱性の皮膜を与えることができる感光性樹脂組成物、該感光性樹脂組成物を用いたパターン形成方法、及び光半導体素子の製造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】
【0006】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、主鎖にポリシロキサン骨格、シルフェニレン骨格、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含み、側鎖にエポキシ基を含むポリマーが高透明性かつ高耐光性の皮膜を与えること、及び前記ポリマーと光酸発生剤とを含む感光性樹脂組成物によって、幅広い波長で微細なパターン形成が可能でありながら、パターン形成後に高透明性、高耐光性かつ高耐熱性の皮膜を与えることができることを見出し、本発明を完成させた。
【0007】
したがって、本発明は、下記シロキサンポリマー、感光性樹脂組成物、パターン形成方法、及び光半導体素子の製造方法を提供する。
1.主鎖にポリシロキサン骨格、シルフェニレン骨格、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含み、側鎖にエポキシ基を含むシロキサンポリマー。
2.前記ポリマーからなる膜厚10μmの膜の波長405nmの光の透過率が97%以上である1のシロキサンポリマー。
3.下記式(A1)~(A4)で表される繰り返し単位を含む1又は2のシロキサンポリマー。
【化1】
[式中、R1~R4は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基である。mは、それぞれ独立に、1~600の整数である。mが2以上の整数のとき、各R3は、互いに同一であっても異なっていてもよく、各R4は、互いに同一であっても異なっていてもよい。a1、a2、a3及びa4は、0<a1<1、0<a2<1、0<a3<1、0<a4<1、及びa1+a2+a3+a4=1を満たす数である。X1は、下記式(X1)で表される2価の基である。X2は、下記式(X2)で表される2価の基である。
【化2】
(式中、R11及びR12は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。n1及びn2は、それぞれ独立に、0~7の整数である。R13は、炭素数1~8の2価炭化水素基であり、その炭素原子間にエステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。)
【化3】
(式中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~8の1価炭化水素基である。R23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。p1及びp2は、それぞれ独立に、1~6の整数である。qは、0~100の整数である。)]
4.qが、5~20の整数である3のシロキサンポリマー。
5.mが、10~100の整数である3又は4のシロキサンポリマー。
6.R11、R12、R21及びR22が、水素原子である3~5のいずれかのシロキサンポリマー。
7.重量平均分子量が3,000~500,000である1~6のいずれかのシロキサンポリマー。
8.(A)1~7のいずれかのシロキサンポリマー及び(B)光酸発生剤を含む感光性樹脂組成物。
9.(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対し、0.05~20質量部である8の感光性樹脂組成物。
10.更に、(C)カチオン重合性架橋剤を含む8又は9の感光性樹脂組成物。
11.更に、(D)溶剤を含む8~10のいずれかの感光性樹脂組成物。
12.更に、(E)酸化防止剤を含む8~11のいずれかの感光性樹脂組成物。
13.(i)8~12のいずれかの感光性樹脂組成物を用いて基板上に感光性樹脂皮膜を形成する工程、
(ii)前記感光性樹脂皮膜を露光する工程、及び
(iii)前記露光した感光性樹脂皮膜を、現像液を用いて現像する工程
を含むパターン形成方法。
14.13のパターン形成方法を含む、感光性樹脂皮膜を備える光半導体素子の製造方法。
【発明の効果】
【0008】
本発明のシロキサンポリマーは、容易に合成でき、高透明性かつ高耐光性の皮膜を与えることができる。また、前記ポリマー及び光酸発生剤を含む感光性樹脂組成物を使用することにより、酸素障害を受けず容易に皮膜を形成することができ、該皮膜は幅広い波長の光で露光できるため、微細なパターンを形成することができる。更に、本発明の感光性樹脂組成物から得られる皮膜は、透明性、耐光性及び耐熱性にも優れ、光半導体素子等の保護、封止用途に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[シロキサンポリマー]
本発明のシロキサンポリマーは、主鎖にポリシロキサン骨格、シルフェニレン骨格、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含み、側鎖にエポキシ基を含むものである。
【0010】
このようなポリマーとしては、下記式(A1)~(A4)で表される繰り返し単位(以下、それぞれ繰り返し単位A1~A4ともいう。)を含むものが好ましい。
【化4】
【0011】
式(A2)及び(A4)中、R1~R4は、それぞれ独立に、ヘテロ原子を含んでいてもよい炭素数1~20の1価炭化水素基である。mは、それぞれ独立に、1~600の整数である。mが2以上の整数のとき、各R3は、互いに同一であっても異なっていてもよく、各R4は、互いに同一であっても異なっていてもよい。繰り返し単位A2及びA4中、シロキサン単位が2以上ある場合、各シロキサン単位は、全て同一であってもよく、2種以上の異なるシロキサン単位を含んでいてもよい。2種以上の異なるシロキサン単位を含む場合(すなわち、mが2以上の整数のとき)、シロキサン単位がランダムに結合したものでも交互に結合したものでもよく、同種のシロキサン単位のブロックを複数含むものであってもよい。
【0012】
前記1価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~20のアルキル基、炭素数2~20のアルケニル基等の1価脂肪族炭化水素基、炭素数6~20のアリール基、炭素数7~20のアラルキル基等の1価芳香族炭化水素基が挙げられる。
【0013】
前記アルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。前記アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等が挙げられる。
【0014】
また、前記1価脂肪族炭化水素基にはヘテロ原子が含まれていてもよく、具体的には、前記1価脂肪族炭化水素基の水素原子の一部又は全部が、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子等で置換されていてもよく、その炭素原子間に、カルボニル基、エーテル結合、チオエーテル結合等が介在していてもよい。このようなヘテロ原子を含む1価脂肪族炭化水素基としては、2-オキソシクロヘキシル基等が挙げられる。
【0015】
前記アリール基としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基等が挙げられる。前記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0016】
また、前記1価芳香族炭化水素基にはヘテロ原子が含まれていてもよく、具体的には、前記1価芳香族炭化水素基の水素原子の一部又は全部が、炭素数1~10のアルコキシ基、炭素数1~10のアルキルチオ基、炭素数6~20のアリールオキシ基、炭素数6~20のアリールチオ基等で置換されていてもよい。
【0017】
前記炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、シクロプロピルオキシ基、n-ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、sec-ブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、シクロブチルオキシ基、n-ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、n-ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、n-へプチルオキシ基、n-オクチルオキシ基、n-ノニルオキシ基、n-デシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマンチルオキシ基等が挙げられる。
【0018】
前記炭素数1~10のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、n-プロピルチオ基、イソプロピルチオ基、シクロプロピルチオ基、n-ブチルチオ基、イソブチルチオ基、sec-ブチルチオ基、tert-ブチルチオ基、シクロブチルチオ基、n-ペンチルチオ基、シクロペンチルチオ基、n-ヘキシルチオ基、シクロヘキシルチオ基、n-へプチルチオ基、n-オクチルチオ基、n-ノニルチオ基、n-デシルチオ基、ノルボルニルチオ基、アダマンチルチオ基等が挙げられる。
【0019】
前記炭素数6~20のアリールオキシ基としては、フェニルオキシ基、2-メチルフェニルオキシ基、3-メチルフェニルオキシ基、4-メチルフェニルオキシ基、2-エチルフェニルオキシ基、3-エチルフェニルオキシ基、4-エチルフェニルオキシ基、4-tert-ブチルフェニルオキシ基、4-ブチルフェニルオキシ基、ジメチルフェニルオキシ基、ナフチルオキシ基、ビフェニリルオキシ基、ターフェニリルオキシ基等が挙げられる。
【0020】
前記炭素数6~20のアリールチオ基としては、フェニルチオ基、2-メチルフェニルチオ基、3-メチルフェニルチオ基、4-メチルフェニルチオ基、2-エチルフェニルチオ基、3-エチルフェニルチオ基、4-エチルフェニルチオ基、4-tert-ブチルフェニルチオ基、4-ブチルフェニルチオ基、ジメチルフェニルチオ基、ナフチルチオ基、ビフェニリルチオ基、ターフェニリルチオ基等が挙げられる。
【0021】
例えば、これらの基で置換されたアリール基としては、2-メトキシフェニル基、3-メトキシフェニル基、4-メトキシフェニル基、2-エトキシフェニル基、3-エトキシフェニル基、4-エトキシフェニル基、3-tert-ブトキシフェニル基、4-tert-ブトキシフェニル基、ビフェニリルオキシフェニル基、ビフェニリルチオフェニル基等が挙げられる。
【0022】
前記1価脂肪族炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~8がより好ましい。また、前記1価芳香族炭化水素基の炭素数は、1~14が好ましく、1~10がより好ましい。
【0023】
これらのうち、R1~R4としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基又はフェニル基が好ましく、メチル基又はフェニル基がより好ましい。
【0024】
式(A2)及び(A4)中、mは、それぞれ独立に、1~600の整数であるが、8~100の整数が好ましい。
【0025】
式(A1)~(A4)中、a1、a2、a3及びa4は、0<a1<1、0<a2<1、0<a3<1、0<a4<1、及びa1+a2+a3+a4=1を満たす数である。好ましくは、0.010≦a1+a2≦0.490、0.010≦a3+a4≦0.490、0.050≦a1+a3≦0.490、0.010≦a2+a4≦0.450、及びa1+a2+a3+a4=1を満たす数であり、更に好ましくは、0.050≦a1+a2≦0.450、0.050≦a3+a4≦0.450、0.200≦a1+a3≦0.450、0.050≦a2+a4≦0.300、及びa1+a2+a3+a4=1を満たす数である。
【0026】
式(A1)及び(A2)中、X1は、下記式(X1)で表される2価の基である。
【化5】
【0027】
式(X1)中、R11及びR12は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。n1及びn2は、それぞれ独立に、0~7の整数である。
【0028】
式(X1)中、R13は、炭素数1~8の2価炭化水素基であり、その炭素原子間にエステル結合又はエーテル結合を含んでいてもよい。前記2価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、メチレン基、エタン-1,1-ジイル基、エタン-1,2-ジイル基、プロパン-1,2-ジイル基、プロパン-1,3-ジイル基、ブタン-1,2-ジイル基、ブタン-1,3-ジイル基、ブタン-1,4-ジイル基等のアルカンジイル基等が挙げられる。また、前記2価炭化水素基の炭素原子間に、エステル結合又はエーテル結合が介在していてもよい。これらのうち、R13としては、メチレン基又はエチレン基が好ましく、メチレン基がより好ましい。
【0029】
式(A3)及び(A4)中、X2は、下記式(X2)で表される2価の基である。
【化6】
【0030】
式(X2)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~8の1価炭化水素基である。R23及びR24は、それぞれ独立に、水素原子又はメチル基である。p1及びp2は、それぞれ独立に、1~6の整数であるが、1~4の整数が好ましく、1又は2がより好ましい。qは、0~100の整数であるが、1~50の整数が好ましく、5~20の整数がより好ましい。
【0031】
前記炭素数1~8の1価炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、その具体例としては、炭素数1~8のアルキル基、炭素数2~8のアルケニル基等の1価脂肪族炭化水素基、炭素数6~8のアリール基、炭素数7又は8のアラルキル基等の1価芳香族炭化水素基が挙げられる。
【0032】
前記炭素数1~8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-へプチル基、n-オクチル基等が挙げられる。前記アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基等が挙げられる。
【0033】
前記アリール基としては、フェニル基、2-メチルフェニル基、3-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、2-エチルフェニル基、3-エチルフェニル基、4-エチルフェニル基、ジメチルフェニル基等が挙げられる。前記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0034】
21及びR22としては、水素原子、又は炭素数1~8のアルキル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましい。
【0035】
式(X2)中、添え字qで表されるアルキレンオキシド単位は、ランダムに結合したものでも交互に結合したものでもよく、同種のアルキレンオキシド単位のブロックを複数含むものであってもよい。
【0036】
本発明のシロキサンポリマーは、その重量平均分子量(Mw)が3,000~500,000が好ましく、5,000~200,000がより好ましい。Mwが前記範囲であれば、固体としてポリマーを得ることができ、また成膜性も確保することができる。なお、本発明においてMwは、テトラヒドロフラン(THF)を溶出溶剤として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算測定値である。
【0037】
本発明のシロキサンポリマーは、繰り返し単位A1~A4がランダムに結合したものでも交互に結合したものでもよく、各単位のブロックを複数含むものであってもよい。また、本発明のシロキサンポリマーにおいて、シロキサン単位の含有率は10~90質量%であることが好ましい。
【0038】
[シロキサンポリマーの製造方法]
本発明のシロキサンポリマーは、下記式(1)で表される化合物(以下、化合物(1)ともいう。)と、下記式(2)で表される化合物(以下、化合物(2)ともいう。)と、下記式(3)で表される化合物(以下、化合物(3)ともいう。)と、下記式(4)で表される化合物(以下、化合物(4)ともいう。)とを、金属触媒存在下、付加重合させることにより製造することができる。
【0039】
【化7】
(式中、R1~R4、R11~R13、R21~R24、m、n1、n2、p1、p2及びqは、前記と同じ。)
【0040】
前記金属触媒としては、白金(白金黒を含む)、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体;H2PtCl4・xH2O、H2PtCl6・xH2O、NaHPtCl6・xH2O、KHPtCl6・xH2O、Na2PtCl6・xH2O、K2PtCl4・xH2O、PtCl4・xH2O、PtCl2、Na2HPtCl4・xH2O(ここで、xは、0~6の整数が好ましく、特に0又は6が好ましい。)等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩;アルコール変性塩化白金酸(例えば、米国特許第3,220,972号明細書に記載のもの);塩化白金酸とオレフィンとの錯体(例えば、米国特許第3,159,601号明細書、米国特許第3,159,662号明細書、及び米国特許第3,775,452号明細書に記載のもの);白金黒やパラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの;ロジウム-オレフィン錯体;クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(いわゆるウィルキンソン触媒);塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン(特に、ビニル基含有環状シロキサン)との錯体等を使用することができる。
【0041】
触媒の使用量は触媒量であり、通常、化合物(1)~(4)の総質量中、白金族金属として0.001~0.1質量%であることが好ましい。
【0042】
前記重合反応においては、必要に応じて溶剤を使用してもよい。溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤が好ましい。前記重合条件として、触媒が失活せず、かつ短時間で重合の完結が可能という観点から、重合温度は、例えば40~150℃、特に60~120℃が好ましい。重合時間は、原料化合物の種類及び量にもよるが、重合系中に湿気の介入を防ぐため、およそ0.5~100時間、特に0.5~30時間で終了するのが好ましい。このようにして重合反応を終了後、溶剤を使用した場合はこれを留去することにより、前記ポリマーを得ることができる。
【0043】
反応方法は、特に限定されないが、まず、化合物(3)及び化合物(4)を混合して加熱した後、前記混合溶液に金属触媒を添加し、次いで化合物(1)及び化合物(2)を0.1~5時間かけて滴下するのがよい。
【0044】
各原料化合物は、化合物(3)及び化合物(4)が有するアルケニル基の合計に対し、化合物(1)及び化合物(2)が有するヒドロシリル基が、モル比で、好ましくは0.67~1.67、より好ましくは0.83~1.25となるように配合するのがよい。本発明のシロキサンポリマーのMwは、o-アリルフェノールのようなモノアリル化合物、又はトリエチルヒドロシランのようなモノヒドロシランやモノヒドロシロキサンを分子量調整剤として使用することにより制御することが可能である。
【0045】
[感光性樹脂組成物]
本発明の感光性樹脂組成物は、(A)前述したシロキサンポリマー及び(B)光酸発生剤を含むものである。(A)成分のシロキサンポリマーは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0046】
[(B)光酸発生剤]
(B)成分の光酸発生剤は、光照射によって分解し、酸を発生するものであれば特に限定されないが、波長190~500nmの光を照射することによって酸を発生するものが好ましい。(B)光酸発生剤は、硬化触媒として用いられる。前記光酸発生剤としては、例えば、オニウム塩、ジアゾメタン誘導体、グリオキシム誘導体、β-ケトスルホン誘導体、ジスルホン誘導体、ニトロベンジルスルホネート誘導体、スルホン酸エステル誘導体、イミド-イル-スルホネート誘導体、オキシムスルホネート誘導体、イミノスルホネート誘導体、トリアジン誘導体等が挙げられる。
【0047】
前記オニウム塩としては、下記式(B1)で表されるスルホニウム塩又は下記式(B2)で表されるヨードニウム塩が挙げられる。
【化8】
【0048】
式(B1)及び(B2)中、R101~R105は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~12のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~12のアリール基、又は置換基を有していてもよい炭素数7~12のアラルキル基である。A-は、非求核性対向イオンである。
【0049】
前記アルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基等が挙げられる。前記アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基等が挙げられる。前記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0050】
前記置換基としては、オキソ基、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1~12のアルコキシ基、直鎖状、分岐状又は環状の炭素数1~12のアルキル基、炭素数6~24のアリール基、炭素数7~25のアラルキル基、炭素数6~24のアリールオキシ基、炭素数6~24のアリールチオ基等が挙げられる。
【0051】
101~R105としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、2-オキソシクロヘキシル基等の置換基を有していてもよいアルキル基;フェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、o-、m-又はp-メトキシフェニル基、エトキシフェニル基、m-又はp-tert-ブトキシフェニル基、2-、3-又は4-メチルフェニル基、エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ターフェニリル基、ビフェニリルオキシフェニル基、ビフェニリルチオフェニル基等の置換基を有していてもよいアリール基;ベンジル基、フェネチル基等の置換基を有していてもよいアラルキル基が好ましい。これらのうち、置換基を有していてもよいアリール基、置換基を有していてもよいアラルキル基がより好ましい。
【0052】
前記非求核性対向イオンとしては、塩化物イオン、臭化物イオン等のハライドイオン;トリフレートイオン、1,1,1-トリフルオロエタンスルホネートイオン、ノナフルオロブタンスルホネートイオン等のフルオロアルカンスルホネートイオン;トシレートイオン、ベンゼンスルホネートイオン、4-フルオロベンゼンスルホネートイオン、1,2,3,4,5-ペンタフルオロベンゼンスルホネートイオン等のアリールスルホネートイオン;メシレートイオン、ブタンスルホネートイオン等のアルカンスルホネートイオン;トリフルオロメタンスルホンイミドイオン等のフルオロアルカンスルホンイミドイオン;トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチドイオン等のフルオロアルカンスルホニルメチドイオン;テトラキスフェニルボレートイオン、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートイオン等のボレートイオン等が挙げられる
【0053】
前記ジアゾメタン誘導体としては、下記式(B3)で表される化合物が挙げられる。
【化9】
【0054】
式(B3)中、R111及びR112は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~12のアリール基、又は炭素数7~12のアラルキル基である。
【0055】
前記アルキル基としては、R101~R105の説明において例示したものと同様のものが挙げられる。前記ハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、1,1,1-トリフルオロエチル基、1,1,1-トリクロロエチル基、ノナフルオロブチル基等が挙げられる。
【0056】
前記置換基を有していてもよいアリール基としては、フェニル基;2-、3-又は4-メトキシフェニル基、2-、3-又は4-エトキシフェニル基、3-又は4-tert-ブトキシフェニル基等のアルコキシフェニル基;2-、3-又は4-メチルフェニル基、エチルフェニル基、4-tert-ブチルフェニル基、4-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基等のアルキルフェニル基;フルオロフェニル基、クロロフェニル基、1,2,3,4,5-ペンタフルオロフェニル基等のハロゲン化アリール基等が挙げられる。前記アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
【0057】
前記グリオキシム誘導体としては、下記式(B4)で表される化合物が挙げられる。
【化10】
【0058】
式(B4)中、R121~R124は、それぞれ独立に、炭素数1~12のアルキル基若しくはハロゲン化アルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~12のアリール基、又は炭素数7~12のアラルキル基である。また、R123及びR124は、互いに結合してこれらが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよく、環を形成する場合、R123及びR124が結合して形成される基は、炭素数1~12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基である。
【0059】
前記アルキル基、ハロゲン化アルキル基、置換基を有していてもよいアリール基、及びアラルキル基としては、R111及びR112として例示したものと同様のものが挙げられる。前記直鎖状又は分岐状のアルキレン基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等が挙げられる。
【0060】
前記オニウム塩として具体的には、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、p-トルエンスルホン酸ジフェニルヨードニウム、p-トルエンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルヨードニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ビス(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリス(p-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸(p-tert-ブトキシフェニル)ジフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ビス(p-tert-ブトキシフェニル)フェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリス(p-tert-ブトキシフェニル)スルホニウム、ノナフルオロブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、ブタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸トリメチルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウム、p-トルエンスルホン酸シクロヘキシルメチル(2-オキソシクロヘキシル)スルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ジメチルフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、p-トルエンスルホン酸ジシクロヘキシルフェニルスルホニウム、ビス(4-tert-ブチルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニル(4-チオフェノキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、[4-(4-ビフェニリルチオ)フェニル]-4-ビフェニリルフェニルスルホニウムトリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド、テトラキス(フルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルスルホニウム、テトラキス(フルオロフェニル)ホウ酸トリス[4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル]スルホニウム、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリフェニルスルホニウム、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ホウ酸トリス[4-(4-アセチルフェニル)チオフェニル]スルホニウム等が挙げられる。
【0061】
前記ジアゾメタン誘導体として具体的には、ビス(ベンゼンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(p-トルエンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(キシレンスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロヘキシルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(シクロペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-プロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソプロピルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(n-ペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(イソペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(sec-ペンチルスルホニル)ジアゾメタン、ビス(tert-ペンチルスルホニル)ジアゾメタン、1-シクロへキシルスルホニル-1-(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン、1-シクロヘキシルスルホニル-1-(tert-ペンチルスルホニル)ジアゾメタン、1-tert-ペンチルスルホニル-1-(tert-ブチルスルホニル)ジアゾメタン等が挙げられる。
【0062】
前記グリオキシム誘導体として具体的には、ビス-o-(p-トルエンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(p-トルエンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス-o-(p-トルエンスルホニル)-α-ジシクロへキシルグリオキシム、ビス-o-(p-トルエンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス-(p-トルエンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス-o-(n-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(n-ブタンスルホニル)-α-ジフェニルグリオキシム、ビス-o-(n-ブタンスルホニル)-α-ジシクロへキシルグリオキシム、ビス-o-(n-ブタンスルホニル)-2,3-ペンタンジオングリオキシム、ビス-o-(n-ブタンスルホニル)-2-メチル-3,4-ペンタンジオングリオキシム、ビス-o-(メタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(トリフルオロメタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(1,1,1-トリフルオロエタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(tert-ブタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(パーフルオロオクタンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(シクロヘキサンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(ベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(p-フルオロベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(p-tert-ブチルベンゼンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(キシレンスルホニル)-α-ジメチルグリオキシム、ビス-o-(カンファースルホニル)-α-ジメチルグリオキシム等が挙げられる。
【0063】
前記β-ケトスルホン誘導体として具体的には、2-シクロヘキシルカルボニル-2-(p-トルエンスルホニル)プロパン、2-イソプロピルカルボニル-2-(p-トルエンスルホニル)プロパン等が挙げられる。
【0064】
前記ジスルホン誘導体として具体的には、ジフェニルジスルホン、ジシクロへキシルジスルホン等が挙げられる。
【0065】
前記ニトロベンジルスルホネート誘導体として具体的には、p-トルエンスルホン酸2,6-ジニトロベンジル、p-トルエンスルホン酸2,4-ジニトロベンジル等が挙げられる。
【0066】
前記スルホン酸エステル誘導体として具体的には、1,2,3-トリス(メタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3-トリス(トリフルオロメタンスルホニルオキシ)ベンゼン、1,2,3-トリス(p-トルエンスルホニルオキシ)ベンゼン等が挙げられる。
【0067】
前記イミド-イル-スルホネート誘導体として具体的には、フタルイミド-イル-トリフレート、フタルイミド-イル-トシレート、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミド-イル-トリフレート、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミド-イル-トシレート、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボキシイミド-イル-n-ブチルスルホネート、n-トリフルオロメチルスルホニルオキシナフチルイミド等が挙げられる。
【0068】
前記オキシムスルホネート誘導体として具体的には、α-(ベンゼンスルホニウムオキシイミノ)-4-メチルフェニルアセトニトリル等が挙げられる。
【0069】
前記イミノスルホネート誘導体として具体的には、(5-(4-メチルフェニル)スルホニルオキシイミノ-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)アセトニトリル、(5-(4-(4-メチルフェニルスルホニルオキシ)フェニルスルホニルオキシイミノ)-5H-チオフェン-2-イリデン)-(2-メチルフェニル)-アセトニトリル等が挙げられる。
【0070】
また、2-メチル-2-[(4-メチルフェニル)スルホニル]-1-[(4-メチルチオ)フェニル]-1-プロパン等も好適に使用できる。
【0071】
(B)成分の光酸発生剤としては、特に前記オニウム塩が好ましく、前記スルホニウム塩がより好ましい。
【0072】
(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0.05~20質量部が好ましく、0.1~5質量部がより好ましい。(B)成分の含有量が前記範囲であれば、十分な光硬化性を得やすく、また、光酸発生剤自身の光吸収により厚膜での硬化性が悪化することを効果的に防止することができる。なお、本発明の特徴である透明性及び耐光性を得るためには、光吸収性を持つ(B)成分の光酸発生剤の配合量は光硬化性を阻害しない範囲で少ないほうがよい。(B)成分の光酸発生剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0073】
[(C)カチオン重合性架橋剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、更に、(C)成分としてカチオン重合性架橋剤を含んでもよい。前記カチオン重合性架橋剤は、(A)成分のエポキシ基とカチオン重合反応を起こし得るもので、パターンの形成を容易になし得るための成分であるとともに、光硬化後の樹脂皮膜の強度を更に上げるものである。
【0074】
前記架橋剤としては、分子量が100~15,000の化合物が好ましく、200~1,000の化合物がより好ましい。分子量が100以上であれば、十分な光硬化性を得ることができ、15,000以下であれば組成物の光硬化後の耐熱性を悪化させるおそれがないために好ましい。なお、前記化合物は樹脂(ポリマー)であってもよく、その場合、分子量は重量平均分子量(Mw)である。
【0075】
前記カチオン重合性架橋剤としては、エポキシ基、オキセタン基及びビニルエーテル基から選ばれる官能基を有する化合物が好ましい。これらの化合物は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0076】
(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対し、0~100質量部であるが、含有する場合は、0.5~100質量部が好ましく、0.5~60質量部がより好ましく、1~50質量部が更に好ましい。(C)成分の含有量が、0.5質量部以上であれば光照射時に十分な硬化性が得られ、100質量部以下であれば感光性樹脂組成物中の(A)成分の割合が低下しないため、硬化物に十分な本発明の効果を発現させることができる。(C)成分は、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
【0077】
[(D)溶剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、その塗布性を向上させるために、(D)成分として溶剤を含んでもよい。(D)溶剤としては、前述した(A)~(C)成分、及び後述する(E)成分やその他の各種添加剤を溶解することができるものであれば、特に限定されない。
【0078】
(D)溶剤としては、有機溶剤が好ましく、その具体例としては、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチル-2-n-ペンチルケトン等のケトン類;3-メトキシブタノール、3-メチル-3-メトキシブタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、1-エトキシ-2-プロパノール等のアルコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、酢酸tert-ブチル、プロピオン酸tert-ブチル、プロピレングリコール-モノ-tert-ブチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン等のエステル類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
【0079】
(D)溶剤としては、特に光酸発生剤の溶解性が優れている、乳酸エチル、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ-ブチロラクトン及びこれらの混合溶剤が好ましい。
【0080】
(D)成分を含む場合、その含有量は、感光性樹脂組成物の相溶性及び粘度の観点から、(A)成分100質量部に対し、50~2,000質量部が好ましく、50~1,000質量部がより好ましく、50~100質量部が更に好ましい。
【0081】
[(E)酸化防止剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、添加剤として酸化防止剤を含んでもよい。酸化防止剤を含むことで、耐熱性を向上させることができる。前記酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物、ヒンダードアミン系化合物等が挙げられる。
【0082】
前記ヒンダードフェノール系化合物としては、特に限定されないが、以下に挙げるものが好ましい。例えば、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン(商品名:IRGANOX 1330)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(商品名:Sumilizer BHT)、2,5-ジ-tert-ブチル-ハイドロキノン(商品名:Nocrac NS-7)、2,6-ジ-tert-ブチル-4-エチルフェノール(商品名:Nocrac M-17)、2,5-ジ-tert-ペンチルハイドロキノン(商品名:Nocrac DAH)、2,2'-メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(商品名:Nocrac NS-6)、3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ベンジルフォスフォネート-ジエチルエステル(商品名:IRGANOX 1222)、4,4'-チオビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(商品名:Nocrac 300)、2,2'-メチレンビス(4-エチル-6-tert-ブチルフェノール)(商品名:Nocrac NS-5)、4,4'-ブチリデンビス(3-メチル-6-tert-ブチルフェノール)(商品名:アデカスタブAO-40)、2-tert-ブチル-6-(3-tert-ブチル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンジル)-4-メチルフェニルアクリレート(商品名:Sumilizer GM)、2-[1-(2-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ペンチルフェニル)エチル]-4,6-ジ-tert-ペンチルフェニルアクリレート(商品名:Sumilizer GS)、2,2'-メチレンビス[4-メチル-6-(α-メチル-シクロヘキシル)フェノール]、4,4'-メチレンビス(2,6-ジ-tert-ブチルフェノール)(商品名:シーノックス226M)、4,6-ビス(オクチルチオメチル)-o-クレゾール(商品名:IRGANOX 1520L)、2,2'-エチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェノール)、オクタデシル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(商品名:IRGANOX 1076)、1,1,3-トリス-(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)ブタン(商品名:アデカスタブAO-30)、テトラキス[メチレン-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシハイドロシンナメート)]メタン(商品名:アデカスタブAO-60)、トリエチレングリコールビス[3-(3-tert-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 245)、2,4-ビス-(n-オクチルチオ)-6-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルアニリノ)-1,3,5-トリアジン(商品名:IRGANOX 565)、N,N'-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナマミド)(商品名:IRGANOX 1098)、1,6-ヘキサンジオール-ビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 259)、2,2-チオ-ジエチレンビス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート](商品名:IRGANOX 1035)、3,9-ビス[2-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ]1,1-ジメチルエチル]2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(商品名:Sumilizer GA-80)、トリス-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート(商品名:IRGANOX 3114)、ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジルホスホン酸エチル)カルシウム/ポリエチレンワックス混合物(50:50)(商品名:IRGANOX 1425WL)、イソオクチル-3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート(商品名:IRGANOX 1135)、4,4'-チオビス(6-tert-ブチル-3-メチルフェノール)(商品名:Sumilizer WX-R)、6-[3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロポキシ]-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチルジベンズ[d,f][1,3,2]ジオキサフォスフェピン(商品名:Sumilizer GP)等が挙げられる。
【0083】
前記ヒンダードアミン系化合物としては、特に限定されないが、以下に挙げるものが好ましい。例えば、p,p'-ジオクチルジフェニルアミン(商品名:IRGANOX 5057)、フェニル-α-ナフチルアミン(商品名:Nocrac PA)、ポリ(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン)(商品名:Nocrac 224、224-S)、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン(商品名:Nocrac AW)、N,N'-ジフェニル-p-フェニレンジアミン(商品名:Nocrac DP)、N,N'-ジ-β-ナフチル-p-フェニレンジアミン(商品名:Nocrac White)、N-フェニル-N'-イソプロピル-p-フェニレンジアミン(商品名:Nocrac 810NA)、N,N'-ジアリル-p-フェニレンジアミン(商品名:Nonflex TP)、4,4'-(α,α-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン(商品名:Nocrac CD)、p,p-トルエンスルフォニルアミノジフェニルアミン(商品名:Nocrac TD)、N-フェニル-N'-(3-メタクロリルオキシ-2-ヒドロキシプロピル)-p-フェニレンジアミン(商品名:Nocrac G1)、N-(1-メチルヘプチル)-N'-フェニル-p-フェニレンジアミン(商品名:Ozonon 35)、N,N'-ジ-sec-ブチル-p-フェニレンジアミン(商品名:Sumilizer BPA)、N-フェニル-N'-1,3-ジメチルブチル-p-フェニレンジアミン(商品名:Antigene 6C)、アルキル化ジフェニルアミン(商品名:Sumilizer 9A)、コハク酸ジメチル-1-(2-ヒドロキシエチル)-4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン重縮合物(商品名:Tinuvin 622LD)、ポリ[[6-(1,1,3,3-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル][(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)イミノ]](商品名:CHIMASSORB 944)、N,N'-ビス(3-アミノプロピル)エチレンジアミン-2,4-ビス[N-ブチル-N-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)アミノ]-6-クロロ-1,3,5-トリアジン縮合物(商品名:CHIMASSORB 119FL)、ビス(1-オクチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(商品名:TINUVIN 123)、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート(商品名:TINUVIN 770)、2-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)(商品名:TINUVIN 144)、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート(商品名:TINUVIN 765)、テトラキス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート(商品名:LA-57)、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシレート(商品名:LA-52)、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノール及び1-トリデカノールとの混合エステル化物(商品名:LA-62)、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジノール及び1-トリデカノールとの混合エステル化物(商品名:LA-67)、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノール及び3,9-ビス(2-ヒドロキシ-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物(商品名:LA-63P)、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジノール及び3,9-ビス(2-ヒドロキシ-1,1-ジメチルエチル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカンとの混合エステル化物(商品名:LA-68LD)、(2,2,6,6-テトラメチレン-4-ピペリジル)-2-プロピレンカルボキシレート(商品名:アデカスタブLA-82)、(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-プロピレンカルボキシレート(商品名:アデカスタブLA-87)等が挙げられる。
【0084】
(E)成分の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、含有する場合は、本発明の感光性樹脂組成物中、0.01~1質量%が好ましい。(E)成分の酸化防止剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0085】
[その他の添加剤]
本発明の感光性樹脂組成物は、前述した各成分以外に、その他の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、塗布性を向上させるために慣用されている界面活性剤が挙げられる。
【0086】
前記界面活性剤としては、非イオン性のものが好ましく、例えば、フッ素系界面活性剤、具体的にはパーフルオロアルキルポリオキシエチレンエタノール、フッ素化アルキルエステル、パーフルオロアルキルアミンオキサイド、含フッ素オルガノシロキサン系化合物等が挙げられる。これらは、市販されているものを用いることができ、例えば、Fluorad(登録商標)FC-430(スリーエム社製)、サーフロン(登録商標)S-141及びS-145(AGCセイミケミカル(株)製)、ユニダイン(登録商標)DS-401、DS-4031及びDS-451(ダイキン工業(株)製)、メガファック(登録商標)F-8151(DIC(株)製)、X-70-093(信越化学工業(株)製)等が挙げられる。これらの中でも、Fluorad FC-430及びX-70-093が好ましい。前記界面活性剤の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、含有する場合は、本発明の感光性樹脂組成物中、0.01~1質量%が好ましい。
【0087】
また、添加剤として、シランカップリング剤を使用することもできる。シランカップリング剤を含むことにより、感光性樹脂組成物の被接着体への密着性を更に高めることができる。シランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有アミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。前記シランカップリング剤の含有量は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、含有する場合は、本発明の感光性樹脂組成物中、0.01~5質量%が好ましい。
【0088】
本発明の感光性樹脂組成物の調製方法は、特に限定されないが、例えば、前記各成分を攪拌、混合し、その後必要に応じて固形分を除くためフィルター等により濾過する方法が挙げられる。
【0089】
[パターン形成方法]
本発明のパターン形成方法は、前記感光性樹脂組成物を用いるものであり、
(i)前述した感光性樹脂組成物を用いて基板上に感光性樹脂皮膜を形成する工程、
(ii)前記感光性樹脂皮膜を露光する工程、及び
(iii)前記露光した感光性樹脂皮膜を、現像液を用いて現像する工程
を含むものである。この方法により微細パターンを得ることができる。
【0090】
工程(i)は、前記感光性樹脂組成物を用いて基板上に感光性樹脂皮膜を形成する工程である。前記基板としては、例えば、シリコンウエハー、ガラスウエハー、石英ウエハー、プラスチック製回路基板、セラミック製回路基板等が挙げられる。
【0091】
感光性樹脂膜は、公知の方法によって形成することができる。例えば、前記感光性樹脂組成物をディップ法、スピンコート法、ロールコート法等の方法で基板上に塗布することで形成することができる。塗布量は、目的に応じ適宜選択することができるが、膜厚が0.1~100μmとなる量が好ましい。
【0092】
ここで、光硬化反応を効率的に行うため、必要に応じて予備加熱により溶剤等を予め蒸発させておいてもよい。予備加熱は、例えば40~160℃で1分~1時間程度行うことができる。
【0093】
次いで、工程(ii)として、前記感光性樹脂皮膜を露光する。このとき、波長240~500nmの光で露光することが好ましい。前記波長240~500nmの光としては、放射線発生装置により発生された種々の波長の光、例えば、g線、i線等の紫外線、遠紫外線(248nm)等が挙げられる。露光量は、10~5,000mJ/cm2が好ましい。
【0094】
露光は、フォトマスクを介して行ってもよい。前記フォトマスクは、例えば所望のパターンをくり貫いたものであってもよい。なお、フォトマスクの材質は前記波長240~500nmの光を遮蔽するものが好ましく、例えばクロム等が好適に用いられるが、これに限定されない。
【0095】
更に、現像感度を高めるために、露光後に加熱処理(PEB)を行ってもよい。PEBは、例えば、40~160℃で5~30分間とすることができる。
【0096】
工程(iii)は、露光後又はPEB後、感光性樹脂皮膜を、現像液を用いて現像する工程である。前記現像液としては、溶剤として使用される有機溶剤系現像液、例えば、イソプロピルアルコール、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メチルエーテルアセテート等が好ましい。前記有機溶剤系現像液を用いて現像することで、非露光部を溶解除去したネガ型パターンが得られる。現像は、通常の方法、例えば、パターンが形成された基板を前記現像液に浸漬すること等により行うことができる。その後、必要に応じ、洗浄、リンス、乾燥等を行い、所望のパターンを有する皮膜が得られる。
【0097】
なお、パターンの形成方法については前述したとおりであるが、パターンを形成する必要のない場合、例えば単なる均一皮膜を形成したい場合は、前記パターン形成方法における工程(ii)において、前記フォトマスクを介さずに、適切な波長の光で露光して皮膜形成を行えばよい。
【0098】
更に、必要に応じて、(iv)パターンが形成された皮膜を更にオーブン又はホットプレートを用いて120~300℃で、10分~10時間程度加熱することにより、架橋密度を上げ、残存する揮発成分を除去する処理(後硬化)をしてもよい。
【0099】
[光半導体素子]
前記感光性樹脂組成物を用いて前記方法によって微細なパターン形成を行うことで、光半導体素子を製造することができる。また、前記感光性樹脂組成物から得られる皮膜は、透明性、耐光性及び耐熱性に優れ、該皮膜を備える光半導体素子は、発光ダイオード等の発光素子、フォトダイオード、光学センサー、CMOSイメージセンサー等の受光素子、光導波路等の光伝送デバイス等の光学デバイスに好適に用いられる。前記皮膜は、波長405nmの光の透過率が92%以上であることが好ましく、96%以上であることがより好ましく、98%以上であることが特に好ましい。
【実施例
【0100】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を更に説明するが、本発明は下記実施例に限定されない。なお、下記実施例において、Mwは、GPCカラムとしてTSKGEL Super HZM-H(東ソー(株)製)を用い、流量0.6mL/分、溶出溶剤THF、カラム温度40℃の分析条件で、単分散ポリスチレンを標準とするGPCにより測定した。
【0101】
ポリマーの合成に使用した化合物(S-1)、(S-2a)、(S-2b)、(S-3a)、(S-3b)、(S-4)、(S-5)及び(S-6)は、以下のとおりである。
【化11】
【0102】
【化12】
【0103】
【化13】
【0104】
[1]ポリマーの合成及びその評価
(1)ポリマーの合成
[実施例1-1]ポリマー1の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに化合物(S-4)132.5g(0.50モル)及び化合物(S-3a)269.5g(0.50モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)116.4g(0.60モル)及び化合物(S-2a)1,208.0g(0.40モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー1を得た(シロキサン単位含有率70.0質量%)。ポリマー1のMwは、43,000であった。なお、ポリマー1は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0105】
[実施例1-2]ポリマー2の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)79.5g(0.30モル)及び化合物(S-3a)377.3g(0.70モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)174.6g(0.90モル)及び化合物(S-2b)158.5g(0.10モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー2を得た(シロキサン単位含有率20.1質量%)。ポリマー2のMwは、83,000であった。なお、ポリマー2は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0106】
[実施例1-3]ポリマー3の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)26.5g(0.10モル)及び化合物(S-3a)485.1g(0.90モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)135.8g(0.70モル)及び化合物(S-2b)475.5g(0.30モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー3を得た(シロキサン単位含有率42.3質量%)。ポリマー3のMwは、8,000であった。なお、ポリマー3は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0107】
[実施例1-4]ポリマー4の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)238.5g(0.90モル)及び化合物(S-3a)53.9g(0.10モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)155.2g(0.80モル)及び化合物(S-2a)604.0g(0.20モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー4を得た(シロキサン単位含有率57.4質量%)。ポリマー4のMwは、143,000であった。なお、ポリマー4は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0108】
[実施例1-5]ポリマー5の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)185.5g(0.70モル)及び化合物(S-3b)254.5g(0.30モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)77.6g(0.40モル)及び化合物(S-2b)951.0g(0.60モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー5を得た(シロキサン単位含有率65.2質量%)。ポリマー5のMwは、23,000であった。なお、ポリマー5は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0109】
[実施例1-6]ポリマー6の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)132.5g(0.50モル)及び化合物(S-3b)409.0g(0.50モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)174.6g(0.90モル)及び化合物(S-2a)302.0g(0.10モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、ポリマー6を得た(シロキサン単位含有率29.7質量%)。ポリマー6のMwは、103,000であった。なお、ポリマー6は、1H-NMR(Bruker社製)により、繰り返し単位A1~A4を含むポリマーであることを確認した。
【0110】
[比較例1-1]比較ポリマー1の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)212.0g(0.80モル)及び化合物(S-6)86.0g(0.20モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)184.3g(0.95モル)及び化合物(S-2b)79.3g(0.05モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー1を得た(シロキサン単位含有率14.1質量%)。比較ポリマー1のMwは、8,000であった。
【0111】
[比較例1-2]比較ポリマー2の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)212.0g(0.80モル)及び化合物(S-5)78.4g(0.20モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)38.8g(0.20モル)及び化合物(S-2b)1,268.0g(0.80モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー2を得た(シロキサン単位含有率79.4質量%)。比較ポリマー2のMwは、85,000であった。
【0112】
[比較例1-3]比較ポリマー3の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-3a)431.2g(0.80モル)及び化合物(S-6)86.0g(0.20モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)174.6g(0.90モル)及び化合物(S-2b)158.5g(0.10モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー3を得た(シロキサン単位含有率18.6質量%)。比較ポリマー3のMwは、28,000であった。
【0113】
[比較例1-4]比較ポリマー4の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-3b)654.4g(0.80モル)及び化合物(S-5)78.4g(0.20モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)174.6g(0.90モル)及び化合物(S-2a)302.0g(0.10モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー4を得た(シロキサン単位含有率25.0質量%)。比較ポリマー4のMwは、59,000であった。
【0114】
[比較例1-5]比較ポリマー5の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-6)215.0g(0.50モル)及び化合物(S-5)196.0g(0.50モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)135.8g(0.70モル)及び化合物(S-2a)906.0g(0.30モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー5を得た(シロキサン単位含有率62.4質量%)。比較ポリマー5のMwは、93,000であった。
【0115】
[比較例1-6]比較ポリマー6の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-6)430.0g(1.00モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)155.2g(0.80モル)及び化合物(S-2a)604.0g(0.20モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー6を得た(シロキサン単位含有率50.8質量%)。比較ポリマー6のMwは、67,000であった。
【0116】
[比較例1-7]比較ポリマー7の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-5)392.0g(1.00モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)155.2g(0.80モル)及び化合物(S-2a)604.0g(0.20モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー7を得た(シロキサン単位含有率52.5質量%)。比較ポリマー7のMwは、100,000であった。
【0117】
[比較例1-8]比較ポリマー8の合成
攪拌機、温度計、窒素置換装置及び還流冷却器を具備した10Lフラスコに、化合物(S-4)265.0g(1.00モル)を加えた後、トルエン2,000gを加え、70℃に加熱した。その後、塩化白金酸トルエン溶液(白金濃度0.5質量%)1.0gを投入し、化合物(S-1)155.2g(0.80モル)及び化合物(S-2a)604.0g(0.20モル)を1時間かけて滴下した(ヒドロシリル基の合計/アルケニル基の合計=1/1(モル比))。滴下終了後、100℃まで加熱して6時間熟成した後、反応溶液からトルエンを減圧留去して、比較ポリマー8を得た(シロキサン単位含有率59.0質量%)。比較ポリマー8のMwは、70,000であった。
【0118】
(2)光透過性試験
[実施例2-1~2-6]
ポリマー1~6を、それぞれ、シクロペンタノンに濃度が50質量%になるように溶解し、樹脂溶液を調製した。各樹脂溶液を、それぞれガラスウエハー上に塗布し、60℃で30分間、更に窒素雰囲気下、190℃の温度で2時間加熱し、樹脂皮膜(厚さ10μm)を作製した。得られた皮膜について、分光光度計U-3900H((株)日立ハイテクサイエンス製)を用いて、波長405nmの光透過率を測定した。結果を表1に示す。
【0119】
【表1】
【0120】
前記方法で得られたガラスウエハー上の皮膜からなるサンプルに、50℃のオーブン中で、波長405nm、1Wのレーザーを、100時間照射した後の光透過率及び1,000時間照射した後の光透過率を測定した。結果を表2に示す。
【0121】
【表2】
【0122】
以上の結果より、本発明によれば、ポリマー1~6のような主鎖にポリシロキサン骨格、シルフェニレン骨格、イソシアヌル酸骨格及びポリエーテル骨格を含む新規なポリマーが合成できた。本発明のシロキサンポリマーから得られる皮膜は、高透明性かつ高耐光性の皮膜として使用が可能である。
【0123】
[2]感光性樹脂組成物の調製及びその評価
[実施例3-1~3-10、比較例2-1~2-19]
(1)感光性樹脂組成物の調製
下記表3~5に示した組成になるように、(A)成分としてポリマー1~6、比較ポリマー1~8、(B)成分として光酸発生剤B-1、B-2、(C)成分として架橋剤C-1、C-2、C-3、(D)成分の溶剤としてシクロペンタノン(CP)、(E)成分の酸化防止剤としてE-1、E-2を混合し、その後攪拌、溶解した後、テフロン(登録商標)製0.2μmフィルターで精密濾過を行って、感光性樹脂組成物を調製した。
【0124】
【表3】
【0125】
【表4】
【0126】
【表5】
【0127】
表3~5中、光酸発生剤B-1及びB-2、架橋剤C-1、C-2及びC-3、並びに酸化防止剤E-1及びE-2は、以下のとおりである。
・光酸発生剤B-1:
【化14】
【0128】
・光酸発生剤B-2:サンアプロ(株)製CPI210S
【0129】
・架橋剤C-1、C-2、C-3:
【化15】
【0130】
・酸化防止剤E-1:CHIMASSORB 119FL(BASF社製)
【化16】
【0131】
・酸化防止剤E-2:IRGANOX 3114(BASF社製)
【化17】
【0132】
(2)パターン形成評価
ヘキサメチルジシラザンでプライム処理された8インチシリコンウエハー上に、スピンコーターを使用して、10μmの膜厚で各感光性樹脂組成物をコートした。組成物から溶剤を除去するため、ウエハーをホットプレートにのせ、110℃で3分間加熱し、乾燥させた。得られた感光性樹脂皮膜に対してラインアンドスペースパターン及びコンタクトホールパターンを形成するためにマスクを介し、365nmの露光条件でコンタクトアライナ型露光装置を使用して露光した。光照射後、ホットプレートにより120℃で3分間PEBを行った後冷却し、前記ウエハーを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)にて300秒間スプレー現像を行い、パターンを形成した。
【0133】
前記方法によりパターンを形成したウエハー上の感光性樹脂皮膜を、オーブンを用いて190℃で2時間、窒素パージしながら後硬化した。その後、走査型電子顕微鏡(SEM)により、形成した50μm、30μm、20μm、10μm、5μmのコンタクトホールパターン断面を観察し、皮膜の底部までホールが貫通している最小のホールパターンを限界解像性とした。更に得られた断面写真から、50μmのコンタクトホールパターンの垂直性を評価し、垂直なパターンは◎、やや逆テーパー形状は○、逆テーパー形状は△、開口不良は×とした。結果を表6~8に示す。
【0134】
【表6】
【0135】
【表7】
【0136】
【表8】
【0137】
(3)光透過性試験1
8インチガラスウエハー上に、スピンコーターを使用して、20μmの膜厚で各感光性樹脂組成物をコートした。組成物から溶剤を除去するため、ガラスウエハーをホットプレートにのせ、110℃で3分間加熱し、乾燥させた。ガラスウエハーに塗布した組成物全面に対して、マスクを介さず、ズース・マイクロテック社のマスクアライナーMA8を用い、高圧水銀灯(波長360nm)を光源とする光を照射したのち、PEBを行い、PGMEAに浸漬した。この操作後に残った皮膜を更に190℃のオーブンで2時間加熱し、皮膜を得た。この皮膜について、分光光度計U-3900H((株)日立ハイテクサイエンス製)を用いて、波長405nmの光の透過率を測定した。結果を表9~11に示す。
【0138】
【表9】
【0139】
【表10】
【0140】
【表11】
【0141】
(4)光透過性試験2
(3)光透過性試験1と同じ方法で得られたガラスウエハー上の皮膜からなるサンプルに150℃のオーブン中で、405nm、1Wのレーザーを当て続けて、初期を100%とした時の経時による波長405nmでの2,000時間後の光透過率の変化を調べた。結果を表12~14に示す。
【0142】
【表12】
【0143】
【表13】
【0144】
【表14】
【0145】
(5)信頼性(密着性、耐クラック性)の評価
(3)光透過性試験1と同じ方法で得られた感光性樹脂皮膜付きウエハーを、ダイシングブレードを備えるダイシングソー(DAD685、DISCO社製、スピンドル回転数は40,000rpm、切断速度は20mm/sec)を使用して切断し、10mm×10mm角の試験片を得た。得られた試験片(各10片づつ)をヒートサイクル試験(-25℃で10分間保持、125℃で10分間保持を2,000サイクル繰り返した。)に供し、ヒートサイクル試験後の樹脂皮膜のウエハーからの剥離状態、クラックの有無を確認した。全く剥離・クラックを生じなかったものを良好、1つでも剥離を生じたものを剥離、1つでもクラックが生じたものをクラックとした。結果を表15~17に示す。
【0146】
【表15】
【0147】
【表16】
【0148】
【表17】
【0149】
以上の結果より、本発明の感光性樹脂組成物は、微細なパターン形成が可能で、感光性材料として十分な特性を示すとともに、その皮膜は、高い光透過性、かつ良好な耐光性及び信頼性(密着性、耐クラック性)を有し、光半導体素子用材料として有用であることがわかった。