JP2011222788A - Thin-film transistor substrate - Google Patents

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Toshiharu Fukuda
俊治 福田
Katsuya Sakayori
勝哉 坂寄
Keita Arihara
慶太 在原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a TFT substrate with superior switching characteristics that can be manufactured through simple processes.SOLUTION: The invention provides a thin-film transistor substrate comprising a substrate and a thin-film transistor, the thin film transistor comprising an oxide semiconductor layer composed of a oxide semiconductor and formed on the substrate and a semiconductor-layer-contacting-insulation layer formed in contact with the oxide semiconductor layer. At least one of the semiconductor-layer-contacting-insulation layer included in the thin-film transistor is a photosensitive polyimide insulation layer formed with a photosensitive polyimide resin composition.

Description

本発明は、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れた薄膜トランジスタ基板に関するものである。   The present invention relates to a thin film transistor substrate that can be manufactured by a simple process and has excellent switching characteristics.

薄膜トランジスタ(以下、TFTとする場合がある。)に代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。   In recent years, semiconductor transistors typified by thin film transistors (hereinafter sometimes referred to as TFTs) tend to expand their applications with the development of display devices. Such a semiconductor transistor functions as a switching element when electrodes are connected via a semiconductor material.

TFTに用いられるゲート絶縁層やパッシベーション層といった絶縁層としては、一般的には、酸化ケイ素等の無機化合物を用い、これらを蒸着法により形成されたものが用いられている(特許文献1等)。
しかしながら、このような蒸着法を用いて絶縁層を形成した場合には、蒸着に必要な真空設備や、パターン状の絶縁層を形成するために、レジストのパターニング、無機化合物のエッチング、レジストの剥離といった煩雑なプロセスが必要となり、コストが高くなるといった問題があった。また、無機化合物を用いた絶縁層は、フレキシブル基板用途に用いた場合に、クラックが入り易いといった問題があった。さらに、無機化合物を用いた絶縁層では、厚みを厚くすることが難しく、ゲート電極およびソース・ドレイン電極、または画素電極等にゴミ等の異物がある場合に短絡するおそれがあるといった問題があった。
As an insulating layer such as a gate insulating layer and a passivation layer used in a TFT, generally, an inorganic compound such as silicon oxide is used, and these are formed by a vapor deposition method (Patent Document 1, etc.). .
However, when an insulating layer is formed using such a vapor deposition method, resist patterning, inorganic compound etching, and resist peeling are performed in order to form vacuum equipment necessary for vapor deposition and a patterned insulating layer. There is a problem that a complicated process such as this is required and the cost becomes high. In addition, an insulating layer using an inorganic compound has a problem that cracks are easily generated when used for a flexible substrate. Furthermore, it is difficult to increase the thickness of the insulating layer using an inorganic compound, and there is a problem that a short circuit may occur when there is foreign matter such as dust on the gate electrode, the source / drain electrode, or the pixel electrode. .

このような問題に対して、樹脂を用いた樹脂製絶縁層を用いた場合には、無機化合物製絶縁層と比較し、簡便なプロセスで製造可能なものとすることができる。また、蒸着に必要な真空設備も不要とすることができることから、コストを低くすることができる。また、フレキ巣ぶる基板用途に用いた場合に、クラックが入り難いものとすることができる。さらに、このような樹脂製の絶縁層とした場合には、上述の無機化合物からなる絶縁層と異なり、その厚みを容易に厚くすることができる。したがって、異物等が混入した場合であっても、短絡等の不具合の発生を抑制することができる。
しかしながら、このような樹脂製絶縁層を用いてTFTとした場合には、スイッチング特性が低下する等、TFTに要求される特性を十分に満たすことができないといった問題があった。
With respect to such a problem, when a resin insulating layer using a resin is used, it can be manufactured by a simple process as compared with an inorganic compound insulating layer. Moreover, since the vacuum equipment required for vapor deposition can be eliminated, the cost can be reduced. Moreover, when it uses for the board | substrate use which covers a flexible nest, it can be set as a thing which a crack does not enter easily. Further, when such an insulating layer made of resin is used, the thickness can be easily increased unlike the insulating layer made of the above-mentioned inorganic compound. Therefore, even when foreign matter or the like is mixed, occurrence of problems such as a short circuit can be suppressed.
However, when such a resin insulating layer is used as a TFT, there is a problem that the characteristics required for the TFT cannot be sufficiently satisfied, for example, the switching characteristics are deteriorated.

特開2000−324368公報JP 2000-324368 A

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れたTFT基板を提供することを主目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a main object of the present invention is to provide a TFT substrate that can be manufactured by a simple process and has excellent switching characteristics.

上記課題を解決するために、本発明は、基板と、上記基板上に形成され、酸化物半導体からなる酸化物半導体層および上記酸化物半導体層と接するように形成された半導体層接触絶縁層を有するTFTと、を有し、上記TFTに含まれる半導体層接触絶縁層の少なくとも一つが、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成された感光性ポリイミド絶縁層であることを特徴とするTFT基板を提供する。   In order to solve the above problems, the present invention includes a substrate, an oxide semiconductor layer formed on the substrate and made of an oxide semiconductor, and a semiconductor layer contact insulating layer formed so as to be in contact with the oxide semiconductor layer. A TFT substrate, wherein at least one of the semiconductor contact insulating layers included in the TFT is a photosensitive polyimide insulating layer formed using a photosensitive polyimide resin composition. provide.

本発明によれば、上記TFTに含まれる半導体層接触絶縁層の少なくとも一つが、上記感光性ポリイミド絶縁層であること、すなわち、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたものであることにより、加工性、耐熱性および絶縁性に優れたものとすることができ、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れたものとすることができる。
また、上記酸化物半導体は半導体材料のなかでも半導体特性に優れるものであることから、上記酸化物半導体層とすることにより、半導体特性に優れたものとすることができる。
さらに、上記感光性ポリイミド絶縁層が、ポリイミド前駆体を含む感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されてなるものである場合、アニール処理により上記ポリイミド前駆体を脱水閉環反応させイミド化する必要がある。また、このイミド化と同時に水が発生する。このような水存在下のアニール処理、すなわち、水蒸気アニール処理を行った場合には、上記ポリイミド前駆体をイミド化すると同時に上記酸化物半導体の半導体特性を向上させることができ、スイッチング特性により優れたものとすることができるからである。すなわち、上記酸化物半導体層と、上記感光性ポリイミド絶縁層との両者を有することにより、特に、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れたものとすることができる。
According to the present invention, at least one of the semiconductor layer contact insulating layers included in the TFT is the photosensitive polyimide insulating layer, that is, formed using the photosensitive polyimide resin composition. It can be made excellent in workability, heat resistance and insulation, can be manufactured by a simple process, and can be excellent in switching characteristics.
In addition, since the oxide semiconductor has excellent semiconductor characteristics among semiconductor materials, the oxide semiconductor layer can have excellent semiconductor characteristics.
Further, when the photosensitive polyimide insulating layer is formed using a photosensitive polyimide resin composition containing a polyimide precursor, it is necessary to imidize the polyimide precursor by a dehydration ring-closing reaction by annealing treatment. is there. Further, water is generated simultaneously with this imidization. When such an annealing treatment in the presence of water, that is, a water vapor annealing treatment is performed, the polyimide precursor can be imidized and at the same time the semiconductor characteristics of the oxide semiconductor can be improved, and the switching characteristics are superior. Because it can be. That is, by having both the oxide semiconductor layer and the photosensitive polyimide insulating layer, it can be manufactured particularly by a simple process and can have excellent switching characteristics.

本発明においては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物が、ポリイミド成分および感光性成分を含有するものであり、上記ポリイミド成分が、ポリイミド前駆体を含むものであることが好ましい。上述のとおり、上記ポリイミド前駆体のイミド化と同時に上記酸化物半導体の水蒸気アニールを行うことができ、簡便なプロセスでスイッチング特性に優れたものとすることができるからである。   In the present invention, the photosensitive polyimide resin composition preferably contains a polyimide component and a photosensitive component, and the polyimide component preferably contains a polyimide precursor. This is because, as described above, steam annealing of the oxide semiconductor can be performed simultaneously with imidization of the polyimide precursor, and the switching characteristics can be improved with a simple process.

本発明においては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物の5%重量減少温度が450℃以上であることが好ましい。上記感光性ポリイミド絶縁層をアウトガスの少ないものとすることができ、スイッチング特性に優れたものとすることができるからである。   In the present invention, the 5% weight reduction temperature of the photosensitive polyimide resin composition is preferably 450 ° C. or higher. This is because the photosensitive polyimide insulating layer can be reduced in outgas and can be excellent in switching characteristics.

本発明においては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物が、ポリイミド成分および感光性成分を含有するものであり、上記感光性成分の含有量が、上記ポリイミド成分100重量部に対して、0.1重量部以上30重量部未満の範囲内であることが好ましい。上記感光性ポリイミド絶縁層をアウトガスのより少ないものとすることができ、スイッチング特性に優れたものとすることができるからである。   In this invention, the said photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide component and a photosensitive component, and content of the said photosensitive component is 0.1 weight with respect to 100 weight part of said polyimide components. It is preferable to be within the range of not less than 30 parts by weight. This is because the photosensitive polyimide insulating layer can have less outgas and can have excellent switching characteristics.

本発明においては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物が、ポリイミド成分および感光性成分を含有するものであり、上記感光性成分が光酸発生剤もしくは光塩基発生剤を主成分とするものであることが好ましい。アウトガスのより少ないものとすることができるからである。   In the present invention, the photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide component and a photosensitive component, and the photosensitive component contains a photoacid generator or a photobase generator as a main component. Is preferred. This is because the amount of outgas can be reduced.

本発明においては、上記感光性成分が光塩基発生剤であることが好ましい。本発明のTFT基板に含まれる金属等への影響が小さいものとすることができるからである。   In the present invention, the photosensitive component is preferably a photobase generator. This is because the influence on the metal or the like contained in the TFT substrate of the present invention can be reduced.

本発明においては、上記光塩基発生剤において発生する塩基が脂肪族アミンまたはアミジンであることが好ましい。触媒効果等に優れたものとすることができるからである。   In the present invention, the base generated in the photobase generator is preferably an aliphatic amine or amidine. It is because it can be excellent in the catalytic effect and the like.

本発明においては、上記光塩基発生剤の5%重量減少温度が150℃〜300℃の範囲内であることが好ましい。上記低アウトガスポリイミド絶縁層を形成容易なものとすることができ、アウトガス発生量の少ないものとすることができるからである。   In the present invention, the 5% weight loss temperature of the photobase generator is preferably in the range of 150 ° C to 300 ° C. This is because the low outgas polyimide insulating layer can be easily formed and the amount of outgas generation can be reduced.

本発明においては、上記光塩基発生剤が下記式(a)で表されるものであることが好ましい。   In the present invention, the photobase generator is preferably one represented by the following formula (a).

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(a)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R21及びR22は、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。但し、R21及びR22の少なくとも1つは1価の有機基である。R23、R24、R25及びR26は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、アンモニオ基又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R23、R24、R25及びR26は、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。) (In Formula (a), R 21 and R 22 are each independently hydrogen or a monovalent organic group, and may be the same or different. R 21 and R 22 are bonded to each other. May form a cyclic structure and may contain a heteroatom bond, provided that at least one of R 21 and R 22 is a monovalent organic group R 23 , R 24 , R 25 And R 26 are each independently hydrogen, halogen, hydroxyl group, mercapto group, sulfide group, silyl group, silanol group, nitro group, nitroso group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group. , phosphonato group, an amino group, an ammonio group or a monovalent organic group, may be different even in the same .R 23, R 24, R 25 and R 26, those two or more binding And it may form a cyclic structure, may contain a binding heteroatom.)

本発明においては、上記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型の上記TFTにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型の上記TFTにおけるゲート絶縁層およびパッシベーション層の少なくとも一方が、少なくとも上記感光性ポリイミド絶縁層であることが好ましい。スイッチング特性により優れたものとすることができるからである。   In the present invention, at least one of the gate insulating layer in the top gate type TFT or the gate insulating layer and the passivation layer in the bottom gate type TFT among the semiconductor layer contact insulating layer is at least the photosensitive polyimide. An insulating layer is preferred. This is because the switching characteristics can be improved.

本発明においては、上記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型の上記TFTにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型の上記TFTにおけるパッシベーション層が、少なくとも上記感光性ポリイミド絶縁層であることが好ましい。
トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層およびボトムゲート型TFTにおけるパッシベーション層は、通常、上記酸化物半導体層を覆うように形成されるものである。このため、上記感光性ポリイミド樹脂組成物がポリイミド前駆体を含む場合、上記感光性ポリイミド絶縁層は、上記酸化物半導体層の形成後に上記感光性ポリイミド樹脂組成物を塗布し、次いで、イミド化されることにより形成される。したがって、上記酸化物半導体層の水蒸気アニール処理を別途実施することなく、イミド化と同時に上記酸化物半導体層の水蒸気アニール処理を行うことができ、簡便にスイッチング特性により優れたものとすることができるからである。
In the present invention, of the semiconductor layer contact insulating layer, the gate insulating layer in the top gate type TFT or the passivation layer in the bottom gate type TFT is preferably at least the photosensitive polyimide insulating layer. .
The gate insulating layer in the top gate type TFT and the passivation layer in the bottom gate type TFT are usually formed so as to cover the oxide semiconductor layer. Therefore, when the photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide precursor, the photosensitive polyimide insulating layer is coated with the photosensitive polyimide resin composition after the formation of the oxide semiconductor layer, and then imidized. Is formed. Accordingly, the water vapor annealing treatment of the oxide semiconductor layer can be performed simultaneously with imidization without separately performing the water vapor annealing treatment of the oxide semiconductor layer, and the switching characteristics can be easily improved. Because.

本発明においては、上記基板が、金属箔と、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有するフレキシブル基板であることが好ましい。
上記平坦化層を有することにより、金属箔上にポリイミドを含む平坦化層が形成されているので、金属箔表面の凹凸を平坦化することができ、TFTの電気的性能の低下を防ぐことができるからである。また、上記感光性ポリイミド絶縁層は、無機物からなる絶縁層と異なり、上記基板をフレキシブル基板とした場合であってもクラックが入る等の不具合を生じないからである。
In the present invention, the substrate is preferably a flexible substrate having a metal foil and a planarizing layer formed on the metal foil and containing polyimide.
By having the planarization layer, since the planarization layer containing polyimide is formed on the metal foil, unevenness on the surface of the metal foil can be planarized, and deterioration of the electrical performance of the TFT can be prevented. Because it can. In addition, the photosensitive polyimide insulating layer is different from an insulating layer made of an inorganic material because it does not cause defects such as cracks even when the substrate is a flexible substrate.

本発明においては、上記フレキシブル基板が、上記平坦化層上に無機化合物を含む密着層を有することが好ましい。
上記密着層を有することにより、TFTとの密着性に優れたものとすることができ、TFT基板の製造時に水分や熱が加わってポリイミドを含む平坦化層の寸法が変化した場合であっても、TFTを構成する電極や酸化物半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができるからである。
In the present invention, the flexible substrate preferably has an adhesion layer containing an inorganic compound on the planarizing layer.
By having the adhesion layer, the adhesion to the TFT can be improved, and even when the dimensions of the planarization layer containing polyimide change due to the application of moisture or heat during the production of the TFT substrate. This is because peeling and cracking can be prevented from occurring in the electrodes and oxide semiconductor layers constituting the TFT.

本発明は、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れたTFT基板を提供できるといった効果を奏する。   The present invention is advantageous in that it can be manufactured by a simple process and a TFT substrate having excellent switching characteristics can be provided.

本発明のTFT基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the TFT substrate of this invention. 本発明のTFT基板の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the TFT substrate of this invention. 本発明のTFT基板の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the TFT substrate of this invention. 本発明に用いられるフレキシブル基板の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the flexible substrate used for this invention. 本発明に用いられるフレキシブル基板の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the flexible substrate used for this invention.

本発明は、TFT基板に関するものである。
以下、本発明のTFT基板について詳細に説明する。
The present invention relates to a TFT substrate.
Hereinafter, the TFT substrate of the present invention will be described in detail.

本発明のTFT基板は、基板と、上記基板上に形成され、酸化物半導体からなる酸化物半導体層および上記酸化物半導体層と接するように形成された半導体層接触絶縁層を有するTFTと、を有し、上記TFTに含まれる半導体層接触絶縁層の少なくとも一つが、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成された感光性ポリイミド絶縁層であることを特徴とするものである。   The TFT substrate of the present invention includes a substrate, a TFT having an oxide semiconductor layer formed on the substrate and made of an oxide semiconductor, and a semiconductor layer contact insulating layer formed in contact with the oxide semiconductor layer. And at least one of the semiconductor layer contact insulating layers included in the TFT is a photosensitive polyimide insulating layer formed using a photosensitive polyimide resin composition.

このような本発明のTFT基板について図を参照して説明する。図1は、本発明のTFT基板の一例を示す概略断面図である。図1(a)に例示するように、本発明のTFT基板20は、金属箔1、上記金属箔1上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層2、および上記平坦化層2上に形成された無機化合物を含む密着層3を有するフレキシブル基板10と、上記フレキシブル基板10の密着層3上に形成されたソース電極12Sおよびドレイン電極12Dならびに酸化物半導体層11と、上記ソース電極12Sおよびドレイン電極12Dならびに酸化物半導体層11上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、上記ゲート絶縁層14上に形成されたゲート電極13Gとを有するものであり、トップゲート・ボトムコンタクト構造を有するものである。
また、図1(b)に例示するTFT基板20は、トップゲート・トップコンタクト構造を有するTFTを備えており、フレキシブル基板10の密着層3上に形成された酸化物半導体層11ならびにソース電極12Sおよびドレイン電極12Dと、酸化物半導体層11ならびにソース電極12Sおよびドレイン電極12D上に上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、ゲート絶縁層14上に形成されたゲート電極13Gとを有している。
Such a TFT substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a TFT substrate of the present invention. As illustrated in FIG. 1A, the TFT substrate 20 of the present invention is formed on the metal foil 1, the planarizing layer 2 formed on the metallic foil 1 and containing polyimide, and the planarizing layer 2. Flexible substrate 10 having adhesion layer 3 containing an inorganic compound, source electrode 12S and drain electrode 12D and oxide semiconductor layer 11 formed on adhesion layer 3 of flexible substrate 10, and source electrode 12S and drain electrode. 12D and the oxide semiconductor layer 11 have a gate insulating layer 14 formed using the photosensitive polyimide resin composition, and a gate electrode 13G formed on the gate insulating layer 14. It has a gate / bottom contact structure.
1B includes a TFT having a top gate / top contact structure, and includes an oxide semiconductor layer 11 and a source electrode 12S formed on the adhesion layer 3 of the flexible substrate 10. A gate insulating layer 14 formed on the oxide semiconductor layer 11 and the source electrode 12S and the drain electrode 12D by using the photosensitive polyimide resin composition; and a gate formed on the gate insulating layer 14. And an electrode 13G.

また、本発明のTFT基板の他の例として、図2(a)に例示するように、TFT基板20は、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造を有するTFTを備えており、フレキシブル基板10の密着層3上に形成されたゲート電極13Gと、ゲート電極13Gを覆うように、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、上記ゲート絶縁層14上に形成されたソース電極12Sおよびドレイン電極12Dならびに酸化物半導体層11と、ソース電極12Sおよびドレイン電極12Dならびに酸化物半導体層11上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたパッシベーション層15とを有している。
また、図2(b)に例示するTFT基板20は、ボトムゲート・トップコンタクト構造を有するTFTを備えており、フレキシブル基板10の密着層3上に形成されたゲート電極13Gと、ゲート電極13Gを覆うように、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、ゲート絶縁層14上に形成された酸化物半導体層11ならびにソース電極12Sおよびドレイン電極12Dと、酸化物半導体層11ならびにソース電極12Sおよびドレイン電極12D上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたパッシベーション層15と、を有している。
As another example of the TFT substrate of the present invention, as illustrated in FIG. 2A, the TFT substrate 20 includes a TFT having a bottom gate / bottom contact structure, and the adhesion layer 3 of the flexible substrate 10. A gate electrode 13G formed thereon, a gate insulating layer 14 formed using the photosensitive polyimide resin composition so as to cover the gate electrode 13G, and a source electrode 12S formed on the gate insulating layer 14 And the drain electrode 12D and the oxide semiconductor layer 11, and the passivation layer 15 formed on the source electrode 12S, the drain electrode 12D, and the oxide semiconductor layer 11 using the photosensitive polyimide resin composition. .
The TFT substrate 20 illustrated in FIG. 2B includes a TFT having a bottom gate / top contact structure, and includes a gate electrode 13G formed on the adhesion layer 3 of the flexible substrate 10 and a gate electrode 13G. A gate insulating layer 14 formed using the photosensitive polyimide resin composition, an oxide semiconductor layer 11, a source electrode 12S and a drain electrode 12D formed on the gate insulating layer 14, and an oxide semiconductor A passivation layer 15 formed using the photosensitive polyimide resin composition is provided on the layer 11, the source electrode 12S, and the drain electrode 12D.

さらに本発明のTFT基板の他の例として、図3(a)に例示するように、TFT基板20は、トップゲート型のコプレーナ型構造を有するTFTを備えており、フレキシブル基板10の密着層3上に形成された酸化物半導体層11と、酸化物半導体層11上に形成されたソース電極12Sおよびドレイン電極12Dと、酸化物半導体層11上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、上記ゲート絶縁層14上に形成されたゲート電極13Gとを有している。
また、図3(b)に例示するTFT基板20は、ボトムゲート型のコプレーナ型構造を有するTFTを備えており、フレキシブル基板10の密着層3上に形成されたゲート電極13Gと、ゲート電極13G上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたゲート絶縁層14と、上記ゲート絶縁層14上に形成された酸化物半導体層11と、上記酸化物半導体層11上に形成されたソース電極12Sおよびドレイン電極12Dと、酸化物半導体層11上に、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたパッシベーション層15と、を有している。
また、図1および図3(a)に例示されるトップゲート型TFTにおける半導体層接触絶縁層はゲート絶縁層であり、図2および図3(b)に例示されるボトムゲート型TFTにおける半導体層接触絶縁層はゲート絶縁層およびパッシベーション層(図2)であり、この例においては、これら全ての半導体層接触絶縁層が上記感光性ポリイミド絶縁層である。
Further, as another example of the TFT substrate of the present invention, as illustrated in FIG. 3A, the TFT substrate 20 includes a TFT having a top gate type coplanar structure, and the adhesion layer 3 of the flexible substrate 10. Formed on the oxide semiconductor layer 11 formed above, the source electrode 12S and the drain electrode 12D formed on the oxide semiconductor layer 11, and the oxide semiconductor layer 11 using the photosensitive polyimide resin composition. And the gate electrode 13G formed on the gate insulating layer 14.
3B includes a TFT having a bottom gate type coplanar structure, and includes a gate electrode 13G formed on the adhesion layer 3 of the flexible substrate 10, and a gate electrode 13G. A gate insulating layer formed using the photosensitive polyimide resin composition; an oxide semiconductor layer formed on the gate insulating layer; and an oxide semiconductor layer formed on the oxide semiconductor layer. It has the source electrode 12S and the drain electrode 12D, and the passivation layer 15 formed on the oxide semiconductor layer 11 using the said photosensitive polyimide resin composition.
Further, the semiconductor layer contact insulating layer in the top gate type TFT illustrated in FIGS. 1 and 3A is a gate insulating layer, and the semiconductor layer in the bottom gate type TFT illustrated in FIGS. 2 and 3B. The contact insulating layers are a gate insulating layer and a passivation layer (FIG. 2). In this example, all of these semiconductor layer contact insulating layers are the photosensitive polyimide insulating layers.

本発明によれば、上記TFTに含まれる半導体層接触絶縁層の少なくとも一つが、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成された感光性ポリイミド絶縁層であること、すなわち、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたものであることにより、無機化合物からなる絶縁層形成に必要とされる真空設備を用いた蒸着工程を行うことなく、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を塗布・パターニングすることにより絶縁層を形成することができるため、簡便なプロセスとすることができる。
また、上記感光性ポリイミド絶縁層が、ポリイミドを含むものであることにより耐熱性に優れた絶縁層とすることができ、上記酸化物半導体層や他の部材の製造時に高温雰囲気下に曝された場合であっても絶縁性能の低下の少ないものとすることができることから、スイッチング特性に優れたものとすることができる。また、樹脂製であるため、例えば、上記基板としてフレキシブル基板を用い、フレキシブルTFT基板とした場合であっても、上記非感光性ポリイミド絶縁層にクラックが生じにくいものとすることができる。
さらに、上記酸化物半導体が半導体材料のなかでも半導体特性に優れるものであることから、上記酸化物半導体層とすることにより、本発明のTFT基板を半導体特性に優れたものとすることができる。
ここで、上記酸化物半導体は、水の存在下でのアニール処理(水蒸気アニール処理)することにより、その半導体特性をさらに向上させることができることが知られている(Appl. Phys. Lett. 93, 192107 (2008)等)。
一方、上記感光性ポリイミド絶縁層を、ポリイミド成分としてポリイミド前駆体を含む感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成する場合には、アニール処理により上記ポリイミド前駆体を脱水閉環反応させイミド化する必要がある。また、このイミド化と同時に水が発生する。このような水存在下のアニール処理、すなわち、水蒸気アニール処理を行った場合には、上記ポリイミド前駆体をイミド化すると同時に上記酸化物半導体の半導体特性を向上させることができ、スイッチング特性により優れたものとすることができるからである。したがって、別途水蒸気アニール工程を追加することなく、上記酸化物半導体層の半導体特性を向上させることができる。
このように、上記酸化物半導体層と、上記感光性ポリイミド絶縁層との両者を有することにより、特に、簡便なプロセスで製造可能であり、スイッチング特性に優れたものとすることができるのである。
According to the present invention, at least one of the semiconductor contact insulating layers included in the TFT is a photosensitive polyimide insulating layer formed using the photosensitive polyimide resin composition, that is, a photosensitive polyimide resin composition. By coating and patterning the photosensitive polyimide resin composition without performing a vapor deposition process using a vacuum facility required for forming an insulating layer made of an inorganic compound. Since an insulating layer can be formed by this, a simple process can be achieved.
In addition, the photosensitive polyimide insulating layer can be made into an insulating layer having excellent heat resistance because it contains polyimide, and when exposed to a high temperature atmosphere during the production of the oxide semiconductor layer and other members. Even if it exists, since it can be set as a thing with little fall of insulation performance, it can be set as the thing excellent in switching characteristics. Further, since it is made of resin, for example, even when a flexible substrate is used as the substrate and a flexible TFT substrate is used, the non-photosensitive polyimide insulating layer can be hardly cracked.
Furthermore, since the oxide semiconductor has excellent semiconductor characteristics among semiconductor materials, the TFT substrate of the present invention can have excellent semiconductor characteristics by using the oxide semiconductor layer.
Here, it is known that the semiconductor properties of the oxide semiconductor can be further improved by annealing in the presence of water (water vapor annealing) (Appl. Phys. Lett. 93, 192107 (2008) etc.).
On the other hand, when the photosensitive polyimide insulating layer is formed using a photosensitive polyimide resin composition containing a polyimide precursor as a polyimide component, it is necessary to imidize the polyimide precursor by a dehydration ring-closing reaction by annealing treatment. is there. Further, water is generated simultaneously with this imidization. When such an annealing treatment in the presence of water, that is, a water vapor annealing treatment is performed, the polyimide precursor can be imidized and at the same time the semiconductor characteristics of the oxide semiconductor can be improved, and the switching characteristics are superior. Because it can be. Therefore, the semiconductor characteristics of the oxide semiconductor layer can be improved without adding a separate water vapor annealing step.
Thus, by having both the said oxide semiconductor layer and the said photosensitive polyimide insulating layer, it can manufacture with a simple process especially and can be set as the thing excellent in the switching characteristic.

本発明のTFT基板は、基板およびTFTを少なくとも有するものである。
以下、本発明のTFT基板の各構成について詳細に説明する。
The TFT substrate of the present invention has at least a substrate and a TFT.
Hereinafter, each configuration of the TFT substrate of the present invention will be described in detail.

1.TFT
本発明に用いられるTFTは、上記酸化物半導体層および半導体層接触絶縁層を少なくとも有するものである。
1. TFT
The TFT used in the present invention has at least the oxide semiconductor layer and the semiconductor contact insulating layer.

(1)半導体層接触絶縁層
本発明に用いられ半導体層接触絶縁層は、上記酸化物半導体層と接触するものであり、そのうちの少なくとも一つが上記感光性ポリイミド絶縁層である。
(1) Semiconductor layer contact insulation layer The semiconductor layer contact insulation layer used in the present invention is in contact with the oxide semiconductor layer, and at least one of them is the photosensitive polyimide insulation layer.

(a)感光性ポリイミド絶縁層
本発明に用いられる感光性ポリイミド絶縁層は、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたものである。
(A) Photosensitive polyimide insulating layer The photosensitive polyimide insulating layer used for this invention is formed using the photosensitive polyimide resin composition.

(i)感光性ポリイミド樹脂組成物
本発明に用いられる感光性ポリイミド樹脂組成物は、所望の絶縁性を有する感光性ポリイミド絶縁層を精度良く形成することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、a)ポリイミド成分、b)感光性成分、c)溶媒、d)その他を含むものを挙げることができる。
(I) Photosensitive polyimide resin composition The photosensitive polyimide resin composition used in the present invention is particularly limited as long as it can form a photosensitive polyimide insulating layer having a desired insulating property with high precision. However, examples include a) a polyimide component, b) a photosensitive component, c) a solvent, d) and the like.

具体的には、ポリイミド成分であるポリアミック酸のカルボキシル基に、感光性成分として上記ポリイミド成分にエステル結合やイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、さらに光ラジカル開始剤を混合した溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物、ポリイミド成分であるポリアミック酸やその部分エステル化物に、感光性成分としてナフトキノンジアジド化合物を添加したアルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド樹脂組成物、ポリイミド成分である酸架橋性の置換基を導入したポリイミドもしくはポリイミド前駆体に、感光性成分として光酸発生剤を添加したネガ型の感光性ポリイミド樹脂組成物、ポリイミド成分である酸分解性の置換基を導入したポリイミドもしくはポリイミド前駆体に、感光性成分として光酸発生剤を添加したポジ型の感光性ポリイミド樹脂組成物、ポリイミド成分であるポリアミック酸に、感光性成分として光酸発生剤を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物あるいは、ポリイミド成分であるポリアミック酸に、感光性成分としてニフェジピン系化合物等を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物ならびに、ポリイミド成分であるポリアミック酸に感光性成分として光塩基発生剤を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物などが挙げられる。   Specifically, a solvent development negative in which an ethylenic double bond is introduced into the above polyimide component as a photosensitive component into the carboxyl group of polyamic acid, which is a polyimide component, and further mixed with a photoradical initiator. Type photosensitive polyimide resin composition, an alkali development positive photosensitive polyimide resin composition in which a naphthoquinone diazide compound is added as a photosensitive component to a polyamic acid that is a polyimide component or a partially esterified product thereof, and an acid-crosslinking property that is a polyimide component. A negative photosensitive polyimide resin composition in which a photoacid generator is added as a photosensitive component to a polyimide or polyimide precursor into which a substituent is introduced, and a polyimide or polyimide precursor in which an acid-decomposable substituent that is a polyimide component is introduced To the body, a photoacid generator is added as a photosensitive component. Type photosensitive polyimide resin composition, an alkali developing negative photosensitive polyimide resin composition in which a photoacid generator is added as a photosensitive component to a polyamic acid that is a polyimide component, or a polyamic acid that is a polyimide component. An alkali developing negative photosensitive polyimide resin composition in which a nifedipine compound or the like is added as a component, and an alkali developing negative photosensitive polyimide resin composition in which a photobase generator is added as a photosensitive component to a polyamic acid that is a polyimide component Is mentioned.

本発明に用いられる感光性ポリイミド樹脂組成物は、5%重量減少温度が450℃以上であることが好ましい。
ここで、5%重量減少温度が450℃以上の感光性ポリイミド樹脂組成物とは、上記感光性ポリイミド樹脂組成物のキュア後のポリイミド樹脂を含むポリイミド膜について、熱重量分析装置を用いて重量減少を測定する際に、窒素雰囲気下で、昇温速度10℃/minで100℃まで上昇させた後、100℃で60分加熱した後、15分以上窒素雰囲気下で放冷した後、昇温速度10℃/minで測定した際の放冷後の重量を基準として測定した5%重量減少温度が450℃以上のものをいう。
なお、5%重量減少温度とは、熱重量分析装置を用いて重量減少を測定した場合に、サンプルの重量が初期重量から5%減少した時点(すなわち、サンプル重量が初期の95%となった時点)の温度である。
The photosensitive polyimide resin composition used in the present invention preferably has a 5% weight loss temperature of 450 ° C. or higher.
Here, the photosensitive polyimide resin composition having a 5% weight reduction temperature of 450 ° C. or more is a weight reduction using a thermogravimetric analyzer for a polyimide film containing a polyimide resin after curing of the photosensitive polyimide resin composition. Is measured at a heating rate of 10 ° C./min up to 100 ° C. in a nitrogen atmosphere, heated at 100 ° C. for 60 minutes, allowed to cool in a nitrogen atmosphere for 15 minutes or more, and then heated up. The 5% weight loss temperature measured on the basis of the weight after cooling when measured at a rate of 10 ° C / min is 450 ° C or higher.
The 5% weight reduction temperature is the time when the weight of the sample is reduced by 5% from the initial weight when the weight reduction is measured using a thermogravimetric analyzer (that is, the sample weight becomes 95% of the initial weight). Temperature).

本発明においては、なかでも、上記感光性ポリイミド樹脂組成物の5%重量減少温度が480℃以上であることが好ましく、特に、500℃以上であることが好ましい。上記5%重量減少温度が上述の範囲内であることにより、上記酸化物半導体層や他の部材を形成する際の高温雰囲気下や真空雰囲気下にける重量減少の少ないもの、すなわち、アウトガスの少ないものとすることができ、スイッチング特性に優れたTFT基板とすることができるからである。特に、上記酸化物半導体層は、通常、高温,真空雰囲気下で形成されるため、多量のアウトガスが発生し得る環境下で上記酸化物半導体層を形成した場合には、上記アウトガスが不純物として上記酸化物半導体層に取り込まれる可能性が高い。これに対して、上述の5%重量減少温度の感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて感光性ポリイミド絶縁層を形成した場合には、高温,真空雰囲気下であっても上記感光性ポリイミド絶縁層からのアウトガスの発生が少ないため、上記酸化物半導体層を上記不純物の少ないものとすることができるからである。
また、このような感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成された感光性ポリイミド絶縁層に含まれるアウトガス成分は、通常、一般的なTFTの製造条件やTFTの使用環境では、大幅に増加することはない。したがって、上記感光性ポリイミド絶縁層の5%重量減少温度は、上記感光性ポリイミド樹脂組成物の5%重量減少温度と同程度となる。
In the present invention, the 5% weight reduction temperature of the photosensitive polyimide resin composition is preferably 480 ° C. or higher, and more preferably 500 ° C. or higher. When the 5% weight reduction temperature is within the above range, the weight loss in a high temperature atmosphere or vacuum atmosphere when forming the oxide semiconductor layer or other member is small, that is, the outgas is small. This is because a TFT substrate having excellent switching characteristics can be obtained. In particular, since the oxide semiconductor layer is usually formed in a high temperature and vacuum atmosphere, when the oxide semiconductor layer is formed in an environment where a large amount of outgas can be generated, the outgas is used as an impurity. There is a high possibility that the oxide semiconductor layer is incorporated into the oxide semiconductor layer. On the other hand, when the photosensitive polyimide insulating layer is formed using the photosensitive polyimide resin composition having the above-mentioned 5% weight loss temperature, the photosensitive polyimide insulating layer can be used even in a high temperature and vacuum atmosphere. This is because the generation of the outgas is small and the oxide semiconductor layer can be reduced in the impurities.
Moreover, the outgas component contained in the photosensitive polyimide insulating layer formed using such a photosensitive polyimide resin composition usually increases significantly under general TFT manufacturing conditions and TFT usage environments. There is no. Therefore, the 5% weight reduction temperature of the photosensitive polyimide insulating layer is approximately the same as the 5% weight reduction temperature of the photosensitive polyimide resin composition.

a.ポリイミド成分
本発明に用いられるポリイミド成分とは、感光性ポリイミド樹脂組成物のうち、キュア(硬化)後にポリイミド樹脂となる成分のことをいう。
具体的には、下記式(1)で表される構造を有するポリイミド、および下記式(2)、(3)で表される構造を有するポリイミド前駆体が挙げられる。
a. Polyimide Component The polyimide component used in the present invention refers to a component that becomes a polyimide resin after curing (curing) in the photosensitive polyimide resin composition.
Specifically, a polyimide having a structure represented by the following formula (1) and a polyimide precursor having a structure represented by the following formulas (2) and (3) are exemplified.

本発明におけるポリイミド成分としては、上記式(1)、式(2)および式(3)のそれぞれの構造のみを有するポリマーのみ用いても、上記式(1)、式(2)および式(3)のそれぞれの構造のみを有するポリマーを混ぜて使っても、1つのポリマー分子鎖中に上記式(1)、式(2)および式(3)の構造が混ざったものを用いることもできる。
本発明においては、上記ポリイミド成分が上記ポリイミド前駆体を少なくとも含むものであることが好ましい。イミド化のためのアニール処理時に水を発生するため、イミド化と同時に上記酸化物半導体層に対して水蒸気アニールを行うことができ、半導体特性を向上させることができるからである。
本発明においては、なかでも、酸無水物由来のカルボキシル基(もしくはそのエステル化物などの誘導体)が全体の50%以上あることが望ましく、75%以上であることがさらに好ましく、全て、下記式(2)で示されるポリアミック酸およびその誘導体であることが好ましい。上述の水蒸気アニールを効果的に行うことができるからである。
また、式(2)からなるポリアミック酸(および)その誘導体については、合成の容易さおよびアルカリ現像液に対する溶解性の高さから、Rが全て水素原子であるポリアミック酸であることが特に好ましい。
なお、酸無水物由来のカルボキシル基(もしくはそのエステル)の含有率は、100%−イミド化率(%)で求めることができる。したがって、酸無水物由来のカルボキシル基(もしくはそのエステル)が全体の50%である場合には、イミド化率が50%であることを示す。
なお、イミド化率は、例えば、赤外線吸収スペクトルを用いて確認することができる。具体的には、上記ポリイミド樹脂に含まれるイミド結合由来のC=O二重結合のピーク面積から定量することにより求めることができる。
As the polyimide component in the present invention, the above formula (1), formula (2) and formula (3) can be used even when only polymers having the structures of the above formula (1), formula (2) and formula (3) are used. Even if polymers having only the respective structures are mixed and used, those in which the structures of the above formulas (1), (2) and (3) are mixed in one polymer molecular chain can also be used.
In the present invention, the polyimide component preferably contains at least the polyimide precursor. This is because water is generated during the annealing process for imidization, so that the oxide semiconductor layer can be subjected to water vapor annealing at the same time as imidization, and semiconductor characteristics can be improved.
In the present invention, among them, the carboxyl group derived from an acid anhydride (or a derivative such as an esterified product thereof) is desirably 50% or more, more preferably 75% or more, and all of the following formulas ( The polyamic acid represented by 2) and derivatives thereof are preferable. This is because the above-described water vapor annealing can be effectively performed.
In addition, the polyamic acid (and the derivative thereof) of the formula (2) is particularly preferably a polyamic acid in which R 3 is all hydrogen atoms because of ease of synthesis and high solubility in an alkali developer. .
In addition, the content rate of the carboxyl group (or its ester) derived from an acid anhydride can be calculated | required by 100% -imidation rate (%). Therefore, when the carboxyl group (or its ester) derived from an acid anhydride is 50% of the whole, it indicates that the imidization ratio is 50%.
The imidization rate can be confirmed using, for example, an infrared absorption spectrum. Specifically, it can be determined by quantifying from the peak area of the C═O double bond derived from the imide bond contained in the polyimide resin.

Figure 2011222788
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Figure 2011222788
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(式(1)から(3)中、R1は4価の有機基、Rは2価の有機基であり、Rは水素原子もしくは1価の有機基繰り返されるR1同士およびR同士、R同士はそれぞれ同じであってもよく異なっていてもよい。nは1以上の自然数である。) (In the formulas (1) to (3), R 1 is a tetravalent organic group, R 2 is a divalent organic group, R 3 is a hydrogen atom or a monovalent organic group and R 1 and R 2 are repeated. And R 3 may be the same or different, and n is a natural number of 1 or more.)

また、式(3)については、左右非対称であるが、1つのポリマー分子鎖中に左右の向きが異なるものが含まれていてもよい。   Moreover, about Formula (3), although it is left-right asymmetric, what differs in the left-right direction may be contained in one polymer molecular chain.

また、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合でエチレン性二重結合を導入し、さらに光ラジカル開始剤を混合した溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物のように、ポリアミック酸のカルボキシル基を介して、共有結合により感光性部位を導入した化合物に関しては、ポリアミック酸のカルボキシル基のC(=O)−Oまでをポリイミド成分とみなし、その先の導入された感光性部位を含む置換基部分を感光性成分とみなす。   In addition, like a solvent-developed negative photosensitive polyimide resin composition in which an ethylenic double bond is introduced into the carboxyl group of the polyamic acid with an ester bond and a photo radical initiator is further mixed, the carboxyl group of the polyamic acid is introduced through the carboxyl group of the polyamic acid. In the case of a compound having a photosensitive moiety introduced by covalent bond, C (= O) -O up to the carboxyl group of the polyamic acid is regarded as a polyimide component, and the substituent moiety containing the previously introduced photosensitive moiety is photosensitized. Considered a sexual component.

また、ポリアミック酸のカルボキシル基にイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、さらに光ラジカル開始剤を混合した溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物においては、ポリアミック酸をポリイミド成分とし、イオン結合により結合しているエチレン性二重結合を有するアミンは感光性成分とする。   In addition, in the solvent-developed negative photosensitive polyimide resin composition in which an ethylenic double bond is introduced into the carboxyl group of the polyamic acid by an ionic bond and a photo radical initiator is further mixed, the polyamic acid is used as a polyimide component, and the ionic bond The amine having an ethylenic double bond bonded by the above is a photosensitive component.

上記式(1)から(3)において、一般に、Rはテトラカルボン酸二無水物由来の構造であり、Rはジアミン由来の構造である。 In the above formulas (1) to (3), generally R 1 is a structure derived from tetracarboxylic dianhydride and R 2 is a structure derived from diamine.

本発明に用いられるポリイミド成分を製造する方法としては、従来公知の手法を適用することができる。例えば、上記(2)で表される構造を有するポリイミド前駆体の形成方法としては、(i)酸二無水物とジアミンからポリアミック酸を合成する手法や、(ii)酸二無水物に1価のアルコールやアミノ化合物、エポキシ化合物等を反応させ合成したエステル酸やアミド酸モノマーのカルボン酸に、ジアミノ化合物やその誘導体を反応させて形成する手法などが挙げられるがこれに限定されない。
また、上記(3)で表される構造を有するポリイミド前駆体または上記(1)で表されるポリイミドの形成方法としては、上記(2)で表されるポリイミド前駆体を加熱によりイミド化する方法が挙げられる。
As a method for producing the polyimide component used in the present invention, a conventionally known method can be applied. For example, as a method for forming a polyimide precursor having the structure represented by (2) above, (i) a method of synthesizing polyamic acid from acid dianhydride and diamine, or (ii) monovalent to acid dianhydride Examples include, but are not limited to, a method in which a diamino compound or a derivative thereof is reacted with a carboxylic acid of an ester acid or an amic acid monomer synthesized by reacting an alcohol, an amino compound, an epoxy compound, or the like.
Moreover, as a formation method of the polyimide precursor which has the structure represented by said (3), or the polyimide represented by said (1), the method of imidating the polyimide precursor represented by said (2) by heating Is mentioned.

本発明において上記ポリイミド成分に適用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族テトラカルボン酸二無水物;ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、1,1−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス(2,3−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’−ビス〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’−ビス〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8−フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、ピリジンテトラカルボン酸二無水物、スルホニルジフタル酸無水物、m−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、9,9−ビス−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、9−フェニル−9−(トリフルオロメチル)キサンテンテトラカルボン酸二無水物、12,14−ジフェニル−12,14−ビス(トリフルオロメチル)−12H,14H−5,7−ジオキサペンタセン−2,3,9,10−テトラカルボン酸二無水物、1,4−ビス(3,4−ジカルボキシトリフルオロフェノキシ)テトラフルオロベンゼン二無水物、1,4−ビス(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、1−(トリフルオロメチル)−2,3,5,6−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物,p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
これらは単独あるいは2種以上混合して用いられる。
Examples of the tetracarboxylic dianhydride applicable to the polyimide component in the present invention include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, and methylcyclobutane tetracarboxylic acid. Dianhydrides, aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as cyclopentanetetracarboxylic dianhydride; pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2, 2 ', 3,3'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,3', 3,4'-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3 ′, 3,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, , 2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) Propane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane Dianhydride, bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1 , 1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride 1,3-bis [ (3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1, 2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4- ( 1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, 4,4′-bis [4- ( 1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, 4,4′-bis [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, bis {4- [4- (1,2- Dicarboxy) phenoxy] phenyl} Ton dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone Anhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride Bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1 , 1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3 3,3-hexafluoropropane Water, 2,3,6,7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (2,3- or 3,4-di Carboxyphenyl) propane dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetra Carboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic Acid dianhydride, pyridinetetracarboxylic dianhydride, sulfonyldiphthalic anhydride, m-terphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride, p-terphenyl-3,3 ', 4,4'-tetracarboxylic acid Water, 9,9-bis- (trifluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 9-phenyl-9- (trifluoromethyl) xanthenetetracarboxylic dianhydride, 12,14-diphenyl-12,14 -Bis (trifluoromethyl) -12H, 14H-5,7-dioxapentacene-2,3,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 1,4-bis (3,4-dicarboxytrifluorophenoxy ) Tetrafluorobenzene dianhydride, 1,4-bis (trifluoromethyl) -2,3,5,6-benzenetetracarboxylic dianhydride, 1- (trifluoromethyl) -2,3,5,6 -Benzenetetracarboxylic dianhydride, p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, etc. Aromatic tetracarboxylic dianhydride, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more.

一方、上記ポリイミド成分に適用可能なジアミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、3,4’−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ホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,4’−ジアミノジフェニルメタン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1−ジ(3−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ジ(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1−(3−アミノフェニル)−1−(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,3−ビス(3−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、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、6,6’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン、6,6’−ビス(4−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダンのような芳香族アミン;1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2−アミノエチル)エーテル、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ビス(2−アミノメトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(3−アミノプロトキシ)エチル]エーテル、1,2−ビス(アミノメトキシ)エタン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス[2−(アミノメトキシ)エトキシ]エタン、1,2−ビス[2−(2−アミノエトキシ)エトキシ]エタン、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカンのような脂肪族アミン;1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロへキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンのような脂環式ジアミンなどが挙げられる。グアナミン類としては、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなどを挙げることができ、また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンも使用することができる。
さらに目的に応じ、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−4’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、及びイソプロペニル基のいずれか1種又は2種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てに置換基として導入しても使用することができる。
On the other hand, a diamine component applicable to the polyimide component can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′- Diaminodiphenyl sulfide, 3,4'-diaminodiphenyl sulfide, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 3,3'-diaminodiphenyl sulfone, 3,4'-diaminodiphenyl sulfone, 4,4'-diaminodiphenyl sulfone, 3, , 3′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 3,3′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 3,4′-diaminodiphenylmethane, 2,2 -Di (3-aminophenyl) Propane, 2,2-di (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2,2-di (3-aminophenyl) -1,1, 1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2- (3-aminophenyl) -2 -(4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1-di (3-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,1-di (4-amino) Phenyl) -1-phenylethane, 1- (3-aminophenyl) -1- (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis ( 4-aminophenoxy) benzene, 1, -Bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (4-aminobenzoyl) benzene, , 4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis ( 4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene 1,3-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4- Bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 2,6-bis (3-aminophenoxy) benzo Nitrile, 2,6-bis (3-aminophenoxy) pyridine, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl, bis [4- (3- Aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (3-Aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-Aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4 -(4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [ 4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) benzo L] benzene, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] Benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] diphenyl ether, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] benzophenone, 4,4′-bis [4- (4-Amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] diphenylsulfone, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy] diphenylsulfone, 3,3′-dia Mino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4,4′-dibiphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-biphenoxy Benzophenone, 6,6′-bis (3-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 6,6′-bis (4-aminophenoxy) -3, Aromatic amines such as 3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane; 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) ) Tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane, α, ω-bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (aminomethyl) A Bis (2-aminoethyl) ether, bis (3-aminopropyl) ether, bis (2-aminomethoxy) ethyl] ether, bis [2- (2-aminoethoxy) ethyl] ether, bis [2- ( 3-aminoprotoxy) ethyl] ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane, 1,2-bis [2- (aminomethoxy) ethoxy] ethane, 1,2-bis [2- (2-aminoethoxy) ethoxy] ethane, ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether , Ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1,5-diamino Of 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12-diaminododecane Such aliphatic amines; 1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,3-di (2-aminoethyl) ) Cyclohexane, 1,4-di (2-aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,5- And alicyclic diamines such as bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane. Examples of guanamines include acetoguanamine, benzoguanamine, and the like, and some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of the diamine are fluoro group, methyl group, methoxy group, trifluoromethyl group, or trifluoromethoxy group. Diamines substituted with substituents selected from the group can also be used.
Furthermore, depending on the purpose, any one or two or more of the ethynyl group, benzocyclobuten-4′-yl group, vinyl group, allyl group, cyano group, isocyanate group, and isopropenyl group serving as a crosslinking point, Even if it introduce | transduces into some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of diamine as a substituent, it can be used.

本発明における感光性ポリイミド樹脂組成物としては、絶縁層の5%重量減少温度を所定の範囲とし、絶縁層の5%重量減少温度を本発明のTFT基板に好適なものとする観点から、上記ポリイミド成分が、芳香族骨格を含むことが好ましい。芳香族骨格を含有するポリイミド成分を加熱硬化することにより得られるポリイミド樹脂は、その剛直で平面性の高い骨格に由来して、耐熱性や薄膜での絶縁性に優れ、5%重量減少温度が高く、低アウトガスであることから、本発明のTFT基板の絶縁層に好ましく用いられるからである。
また、5%重量減少温度が高く、低アウトガスである感光性ポリイミド樹脂組成物のポリイミド成分は、酸二無水物由来の部分が芳香族構造を有し、さらにジアミン由来の部分も芳香族構造を含むことが望ましい。それゆえジアミン成分由来の構造も芳香族ジアミンから誘導される構造であることが好ましい。特に、酸二無水物由来の部分およびジアミン由来の部分のすべてが芳香族構造を含む全芳香族ポリイミドもしくは全芳香族ポリイミド前駆体であることが好ましい。
As the photosensitive polyimide resin composition in the present invention, the 5% weight reduction temperature of the insulating layer is set within a predetermined range, and the 5% weight reduction temperature of the insulating layer is suitable for the TFT substrate of the present invention. The polyimide component preferably contains an aromatic skeleton. The polyimide resin obtained by heat-curing a polyimide component containing an aromatic skeleton is derived from its rigid and highly planar skeleton, and is excellent in heat resistance and insulation in a thin film, and has a 5% weight loss temperature. It is because it is preferably used for the insulating layer of the TFT substrate of the present invention because it is high and low outgas.
In addition, the polyimide component of the photosensitive polyimide resin composition having a high 5% weight loss temperature and low outgas has a portion derived from acid dianhydride having an aromatic structure, and a portion derived from diamine also has an aromatic structure. It is desirable to include. Therefore, the structure derived from the diamine component is also preferably a structure derived from an aromatic diamine. In particular, it is preferable that all of the part derived from the acid dianhydride and the part derived from the diamine are a wholly aromatic polyimide or a wholly aromatic polyimide precursor containing an aromatic structure.

ここで、全芳香族ポリイミド前駆体とは、芳香族酸成分と芳香族アミン成分の共重合、又は、芳香族酸/アミノ成分の重合により得られるポリイミド前駆体及びその誘導体である。また、芳香族酸成分とは、ポリイミド骨格を形成する4つの酸基が全て芳香族環上に置換している化合物であり、芳香族アミン成分とは、ポリイミド骨格を形成する2つのアミノ基が両方とも芳香族環上に置換している化合物であり、芳香族酸/アミノ成分とはポリイミド骨格を形成する酸基とアミノ基がいずれも芳香族環上に置換している化合物である。ただし、前述した原料の芳香族酸二無水物および芳香族ジアミンの具体例から明らかなように、全ての酸基又はアミノ基が同じ芳香環上に存在する必要はない。
以上の理由から、ポリイミド前駆体は、最終的に得られるポリイミド樹脂に耐熱性及び寸法安定性を求める場合には、芳香族酸成分及び/又は芳香族アミン成分の共重合割合ができるだけ大きいことが好ましい。具体的には、イミド構造の繰り返し単位を構成する酸成分に占める芳香族酸成分の割合が50モル%以上、特に70モル%以上であることが好ましく、イミド構造の繰り返し単位を構成するアミン成分に占める芳香族アミン成分の割合が40モル%以上、特に60モル%以上であることが好ましく、全芳香族ポリイミドもしくは全芳香族ポリイミド前駆体であることが好ましい。
Here, the wholly aromatic polyimide precursor is a polyimide precursor obtained by copolymerization of an aromatic acid component and an aromatic amine component, or polymerization of an aromatic acid / amino component, and a derivative thereof. The aromatic acid component is a compound in which all four acid groups forming the polyimide skeleton are substituted on the aromatic ring, and the aromatic amine component is the two amino groups forming the polyimide skeleton. Both are compounds substituted on the aromatic ring, and the aromatic acid / amino component is a compound in which both the acid group and amino group forming the polyimide skeleton are substituted on the aromatic ring. However, as is clear from the specific examples of the raw material aromatic dianhydride and aromatic diamine, it is not necessary that all acid groups or amino groups exist on the same aromatic ring.
For the above reasons, the polyimide precursor should have a copolymerization ratio of the aromatic acid component and / or aromatic amine component as large as possible when the final polyimide resin is required to have heat resistance and dimensional stability. preferable. Specifically, the proportion of the aromatic acid component in the acid component constituting the repeating unit of the imide structure is preferably 50 mol% or more, particularly preferably 70 mol% or more, and the amine component constituting the repeating unit of the imide structure The proportion of the aromatic amine component in the total is preferably 40 mol% or more, particularly preferably 60 mol% or more, and is preferably a wholly aromatic polyimide or a wholly aromatic polyimide precursor.

本発明においては、なかでも、上記(1)〜(3)で表される構造を有するポリイミド成分におけるRのうち33モル%以上が、下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。耐熱性に優れ、低線熱膨張係数を示すポリイミド樹脂となるというメリットがあるからである。 In the present invention, among them, 33 mol% or more of R 1 in the polyimide component having the structure represented by the above (1) to (3) is preferably any structure represented by the following formula. . It is because it has the merit that it becomes a polyimide resin which is excellent in heat resistance and shows a low linear thermal expansion coefficient.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(11)中、aは0または1以上の自然数、Aは単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかであり、全てが同じであっても、各々異なっていてもよい。結合基は、芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。) (In formula (11), a is a natural number of 0 or 1 or more, A is a single bond (biphenyl structure), an oxygen atom (ether bond), or an ester bond. The linking group is bonded to the 2, 3 or 3, 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the aromatic ring.)

本発明においては、特に、上記(1)〜(3)で表される構造を有するポリイミド成分が上記式(11)で表される構造を含むと、上記ポリイミド樹脂が低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。   In the present invention, in particular, when the polyimide component having the structure represented by the above (1) to (3) includes the structure represented by the above formula (11), the polyimide resin exhibits low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.

上記のような構造を有するポリイミド成分は、高耐熱性、低線熱膨張係数を示すポリイミド樹脂を形成可能である。そのため、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)〜(3)中のRのうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、少なくとも上記式(1)〜(3)中のRのうち33%以上含有すればよい。中でも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)〜(3)中のRのうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。 The polyimide component having the above-described structure can form a polyimide resin exhibiting high heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably closer to 100 mol% in R 1 in the above formulas (1) to (3), but at least in the above formulas (1) to (3). it may be contained 33% or more of R 1. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, among R 1 in the above formulas (1) to (3).

本発明において、ポリイミド樹脂を低吸湿にする酸二無水物の構造としては、下記式(12)で表わされるものが挙げられる。   In the present invention, examples of the structure of the acid dianhydride that makes the polyimide resin moisture-absorbing include those represented by the following formula (12).

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(12)中、aは0または1以上の自然数、Aは単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)、エステル結合のいずれかであり、全てが同じであっても、各々異なっていてもよい。酸無水物骨格(―CO−O−CO−)は、隣接する芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは、3,4位に結合する。) (In formula (12), a is a natural number of 0 or 1 or more, A is a single bond (biphenyl structure), an oxygen atom (ether bond), or an ester bond. (The acid anhydride skeleton (—CO—O—CO—) is bonded to the 2, 3 or 3, 4 position of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the adjacent aromatic ring.)

上記式(12)において、Aが単結合(ビフェニル構造)、酸素原子(エーテル結合)である酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物などが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、ジアミンの選択性を広げる観点から、好ましい。   In the above formula (12), as the acid dianhydride in which A is a single bond (biphenyl structure) or an oxygen atom (ether bond), 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2 , 3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, etc. Is mentioned. These are preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the diamine.

上記式(12)において、Aがエステル結合であるフェニルエステル系の酸二無水物は、ポリイミド樹脂を低吸湿にする観点から、特に好ましい。例えば、下記式で表わされる酸二無水物が挙げられる。具体的には、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物などが挙げられる。これらは、吸湿膨張係数を低減させる観点ならびに、ジアミンの選択性を広げる観点から、特に好ましい。   In the above formula (12), a phenyl ester acid dianhydride in which A is an ester bond is particularly preferable from the viewpoint of making the polyimide resin moisture-absorbing. For example, an acid dianhydride represented by the following formula may be mentioned. Specific examples include p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride, and the like. These are particularly preferable from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient and from the viewpoint of expanding the selectivity of the diamine.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式中、aは0または1以上の自然数である。酸無水物骨格(―CO−O−CO−)は、隣接する芳香環の結合部位から見て、芳香環の2,3位もしくは3,4位に結合する。) (Wherein, a is a natural number of 0 or 1 or more. The acid anhydride skeleton (—CO—O—CO—) is a 2, 3-position or 3 of the aromatic ring as viewed from the bonding site of the adjacent aromatic ring. , Binds to position 4.)

上述の吸湿膨張係数が小さいテトラカルボン酸二無水物の場合、後述するジアミンとしては幅広く選択することができる。   In the case of the tetracarboxylic dianhydride having a small hygroscopic expansion coefficient as described above, a wide variety of diamines to be described later can be selected.

併用するテトラカルボン酸二無水物として、下記式で表わされるような少なくとも1つのフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。フッ素が導入されたテトラカルボン酸二無水物を用いると、最終的に得られるポリイミド樹脂の吸湿膨張係数が低下する。少なくとも1つのフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物としては、中でも、フルオロ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基を有することが好ましい。具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物などが挙げられる。しかしながら、上記ポリイミド成分として含まれるポリイミド前駆体がフッ素を含んだ骨格を有する場合、上記ポリイミド前駆体が、塩基性水溶液に溶解しづらい傾向にあり、上記ポリイミド前駆体の状態で、レジスト等を用いてパターニングを行う際には、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある場合がある。   As the tetracarboxylic dianhydride used in combination, a tetracarboxylic dianhydride having at least one fluorine atom as represented by the following formula can be used. When tetracarboxylic dianhydride into which fluorine is introduced is used, the hygroscopic expansion coefficient of the finally obtained polyimide resin is lowered. The tetracarboxylic dianhydride having at least one fluorine atom preferably has a fluoro group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group. Specific examples include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride. However, when the polyimide precursor contained as the polyimide component has a skeleton containing fluorine, the polyimide precursor tends to be difficult to dissolve in a basic aqueous solution, and a resist or the like is used in the state of the polyimide precursor. When patterning is performed, it may be necessary to perform development with a mixed solution of an organic solvent such as alcohol and a basic aqueous solution.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

ここで、選択されるジアミンは耐熱性、すなわち、低アウトガス化の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いてもよい。   Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance, that is, low outgassing, but in a range not exceeding 60 mol%, preferably 40 mol% of the total of the diamine depending on the desired physical properties. A non-aromatic diamine such as an aliphatic diamine or a siloxane diamine may be used.

また、上記ポリイミド成分においては、上記式(1)〜(3)中のRのうち33モル%以上が下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 Moreover, in the said polyimide component, it is preferable that 33 mol% or more among R < 2 > in said Formula (1)-(3) is either structure represented by a following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(R11は2価の有機基、酸素原子、硫黄原子、またはスルホン基であり、R12およびR13は1価の有機基、またはハロゲン原子である。) (R 11 is a divalent organic group, an oxygen atom, a sulfur atom, or a sulfone group, and R 12 and R 13 are a monovalent organic group or a halogen atom.)

上記ポリイミド成分が上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有する場合、上記ポリイミド樹脂の耐熱性が向上し、線熱膨張係数が小さくなる。そのため、上記式(1)〜(3)中のRのうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、上記式(1)〜(3)中のRのうち少なくとも33%以上含有すればよい。中でも上記式で表わされる構造の含有量は上記式(1)中のRのうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。
When the polyimide component contains any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.
When it has the above structure, the heat resistance of the polyimide resin is improved and the linear thermal expansion coefficient is reduced. Therefore, the closer to 100 mol% of R 2 in the above formulas (1) to (3), the better, but it is preferable that at least 33% or more of R 2 in the above formulas (1) to (3) is contained. Good. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, more preferably 70 mol% or more, of R 2 in the above formula (1).

上記ポリイミド樹脂をより低吸湿膨張とする観点からは、ジアミンの構造としては、下記式(13)、(14)で表わされるものが好ましい。   From the viewpoint of lowering the hygroscopic expansion of the polyimide resin, the diamine structure is preferably represented by the following formulas (13) and (14).

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(13)中、同一の芳香環に2つアミノ基が結合していてもよい。
式(14)中、aは0または1以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位またはパラ位に結合する。また、芳香環上の水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換されていてもよい。)
(In formula (13), two amino groups may be bonded to the same aromatic ring.
In Formula (14), a is a natural number of 0 or 1 or more, and the amino group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bond between the benzene rings. Further, some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring may be substituted with a substituent selected from a fluoro group, a methyl group, a methoxy group, a trifluoromethyl group, or a trifluoromethoxy group. )

上記式(13)で表されるジアミンとしては、具体的には、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。   Specific examples of the diamine represented by the above formula (13) include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2,6-diaminonaphthalene, 2 , 7-diaminonaphthalene, 1,4-diaminoanthracene and the like.

上記式(14)で表わされるジアミンとしては、具体的には、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。   Specific examples of the diamine represented by the above formula (14) include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3 3,3′-dichloro-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, and the like.

また、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると、上記ポリイミド樹脂の吸湿膨張係数を低減させることができる。例えば、上記式(14)で表わされるジアミンの中でフッ素が導入された構造としては、下記式で表わされるものが挙げられる。しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、基板上に感光性ポリイミド絶縁層を部分的に形成する場合には、上記絶縁層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。   In addition, when fluorine is introduced as a substituent of the aromatic ring, the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide resin can be reduced. For example, examples of the structure in which fluorine is introduced in the diamine represented by the above formula (14) include those represented by the following formula. However, a polyimide precursor containing fluorine, particularly polyamic acid, is difficult to dissolve in a basic aqueous solution. When a photosensitive polyimide insulating layer is partially formed on a substrate, an alcohol is used during the processing of the insulating layer. It may be necessary to develop with a mixed solution with an organic solvent such as

Figure 2011222788
Figure 2011222788

本発明に用いられるポリイミド成分は、上記感光性ポリイミド樹脂組成物とした際の感度を高め、マスクパターンを正確に再現するパターン形状を得るために、1μmの膜厚のときに、露光波長に対して少なくとも5%以上の透過率を示すことが好ましく、15%以上の透過率を示すことが更に好ましい。   The polyimide component used in the present invention increases the sensitivity when the photosensitive polyimide resin composition is used, and in order to obtain a pattern shape that accurately reproduces the mask pattern, with respect to the exposure wavelength when the film thickness is 1 μm. Therefore, it is preferable to exhibit a transmittance of at least 5%, more preferably a transmittance of 15% or more.

また、一般的な露光光源である高圧水銀灯を用いて露光を行う場合には、少なくとも436nm、405nm、365nmの波長の電磁波のうち1つの波長の電磁波に対する透過率が、厚み1μmのフィルムに成膜した時で好ましくは5%以上、更に好ましくは15%、より更に好ましくは50%以上である。
露光波長に対してポリイミド成分の透過率が高いということは、それだけ、光のロスが少ないということであり、高感度の感光性ポリイミド樹脂組成物を得ることができる。
In addition, when exposure is performed using a high-pressure mercury lamp, which is a general exposure light source, a transmittance with respect to an electromagnetic wave having a wavelength of at least 436 nm, 405 nm, and 365 nm is formed on a film having a thickness of 1 μm. Is preferably 5% or more, more preferably 15%, and still more preferably 50% or more.
That the transmittance | permeability of a polyimide component is high with respect to an exposure wavelength means that there is little light loss, and a highly sensitive photosensitive polyimide resin composition can be obtained.

ポリイミド成分として、透過率をあげるためには、酸二無水物としてフッ素が導入された酸二無水物や、脂環骨格を有する酸二無水物を用いることが望ましい。しかし、脂環骨格を有する酸二無水物を用いると、耐熱性が低下し、低アウトガス性を損なう恐れがあるので、共重合割合に注意しながら併用してもよい。
本発明においては、透過率をあげるためには酸二無水物としてフッ素が導入された芳香族の酸二無水物を用いることが、耐熱性を維持しつつ(芳香族なので)、吸湿膨張も低減することが可能である点からさらに好ましい。
In order to increase the transmittance as the polyimide component, it is desirable to use an acid dianhydride into which fluorine is introduced as an acid dianhydride or an acid dianhydride having an alicyclic skeleton. However, if an acid dianhydride having an alicyclic skeleton is used, the heat resistance may be lowered and the low outgassing property may be impaired.
In the present invention, in order to increase the transmittance, the use of an aromatic acid dianhydride into which fluorine is introduced as the acid dianhydride reduces the hygroscopic expansion while maintaining heat resistance (because it is aromatic). It is further preferable because it can be performed.

本発明において用いられる少なくとも1つのフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物としては、上述のフッ素原子を有するテトラカルボン酸二無水物を用いることができ、なかでも、フルオロ基、トリフルオロメチル基、またはトリフルオロメトキシ基を有することが好ましい。具体的には、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物などが挙げられる。
しかしながら、フッ素を含んだ骨格を有するポリイミド前駆体は、塩基性水溶液に溶解しづらい傾向にあり、ポリイミド前駆体の状態で、レジスト等を用いてパターニングを行う際には、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある場合がある。
As the tetracarboxylic dianhydride having at least one fluorine atom used in the present invention, the above-mentioned tetracarboxylic dianhydride having a fluorine atom can be used, among which a fluoro group, a trifluoromethyl group, Alternatively, it preferably has a trifluoromethoxy group. Specific examples include 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride.
However, a polyimide precursor having a skeleton containing fluorine tends to be difficult to dissolve in a basic aqueous solution, and when patterning using a resist or the like in the state of the polyimide precursor, an organic solvent such as alcohol and the like It may be necessary to perform development with a mixed solution with a basic aqueous solution.

また、ピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直な酸二無水物を用いると、最終的に得られるポリイミド樹脂の線熱膨張係数が小さくなるが、透明性の向上を阻害する傾向があるので、共重合割合に注意しながら併用してもよい。   Also, rigid acid dianhydrides such as pyromellitic acid anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, etc. If used, the linear thermal expansion coefficient of the finally obtained polyimide resin is reduced, but it tends to hinder the improvement of transparency, so it may be used in combination while paying attention to the copolymerization ratio.

ポリイミド成分として、透過率をあげるためには、ジアミンとしてフッ素が導入されたジアミンや、脂環骨格を有するジアミンを用いることが望ましい。しかし、脂環骨格を有するジアミンを用いると、耐熱性が低下し、低アウトガス性を損なう恐れがあるので、共重合割合に注意しながら併用してもよい。
透過率をあげるためにはジアミンとしてフッ素が導入された芳香族のジアミンを用いることが、耐熱性を維持しつつ(芳香族なので)、吸湿膨張も低減することが可能である点からさらに好ましい。
In order to increase the transmittance as the polyimide component, it is desirable to use a diamine introduced with fluorine as a diamine or a diamine having an alicyclic skeleton. However, if a diamine having an alicyclic skeleton is used, the heat resistance may be lowered and the low outgassing property may be impaired.
In order to increase the transmittance, it is more preferable to use an aromatic diamine into which fluorine is introduced as the diamine because it is possible to reduce hygroscopic expansion while maintaining heat resistance (since it is aromatic).

フッ素が導入された芳香族のジアミンとしては、具体的には、上述のフッ素が導入された構造を有するものを挙げることができ、より具体的には、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。
しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、基板上に感光性ポリイミド絶縁層を部分的に形成する場合には、上記絶縁層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。
Specific examples of the aromatic diamine into which fluorine has been introduced include those having the above-mentioned structure into which fluorine has been introduced. More specifically, 2,2′-ditrifluoromethyl-4 , 4'-diaminobiphenyl, 2,2-di (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl) -1,1 , 1,3,3,3-hexafluoropropane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,3 -Bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α , Α-Ditrifluoromethylbenzyl Benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 2,2-bis [3- (3-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3 Examples include 3-hexafluoropropane and 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane.
However, a polyimide precursor containing fluorine, particularly polyamic acid, is difficult to dissolve in a basic aqueous solution. When a photosensitive polyimide insulating layer is partially formed on a substrate, an alcohol is used during the processing of the insulating layer. It may be necessary to develop with a mixed solution with an organic solvent such as

また、上記式(1)および(3)に含まれるイミド化後の環構造の割合は、それぞれ、上記式(3)および(2)で示されるポリイミド前駆体に含まれるイミド化前のカルボン酸部分よりも、透過率が低い傾向にあるため、イミド化前の構造を多く含む、透明性が高いポリイミド前駆体を用いることが望ましい。酸無水物由来のカルボキシル基(もしくはそのエステル)が全体の50%以上あることが望ましく、75%以上であることがさらに好ましく、全て、上記式(2)で示されるポリイミド前駆体、すなわち、ポリアミック酸(および)その誘導体であることが好ましい。
また、アルカリ現像液を用いて現像する際には、上記式(2)および(3)に含まれるイミド化前のカルボン酸部分の残存量によりアルカリ現像液に対する溶解性を変えることができる。現像速度を速める観点からは、イミド化前の構造を多く含む、溶解性が高いポリイミド前駆体を用いることが望ましく、上記式(2)および(3)におけるRが全て水素原子であるポリアミック酸であることが好ましい。しかし、現像速度が速すぎて、パターン残存部の溶解性が高すぎる場合には、イミド化が進行したものを用いるもしくは、上記(2)および(3)におけるRに1価の有機基を導入して溶解速度を下げることができる。
Moreover, the ratio of the ring structure after imidation contained in the above formulas (1) and (3) is the carboxylic acid before imidation contained in the polyimide precursor represented by the above formulas (3) and (2), respectively. Since the transmittance tends to be lower than that of the portion, it is desirable to use a highly transparent polyimide precursor containing a large number of structures before imidization. It is desirable that the acid anhydride-derived carboxyl group (or ester thereof) is 50% or more of the total, more preferably 75% or more, and all of the polyimide precursor represented by the above formula (2), that is, polyamic Acid (and) derivatives thereof are preferred.
Moreover, when developing using an alkali developing solution, the solubility with respect to an alkali developing solution can be changed with the residual amount of the carboxylic acid part before imidation contained in said Formula (2) and (3). From the viewpoint of increasing the development speed, it is desirable to use a highly soluble polyimide precursor containing a large number of structures before imidization, and R 3 in the above formulas (2) and (3) are all hydrogen atoms. It is preferable that However, when the development speed is too high and the solubility of the pattern remaining portion is too high, the one that has undergone imidization is used, or a monovalent organic group is added to R 3 in (2) and (3) above. It can be introduced to lower the dissolution rate.

一方、ジアミンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、基板との密着性を改善したり、上記ポリイミド樹脂の弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させたりすることができる。   On the other hand, when a diamine having a siloxane skeleton such as 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane is used as the diamine, the adhesion to the substrate is improved or the elastic modulus of the polyimide resin is decreased. The glass transition temperature can be lowered.

本発明に用いられるポリイミド成分の重量平均分子量は、その用途にもよるが、3,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、5,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましく、10,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましい。重量平均分子量が3,000未満であると、塗膜又はフィルムとした場合に十分な強度が得られにくい。また、加熱処理等を施しポリイミド樹脂などの高分子とした際の膜の強度も低くなる。一方、重量平均分子量が1,000,000を超えると粘度が上昇し、溶解性も落ちてくるため、表面が平滑で膜厚が均一な塗膜又はフィルムが得られにくい。
ここで用いている分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の値のことをいい、ポリイミド前駆体そのものの分子量でも良いし、無水酢酸等で化学的イミド化処理を行った後のものでも良い。
The weight average molecular weight of the polyimide component used in the present invention is preferably in the range of 3,000 to 1,000,000, and more preferably in the range of 5,000 to 500,000, depending on the use. More preferably, it is in the range of 10,000 to 500,000. When the weight average molecular weight is less than 3,000, it is difficult to obtain sufficient strength when a coating film or film is used. In addition, the strength of the film is reduced when a heat treatment or the like is performed to obtain a polymer such as a polyimide resin. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 1,000,000, the viscosity increases and the solubility decreases, so that it is difficult to obtain a coating film or film having a smooth surface and a uniform film thickness.
The molecular weight used here refers to a value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC), may be the molecular weight of the polyimide precursor itself, or after chemical imidization treatment with acetic anhydride or the like. Things can be used.

本発明に用いられるポリイミド成分の含有量としては、得られるパターンの膜物性、特に膜強度や耐熱性の点から、上記感光性ポリイミド樹脂組成物の固形分全体に対し、50重量%以上であることが好ましく、なかでも、70重量%以上であることが好ましい。
なお、感光性ポリイミド樹脂組成物の固形分とは溶剤以外の全成分であり、液状のモノマー成分も固形分に含まれる。
As content of the polyimide component used for this invention, it is 50 weight% or more with respect to the whole solid of the said photosensitive polyimide resin composition from the point of the film | membrane physical property of the pattern obtained, especially film | membrane intensity | strength and heat resistance. In particular, it is preferably 70% by weight or more.
In addition, solid content of the photosensitive polyimide resin composition is all components other than a solvent, and a liquid monomer component is also contained in solid content.

b.感光性成分
本発明における感光性成分は、上記ポリイミド成分を硬化させるために含まれるものであり、上述した感光性ポリイミド樹脂組成物に含まれる光ラジカル発生剤、光酸発生剤、光塩基発生剤のような光開始剤、ナフトキノンジアジド化合物のような光照射にともない、化合物自体の溶解性が変化するような成分とともに、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合やイオン結合で導入されたエチレン性二重結合部位のように、ラジカルによって架橋するような成分や、ラジカル架橋性のモノマー、酸架橋性のモノマー、ポリアミック酸のカルボキシル基に導入された酸分解性の置換基等の感光性主成分や、このような感光性主成分と共に用いられる増感剤等の感光性補助成分などが挙げられる。
b. Photosensitive Component The photosensitive component in the present invention is included for curing the polyimide component, and includes a photo radical generator, a photo acid generator, and a photo base generator contained in the above-described photosensitive polyimide resin composition. A photoinitiator such as naphthoquinonediazide compound, an ethylenic double compound introduced into the carboxyl group of polyamic acid with an ester bond or ionic bond, along with components that change the solubility of the compound itself upon light irradiation. Components that crosslink by radicals, such as bonding sites, radically crosslinkable monomers, acid crosslinkable monomers, photosensitive main components such as acid-decomposable substituents introduced into the carboxyl group of polyamic acid, Examples include photosensitive auxiliary components such as sensitizers used together with such photosensitive main components.

より具体的には、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合やイオン結合でエチレン性二重結合を導入し、さらに光ラジカル開始剤を混合した溶剤現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物においては、二重結合部位と光ラジカル発生剤、ポリアミック酸やその部分エステル化物にナフトキノンジアジド化合物を添加したアルカリ現像ポジ型感光性ポリイミド樹脂組成物においてはナフトキノンジアジド化合物、酸架橋性の置換基を導入したポリイミドもしくはポリイミド前駆体に光酸発生剤を添加したネガ型の感光性ポリイミド樹脂組成物では、光酸発生剤と酸架橋性の置換基、酸分解性の置換基を導入したポリイミドもしくはポリイミド前駆体に光酸発生剤を添加したポジ型の感光性ポリイミド樹脂組成物においては、光酸発生剤と酸分解性の置換基、ポリアミック酸に光酸発生剤を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物においては光酸発生剤が、あるいは、ポリアミック酸にニフェジピン系化合物等を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物においてはニフェジピン系化合物が、ならびに、ポリアミック酸に光塩基発生剤を添加したアルカリ現像ネガ型感光性ポリイミド樹脂組成物においては、光塩基発生剤が感光性成分に相当する。   More specifically, in a solvent-developed negative photosensitive polyimide resin composition in which an ethylenic double bond is introduced into a carboxyl group of a polyamic acid by an ester bond or an ionic bond, and a photo radical initiator is further mixed, In the alkali development positive photosensitive polyimide resin composition in which a naphthoquinone diazide compound is added to a binding site and a photo radical generator, polyamic acid or a partially esterified product thereof, a naphthoquinone diazide compound, a polyimide or a polyimide having an acid-crosslinking substituent introduced In a negative photosensitive polyimide resin composition in which a photoacid generator is added to the precursor, a photoacid generator is added to the photoacid generator and a polyimide or polyimide precursor having an acid-decomposable substituent and an acid-decomposable substituent. In a positive photosensitive polyimide resin composition to which a generator is added, a photoacid generator and In the alkali developing negative photosensitive polyimide resin composition in which a photoacid generator is added to a degradable substituent or polyamic acid, a photoacid generator is used, or an alkali developing negative type in which a polyamic acid is added with a nifedipine compound or the like In the photosensitive polyimide resin composition, the nifedipine-based compound and in the alkali development negative photosensitive polyimide resin composition obtained by adding a photobase generator to polyamic acid, the photobase generator corresponds to the photosensitive component.

本発明に用いられる感光性成分の含有量としては、所望のパターンの感光性ポリイミド絶縁層を形成できるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な含有量とすることができる。
一般的にポリイミド樹脂は高耐熱性の樹脂として知られており、高い耐熱性を有することから、ポリイミド成分よりも、感光性成分の方が耐熱性が低い傾向にあるので、ポリイミド成分に対する感光性成分の割合を減らした方が、低アウトガス性となる。
このようなことから上記感光性成分の含有量は少ない方が好ましく、本発明においては、上記感光性成分が、上記ポリイミド成分100重量部に対して、0.1重量部以上30重量部未満の範囲内であることが好ましく、なかでも、0.5重量部〜20重量部の範囲内であることが好ましく、特に、0.5重量部〜15重量部の範囲内であることが好ましい。
The content of the photosensitive component used in the present invention is not particularly limited as long as it can form a photosensitive polyimide insulating layer having a desired pattern, and can be a general content.
Polyimide resin is generally known as a high heat-resistant resin, and since it has high heat resistance, the photosensitive component tends to have lower heat resistance than the polyimide component. If the proportion of the component is reduced, the outgassing property is reduced.
Therefore, the content of the photosensitive component is preferably small. In the present invention, the photosensitive component is 0.1 parts by weight or more and less than 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide component. It is preferably within the range, and in particular, it is preferably within the range of 0.5 to 20 parts by weight, and particularly preferably within the range of 0.5 to 15 parts by weight.

本発明に用いられる感光性成分のなかでも、光酸発生剤もしくは光塩基発生剤を主成分とするものであることが好ましい。上記光酸発生剤もしくは光塩基発生剤は、発生化学種が触媒的に働き、ポリイミド樹脂の構成成分となるポリイミド成分および溶剤以外の添加剤の含有量の削減が可能であることから好ましく用いることができるからである。
特に、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体に光酸発生剤もしくは光塩基発生剤を添加し、光照射において、発生する酸もしくは塩基によりイミド化反応を触媒的に促進し、露光部を選択的に不溶化する系では、光酸発生剤もしくは光塩基発生剤のみの添加でパターニング可能であり。架橋成分や分解性の置換基を導入する必要がないため、添加剤量をさらに削減することが可能であるからである。
このようなことから、一般的な感光性ポリイミド樹脂組成物に含まれる感光性成分の含有量が、上記ポリイミド成分100重量部に対して30重量部以上のものが多いのに対して、上記酸発生剤または光塩基発生剤は、上述のように発生化学種が触媒的に働くため、上記含有量を上述した範囲内とした場合であっても十分に硬化可能な露光感度を有するからである。また、上記感光性成分は、ポリイミド成分に比べて耐熱性が低く、アウトガスの主成分であると考えられることから、上記含有量を上述した範囲内とすることにより、上記感光性ポリイミド絶縁層の重量減少の少ないもの、すなわち、アウトガス発生量が十分に少ないものとすることができるからである。
本発明においては、特に、上記感光性成分が上記光塩基発生剤を主成分とするものであることが好ましく、なかでも特に、上記光塩基発生剤であること、すなわち、上記感光性成分が上記光塩基発生剤のみを含むものであることが好ましい。発生化学種である塩基が酸と比較し、金属等への影響が小さいことから望ましい。
なお、主成分とするとは、上記感光性成分中の上記光塩基発生剤等の含有量が、50質量%以上であることをいうものである。
Among the photosensitive components used in the present invention, those having a photoacid generator or a photobase generator as a main component are preferable. The photoacid generator or photobase generator is preferably used because the generated chemical species act catalytically, and the content of additives other than the polyimide component and solvent, which are constituent components of the polyimide resin, can be reduced. Because you can.
In particular, a photoacid generator or photobase generator is added to a polyimide precursor such as polyamic acid, and the imidation reaction is promoted catalytically by the acid or base generated during light irradiation to selectively insolubilize the exposed area. In this system, patterning is possible by adding only a photoacid generator or a photobase generator. This is because it is not necessary to introduce a crosslinking component or a degradable substituent, and therefore the amount of additive can be further reduced.
Therefore, the content of the photosensitive component contained in a general photosensitive polyimide resin composition is more than 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide component, whereas the acid This is because the generator or photobase generator has exposure sensitivity that can be sufficiently cured even when the content is within the above-mentioned range, because the generated chemical species act catalytically as described above. . Moreover, since the said photosensitive component has low heat resistance compared with a polyimide component and it is thought that it is a main component of outgas, by making the said content into the range mentioned above, the said photosensitive polyimide insulating layer of This is because the weight can be reduced little, that is, the amount of outgas generation can be made sufficiently small.
In the present invention, it is particularly preferable that the photosensitive component is mainly composed of the photobase generator, and in particular, it is the photobase generator, that is, the photosensitive component is the above. It is preferable that only a photobase generator is included. The base which is a generated chemical species is desirable because it has less influence on metals and the like than acids.
In addition, the main component means that the content of the photobase generator and the like in the photosensitive component is 50% by mass or more.

本発明に用いられる光塩基発生剤としては、常温常圧の通常の条件下では活性を示さないが、外部刺激として電磁波の照射と加熱が行なわれると、塩基(塩基性物質)を発生するものであれば特に限定されるものではない。
なお、本発明において、電磁波とは、波長を特定した場合を除き、可視及び非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。本明細書では、電磁波の照射を露光ともいう。
The photobase generator used in the present invention is not active under normal conditions of normal temperature and pressure, but generates a base (basic substance) when subjected to electromagnetic wave irradiation and heating as an external stimulus. If it is, it will not specifically limit.
In the present invention, unless otherwise specified, the electromagnetic wave is not only an electromagnetic wave having a wavelength in the visible and invisible regions, but also a particle beam such as an electron beam, and radiation or a general term for the electromagnetic wave and the particle beam. Contains ionizing radiation. In this specification, irradiation with electromagnetic waves is also referred to as exposure.

本発明においては、光塩基発生剤として公知のものを用いることが出来る。例えば、M. Shirai, and M Tsunooka, Prog. Polym. Sci., 21, 1 (1996)や、角岡正弘, 高分子加工, 46, 2 (1997)、C. Kutal, Coord. Chem. Rev., 211, 353 (2001)、Y. Kaneko, A. Sarker, and D. Neckers, Chem. Mater., 11, 170 (1999)、H. Tachi, M. Shirai, and M. Tsunooka, J. Photopolym. Sci. Technol., 13, 153 (2000)、M. Winkle, and K. Graziano, J. Photopolym. Sci. Technol., 3, 419 (1990)、M. Tsunooka, H. Tachi, and S. Yoshitaka, J. Photopolym. Sci. Technol., 9, 13 (1996)、K. Suyama, H. Araki, M. Shirai, J. Photopolym. Sci. Technol., 19, 81 (2006)に記載するように、遷移金属化合物錯体や、アンモニウム塩などの構造を有するものやアミジン部分がカルボン酸と塩形成することで潜在化されたもののように、塩基成分が塩を形成することにより中和されたイオン性の化合物と、カルバマート誘導体、オキシムエステル誘導体、アシル化合物などのウレタン結合やオキシム結合などにより潜在化された非イオン性のものを挙げることができる。   In the present invention, known photobase generators can be used. For example, M. Shirai, and M Tsunooka, Prog. Polym. Sci., 21, 1 (1996), Masahiro Tsunooka, Polymer Processing, 46, 2 (1997), C. Kutal, Coord. Chem. Rev. , 211, 353 (2001), Y. Kaneko, A. Sarker, and D. Neckers, Chem. Mater., 11, 170 (1999), H. Tachi, M. Shirai, and M. Tsunooka, J. Photopolym. Sci. Technol., 13, 153 (2000), M. Winkle, and K. Graziano, J. Photopolym. Sci. Technol., 3, 419 (1990), M. Tsunooka, H. Tachi, and S. Yoshitaka, Transition as described in J. Photopolym. Sci. Technol., 9, 13 (1996), K. Suyama, H. Araki, M. Shirai, J. Photopolym. Sci. Technol., 19, 81 (2006) An ionic compound neutralized by forming a salt with a base component, such as a metal compound complex, an ammonium salt or the like, or an amidine moiety formed by forming a salt with a carboxylic acid. And urethane bonds and oximes such as carbamate derivatives, oxime ester derivatives and acyl compounds. Etc. By mention may be made of non-ionic, which is latent focus.

ここで、光塩基発生剤としてのイオン性化合物としては、具体的には、下記式で示される化合物を挙げることができる。   Here, specific examples of the ionic compound as the photobase generator include compounds represented by the following formulae.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

また、光塩基発生剤としてのオキシムエステル誘導体としては、例えば、下記式で示される化合物を挙げることができる。   Moreover, as an oxime ester derivative as a photobase generator, the compound shown by a following formula can be mentioned, for example.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

アシル化合物としては、例えば、下記式に示すような化合物が挙げられる。   Examples of the acyl compound include compounds represented by the following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

また、光塩基発生剤としてのカルバメート化合物としては、下記式で表される化合物が挙げられる。   Examples of the carbamate compound as the photobase generator include compounds represented by the following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

Figure 2011222788
Figure 2011222788

また、光塩基発生剤としては、例えば、下記に示すような化合物が挙げられる。   Moreover, as a photobase generator, the compounds as shown below are mentioned, for example.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(a)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R21及びR22は、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。但し、R21及びR22の少なくとも1つは1価の有機基である。R23、R24、R25及びR26は、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、アンモニオ基又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R23、R24、R25及びR26、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。) (In Formula (a), R 21 and R 22 are each independently hydrogen or a monovalent organic group, and may be the same or different. R 21 and R 22 are bonded to each other. May form a cyclic structure and may contain a heteroatom bond, provided that at least one of R 21 and R 22 is a monovalent organic group R 23 , R 24 , R 25 And R 26 are each independently hydrogen, halogen, hydroxyl group, mercapto group, sulfide group, silyl group, silanol group, nitro group, nitroso group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group. , A phosphonate group, an amino group, an ammonio group, or a monovalent organic group, which may be the same or different, and R 23 , R 24 , R 25 and R 26 , two or more of which are bonded A ring structure may be formed, and a heteroatom bond may be included.)

上記式(a)で示す光塩基発生剤は、上記のような特定の構造を有するため、紫外線などの光線が照射されることにより、上記式(a)中の(−CH=CH−C(=O)−)部分がシス体へと異性化し、さらに加熱によって環化し、塩基(NHR2122)を生成する。すなわち、上記式(a)で示す光線塩基発生剤は、その構造に応じて、塩基として、第1級アミン、第2級アミン、アミジン系化合物を生成しうる。 Since the photobase generator represented by the above formula (a) has the specific structure as described above, (—CH═CH—C () in the above formula (a) is irradiated by irradiation with light such as ultraviolet rays. The ═O)-) moiety isomerizes to the cis isomer and is further cyclized by heating to produce the base (NHR 21 R 22 ). That is, the photobase generator represented by the above formula (a) can generate a primary amine, a secondary amine, or an amidine-based compound as a base according to the structure.

上述の光塩基発生剤は単独種類で使用することも、複数種類を組み合わせて使用することもできる。   The above-mentioned photobase generators can be used singly or in combination of a plurality of types.

本発明に用いられる光塩基発生剤は、上述のポリイミド成分と組み合わせて用いられる。ポリイミド成分はポリイミド、ポリイミド前駆体とも350nm未満の波長領域に強い吸収を有するため、光塩基発生剤は、350nm以上の波長領域に感度を有することが望ましい。上記ポリイミド成分が最終生成物となるための塩基発生の機能を十分に発揮させるために、露光波長の少なくとも一部に対して吸収を有する必要がある。一般的な露光光源である高圧水銀灯の波長としては、365nm、405nm、436nmがある。このため、本発明における塩基発生剤は、少なくとも365nm、405nm、436nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長の電磁波に対して吸収を有することが好ましい。このような場合、適用可能なポリイミド成分の種類がさらに増える点から好ましい。   The photobase generator used in the present invention is used in combination with the above polyimide component. Since the polyimide component has strong absorption in the wavelength region of less than 350 nm, both the polyimide and the polyimide precursor, it is desirable that the photobase generator has sensitivity in the wavelength region of 350 nm or more. In order to sufficiently exhibit the function of generating a base for the polyimide component to become a final product, it is necessary to have absorption for at least a part of the exposure wavelength. The wavelength of a high-pressure mercury lamp that is a general exposure light source includes 365 nm, 405 nm, and 436 nm. For this reason, it is preferable that the base generator in the present invention absorbs electromagnetic waves having at least one wavelength among electromagnetic waves having wavelengths of at least 365 nm, 405 nm, and 436 nm. In such a case, it is preferable because the number of applicable polyimide components is further increased.

本発明に係る光塩基発生剤において発生する塩基性物質としては、下記式Aで表されるアミンや下記式Bで表されるアミジンが挙げられる。   Examples of the basic substance generated in the photobase generator according to the present invention include an amine represented by the following formula A and an amidine represented by the following formula B.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(R、それぞれ独立に、水素又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。Rは、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。但し、Rの少なくとも1つは1価の有機基である。また、Rは、それぞれ独立に、水素又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。Rは、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。) (R c s are each independently hydrogen or a monovalent organic group, and may be the same or different. R c may be bonded to form a cyclic structure. Provided that at least one of R c is a monovalent organic group, and each R d is independently hydrogen or a monovalent organic group, and R d may be bonded to form a cyclic structure or may contain a hetero atom bond.)

なお、上記式(A)のRにおいて、式(B)に含まれるようなアミジン構造を有していている場合は、発生塩基としては上記式(A)のアミンではなく、上記式(B)のアミジンに属することとする。 In addition, when R c of the formula (A) has an amidine structure as contained in the formula (B), the generated base is not the amine of the formula (A) but the formula (B ) Belonging to amidine.

上記のような触媒効果等の、発生した塩基性物質が与える効果が大きい点から、発生する塩基性物質が脂肪族アミンもしくはアミジンであることが、塩基性の高いアミンである点から好ましい。その中でも、塩基性の観点からは、2級や3級の脂肪族アミンもしくはアミジンが好ましい。しかしながら脂肪族1級アミンを用いた場合でも、芳香族アミンを用いた場合に比べて、十分な触媒効果を得ることができる。そのため、脂肪族アミンの中でも、更に、5%重量減少温度や50%重量減少温度、熱分解温度といった熱物性や、溶解性といった他の物性面や、合成の簡便性やコストといった観点から、アミンやアミジンを適宜選択することが望ましい。   In view of the large effect of the generated basic substance such as the catalytic effect as described above, it is preferable that the generated basic substance is an aliphatic amine or amidine because it is a highly basic amine. Among these, from the viewpoint of basicity, secondary or tertiary aliphatic amines or amidines are preferable. However, even when an aliphatic primary amine is used, a sufficient catalytic effect can be obtained as compared with the case where an aromatic amine is used. Therefore, among aliphatic amines, from the viewpoints of thermal properties such as 5% weight loss temperature, 50% weight loss temperature, thermal decomposition temperature, other physical properties such as solubility, ease of synthesis and cost, etc. It is desirable to appropriately select amidine.

本発明においては、上記脂肪族アミンを発生させ、高感度を達成し、さらには、露光部未露光部の溶解性コントラストを大きくする観点から、式(A)中のRの窒素原子と直接結合している全ての原子が、水素原子もしくはSP3軌道を有する炭素原子である(但し、Rの全てが水素原子である場合を除く。)ことが好ましい。
このような窒素原子と直接結合している原子がSP3軌道を有する炭素原子となるような置換基としては、直鎖脂肪族炭化水素基、分岐脂肪族炭化水素基、及び、環状脂肪族炭化水素基、又はこれらの組み合わせからなる脂肪族炭化水素基が挙げられる。なお、当該脂肪族炭化水素基は、芳香族基等の置換基を有していても良く、或いは、炭化水素鎖中にヘテロ原子等の炭化水素以外の結合を含んでいても良い。好適なものとして、炭素数1〜20の直鎖又は分岐の飽和又は不飽和アルキル基、炭素数4〜13のシクロアルキル基、炭素数7〜26のフェノキシアルキル基、炭素数7〜26のアリールアルキル基、炭素数1〜20のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
ここでRが上記環状脂肪族炭化水素基又は上記シクロアルキル基を有する場合には、Rの2つが連結して環状になって、Rが結合している窒素原子を含む複素環構造を形成している場合を含む。
In the present invention, the aliphatic amine is generated to achieve high sensitivity, and further, from the viewpoint of increasing the solubility contrast of the unexposed area of the exposed portion, directly with the nitrogen atom of R c in the formula (A). It is preferable that all bonded atoms are hydrogen atoms or carbon atoms having SP3 orbital (except when all of R c are hydrogen atoms).
Examples of the substituent in which the atom directly bonded to the nitrogen atom is a carbon atom having an SP3 orbital include a linear aliphatic hydrocarbon group, a branched aliphatic hydrocarbon group, and a cyclic aliphatic hydrocarbon. An aliphatic hydrocarbon group composed of a group or a combination thereof. In addition, the said aliphatic hydrocarbon group may have substituents, such as an aromatic group, or may contain bonds other than hydrocarbons, such as a hetero atom, in a hydrocarbon chain. Preferable examples include a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 13 carbon atoms, a phenoxyalkyl group having 7 to 26 carbon atoms, and an aryl having 7 to 26 carbon atoms. An alkyl group and a C1-C20 hydroxyalkyl group are mentioned.
Here, when R c has the above cyclic aliphatic hydrocarbon group or the above cycloalkyl group, a heterocyclic structure containing a nitrogen atom to which two of R c are linked to form a ring and R c is bonded Including the case of forming.

上記脂肪族炭化水素基としては、具体的には、メチル基、エチル基、エチニル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、Rの2つが連結して環状になって、Rが結合している窒素原子を含む複素環構造を形成している場合の複素環構造としては、例えば、アジリジン(3員環)、アゼチジン(4員環)、ピロリジン(5員環)、ピペリジン(6員環)、アゼパン(7員環)、アゾカン(8員環)等が挙げられる。これら複素環構造には直鎖又は分岐のアルキル基等の置換基を有していても良く、例えば、アルキル置換体として、メチルアジリジンなどのモノアルキルアジリジン、ジメチルアジリジンなどのジアルキルアジリジン、メチルアゼチジンなどのモノアルキルアゼチジン、ジメチルアゼチジンなどのジアルキルアゼチジン、トリメチルアゼチジンなどのトリアルキルアゼチジン、メチルピロリジンなどのモノアルキルピロリジン、ジメチルピロリジンなどのジアルキルピロリジン、トリメチルピロリジンなどのトリアルキルピロリジン、テトラメチルピロリジンなどのテトラアルキルピロリジン、メチルピペリジンなどのモノアルキルピペリジン、ジメチルピペリジンなどのジアルキルピペリジン、トリメチルピペリジンなどのトリアルキルピペリジン、テトラメチルピペリジンなどのテトラアルキルピペリジン、ペンタメチルピペリジンなどのペンタアルキルピペリジン等が挙げられる。
Specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an ethynyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a t-butyl group, a cyclohexyl group, an isobornyl group, a norbornyl group, and an adamantyl group. , A benzyl group and the like, but are not limited thereto.
Further, it becomes annularly two of R c linked, the heterocyclic structure when forming a heterocyclic structure containing a nitrogen atom to which R c is attached, for example, aziridine (three-membered ring) Azetidine (4-membered ring), pyrrolidine (5-membered ring), piperidine (6-membered ring), azepane (7-membered ring), azocane (8-membered ring) and the like. These heterocyclic structures may have a substituent such as a linear or branched alkyl group. For example, as an alkyl substituent, a monoalkylaziridine such as methylaziridine, a dialkylaziridine such as dimethylaziridine, and methylazetidine Monoalkyl azetidine such as dialkyl azetidine such as dimethyl azetidine, trialkyl azetidine such as trimethyl azetidine, monoalkyl pyrrolidine such as methyl pyrrolidine, dialkyl pyrrolidine such as dimethyl pyrrolidine, trialkyl pyrrolidine such as trimethyl pyrrolidine, tetra Tetraalkylpyrrolidines such as methylpyrrolidine, monoalkylpiperidines such as methylpiperidine, dialkylpiperidines such as dimethylpiperidine, and trialkylpiperidines such as trimethylpiperidine Lysine, a tetraalkyl piperidine, such as tetramethylpiperidine, penta-alkyl piperidines such as such as pentamethyl piperidine.

本発明において、上記Rの有機基中の炭化水素原子基以外の結合としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−、ここでRは水素原子又は1価の有機基)、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合、アゾ結合等が挙げられる。耐熱性の点から、有機基中の炭化水素原子基以外の結合としては、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−:ここでRは水素原子又は1価の有機基)、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合が好ましい。 In the present invention, the bond other than the hydrocarbon atom group in the organic group of R c is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, Ester bond, amide bond, urethane bond, imino bond (-N = C (-R)-, -C (= NR)-, where R is a hydrogen atom or a monovalent organic group), carbonate bond, sulfonyl bond, Examples thereof include a sulfinyl bond and an azo bond. From the viewpoint of heat resistance, the bond other than the hydrocarbon atom group in the organic group includes an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and an imino bond (—N═C ( -R)-, -C (= NR)-: where R is a hydrogen atom or a monovalent organic group), a carbonate bond, a sulfonyl bond, or a sulfinyl bond.

本発明において、上記Rの有機基中の炭化水素原子基以外の置換基としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、飽和又は不飽和アルキルエーテル基、飽和又は不飽和アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、及びアリールチオエーテル基、アミノ基(−NH2, −NHR, −NRR’:ここで、R及びR'はそれぞれ独立に炭化水素原子基)等が挙げられる。上記置換基に含まれる水素原子は、炭化水素原子基によって置換されていても良い。また、上記置換基に含まれる炭化水素原子基は、直鎖、分岐、及び環状のいずれでも良い。 In the present invention, the substituent other than the hydrocarbon atom group in the organic group of R c is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and is a halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a sulfide group, a cyano group. Group, isocyano group, cyanato group, isocyanato group, thiocyanato group, isothiocyanato group, silyl group, silanol group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, nitro group, nitroso group, carboxyl group, carboxylate group, Acyl group, acyloxy group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group, phosphonate group, hydroxyimino group, saturated or unsaturated alkyl ether group, saturated or unsaturated alkyl thioether group, aryl ether group And arylthioates Ether group, an amino group (-NH 2, -NHR, -NRR ' : wherein, R and R' each independently represent a hydrocarbon atom group). The hydrogen atom contained in the substituent may be substituted with a hydrocarbon atom group. Moreover, the hydrocarbon atom group contained in the substituent may be linear, branched, or cyclic.

本発明に係る光塩基発生剤の分解時に発生するアミンとしては、具体的には、n−ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、ベンジルアミンなどの第1級アミン類、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、などの直鎖状2級アミン類、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、アゼパン、アゾカンなどの環状2級アミンおよびこれらのアルキル置換体のような第2級アミン類、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエチレンジアミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、キヌクリジンおよび、3−キヌクリジノールのような脂肪族第3級アミン、ジメチルアニリンなどの芳香族第3級アミン、およびイソキノリン、ピリジン、コリジン、ベータピコリンなどの複素環第3級アミンなどが挙げられる。   Specific examples of amines generated during the decomposition of the photobase generator according to the present invention include primary amines such as n-butylamine, amylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, and benzylamine, diethylamine, and diamine. Linear secondary amines such as propylamine, diisopropylamine and dibutylamine, secondary amines such as aziridine, azetidine, pyrrolidine, piperidine, azepane and azocan, and secondary amines such as alkyl substitutions thereof , Aromatic tertiary amines such as dimethylaniline, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, triethylenediamine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, quinuclidine and 3-quinuclidinol Tribe Tertiary amines, and isoquinoline, pyridine, collidine, and heterocyclic tertiary amines such as beta-picoline and the like.

本発明に係る光塩基発生剤の分解時に発生するアミジンとしては、具体的には、イミダゾール、プリン、トリアゾール、グアニジンなどの2級アミジン及びこれらの誘導体、ピリミジン、トリアジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン(DBU)及び1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン(DBN)などの3級アミジンおよびこれらの誘導体などが挙げられる。   Specific examples of the amidine generated upon decomposition of the photobase generator according to the present invention include secondary amidines such as imidazole, purine, triazole, guanidine, and derivatives thereof, pyrimidine, triazine, 1,8-diazabicyclo [5.4. .0] tertiary amidines such as undeca-7-ene (DBU) and 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene (DBN), and derivatives thereof.

本発明における光塩基発生剤は、加熱して初期の重量から5%重量が減少したときの温度(5%重量減少温度)が150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることを好ましい。光塩基発生剤を感光性成分として含む低アウトガス感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて低アウトガス感光性ポリイミド絶縁層を形成する場合には、露光後現像前に行う加熱工程が、通常150〜200℃程度で行われるため、未露光部の光塩基発生剤が分解し難くなる点から好ましい。また、ポリイミド前駆体やポリイミドの場合、塗膜を形成する際にN−メチル−2−ピロリドンなどの高沸点溶媒を用いる必要があるが、このように5%重量減少温度が高い場合には残留溶媒の影響が少なくなるような乾燥条件で塗膜を形成することができる。これにより、残留溶媒の影響による露光部と未露光部での溶解性コントラストの減少を抑制することができる。   The photobase generator in the present invention preferably has a temperature (5% weight reduction temperature) of 150 ° C. or higher when heated to 5% by weight from the initial weight and is preferably 200 ° C. or higher. . In the case of forming a low outgas photosensitive polyimide insulating layer using a low outgas photosensitive polyimide resin composition containing a photobase generator as a photosensitive component, the heating step performed after exposure and before development is usually 150 to 200 ° C. Therefore, it is preferable because the photobase generator in the unexposed area is hardly decomposed. Further, in the case of a polyimide precursor or polyimide, it is necessary to use a high boiling point solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone when forming a coating film. The coating film can be formed under drying conditions that reduce the influence of the solvent. Thereby, the reduction | decrease of the solubility contrast by the influence of a residual solvent in an exposed part and an unexposed part can be suppressed.

一方で、本発明における感光性ポリイミド絶縁層中に上記塩基発生剤に由来する不純物が残存しないことが好ましいため、本発明における塩基発生剤は、現像後に行う加熱のプロセス(例えば、組み合わせる高分子がポリイミド前駆体の場合、イミド化のプロセス)で分解、又は揮発してしまうことが好ましい。具体的には、本発明における塩基発生剤は5%重量減少温度が300℃以下であることが好ましく、なかでも280℃以下であることが好ましく、特に、260℃以下であることが好ましい。
また、本発明においては、25%重量減少温度が300℃以下であることが好ましく、なかでも特に、50%重量減少温度が300℃以下であることが好ましい。
さらに、本発明においては、300℃における重量減少率が50%以上であることが好ましく、なかでも、70%以上、特に85%以上であることが好ましい。
On the other hand, since it is preferable that the impurities derived from the base generator do not remain in the photosensitive polyimide insulating layer in the present invention, the base generator in the present invention has a heating process (for example, a polymer to be combined) performed after development. In the case of a polyimide precursor, it is preferably decomposed or volatilized in the imidization process). Specifically, the 5% weight loss temperature of the base generator in the present invention is preferably 300 ° C. or less, more preferably 280 ° C. or less, and particularly preferably 260 ° C. or less.
In the present invention, the 25% weight reduction temperature is preferably 300 ° C. or less, and in particular, the 50% weight reduction temperature is preferably 300 ° C. or less.
Furthermore, in the present invention, the weight reduction rate at 300 ° C. is preferably 50% or more, and more preferably 70% or more, and particularly preferably 85% or more.

本発明においては、上述の塩基発生剤のなかでも、上記式(a)で表わされるものであることが好ましい。現像後に行う加熱のプロセスで分解、又は揮発しやすいものであるため、酸化物半導体層等を形成するようなその後のプロセスで、高温雰囲気下や真空雰囲気下に曝された場合であっても、揮発しアウトガスとなる成分の少ないものとすることができるからである。したがって、得られる低アウトガスポリイミド絶縁層をアウトガスの少ないものとすることができるからである。   In the present invention, among the above base generators, those represented by the above formula (a) are preferable. Even if it is exposed to a high temperature atmosphere or a vacuum atmosphere in a subsequent process such as forming an oxide semiconductor layer because it is easily decomposed or volatilized in a heating process performed after development, It is because it can be made into the thing with few components which volatilize and become outgas. This is because the resulting low outgas polyimide insulating layer can be reduced in outgas.

上記式(a)で表される塩基発生剤は、電磁波の照射と加熱を組み合わせることにより、少ない電磁波照射量で、効率的に塩基を発生することが可能であり、従来の所謂光塩基発生剤と比べて高い感度を有する。
上記式(a)で表される塩基発生剤は、上記特定構造を有するため、電磁波が照射されることにより、下記式で示されるように、式(a)中の(−CH=CH−C(=O)−)部分がシス体へと異性化し、さらに加熱によって環化し、塩基(NHR2122)を生成する。アミンの触媒作用によって、上記ポリイミド成分が最終生成物となる際の反応が開始される温度を下げたり、上記ポリイミド成分が最終生成物となる硬化反応を開始することができる。
上記式(a)で表される塩基発生剤は、電磁波が照射されるだけでも塩基を発生するが、適宜加熱をすることにより、塩基の発生が促進される。
The base generator represented by the above formula (a) can efficiently generate a base with a small amount of electromagnetic wave irradiation by combining electromagnetic wave irradiation and heating. Higher sensitivity than
Since the base generator represented by the above formula (a) has the above-mentioned specific structure, as shown by the following formula, (—CH═CH—C) in the formula (a) when irradiated with electromagnetic waves. The (= O)-) moiety is isomerized to the cis isomer and further cyclized by heating to produce the base (NHR 21 R 22 ). By the catalytic action of the amine, the temperature at which the reaction when the polyimide component becomes the final product can be lowered, or the curing reaction where the polyimide component becomes the final product can be started.
The base generator represented by the above formula (a) generates a base even when irradiated with an electromagnetic wave, but generation of the base is promoted by heating appropriately.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

化学式(a)で表される塩基発生剤は、環化することで、フェノール性水酸基を消失し、溶解性が変化し、塩基性水溶液等の場合には溶解性が低下する。これにより、上記ポリイミド成分の最終生成物への反応による溶解性の低下を更に補助する機能を有し、露光部と未露光部の溶解性コントラストを大きくすることが可能となる。   When the base generator represented by the chemical formula (a) is cyclized, the phenolic hydroxyl group disappears, the solubility changes, and in the case of a basic aqueous solution, the solubility decreases. Thereby, it has a function of further assisting the decrease in solubility due to the reaction of the polyimide component to the final product, and the solubility contrast between the exposed portion and the unexposed portion can be increased.

21及びR22は、それぞれ、独立に水素原子又は1価の有機基であるが、R21及びR22のうち少なくとも1つは1価の有機基である。また、NHR2122は、塩基(塩基性物質)であるが、R21及びR22は、それぞれ、アミノ基を含まない有機基であることが好ましい。R21及びR22に、アミノ基が含まれてしまうと、塩基発生剤自体が塩基性物質となり、上記ポリイミド成分の反応を促進してしまい、露光部と未露光部での溶解性コントラストの差が小さくなってしまう恐れがある。但し、例えば、R21及びR22の有機基中に存在する芳香環にアミノ基が結合している場合のように、電磁波の照射と加熱後に発生する塩基との塩基性と差が生じる場合には、R21及びR22の有機基にアミノ基を含まれていても用いることができる場合もある。
1価の有機基としては、飽和又は不飽和アルキル基、飽和又は不飽和シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び飽和又は不飽和ハロゲン化アルキル基等が挙げられる。これらの有機基は、当該有機基中にヘテロ原子等の炭化水素基以外の結合や置換基を含んでよく、これらは、直鎖状でも分岐状でも良い。
R 21 and R 22 are each independently a hydrogen atom or a monovalent organic group, and at least one of R 21 and R 22 is a monovalent organic group. Further, NHR 21 R 22 is a base (basic substance), R 21 and R 22, respectively, is preferably an organic group containing no amino group. If an amino group is contained in R 21 and R 22 , the base generator itself becomes a basic substance, which accelerates the reaction of the polyimide component, resulting in a difference in solubility contrast between the exposed and unexposed areas. May become smaller. However, when there is a difference in basicity between the irradiation with electromagnetic waves and the base generated after heating, such as when an amino group is bonded to the aromatic ring present in the organic group of R 21 and R 22. May be used even if the organic group of R 21 and R 22 contains an amino group.
Examples of the monovalent organic group include a saturated or unsaturated alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and a saturated or unsaturated halogenated alkyl group. These organic groups may contain bonds and substituents other than hydrocarbon groups such as heteroatoms in the organic group, and these may be linear or branched.

また、R21及びR22は、それらが結合して環状構造になっていても良い。
環状構造は、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、複素環、及び縮合環、並びに当該脂環式炭化水素、複素環、及び縮合環よりなる群から選ばれる2種以上が組み合されてなる構造であっても良い。
R 21 and R 22 may be bonded to form a cyclic structure.
The cyclic structure is a combination of two or more selected from the group consisting of saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, heterocycles, and condensed rings, and the alicyclic hydrocarbons, heterocycles, and condensed rings. The structure which becomes may be sufficient.

上記R21及びR22の有機基中の炭化水素基以外の結合としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−:ここでRは水素原子又は1価の有機基)、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合、アゾ結合等が挙げられる。
耐熱性の点から、有機基中の炭化水素基以外の結合としては、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−:ここでRは水素原子又は1価の有機基)、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合が好ましい。
The bond other than the hydrocarbon group in the organic group of R 21 and R 22 is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. , Amide bond, urethane bond, imino bond (—N═C (—R) —, —C (═NR) —, where R is a hydrogen atom or a monovalent organic group), carbonate bond, sulfonyl bond, sulfinyl bond And an azo bond.
From the viewpoint of heat resistance, the bond other than the hydrocarbon group in the organic group includes an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and an imino bond (—N═C (— R)-, -C (= NR)-: where R is a hydrogen atom or a monovalent organic group), a carbonate bond, a sulfonyl bond, or a sulfinyl bond.

上記R21及びR22の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、飽和又は不飽和アルキルエーテル基、飽和又は不飽和アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、及びアリールチオエーテル基、アミノ基(−NH2, −NHR, −NRR':ここで、R及びR'はそれぞれ独立に炭化水素基)、アンモニオ基等が挙げられる。上記置換基に含まれる水素は、炭化水素基によって置換されていても良い。また、上記置換基に含まれる炭化水素基は、直鎖、分岐、及び環状のいずれでも良い。
上記R21及びR22の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、飽和又は不飽和アルキルエーテル基、飽和又は不飽和アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、及びアリールチオエーテル基が好ましい。
The substituent other than the hydrocarbon group in the organic group of R 21 and R 22 is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. A halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a sulfide group, a cyano group, Isocyano group, cyanato group, isocyanato group, thiocyanato group, isothiocyanato group, silyl group, silanol group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, nitro group, nitroso group, carboxyl group, carboxylate group, acyl group Acyloxy group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group, phosphonate group, hydroxyimino group, saturated or unsaturated alkyl ether group, saturated or unsaturated alkyl thioether group, aryl ether group, and Arylthioether group Amino group (-NH 2, -NHR, -NRR ' : wherein, R and R' are each independently a hydrocarbon group) include an ammonio group. The hydrogen contained in the substituent may be substituted with a hydrocarbon group. Further, the hydrocarbon group contained in the substituent may be any of linear, branched, and cyclic.
Examples of the substituent other than the hydrocarbon group in the organic group of R 21 and R 22 include a halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a sulfide group, a cyano group, an isocyano group, a cyanato group, an isocyanato group, a thiocyanato group, an isothiocyanato group, Silyl group, silanol group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, nitro group, nitroso group, carboxyl group, carboxylate group, acyl group, acyloxy group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group , A phosphinyl group, a phosphono group, a phosphonato group, a hydroxyimino group, a saturated or unsaturated alkyl ether group, a saturated or unsaturated alkyl thioether group, an aryl ether group, and an aryl thioether group.

生成する塩基性物質はNHR2122であるため、1級アミン、2級アミン、又は複素環式化合物が挙げられる。またアミンには、それぞれ、脂肪族アミン及び芳香族アミンがある。なお、ここでの複素環式化合物は、NHR2122が環状構造を有し且つ芳香族性を有しているものをいう。芳香族複素環式化合物ではない、非芳香族複素環式化合物は、ここでは脂環式アミンとして脂肪族アミンに含まれる。 Since the basic substance to be generated is NHR 21 R 22 , examples thereof include primary amines, secondary amines, and heterocyclic compounds. The amine includes an aliphatic amine and an aromatic amine, respectively. In addition, the heterocyclic compound here means that NHR 21 R 22 has a cyclic structure and has aromaticity. Non-aromatic heterocyclic compounds that are not aromatic heterocyclic compounds are included here in aliphatic amines as alicyclic amines.

更に、生成するNHR2122は、アミド結合を形成可能なNH基を1つだけ有するモノアミン等の塩基性物質だけでなく、ジアミン、トリアミン、テトラアミン等のアミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有する塩基性物質であってもよい。生成するNHR2122がNH基を2つ以上有する塩基性物質の場合、上記式(a)のR21及び/又はR22の1つ以上の末端に、アミド結合を形成可能なNH基を有する塩基を電磁波の照射と加熱により発生するような光潜在性部位が更に結合している構造が挙げられる。上記光潜在性部位としては、上記式(a)のR21及び/又はR22の1つ以上の末端に、式(a)のR21及び/又はR22を除いた残基が更に結合している構造が挙げられる。 Furthermore, the NHR 21 R 22 to be produced is not only a basic substance such as a monoamine having only one NH group capable of forming an amide bond, but also 2 NH groups capable of forming an amide bond such as diamine, triamine, and tetraamine. It may be a basic substance having two or more. In the case where the generated NHR 21 R 22 is a basic substance having two or more NH groups, an NH group capable of forming an amide bond is formed at one or more terminals of R 21 and / or R 22 in the above formula (a). The structure which the photolatent part which generate | occur | produces the base which has by irradiation of electromagnetic waves and a heating has couple | bonded further is mentioned. As the photolatent site, to one or more ends of the R 21 and / or R 22 in the formula (a), residues obtained by removing R 21 and / or R 22 of formula (a) is further bound Structure.

脂肪族1級アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、n−ブチルアミン、sec−ブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソアミルアミン、tert−ペンチルアミン、シクロペンチルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、ヘプチルアミン、シクロヘプタンアミン、オクチルアミン、2−オクタンアミン、2,4,4−トリメチルペンタン−2−アミン、シクロオクチルアミン等が挙げられる。   Aliphatic primary amines include methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, n-butylamine, sec-butylamine, tert-butylamine, pentylamine, isoamylamine, tert-pentylamine, cyclopentylamine, hexylamine, cyclohexylamine , Heptylamine, cycloheptaneamine, octylamine, 2-octaneamine, 2,4,4-trimethylpentan-2-amine, cyclooctylamine and the like.

芳香族1級アミンとしては、アニリン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、及び4−アミノフェノール等が挙げられる。   Examples of the aromatic primary amine include aniline, 2-aminophenol, 3-aminophenol, and 4-aminophenol.

脂肪族2級アミンとしては、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、エチルメチルアミン、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、アゼパン、アゾカン、メチルアジリジン、ジメチルアジリジン、メチルアゼチジン、ジメチルアゼチジン、トリメチルアゼチジン、メチルピロリジン、ジメチルピロリジン、トリメチルピロリジン、テトラメチルピロリジン、メチルピペリジン、ジメチルピペリジン、トリメチルピペリジン、テトラメチルピペリジン、ペンタメチルピペリジン等が挙げられ、中でも脂環式アミンが好ましい。   Aliphatic secondary amines include dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, ethylmethylamine, aziridine, azetidine, pyrrolidine, piperidine, azepan, azocan, methylaziridine, dimethylaziridine, methylazetidine, dimethyl Examples thereof include azetidine, trimethylazetidine, methylpyrrolidine, dimethylpyrrolidine, trimethylpyrrolidine, tetramethylpyrrolidine, methylpiperidine, dimethylpiperidine, trimethylpiperidine, tetramethylpiperidine, pentamethylpiperidine and the like, among which alicyclic amine is preferable.

芳香族2級アミンとしては、メチルアニリン、ジフェニルアミン、及びN−フェニル−1−ナフチルアミンが挙げられる。また、アミド結合を形成可能なNH基を有する芳香族複素環式化合物としては、塩基性の点から分子内にイミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−:ここでRは水素原子又は1価の有機基)を有することが好ましく、イミダゾール、プリン、トリアゾール、及びこれらの誘導体等が挙げられる。   Aromatic secondary amines include methylaniline, diphenylamine, and N-phenyl-1-naphthylamine. In addition, as an aromatic heterocyclic compound having an NH group capable of forming an amide bond, an imino bond (—N═C (—R) —, —C (═NR) — Here, R preferably has a hydrogen atom or a monovalent organic group), and examples thereof include imidazole, purine, triazole, and derivatives thereof.

ジアミン以上のアミンとしてはエチレンジアミン、1,3−プロパンジアミン、1,4−ブタンジアミン、1,5−ペンタンジアミン、1,6−ヘキサンジアミン、1,7−ヘプタンジアミン、1,8−オクタンジアミン、1,9−ノナンジアミン、1,10−デカンジアミン等の直鎖状脂肪族アルキレンジアミン;1−ブチル−1,2−エタンジアミン、1,1−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1−エチル−1,4−ブタンジアミン、1,2−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1,3−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、1,4−ジメチル−1,4−ブタンジアミン、2,3−ジメチル−1,4−ブタンジアミン等の分岐状脂肪族アルキレンジアミン;ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等の一般式NH(CHCHNH)Hで示されるポリエチレンアミン類;シクロヘキサンジアミン、メチルシクロヘキサンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジメチルアミン、トリシクロデカンジメチルアミン、メンセンジアミン等の脂環式ジアミン;p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ジアミン;ベンゼントリアミン、メラミン、2,4,6−トリアミノピリミジン等のトリアミン;2,4,5,6−テトラアミノピリミジン等のテトラアミンを挙げることができる。 As amines higher than diamine, ethylenediamine, 1,3-propanediamine, 1,4-butanediamine, 1,5-pentanediamine, 1,6-hexanediamine, 1,7-heptanediamine, 1,8-octanediamine, Linear aliphatic alkylenediamines such as 1,9-nonanediamine and 1,10-decanediamine; 1-butyl-1,2-ethanediamine, 1,1-dimethyl-1,4-butanediamine, 1-ethyl- 1,4-butanediamine, 1,2-dimethyl-1,4-butanediamine, 1,3-dimethyl-1,4-butanediamine, 1,4-dimethyl-1,4-butanediamine, 2,3- Branched aliphatic alkylenediamine such as dimethyl-1,4-butanediamine; diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentami Polyethylene amines represented by the general formula NH 2 (CH 2 CH 2 NH ) n H and the like; cyclohexane diamine, methylcyclohexane diamine, isophorone diamine, norbornane dimethylamine, tricyclodecane dimethylamine, alicyclic such as menthenediamine Diamine; aromatic diamine such as p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-xylylenediamine, m-xylylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone; benzenetriamine, melamine, 2,4, Examples include triamines such as 6-triaminopyrimidine; tetraamines such as 2,4,5,6-tetraaminopyrimidine.

21及びR22の位置に導入される置換基によって、生成する塩基性物質の熱物性や塩基性度が異なる。
上記ポリイミド成分から最終生成物への反応に対する反応開始温度を低下させる等の触媒作用は、塩基性の大きい塩基性物質の方が触媒としての効果が大きく、より少量の添加で、より低い温度での最終生成物への反応が可能となる。一般に1級アミンよりは2級アミンの方が塩基性は高く、その触媒効果が大きい。
また、芳香族アミンよりも脂肪族アミンの方が塩基性が強いため好ましい。
Depending on the substituents introduced at the positions of R 21 and R 22 , the thermophysical properties and basicity of the basic substance to be generated are different.
Catalytic action such as lowering the reaction start temperature for the reaction from the polyimide component to the final product, the basic substance having a large basicity has a larger effect as a catalyst, and at a lower temperature with a smaller amount of addition. Reaction to the final product. In general, secondary amines have higher basicity than primary amines, and their catalytic effect is greater.
In addition, aliphatic amines are preferred over aromatic amines because they are more basic.

また、本発明で発生する塩基が、2級アミン及び/又は複素環式化合物である場合には、塩基発生剤としての感度が高くなる点から好ましい。これは、2級アミンや複素環式化合物を用いることで、アミド結合部位の活性水素がなくなり、このことにより、電子密度が変化し、異性化の感度が向上するからではないかと推定される。   Further, when the base generated in the present invention is a secondary amine and / or a heterocyclic compound, it is preferable from the viewpoint of increasing the sensitivity as a base generator. It is presumed that this is because the use of a secondary amine or a heterocyclic compound eliminates active hydrogen at the amide bond site, thereby changing the electron density and improving the sensitivity of isomerization.

また、脱離する塩基の熱物性、及び塩基性度の点から、R21及びR22の有機基は、それぞれ独立に炭素数1〜20が好ましく、更に炭素数1〜12が好ましく、特に炭素数1〜8であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of the thermophysical properties of the base to be eliminated and the basicity, the organic groups of R 21 and R 22 each independently preferably have 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and particularly preferably carbon. It is preferable that it is number 1-8.

また、化学式(a)で表される塩基発生剤から生ずる塩基は、アミド結合を形成可能なNH基を1つ有するものであることが好ましい。発生する塩基がアミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有する場合には、塩基発生剤において、電磁波の照射と加熱により切断されるアミド結合を2つ以上有することになり、例えば桂皮酸誘導体残基のような吸光団が1分子に2つ以上存在することになる。このような場合には、通常分子量が大きくなるため、溶剤溶解性が悪くなるという問題がある。また、吸光団を1分子内に2つ以上有する場合、吸光団と塩基が結合しているアミド結合が1つ切断されれば塩基になるが、吸光団を未だ含むような塩基は分子量が大きいため、拡散性が悪くなり、塩基発生剤として用いる場合の感度が悪くなってしまう。更に、塩基発生剤を合成する際、吸光団が1つの場合には、相対的に安価な塩基を過剰量加えて合成するが、吸光団が2つ以上の場合には、相対的に高価な吸光団部分の原料を過剰量加える必要がある。また、アミド結合を形成可能なNH基を2つ以上有するような塩基の場合、合成後の精製が困難であるという問題もある。中でも特に、ポリイミド前駆体と組み合わせる場合には、アミド結合を形成可能なNH基を1つ有するものであることが好ましい。   The base generated from the base generator represented by the chemical formula (a) preferably has one NH group capable of forming an amide bond. When the generated base has two or more NH groups capable of forming an amide bond, the base generator has two or more amide bonds that are cleaved by irradiation with electromagnetic waves and heating, for example, cinnamic acid derivatives There will be two or more photophores, such as residues, per molecule. In such a case, since the molecular weight is usually increased, there is a problem that the solvent solubility is deteriorated. In addition, when there are two or more photophores in one molecule, it becomes a base if one amide bond where the photophore and the base are bonded is cleaved, but a base that still contains the photophore has a large molecular weight. Therefore, the diffusibility is deteriorated, and the sensitivity when used as a base generator is deteriorated. Furthermore, when synthesizing a base generator, if there is one light-absorbing group, it is synthesized by adding an excessive amount of a relatively inexpensive base, but if there are two or more light-absorbing groups, it is relatively expensive. It is necessary to add an excessive amount of the raw material of the photophore portion. In addition, in the case of a base having two or more NH groups capable of forming an amide bond, there is a problem that purification after synthesis is difficult. In particular, when combined with a polyimide precursor, it is preferable to have one NH group capable of forming an amide bond.

発生する2級アミン及び/又は複素環式化合物の構造としては、中でも、下記式(b)で表されることが好ましい。   The structure of the generated secondary amine and / or heterocyclic compound is preferably represented by the following formula (b).

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(b)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、1価の有機基であり、置換基を有してもよい炭素数1〜20のアルキル基、又は置換基を有してもよい炭素数4〜22のシクロアルキル基である。R21及びR22は、同一であっても異なっていても良い。R21及びR22は、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。) (In formula (b), R 21 and R 22 are each independently a monovalent organic group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. Or a cycloalkyl group having 4 to 22 carbon atoms, R 21 and R 22 may be the same or different, and R 21 and R 22 are bonded to each other to form a cyclic structure. Or may contain a heteroatom bond.)

式(b)のR21及びR22において、アルキル基は直鎖でも分岐でも良い。アルキル基としては更に炭素数1〜12であることが好ましく、シクロアルキル基としては更に炭素数4〜14であることが好ましい。また、R21及びR22が結合して置換基を有しても良い炭素数4〜12の環状構造となっている脂環式アミンも好ましい。また、R21及びR22が結合して置換基を有しても良い炭素数2〜12の環状構造となっている複素環式化合物も好ましい。 In R 21 and R 22 of formula (b), the alkyl group may be linear or branched. The alkyl group preferably further has 1 to 12 carbon atoms, and the cycloalkyl group preferably further has 4 to 14 carbon atoms. Also, cycloaliphatic amine which is the R 21 and R 22 are bonded which may have a substituent cyclic structure having 4 to 12 carbon atoms are also preferred. Moreover, heterocyclic compounds become R 21 and R 22 are bonded which may have a substituent ring structure having 2 to 12 carbon atoms are also preferred.

23、R24、R25及びR26、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、アンモニオ基又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R23、R24、R25及びR26、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。
ハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素などが挙げられる。
1価の有機基としては、特に制限がなく、飽和又は不飽和アルキル基、飽和又は不飽和シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基、及び飽和又は不飽和ハロゲン化アルキル基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、ヒドロキシイミノ基等が挙げられる。これらの有機基は、当該有機基中にヘテロ原子等の炭化水素基以外の結合や置換基を含んでよく、これらは、直鎖状でも分岐状でも良い。
R 23 , R 24 , R 25 and R 26 are each independently hydrogen, halogen, hydroxyl group, mercapto group, sulfide group, silyl group, silanol group, nitro group, nitroso group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group Group, phosphinyl group, phosphono group, phosphonato group, amino group, ammonio group or monovalent organic group, which may be the same or different. R 23 , R 24 , R 25 and R 26 , or two or more of them may be bonded to form a cyclic structure, or may contain a hetero atom bond.
Examples of the halogen include fluorine, chlorine, bromine and the like.
The monovalent organic group is not particularly limited, and may be a saturated or unsaturated alkyl group, a saturated or unsaturated cycloalkyl group, an aryl group, an aralkyl group, and a saturated or unsaturated halogenated alkyl group, a cyano group, an isocyano group, Examples include cyanato group, isocyanato group, thiocyanato group, isothiocyanato group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, carboxyl group, carboxylate group, acyl group, acyloxy group, and hydroxyimino group. These organic groups may contain bonds and substituents other than hydrocarbon groups such as heteroatoms in the organic group, and these may be linear or branched.

上記R23〜R26の有機基中の炭化水素基以外の結合としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合、アゾ結合等が挙げられる。
耐熱性の点から、有機基中の炭化水素基以外の結合としては、エーテル結合、チオエーテル結合、カルボニル結合、チオカルボニル結合、エステル結合、アミド結合、ウレタン結合、イミノ結合(−N=C(−R)−、−C(=NR)−:ここでRは水素原子又は1価の有機基)、カーボネート結合、スルホニル結合、スルフィニル結合が好ましい。
The bond other than the hydrocarbon group in the organic group of R 23 to R 26 is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, and an ester bond. Amide bond, urethane bond, carbonate bond, sulfonyl bond, sulfinyl bond, azo bond and the like.
From the viewpoint of heat resistance, the bond other than the hydrocarbon group in the organic group includes an ether bond, a thioether bond, a carbonyl bond, a thiocarbonyl bond, an ester bond, an amide bond, a urethane bond, and an imino bond (—N═C (— R)-, -C (= NR)-: where R is a hydrogen atom or a monovalent organic group), a carbonate bond, a sulfonyl bond, or a sulfinyl bond.

上記R23〜R26の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、本発明の効果が損なわれない限り、特に限定されず、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、飽和又は不飽和アルキルエーテル基、飽和又は不飽和アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、及びアリールチオエーテル基、アミノ基(−NH2, −NHR, −NRR':ここで、R及びR'はそれぞれ独立に炭化水素基)、アンモニオ基等が挙げられる。上記置換基に含まれる水素は、炭化水素基によって置換されていても良い。また、上記置換基に含まれる炭化水素基は、直鎖、分岐、及び環状のいずれでも良い。
中でも、R23〜R26の有機基中の炭化水素基以外の置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シアノ基、イソシアノ基、シアナト基、イソシアナト基、チオシアナト基、イソチオシアナト基、シリル基、シラノール基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、チオカルバモイル基、ニトロ基、ニトロソ基、カルボキシル基、カルボキシラート基、アシル基、アシルオキシ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、ヒドロキシイミノ基、飽和又は不飽和アルキルエーテル基、飽和又は不飽和アルキルチオエーテル基、アリールエーテル基、及びアリールチオエーテル基が好ましい。
The substituent other than the hydrocarbon group in the organic group of R 23 to R 26 is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. A halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a sulfide group, a cyano group, Isocyano group, cyanato group, isocyanato group, thiocyanato group, isothiocyanato group, silyl group, silanol group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, nitro group, nitroso group, carboxyl group, carboxylate group, acyl group Acyloxy group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group, phosphonate group, hydroxyimino group, saturated or unsaturated alkyl ether group, saturated or unsaturated alkyl thioether group, aryl ether group, and An aryl thioether group, Amino group (-NH 2, -NHR, -NRR ' : wherein, R and R' each independently represent a hydrocarbon group) include an ammonio group. The hydrogen contained in the substituent may be substituted with a hydrocarbon group. Further, the hydrocarbon group contained in the substituent may be any of linear, branched, and cyclic.
Among them, examples of the substituent other than the hydrocarbon group in the organic group represented by R 23 to R 26 include a halogen atom, a hydroxyl group, a mercapto group, a sulfide group, a cyano group, an isocyano group, a cyanato group, an isocyanato group, a thiocyanato group, and an isothiocyanato group. , Silyl group, silanol group, alkoxy group, alkoxycarbonyl group, carbamoyl group, thiocarbamoyl group, nitro group, nitroso group, carboxyl group, carboxylate group, acyl group, acyloxy group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino A group, a phosphinyl group, a phosphono group, a phosphonato group, a hydroxyimino group, a saturated or unsaturated alkyl ether group, a saturated or unsaturated alkyl thioether group, an aryl ether group, and an aryl thioether group are preferred.

1価の有機基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜20のアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の炭素数4〜23のシクロアルキル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の炭素数4〜23のシクロアルケニル基;フェノキシメチル基、2−フェノキシエチル基、4−フェノキシブチル基等の炭素数7〜26のアリールオキシアルキル基(−ROAr基);ベンジル基、3−フェニルプロピル基等の炭素数7〜20のアラルキル基;シアノメチル基、β−シアノエチル基等のシアノ基をもつ炭素数2〜21のアルキル基;ヒドロキシメチル基等の水酸基をもつ炭素数1〜20のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基、アセトアミド基、ベンゼンスルホナミド基(CHSONH−)等の炭素数2〜21のアミド基、メチルチオ基、エチルチオ基等の炭素数1〜20のアルキルチオ基(−SR基)、アセチル基、ベンゾイル基等の炭素数1〜20のアシル基、メトキシカルボニル基、アセトキシ基等の炭素数2〜21のエステル基(−COOR基及び−OCOR基)、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、トリル基等の炭素数6〜20のアリール基、電子供与性基及び/又は電子吸引性基が置換した炭素数6〜20のアリール基、電子供与性基及び/又は電子吸引性基が置換したベンジル基、シアノ基、及びメチルチオ基(−SCH)であることが好ましい。また、上記のアルキル部分は直鎖でも分岐状でも環状でも良い。 Examples of the monovalent organic group include alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and a propyl group; cycloalkyl groups having 4 to 23 carbon atoms such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group; a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group. A cycloalkenyl group having 4 to 23 carbon atoms such as a group; an aryloxyalkyl group having 7 to 26 carbon atoms (-ROAr group) such as a phenoxymethyl group, a 2-phenoxyethyl group and a 4-phenoxybutyl group; a benzyl group, 3 An aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms such as phenylpropyl group; an alkyl group having 2 to 21 carbon atoms having a cyano group such as cyanomethyl group and β-cyanoethyl group; 1 to 20 carbon atoms having a hydroxyl group such as hydroxymethyl group Alkyl group, methoxy group, ethoxy group, etc., C1-C20 alkoxy group, acetamide group, benzenesulfonamide group C 6 H 5 SO 2 NH 2 -) amide group having a carbon number of 2 to 21, such as a methylthio group, an alkylthio group (-SR group having 1 to 20 carbon atoms such as an ethylthio group), an acetyl group, carbon atoms such as benzoyl group 6 to 20 carbon atoms such as an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, a methoxycarbonyl group, an acetoxy group and the like, an ester group having 2 to 21 carbon atoms (—COOR group and —OCOR group), a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a tolyl group, etc. ˜20 aryl group, electron donating group and / or electron withdrawing group substituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, electron donating group and / or electron withdrawing group substituted benzyl group, cyano group, and A methylthio group (—SCH 3 ) is preferred. The alkyl moiety may be linear, branched or cyclic.

また、R23〜R26は、それらのうち2つ以上が結合して環状構造になっていても良い。
環状構造は、飽和又は不飽和の脂環式炭化水素、複素環、及び縮合環、並びに当該脂環式炭化水素、複素環、及び縮合環よりなる群から選ばれる2種以上が組み合されてなる構造であっても良い。例えば、R23〜R26は、それらの2つ以上が結合して、R23〜R26が結合しているベンゼン環の原子を共有してナフタレン、アントラセン、フェナントレン、インデン等の縮合環を形成している場合も、吸収波長が長波長化する点から好ましい。
Two or more of R 23 to R 26 may be bonded to form a cyclic structure.
The cyclic structure is a combination of two or more selected from the group consisting of saturated or unsaturated alicyclic hydrocarbons, heterocycles, and condensed rings, and the alicyclic hydrocarbons, heterocycles, and condensed rings. The structure which becomes may be sufficient. For example, R 23 to R 26 is formed by combining two or more of them, naphthalene share atoms of the benzene ring of R 23 to R 26 are attached, anthracene, phenanthrene, and fused ring indene In this case, the absorption wavelength is preferable from the viewpoint of increasing the wavelength.

本発明においては、R23、R24、R25及びR26の少なくとも1つが、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、又はアンモニオ基であることが望ましい。置換基R23〜R26に、上記のような置換基を少なくとも1つ導入することにより、吸収する光の波長を調整することが可能であり、置換基を導入することで所望の波長を吸収させるようにすることもできる。また、溶解性や組み合わせる高分子前駆体との相溶性が向上するようにすることもできる。これにより、組み合わせる上記ポリイミド成分の吸収波長も考慮しながら、感度を向上させることが可能である。 In the present invention, at least one of R 23 , R 24 , R 25 and R 26 is a hydroxyl group, mercapto group, sulfide group, silyl group, silanol group, nitro group, nitroso group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, A phosphino group, a phosphinyl group, a phosphono group, a phosphonato group, an amino group, or an ammonio group is desirable. It is possible to adjust the wavelength of light to be absorbed by introducing at least one substituent as described above into the substituents R 23 to R 26 , and absorbing a desired wavelength by introducing the substituent. It can also be made to do. It is also possible to improve the solubility and compatibility with the polymer precursor to be combined. Thereby, it is possible to improve the sensitivity while considering the absorption wavelength of the polyimide component to be combined.

所望の波長に対して吸収波長をシフトさせる為に、どのような置換基を導入したら良いかという指針として、Interpretation of the Ultraviolet Spectra of Natural Products(A.I.Scott 1964)や、有機化合物のスペクトルによる同定法第5版(R.M.Silverstein 1993)に記載の表を参考にすることができる。   As a guideline of what substituents should be introduced to shift the absorption wavelength with respect to a desired wavelength, the Interspection of the Ultraviolet Products (AI Scott 1964) and the spectrum of organic compounds The table described in the identification method 5th edition (RM Silverstein 1993) can be referred to.

中でも、本発明における塩基発生剤において、R23、R24、R25及びR26の少なくとも1つが水酸基である場合、R23、R24、R25及びR26に水酸基を含まない化合物と比べ、塩基性水溶液等に対する溶解性の向上、および吸収波長の長波長化が可能な点から好ましい。また、特にR26がフェノール性水酸基である場合、シス体に異性化した化合物が環化する際の反応サイトが増えるため、環化しやすくなる点から好ましい。 Among them, compared the base generator in the present invention, R 23, R 24, if at least one of R 25 and R 26 is a hydroxyl group, a compound containing no hydroxyl group in R 23, R 24, R 25 and R 26, This is preferable from the viewpoint of improving the solubility in a basic aqueous solution and the like and increasing the absorption wavelength. In particular, when R 26 is a phenolic hydroxyl group, a reaction site for cyclization of a compound isomerized to a cis isomer increases, which is preferable from the viewpoint of easy cyclization.

化学式(a)で表される構造は、(−CH=CH−C(=O)−)部分で幾何異性体が存在するが、トランス体のみを用いることが好ましい。しかし、合成および精製工程および保管時などにおいて幾何異性体であるシス体が混ざる可能性もあり、この場合トランス体とシス体の混合物を用いても良いが、溶解性コントラストを高められる点から、シス体の割合が10%未満であることが好ましい。   The structure represented by the chemical formula (a) has a geometric isomer at the (—CH═CH—C (═O) —) moiety, but it is preferable to use only the trans isomer. However, cis isomers that are geometric isomers may be mixed during synthesis and purification steps and storage, and in this case, a mixture of trans isomer and cis isomer may be used. It is preferable that the ratio of cis-isomer is less than 10%.

なお、上記化学式(a)で表される塩基発生剤の重量減少温度は、上記置換基R23〜R26を適宜選択することにより、調整することができる。 In addition, the weight decreasing temperature of the base generator represented by the chemical formula (a) can be adjusted by appropriately selecting the substituents R 23 to R 26 .

上記式(a)で表される塩基発生剤を用いる際の、塩基を発生させるための加熱温度としては、組み合わせるポリイミド成分や目的により適宜選択され、特に限定されない。塩基発生剤が置かれた環境の温度(例えば、室温)による加熱であっても良く、その場合、徐々に塩基が発生する。また、電磁波の照射時に副生される熱によっても塩基が発生するため、電磁波の照射時に副生される熱により実質的に加熱も同時に行われても良い。反応速度を高くし、効率よく塩基を発生させる点から、塩基を発生させるための加熱温度としては、30℃以上であることが好ましく、更に好ましくは60℃以上、より更に好ましくは100℃以上、特に好ましくは120℃以上である。しかしながら、組み合わせて用いられるポリイミド成分によっては、例えば60℃以上の加熱で未露光部についても硬化するものもあるので、好適な加熱温度は、上記に限定されない。
また、上記式(a)で表される塩基発生剤の塩基発生以外の分解を防ぐために、300℃以下で加熱することが好ましい。
The heating temperature for generating a base when using the base generator represented by the above formula (a) is appropriately selected depending on the polyimide component to be combined and the purpose, and is not particularly limited. Heating by the temperature (for example, room temperature) of the environment where the base generator is placed may be used, and in this case, the base is gradually generated. Further, since the base is also generated by heat generated as a by-product during irradiation with electromagnetic waves, heating may be performed substantially simultaneously with the heat generated as a by-product during irradiation with electromagnetic waves. From the viewpoint of increasing the reaction rate and generating the base efficiently, the heating temperature for generating the base is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 100 ° C. or higher, Especially preferably, it is 120 degreeC or more. However, depending on the polyimide components used in combination, for example, the unexposed portion is cured by heating at 60 ° C. or higher, and therefore, a suitable heating temperature is not limited to the above.
Moreover, in order to prevent decomposition | disassembly other than base generation | occurrence | production of the base generator represented by the said Formula (a), it is preferable to heat at 300 degrees C or less.

上記式(a)で表される塩基発生剤は電磁波の照射のみでも塩基を発生するが、適宜加熱することにより塩基の発生が促進される。従って、効率的に塩基を発生させるために、上記式(a)で表される塩基発生剤を用いる際には、露光後又は露光と同時に加熱を行うことにより塩基を発生する。露光と加熱を交互に行ってもよい。最も効率が良い方法は、露光と同時に加熱する方法である。   The base generator represented by the above formula (a) generates a base only by irradiation with electromagnetic waves, but generation of the base is promoted by heating appropriately. Therefore, in order to generate a base efficiently, when using the base generator represented by the above formula (a), the base is generated by heating after exposure or simultaneously with exposure. Exposure and heating may be performed alternately. The most efficient method is a method of heating simultaneously with exposure.

本発明における化学式(a)で表される塩基発生剤の合成方法を、2−ヒドロキシ桂皮酸アミドを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明における塩基発生剤は、複数の従来公知の合成ルートで合成することができる。   The method for synthesizing the base generator represented by the chemical formula (a) in the present invention will be described by taking 2-hydroxycinnamic acid amide as an example, but the present invention is not limited thereto. The base generator in the present invention can be synthesized by a plurality of conventionally known synthesis routes.

2−ヒドロキシ桂皮酸アミドは、例えば、2−ヒドロキシ桂皮酸とシクロヘキシルアミンを反応させることにより合成できる。1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩等の縮合剤存在下、2−ヒドロキシ桂皮酸とシクロヘキシルアミンをテトラヒドロフランに溶解し、撹拌することで目的物を得ることができる。
各置換基を導入した桂皮酸の合成は、対応する置換基を有するヒドロキシベンズアルデヒドにwittig反応または、Knoevenagel反応、又はPerkin反応を行うことで合成できる。中でも、wittig反応はトランス体が選択的に得られやすい点から好ましい。尚、例えば、上記対応する置換基を有するアルデヒドの合成は、対応する置換基を有するフェノール等にDuff反応やVilsmeier−Haack反応を行うことで合成できる。
2-hydroxycinnamic amide can be synthesized, for example, by reacting 2-hydroxy cinnamic acid with cyclohexylamine. The desired product can be obtained by dissolving 2-hydroxycinnamic acid and cyclohexylamine in tetrahydrofuran in the presence of a condensing agent such as 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride and stirring.
Cinnamic acid into which each substituent is introduced can be synthesized by performing wittig reaction, Knoevenagel reaction, or Perkin reaction on hydroxybenzaldehyde having a corresponding substituent. Among these, the wittig reaction is preferable from the viewpoint that a trans isomer can be selectively obtained. For example, the aldehyde having the corresponding substituent can be synthesized by performing Duff reaction or Vilsmeier-Haack reaction on phenol having the corresponding substituent.

本発明における化学式(a)で表される塩基発生剤は、ポリイミド成分が最終生成物となるための塩基発生の機能を十分に発揮させるために、露光波長の少なくとも一部に対して吸収を有する必要がある。一般的な露光光源である高圧水銀灯の波長としては、365nm、405nm、436nmがある。このため、本発明における化学式(a)で表される塩基発生剤は、少なくとも365nm、405nm、436nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長の電磁波に対して吸収を有することが好ましい。このような場合、適用可能なポリイミド成分の種類がさらに増える点から好ましい。   The base generator represented by the chemical formula (a) in the present invention has absorption with respect to at least a part of the exposure wavelength in order to sufficiently exhibit the function of base generation for the polyimide component to be the final product. There is a need. The wavelength of a high-pressure mercury lamp that is a general exposure light source includes 365 nm, 405 nm, and 436 nm. For this reason, it is preferable that the base generator represented by the chemical formula (a) in the present invention absorbs at least one electromagnetic wave having a wavelength of 365 nm, 405 nm, or 436 nm. In such a case, it is preferable because the number of applicable polyimide components is further increased.

上記化学式(a)で表される塩基発生剤は、そのモル吸光係数が、電磁波の波長365nmにおいて100以上、又は405nmにおいて1以上であることが、適用可能なポリイミド成分の種類がさらに増える点から好ましい。   The base generator represented by the chemical formula (a) has a molar extinction coefficient of 100 or more at an electromagnetic wave wavelength of 365 nm, or 1 or more at 405 nm, because the number of applicable polyimide components further increases. preferable.

なお、本発明における化学式(a)で表される塩基発生剤が上記波長領域に吸収を有することは、当該波長領域に吸収をもたない溶媒(例えば、アセトニトリル)に、化学式(a)で表される塩基発生剤を1×10−4mol/L以下の濃度(通常、1×10−4mol/L〜1×10−5mol/L程度。適度な吸収強度となるように、適宜、調節してもよい。)で溶解し、紫外可視分光光度計(例えば、UV−2550(株)島津製作所製)により吸光度を測定することにより明らかにすることができる。 It should be noted that the fact that the base generator represented by the chemical formula (a) in the present invention has absorption in the wavelength region is expressed by the chemical formula (a) in a solvent (for example, acetonitrile) that does not absorb in the wavelength region. bases generating agent 1 × 10 -4 mol / L or less of the concentration (usually, 1 × 10 -4 mol / L~1 × 10 -5 mol / L or so. so as to give suitable absorption intensity, as appropriate, It may be clarified by measuring the absorbance with an ultraviolet-visible spectrophotometer (for example, UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation).

また、本発明に用いられるラジカル架橋性のモノマーとしては、例えば、エチレン性不飽和結合を1つ又は2つ以上有する化合物を用いることができ、より具体的には、アミド系モノマー、(メタ)アクリレートモノマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート、スチレン等の芳香族ビニル化合物を挙げることができる。また、ポリイミド成分が、ポリアミック酸等のカルボン酸成分を構造内に有する場合には、3級アミノ基を有するエチレン性不飽和結合含有化合物を用いると、ポリイミド成分のカルボン酸とイオン結合を形成し、感光性ポリイミド樹脂組成物としたときの露光部、未露光部の溶解速度のコントラストが大きくなる。   In addition, as the radically crosslinkable monomer used in the present invention, for example, a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds can be used, and more specifically, an amide monomer, (meth) Examples thereof include aromatic vinyl compounds such as acrylate monomers, urethane (meth) acrylate oligomers, polyester (meth) acrylate oligomers, epoxy (meth) acrylates, hydroxyl group-containing (meth) acrylates, and styrene. In addition, when the polyimide component has a carboxylic acid component such as polyamic acid in the structure, an ethylenically unsaturated bond-containing compound having a tertiary amino group is used to form an ionic bond with the carboxylic acid of the polyimide component. When the photosensitive polyimide resin composition is used, the contrast of the dissolution rate of the exposed area and the unexposed area is increased.

本発明に用いられる酸架橋性のモノマーとしては、例えば、4,4’−メチレンビス[2,6−ビス(ヒドロキシメチル)]フェノール(MBHP)、4,4’−メチレンビス[2,6−ビス(メトキシメチル)]フェノール(MBMP)、2,3−ジヒドロキシ−5−ヒドロキシメチルノルボルナン、2−ヒドロキシ−5,6−ビス(ヒドロキシメチル)ノルボルナン、シクロヘキサンジメタノール、3,4,8(又は9)−トリヒドロキシトリシクロデカン、2−メチル−2−アダマンタノール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,3,5−トリヒドロキシシクロヘキサン等のヒドロキシル基又はヒドロキシアルキル基あるいはその両方を有する脂肪族環状炭化水素又はその含酸素誘導体が挙げられる。   Examples of the acid crosslinkable monomer used in the present invention include 4,4′-methylenebis [2,6-bis (hydroxymethyl)] phenol (MBHP), 4,4′-methylenebis [2,6-bis ( Methoxymethyl)] phenol (MBMP), 2,3-dihydroxy-5-hydroxymethylnorbornane, 2-hydroxy-5,6-bis (hydroxymethyl) norbornane, cyclohexanedimethanol, 3,4,8 (or 9)- Fat having a hydroxyl group or a hydroxyalkyl group or both such as trihydroxytricyclodecane, 2-methyl-2-adamantanol, 1,4-dioxane-2,3-diol, 1,3,5-trihydroxycyclohexane Group cyclic hydrocarbons or oxygen-containing derivatives thereof.

また、上記酸架橋性のモノマーとしては、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、尿素、エチレン尿素、プロピレン尿素、グリコールウリル等のアミノ基含有化合物にホルムアルデヒド又はホルムアルデヒドと低級アルコールを反応させ、当該アミノ基の水素原子をヒドロキシメチル基又は低級アルコキシメチル基で置換した化合物を用いることもできる。これらのうち、メラミンを用いたものをメラミン系架橋剤、尿素を用いたものを尿素系架橋剤、エチレン尿素、プロピレン尿素等のアルキレン尿素を用いたものをアルキレン尿素系架橋剤、グリコールウリルを用いたものをグリコールウリル系架橋剤という。   In addition, as the acid-crosslinkable monomer, an amino group-containing compound such as melamine, acetoguanamine, benzoguanamine, urea, ethylene urea, propylene urea, glycoluril is reacted with formaldehyde or formaldehyde and a lower alcohol, and the hydrogen of the amino group is reacted. A compound in which an atom is substituted with a hydroxymethyl group or a lower alkoxymethyl group can also be used. Of these, those using melamine are melamine-based crosslinking agents, those using urea are urea-based crosslinking agents, those using alkylene ureas such as ethylene urea and propylene urea are alkylene urea-based crosslinking agents, and glycoluril is used. This was called a glycoluril-based crosslinking agent.

メラミン系架橋剤としては、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサプロポキシメチルメラミン、ヘキサブトキシブチルメラミン等が挙げられる。   Examples of the melamine-based crosslinking agent include hexamethoxymethyl melamine, hexaethoxymethyl melamine, hexapropoxymethyl melamine, hexabutoxybutyl melamine and the like.

尿素系架橋剤としては、例えば、ビスメトキシメチル尿素、ビスエトキシメチル尿素、ビスプロポキシメチル尿素、ビスブトキシメチル尿素等が挙げられる。   Examples of the urea-based crosslinking agent include bismethoxymethylurea, bisethoxymethylurea, bispropoxymethylurea, bisbutoxymethylurea and the like.

アルキレン尿素系架橋剤としては、例えば、モノ及び/又はジヒドロキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化エチレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化エチレン尿素等のエチレン尿素系架橋剤;モノ及び/又はジヒドロキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジメトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジエトキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジプロポキシメチル化プロピレン尿素、モノ及び/又はジブトキシメチル化プロピレン尿素等のプロピレン尿素系架橋剤;1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジヒドロキシ−2−イミダゾリジノン、1,3−ジ(メトキシメチル)4,5−ジメトキシ−2−イミダゾリジノン等が挙げられる。   Examples of the alkylene urea crosslinking agent include mono and / or dihydroxymethylated ethylene urea, mono and / or dimethoxymethylated ethylene urea, mono and / or diethoxymethylated ethylene urea, mono and / or dipropoxymethylated ethylene Ethylene urea crosslinking agents such as urea, mono and / or dibutoxymethylated ethylene urea; mono and / or dihydroxymethylated propylene urea, mono and / or dimethoxymethylated propylene urea, mono and / or diethoxymethylated propylene urea Propylene urea-based crosslinking agents such as mono- and / or dipropoxymethylated propylene urea, mono- and / or dibutoxymethylated propylene urea; 1,3-di (methoxymethyl) 4,5-dihydroxy-2-imidazolidinone 1,3-di (methoxymethyl 4,5-dimethoxy-2-imidazolidinone.

グリコールウリル系架橋剤としては、例えば、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラヒドロキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラメトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラエトキシメチル化グリコールウリル、モノ,ジ,トリ及び/又はテトラブトキシメチル化グリコールウリル等が挙げられる。   Examples of the glycoluril-based crosslinking agent include mono, di, tri and / or tetrahydroxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetramethoxymethylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetraethoxy. Examples include methylated glycoluril, mono, di, tri and / or tetrabutoxymethylated glycoluril.

本発明に用いられる光ラジカル発生剤、光酸発生剤のような光開始剤、ナフトキノンジアジド化合物や、エチレン性二重結合部位等の架橋するような成分等については、一般的な感光性ポリイミド樹脂組成物に用いられるものを使用することができる。   For photoradical generators used in the present invention, photoinitiators such as photoacid generators, naphthoquinonediazide compounds, crosslinkable components such as ethylenic double bond sites, etc., general photosensitive polyimide resins What is used for a composition can be used.

本発明においては、上記光塩基発生剤の吸収波長がポリイミド成分の吸収波長と重なる部分があり、十分な感度が得られない場合において、感度向上の手段として、増感剤の添加が効果を発揮する場合がある。また、ポリイミド成分を透過する電磁波の波長帯に上記光塩基発生剤が吸収波長を有する場合においても、感度向上の手段として、増感剤を添加することができる。ただし、増感剤の添加によるポリイミド成分の含有率の減少に伴う、得られるパターンの膜物性、特に膜強度や耐熱性の低下に関して考慮に入れる必要がある。   In the present invention, when the absorption wavelength of the photobase generator overlaps with the absorption wavelength of the polyimide component and sufficient sensitivity cannot be obtained, the addition of a sensitizer is effective as a means for improving sensitivity. There is a case. Further, even when the photobase generator has an absorption wavelength in the wavelength band of electromagnetic waves that pass through the polyimide component, a sensitizer can be added as a means for improving sensitivity. However, it is necessary to take into consideration the film physical properties of the resulting pattern, particularly the decrease in film strength and heat resistance, accompanying the decrease in the content of the polyimide component due to the addition of the sensitizer.

増感剤と呼ばれる化合物の具体例としては、チオキサントン及び、ジエチルチオキサントンなどのその誘導体、シアニン及び、その誘導体、メロシアニン及び、その誘導体、クマリン系及び、その誘導体、ケトクマリン及び、その誘導体、ケトビスクマリン、及びその誘導体、シクロペンタノン及び、その誘導体、シクロヘキサノン及び、その誘導体、チオピリリウム塩及び、その誘導体、キノリン系及び、その誘導体、スチリルキノリン系及び、その誘導体、チオキサンテン系、キサンテン系及び、その誘導体、オキソノール系及び、その誘導体、ローダミン系及び、その誘導体、ピリリウム塩及び、その誘導体等が挙げられる。   Specific examples of compounds called sensitizers include thioxanthone and derivatives thereof such as diethylthioxanthone, cyanine and derivatives thereof, merocyanine and derivatives thereof, coumarins and derivatives thereof, ketocoumarins and derivatives thereof, and ketobiscoumarins. And derivatives thereof, cyclopentanone and derivatives thereof, cyclohexanone and derivatives thereof, thiopyrylium salts and derivatives thereof, quinoline derivatives and derivatives thereof, styrylquinoline derivatives and derivatives thereof, thioxanthene derivatives, xanthene derivatives and Derivatives, oxonol-based and derivatives thereof, rhodamine-based and derivatives thereof, pyrylium salts and derivatives thereof.

シアニン、メロシアニン及び、その誘導体の具体例としては、3,3’−ジカルボキシエチル−2,2’チオシアニンブロミド、1−カルボキシメチル−1’−カルボキシエチル−2,2’−キノシアニンブロミド、1,3’−ジエチル−2,2’−キノチアシアニンヨ−ジド、3−エチル−5−[(3−エチル−2(3H)−ベンゾチアゾリデン)エチリデン]−2−チオキソ−4−オキサゾリジン等が挙げられる。
クマリン、ケトクマリン及び、その誘導体の具体例としては、3−(2’−ベンゾイミダゾール)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3,3’−カルボニルビスクマリン、3,3’−カルボニルビス(5,7−ジメトキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−アセトキシクマリン)等が挙げられる。
チオキサントン及び、その誘導体の具体例としては、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
Specific examples of cyanine, merocyanine and derivatives thereof include 3,3′-dicarboxyethyl-2,2′thiocyanine bromide, 1-carboxymethyl-1′-carboxyethyl-2,2′-quinocyanine bromide, 1,3′-diethyl-2,2′-quinothiocyanine iodide, 3-ethyl-5-[(3-ethyl-2 (3H) -benzothiazolidene) ethylidene] -2-thioxo-4- And oxazolidine.
Specific examples of coumarin, ketocoumarin and derivatives thereof include 3- (2′-benzimidazole) -7-diethylaminocoumarin, 3,3′-carbonylbis (7-diethylaminocoumarin), and 3,3′-carbonylbiscoumarin. 3,3′-carbonylbis (5,7-dimethoxycoumarin), 3,3′-carbonylbis (7-acetoxycoumarin) and the like.
Specific examples of thioxanthone and derivatives thereof include diethyl thioxanthone and isopropyl thioxanthone.

さらに他にはベンゾフェノン、アセトフェノン、アントロン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、p,p’−テトラエチルジアミノベンゾフェノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、2,5−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−シクロペンタン、2,6−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−シクロヘキサノン、2,6−ビス−(4’−ジメチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロヘキサノン、2,6−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロヘキサノン、4,4’−ビス−(ジメチルアミノ)−カルコン、4,4’−ビス−(ジエチルアミノ)−カルコン、p−ジメチルアミノベンジリデンインダノン、1,3−ビス−(4’−ジメチルアミノベンザル)−アセトン、1,3−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−アセトン、N−フェニル−ジエタノールアミン、N−p−トリル−ジエチルアミン、などが挙げられる。
本発明ではこれらの増感剤を1種または2種以上使用することができる。
In addition, benzophenone, acetophenone, anthrone, p, p'-tetramethyldiaminobenzophenone (Michler ketone), phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitro Aniline, 2-ethylanthraquinone, 2-tertiarybutylanthraquinone, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9- Benzanthrone, p, p'-tetraethyldiaminobenzophenone, 2-chloro-4-nitroaniline, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 2,5-bis- (4'-diethylaminobenzal) -cyclopentane, 2,6-bis- (4′-diethyla Minobenzal) -cyclohexanone, 2,6-bis- (4′-dimethylaminobenzal) -4-methyl-cyclohexanone, 2,6-bis- (4′-diethylaminobenzal) -4-methyl-cyclohexanone, 4, 4'-bis- (dimethylamino) -chalcone, 4,4'-bis- (diethylamino) -chalcone, p-dimethylaminobenzylideneindanone, 1,3-bis- (4'-dimethylaminobenzal) -acetone 1,3-bis- (4′-diethylaminobenzal) -acetone, N-phenyl-diethanolamine, Np-tolyl-diethylamine, and the like.
In the present invention, one or more of these sensitizers can be used.

c.溶媒
本発明に用いられる溶媒としては、上記ポリイミド成分や感光性成分を均一に分散または溶解することができるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類;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、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等のグリコールモノエーテル類(いわゆるセロソルブ類);メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル(例えば、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)、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類;エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;塩化メチレン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、1−クロロプロパン、1−クロロブタン、1−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアミド類;N−メチルピロリドンなどのピロリドン類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。
中でも、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、N−アセチル−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒が好適なものとして挙げられる。
c. Solvent The solvent used in the present invention is not particularly limited as long as it can uniformly disperse or dissolve the polyimide component and the photosensitive component. For example, diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol Ethers such as dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether Glycol monoethers (so-called cellosolves); methyl ethyl ketone Of ketones such as ethyl acetate, butyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, and glycol monoethers. Esters such as acetates (eg methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate), methoxypropyl acetate, ethoxypropyl acetate, dimethyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate; ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol Alcohols such as glycerin; methylene chloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, 1-chloropropane, 1-chlorobutane, 1-chloropentane, Halogenated hydrocarbons such as lobenzene, bromobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene; N, N-dimethylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, etc. Amides; pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone; lactones such as γ-butyrolactone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; other organic polar solvents; and further aromatics such as benzene, toluene and xylene. Group hydrocarbons and other organic nonpolar solvents are also included. These solvents are used alone or in combination.
Among them, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexa Polar solvents such as methylphosphoamide, N-acetyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone It is mentioned as a suitable thing.

また、ポリイミド成分としてポリイミド前駆体であるポリアミック酸を用いる場合には、ポリアミック酸の合成反応により得られた溶液をそのまま溶媒として用い、そこに必要に応じて他の成分を混合しても良い。   Moreover, when using the polyamic acid which is a polyimide precursor as a polyimide component, you may use the solution obtained by the synthesis reaction of polyamic acid as a solvent as it is, and may mix other components there as needed.

d.その他
本発明における感光性ポリイミド樹脂組成物は、少なくとも上記ポリイミド成分、感光性成分、および溶剤を含むものであるが、必要に応じて他の成分を含むものであっても良い。
このような他の成分としては、熱硬化性成分、ポリイミド前駆体以外の非重合性バインダー樹脂、その他の添加剤を配合して、感光性ポリイミド樹脂組成物を調製してもよい。
d. Others Although the photosensitive polyimide resin composition in this invention contains the said polyimide component, a photosensitive component, and a solvent at least, it may contain another component as needed.
As such other components, a thermosetting component, a non-polymerizable binder resin other than the polyimide precursor, and other additives may be blended to prepare a photosensitive polyimide resin composition.

本発明においては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物に加工特性や各種機能性を付与するために、その他に様々な有機又は無機の低分子又は高分子化合物を配合してもよい。例えば、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、微粒子等を用いることができる。微粒子には、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機微粒子、コロイダルシリカ、カーボン、層状珪酸塩等の無機微粒子等が含まれ、それらは多孔質や中空構造であってもよい。また、その機能又は形態としては顔料、フィラー、繊維等がある。   In the present invention, various other organic or inorganic low-molecular or high-molecular compounds may be blended in addition to impart processing characteristics and various functionalities to the photosensitive polyimide resin composition. For example, dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, fine particles and the like can be used. The fine particles include organic fine particles such as polystyrene and polytetrafluoroethylene, inorganic fine particles such as colloidal silica, carbon, and layered silicate, and these may have a porous or hollow structure. The function or form includes pigments, fillers, fibers, and the like.

また、本発明における他の任意成分の配合割合は、上記感光性ポリイミド樹脂組成物の固形分全体に対し、0.1重量%〜20重量%の範囲が好ましい。0.1重量%未満だと、添加物を添加した効果が発揮されにくく、20重量%を超えると、最終的に得られる樹脂硬化物の特性が最終生成物に反映されにくいからである。   In addition, the blending ratio of other optional components in the present invention is preferably in the range of 0.1 wt% to 20 wt% with respect to the entire solid content of the photosensitive polyimide resin composition. If it is less than 0.1% by weight, the effect of adding the additive is difficult to be exhibited, and if it exceeds 20% by weight, the properties of the finally obtained resin cured product are hardly reflected in the final product.

(ii)感光性ポリイミド絶縁層
本発明に用いられる感光性ポリイミド絶縁層は、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されたものである。
(Ii) Photosensitive polyimide insulating layer The photosensitive polyimide insulating layer used for this invention is formed using the said photosensitive polyimide resin composition.

本発明における感光性ポリイミド絶縁層は、上記半導体層接触絶縁層の少なくとも一つであれば良く、既に説明した図1〜3に示すように、トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層や、ボトムゲート型TFTにおけるゲート絶縁層、パッシベーション層として用いられるものである。
本発明においては、なかでも、上記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型TFTにおけるゲート絶縁層およびパッシベーション層の少なくとも一方、として少なくとも用いられることが好ましく、特に、上記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型TFTにおけるパッシベーション層として少なくとも用いられることが好ましく、なかでも特に、上記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型TFTにおけるゲート絶縁層およびパッシベーション層の両者として少なくとも用いられることが好ましく、さらに好ましくは、上記半導体層接触絶縁層の全てとして用いられることが好ましい。上記ゲート絶縁層およびパッシベーション層は、上記半導体層接触絶縁層のなかでも酸化物半導体層との接触面積が広く、上記半導体層接触絶縁層からのアウトガスの影響を受け易いものである。このため、これらの半導体層接触絶縁層を感光性ポリイミド絶縁層とすることにより、上記酸化物半導体層をより不純物の少ないものとすることができ、本発明の効果をより効果的に発揮することができるからである。また、簡便なプロセスとすることができるからである。
また、トップゲート型TFTにおけるゲート絶縁層およびボトムゲート型TFTにおけるパッシベーション層は、通常、上記酸化物半導体層を覆うように形成されるものである。このため、上記感光性ポリイミド樹脂組成物がポリイミド前駆体を含む場合、上記感光性ポリイミド絶縁層は、上記酸化物半導体層の形成後に上記感光性ポリイミド樹脂組成物を塗布し、次いで、イミド化されることにより形成される。したがって、上記酸化物半導体層の水蒸気アニール処理を別途実施することなく、イミド化と同時に上記酸化物半導体層の水蒸気アニール処理を行うことができ、簡便にスイッチング特性により優れたものとすることができるからである。
さらに、上記半導体層接触絶縁層の全てを上記感光性ポリイミド絶縁層とすることにより、本発明の効果をより効果的に発揮することができるからである。
The photosensitive polyimide insulating layer in the present invention may be at least one of the above semiconductor layer contact insulating layers. As shown in FIGS. 1 to 3 already described, the gate insulating layer in the top gate type TFT or the bottom gate type It is used as a gate insulating layer and a passivation layer in TFT.
In the present invention, among the above semiconductor layer contact insulating layers, at least one of the gate insulating layer in the top gate type TFT or at least one of the gate insulating layer and the passivation layer in the bottom gate type TFT is preferably used. In particular, among the semiconductor layer contact insulating layers, it is preferably used at least as a gate insulating layer in a top gate type TFT or a passivation layer in a bottom gate type TFT. It is preferably used at least as a gate insulating layer in a top gate type TFT, or as both a gate insulating layer and a passivation layer in a bottom gate type TFT, and more preferably used as all of the semiconductor layer contact insulating layer. It is preferable to be. The gate insulating layer and the passivation layer have a wide contact area with the oxide semiconductor layer among the semiconductor layer contact insulating layers, and are easily affected by outgas from the semiconductor layer contact insulating layer. For this reason, by making these semiconductor layer contact insulating layers into photosensitive polyimide insulating layers, the oxide semiconductor layer can be made to have fewer impurities, and the effects of the present invention can be exhibited more effectively. Because you can. Moreover, it is because it can be set as a simple process.
In addition, the gate insulating layer in the top gate type TFT and the passivation layer in the bottom gate type TFT are usually formed so as to cover the oxide semiconductor layer. Therefore, when the photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide precursor, the photosensitive polyimide insulating layer is coated with the photosensitive polyimide resin composition after the formation of the oxide semiconductor layer, and then imidized. Is formed. Accordingly, the water vapor annealing treatment of the oxide semiconductor layer can be performed simultaneously with imidization without separately performing the water vapor annealing treatment of the oxide semiconductor layer, and the switching characteristics can be easily improved. Because.
Furthermore, it is because the effect of this invention can be exhibited more effectively by making all the said semiconductor layer contact insulation layers into the said photosensitive polyimide insulation layers.

本発明における感光性ポリイミド絶縁層は絶縁性を備えるものである。具体的には、上記感光性ポリイミド絶縁層の体積抵抗は、1.0×109Ω・m以上であることが好ましく、なかでも、1.0×1010Ω・m以上であることがより好ましく、特に、1.0×1011Ω・m以上であることが好ましい。
なお、体積抵抗は、JIS K6911、JIS C2318、ASTM D257 などの規格に準拠する手法で測定することが可能である。
The photosensitive polyimide insulating layer in the present invention has insulating properties. Specifically, the volume resistance of the photosensitive polyimide insulating layer is preferably 1.0 × 10 9 Ω · m or more, and more preferably 1.0 × 10 10 Ω · m or more. In particular, it is preferably 1.0 × 10 11 Ω · m or more.
The volume resistance can be measured by a method based on standards such as JIS K6911, JIS C2318, and ASTM D257.

本発明における感光性ポリイミド絶縁層の膜厚としては、用いられる半導体層接触絶縁層に応じて適宜設定されるものであり、一般的な半導体層接触絶縁層と同様とすることができる。   The film thickness of the photosensitive polyimide insulating layer in the present invention is appropriately set according to the semiconductor layer contact insulating layer used, and can be the same as that of a general semiconductor layer contact insulating layer.

本発明における感光性ポリイミド絶縁層は、少なくとも上記ポリイミド樹脂を含むものであるが、アウトガス発生量を所望の範囲内とできる範囲において、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、増感剤等の添加剤や、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等の絶縁性有機材料等を含むものであっても良い。   The photosensitive polyimide insulating layer in the present invention contains at least the above polyimide resin, but in a range where the outgas generation amount can be within a desired range, a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, an antifoaming agent, a sensitizer, etc. Or additives such as acrylic resins, phenolic resins, fluorine resins, epoxy resins, cardo resins, vinyl resins, imide resins, novolac resins, etc. good.

本発明の感光性ポリイミド絶縁層に含まれるポリイミド樹脂のイミド化率としては、所望の絶縁性、耐熱性、低アウトガス性等の特性を発揮できるものであれば特に限定されるものではないが、具体的には、90%以上であることが好ましく、なかでも、95%以上であることが好ましく、特に100%、すなわち、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を含まないものであることが好ましい。上記イミド化率が上記範囲であることにより、耐熱性、低アウトガス性に特に優れたものとすることができるからである。   The imidization ratio of the polyimide resin contained in the photosensitive polyimide insulating layer of the present invention is not particularly limited as long as it can exhibit characteristics such as desired insulating properties, heat resistance, low outgassing properties, Specifically, it is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more, and particularly preferably 100%, that is, a polyamic acid that does not contain a polyimide precursor. This is because when the imidization ratio is within the above range, the heat resistance and the low outgassing property can be particularly improved.

本発明における感光性ポリイミド絶縁層の形成方法としては、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、フォトリソグラフィー法、印刷法等を用いることができる。
フォトリソグラフィー法としては、例えば、上記感光性ポリイミド樹脂組成物を上記基板上に塗布することにより感光性ポリイミド樹脂膜を形成した後、マスクを介したパターン露光、および現像を行う方法を挙げることができる。
上記塗布方法としては、スピンコート法、ダイコート法、ディップコート法、バーコート法、グラビア印刷法、スクリーン印刷法を用いることができる。
また、印刷法としては、グラビア印刷やフレキソ印刷、スクリーン印刷、インクジェット法など公知の印刷技術を用いた方法を例示することができる。
The method for forming the photosensitive polyimide insulating layer in the present invention is not particularly limited as long as it can be formed using the photosensitive polyimide resin composition, and a photolithography method, a printing method, or the like is used. be able to.
Examples of the photolithography method include a method in which a photosensitive polyimide resin film is formed by coating the photosensitive polyimide resin composition on the substrate, followed by pattern exposure through a mask and development. it can.
As the coating method, a spin coating method, a die coating method, a dip coating method, a bar coating method, a gravure printing method, or a screen printing method can be used.
Moreover, as a printing method, the method using well-known printing techniques, such as gravure printing, flexographic printing, screen printing, and an inkjet method, can be illustrated.

また、上記感光性ポリイミド樹脂組成物が、上記ポリイミド成分としてポリイミド前駆体を含む場合には、上記ポリイミド前駆体のイミド化が行われる。
上記ポリイミド前駆体をイミド化する方法としては、上記ポリイミド前駆体に含まれるポリアミック酸を脱水閉環反応によりイミド化できる方法であれば特に限定されるものではないが、通常、アニール処理(加熱処理)を用いる方法を用いることができる。
このようなアニール温度(加熱温度)としては、用いるポリイミド前駆体の種類や、本発明のTFT基板を構成する部材の耐熱性等を考慮して適宜設定されるものであるが、通常、200℃〜500℃の範囲内で行われ、なかでも、250℃〜400℃の範囲内であることが好ましく、特に、上記ポリイミド前駆体の硬化後の物性および低アウトガス性の観点からは280℃〜400℃の範囲内であることが好ましい。上述した温度範囲であることによりイミド化を十分に進行させることができ、他の部材の熱劣化を抑制することができるからである。
Moreover, when the said photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide precursor as said polyimide component, imidation of the said polyimide precursor is performed.
The method for imidizing the polyimide precursor is not particularly limited as long as it is a method capable of imidizing the polyamic acid contained in the polyimide precursor by a dehydration ring-closing reaction. Usually, annealing treatment (heat treatment) A method using can be used.
Such an annealing temperature (heating temperature) is appropriately set in consideration of the type of polyimide precursor to be used, the heat resistance of the members constituting the TFT substrate of the present invention, etc. It is preferably carried out within a range of ˜500 ° C., and particularly preferably within a range of 250 ° C. to 400 ° C., and in particular, from the viewpoint of physical properties after curing of the polyimide precursor and low outgassing properties, 280 ° C. to 400 ° C. It is preferably within the range of ° C. This is because imidization can be sufficiently progressed by being in the above-described temperature range, and thermal deterioration of other members can be suppressed.

本発明において、上記イミド化を行うタイミングとしては、上記感光性ポリイミド絶縁層を安定的に形成できるものであれば特に限定されるものではないが、上記酸化物半導体層が形成された後であること、すなわち、上記感光性ポリイミド絶縁層が、上記ポリイミド前駆体を含む感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されるものである場合、上記酸化物半導体層の形成後に上記ポリイミド前駆体をイミド化して形成されるものであることが好ましい。上記酸化物半導体の水蒸気アニール処理を同時に行うことができるからである。
したがって、上記感光性ポリイミド絶縁層上に上記酸化物半導体層が形成される場合には、上記感光性ポリイミド絶縁層の塗膜をパターニングし、イミド化前または後のプロセスに耐えられるように、上記ポリイミド前駆体の一部をイミド化(部分イミド化)した後に上記酸化物半導体層を形成し、その後、残りのポリイミド前駆体のイミド化を行い、その際に副生する水を用いて、上記酸化物半導体層の水蒸気アニールを行うことが好ましい。
In the present invention, the timing for performing the imidization is not particularly limited as long as the photosensitive polyimide insulating layer can be stably formed, but is after the oxide semiconductor layer is formed. That is, when the photosensitive polyimide insulating layer is formed using a photosensitive polyimide resin composition containing the polyimide precursor, the polyimide precursor is imidized after the oxide semiconductor layer is formed. It is preferable that they are formed. This is because the steam annealing treatment of the oxide semiconductor can be performed simultaneously.
Therefore, when the oxide semiconductor layer is formed on the photosensitive polyimide insulating layer, the coating film of the photosensitive polyimide insulating layer is patterned, so that the process can withstand the process before or after imidization. After the imidization (partial imidization) of a part of the polyimide precursor, the oxide semiconductor layer is formed, and then the remaining polyimide precursor is imidized. It is preferable to perform water vapor annealing of the oxide semiconductor layer.

(b)半導体層接触絶縁層
本発明に用いられる半導体層接触絶縁層は、少なくとも一つが上記感光性ポリイミド絶縁層であれば良い。
本発明においては、他の上記半導体層接触絶縁層が、上記感光性ポリイミド絶縁層以外の他の絶縁層であっても良い。
このような他の絶縁層としては、所望の絶縁性能を発揮することができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的なTFTにおける絶縁層と同様のものを用いることができ、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、チタン酸バリウムストロンチウム(BST)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の絶縁性無機材料や、上記絶縁性有機材料を用いてなるものを挙げることができる。
(B) Semiconductor layer contact insulation layer At least one of the semiconductor layer contact insulation layers used in the present invention may be the photosensitive polyimide insulation layer.
In the present invention, the other semiconductor layer contact insulating layer may be an insulating layer other than the photosensitive polyimide insulating layer.
Such other insulating layer is not particularly limited as long as it can exhibit a desired insulating performance, and the same insulating layer as that in a general TFT can be used. Insulating inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, tantalum oxide, barium strontium titanate (BST), lead zirconate titanate (PZT), and those using the above insulating organic materials Can do.

(2)酸化物半導体層
本発明に用いられる酸化物半導体層は、酸化物半導体からなるものである。
このような酸化物半導体としては、例えば、酸化亜鉛(ZnO)、酸化チタン(TiO)、酸化マグネシウム亜鉛(MgZn1−xO)、酸化カドミウム亜鉛(CdZn1−xO)、酸化カドミウム(CdO)、酸化インジウム(In)、酸化ガリウム(Ga)、酸化スズ(SnO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化タングステン(WO)、InGaZnO系、InGaSnO系、InGaZnMgO系、InAlZnO系、InFeZnO系、InGaO系、ZnGaO系、InZnO系を用いることができる。
(2) Oxide Semiconductor Layer The oxide semiconductor layer used in the present invention is made of an oxide semiconductor.
Examples of such an oxide semiconductor include zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO), magnesium zinc oxide (Mg x Zn 1-x O), cadmium zinc oxide (Cd x Zn 1-x O), and oxidation. Cadmium (CdO), indium oxide (In 2 O 3 ), gallium oxide (Ga 2 O 3 ), tin oxide (SnO 2 ), magnesium oxide (MgO), tungsten oxide (WO), InGaZnO system, InGaSnO system, InGaZnMgO system InAlZnO, InFeZnO, InGaO, ZnGaO, and InZnO can be used.

本発明に用いられる酸化物半導体層の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。   The formation method and thickness of the oxide semiconductor layer used in the present invention can be the same as a general method.

(3)TFT
本発明に用いられるTFTの構造としては、上記酸化物半導体層および半導体層接触絶縁層を有するものであれば特に限定されるものではなく、トップゲート構造(正スタガ型、コプレーナ型構造)、ボトムゲート構造(逆スタガ型、コプレーナ型構造)を挙げることができる。トップゲート構造(正スタガ型)およびボトムゲート構造(逆スタガ型)の場合には、さらにトップコンタクト構造、ボトムコンタクト構造を挙げることができる。これらの構造は、TFTを構成する酸化物半導体層の種類に応じて適宜選択される。
(3) TFT
The structure of the TFT used in the present invention is not particularly limited as long as it has the oxide semiconductor layer and the semiconductor contact insulating layer, and includes a top gate structure (positive stagger type, coplanar type structure), bottom A gate structure (inverted stagger type or coplanar type structure) can be given. In the case of the top gate structure (forward stagger type) and the bottom gate structure (reverse stagger type), a top contact structure and a bottom contact structure can be further exemplified. These structures are appropriately selected depending on the type of the oxide semiconductor layer constituting the TFT.

本発明に用いられるTFTは、上記酸化物半導体層および半導体層接触絶縁層以外に、通常、ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極を有するものである。
また、必要に応じて、上記半導体層接触絶縁層以外に半導体層非接触絶縁層を有するものであっても良い。
The TFT used in the present invention usually has a gate electrode, a source electrode, and a drain electrode in addition to the oxide semiconductor layer and the semiconductor layer contact insulating layer.
Moreover, you may have a semiconductor layer non-contact insulating layer other than the said semiconductor layer contact insulating layer as needed.

本発明におけるゲート電極、ソース電極およびドレイン電極としては、所望の導電性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、一般的にTFTに用いられる導電性材料を用いることができる。このような材料の例としては、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、Au、Ag、Pt、Mo−Ta合金、W−Mo合金、ITO、IZO等の無機材料、および、PEDOT/PSS等の導電性を有する有機材料を挙げることができる。
ゲート電極、ソース電極およびドレイン電極の形成方法および厚みとしては、一般的なものと同様とすることができる。
The gate electrode, source electrode, and drain electrode in the present invention are not particularly limited as long as they have desired conductivity, and conductive materials generally used for TFTs can be used. Examples of such materials include Ta, Ti, Al, Zr, Cr, Nb, Hf, Mo, Au, Ag, Pt, Mo-Ta alloys, W-Mo alloys, ITO, IZO and other inorganic materials, and And organic materials having conductivity such as PEDOT / PSS.
The formation method and thickness of the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode can be the same as those in general.

本発明における半導体層非接触絶縁層としては、所望の絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではなく、上記「(1)半導体層接触絶縁層」の項に記載の材料を含むものとすることができる。
本発明においては、なかでも、上記感光性ポリイミド樹脂組成物からなるものであることが好ましい。簡便なプロセスとすることができ、低コスト化を図るとともに、スイッチング特性に優れたものとすることができるからである。
The semiconductor layer non-contact insulating layer in the present invention is not particularly limited as long as it has a desired insulating property, and includes the material described in the above section “(1) Semiconductor layer contact insulating layer”. be able to.
In the present invention, it is preferable that the photosensitive polyimide resin composition is used. This is because a simple process can be achieved, cost reduction can be achieved, and switching characteristics can be improved.

2.基板
本発明に用いられる基板としては、上記TFTを支持することができる基板であれば特に限定されるものではなく、例えば、非可撓性の基板や、可撓性を有するフレキシブル基板を用いることができる。
本発明においては、なかでも、上記フレキシブル基板であることが好ましい。大面積での製造が容易であり、耐衝撃性に優れたフレキシブルTFT基板とすることができるからである。また、上記感光性ポリイミド絶縁層は、無機物からなる絶縁層と異なり、上記基板をフレキシブル基板とした場合であってもクラックが入る等の不具合を生じないからである。
2. Substrate The substrate used in the present invention is not particularly limited as long as it can support the TFT. For example, a non-flexible substrate or a flexible flexible substrate is used. Can do.
In the present invention, among these, the flexible substrate is preferable. This is because a flexible TFT substrate that can be easily manufactured in a large area and has excellent impact resistance can be obtained. In addition, the photosensitive polyimide insulating layer is different from an insulating layer made of an inorganic material because it does not cause defects such as cracks even when the substrate is a flexible substrate.

本発明における非可撓性基板の材料としては、例えば、ガラス、シリコン、金属板等を挙げることができる。   Examples of the material for the non-flexible substrate in the present invention include glass, silicon, and a metal plate.

また、上記フレキシブル基板としては、樹脂からなるフィルムや、金属箔上にフィルムが積層されたものを用いることができる。
本発明においては、なかでも、上記金属箔と、上記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有するフレキシブル基板であることが好ましく、特に、上記平坦化層上に無機化合物を含む密着層を有するものであることが好ましい。
上記平坦化層を有することにより、金属箔上にポリイミドを含む平坦化層が形成されているので、金属箔表面の凹凸を平坦化することができ、TFTの電気的性能の低下を防ぐことができるからである。
また、上記密着層を有することにより、TFTとの密着性に優れており、フレキシブルTFT基板の製造時に水分や熱が加わってポリイミドを含む平坦化層の寸法が変化した場合であっても、TFTを構成する電極や酸化物半導体層に剥離やクラックが生じるのを防ぐことができるからである。
以下、このような金属箔、平坦化層および密着層について詳細に説明する。
Moreover, as the flexible substrate, a film made of a resin or a film in which a film is laminated on a metal foil can be used.
In the present invention, among them, a flexible substrate having the metal foil and a planarizing layer formed on the metal foil and containing polyimide is preferable. In particular, an inorganic compound is included on the planarizing layer. It is preferable to have an adhesion layer.
By having the planarization layer, since the planarization layer containing polyimide is formed on the metal foil, unevenness on the surface of the metal foil can be planarized, and deterioration of the electrical performance of the TFT can be prevented. Because it can.
Further, by having the adhesion layer, the adhesion to the TFT is excellent. Even when the dimensions of the planarizing layer containing polyimide are changed by applying moisture or heat during the production of the flexible TFT substrate, the TFT This is because peeling and cracking can be prevented from occurring in the electrode and the oxide semiconductor layer constituting the layer.
Hereinafter, such a metal foil, a planarization layer, and an adhesion layer will be described in detail.

(1)密着層
本発明における密着層は、平坦化層上に形成され、無機化合物を含むものであり、ポリイミドを含む平坦化層とフレキシブル基板上に作製されるTFTとの間で十分な密着力を得るために設けられる層である。
(1) Adhesion layer The adhesion layer in the present invention is formed on the planarization layer and contains an inorganic compound. Adequate adhesion between the planarization layer containing polyimide and the TFT fabricated on the flexible substrate It is a layer provided to gain power.

密着層は平滑性を有することが好ましい。密着層の表面粗さRaは、金属箔の表面粗さRaよりも小さければよく、具体的に、25nm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以下である。密着層の表面粗さRaが大きすぎると、TFTの電気的性能が劣化するおそれがあるからである。   The adhesion layer preferably has smoothness. The surface roughness Ra of the adhesion layer only needs to be smaller than the surface roughness Ra of the metal foil, and specifically, is preferably 25 nm or less, more preferably 10 nm or less. This is because if the surface roughness Ra of the adhesion layer is too large, the electrical performance of the TFT may be deteriorated.

なお、上記表面粗さRaは、原子間力顕微鏡(AFM)もしくは走査型白色干渉計を用いて測定した値である。例えば、AFMを用いて測定する場合は、Nanoscope V multimode(Veeco社製)を用いて、タッピングモードで、カンチレバー:MPP11100、走査範囲:50μm×50μm、走査速度:0.5Hzにて、表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。また、走査型白色干渉計を用いて測定する場合は、New View 5000(Zygo社製)を用いて、対物レンズ:100倍、ズームレンズ:2倍、Scan Length:15μmにて、50μm×50μmの範囲の表面形状を撮像し、得られた像から算出した粗さ曲線の中心線からの平均のずれを算出することよりRaを求めることができる。   The surface roughness Ra is a value measured using an atomic force microscope (AFM) or a scanning white interferometer. For example, when measuring using AFM, using Nanoscope V multimode (Veeco), in tapping mode, cantilever: MPP11100, scanning range: 50 μm × 50 μm, scanning speed: 0.5 Hz, surface shape Ra can be obtained by taking an image and calculating an average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image. Further, when measuring using a scanning white interferometer, using New View 5000 (manufactured by Zygo), objective lens: 100 times, zoom lens: 2 times, Scan Length: 15 μm, 50 μm × 50 μm Ra can be obtained by imaging the surface shape of the range and calculating the average deviation from the center line of the roughness curve calculated from the obtained image.

また、密着層は耐熱性を有することが好ましい。TFTの作製時には通常、高温処理が施されるからである。密着層の耐熱性としては、密着層の5%重量減少温度が300℃以上であることが好ましい。
なお、5%重量減少温度の測定については、熱分析装置(DTG−60((株)島津製作所製))を用いて、雰囲気:窒素雰囲気、温度範囲:30℃〜600℃、昇温速度:10℃/minにて、熱重量・示差熱(TG−DTA)測定を行い、試料の重量が5%減る温度を5%重量減少温度(℃)とした。
The adhesion layer preferably has heat resistance. This is because a high-temperature treatment is usually performed when manufacturing a TFT. As the heat resistance of the adhesive layer, the 5% weight reduction temperature of the adhesive layer is preferably 300 ° C. or higher.
In addition, about the measurement of 5% weight reduction | decrease temperature, using a thermal analyzer (DTG-60 (made by Shimadzu Corp.)), atmosphere: nitrogen atmosphere, temperature range: 30 degreeC-600 degreeC, temperature increase rate: Thermogravimetric / differential heat (TG-DTA) measurement was performed at 10 ° C./min, and the temperature at which the weight of the sample decreased by 5% was defined as a 5% weight reduction temperature (° C.).

密着層は、通常、絶縁性を有する。フレキシブル基板上にTFTを作製するためには絶縁性が求められるからである。   The adhesion layer usually has an insulating property. This is because insulation is required to produce TFTs on a flexible substrate.

また、密着層は、ポリイミドを含む平坦化層に含まれる不純物イオンなどがTFTの酸化物半導体層に拡散するのを防ぐものであることが好ましい。具体的に、密着層のイオン透過性としては、鉄(Fe)イオン濃度が0.1ppm以下であることが好ましく、あるいはナトリウム(Na)イオン濃度が50ppb以下であることが好ましい。なお、Feイオン、Naイオンの濃度の測定方法としては、密着層上に形成された層をサンプリングして抽出した後、イオンクロマトグラフィー法により分析する方法が用いられる。   In addition, the adhesion layer is preferably one that prevents impurity ions contained in the planarization layer containing polyimide from diffusing into the oxide semiconductor layer of the TFT. Specifically, as the ion permeability of the adhesion layer, the iron (Fe) ion concentration is preferably 0.1 ppm or less, or the sodium (Na) ion concentration is preferably 50 ppb or less. In addition, as a measuring method of the density | concentration of Fe ion and Na ion, after sampling and extracting the layer formed on the contact | adherence layer, the method of analyzing by an ion chromatography method is used.

密着層を構成する無機化合物としては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタンを挙げることができる。これらは1種であってもよく2種以上であってもよい。   The inorganic compound constituting the adhesion layer is not particularly limited as long as it satisfies the above-described characteristics. For example, silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxynitride, oxidation Examples thereof include chromium and titanium oxide. These may be one type or two or more types.

密着層は、単層であってもよく多層であってもよい。
密着層が多層膜である場合、上述の無機化合物からなる層が複数層積層されていてもよく、上述の無機化合物からなる層と金属からなる層とが積層されていてもよい。この場合に用いられる金属としては、上述の特性を満たす密着層を得ることができれば特に限定されるものではなく、例えば、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素を挙げることができる。
また、密着層が多層膜である場合、密着層の最表層は酸化ケイ素膜であることが好ましい。酸化ケイ素膜は上述の特性を十分に満たすからである。この場合の酸化ケイ素はSiO(Xは1.5〜2.0の範囲内)であることが好ましい。
The adhesion layer may be a single layer or a multilayer.
When the adhesion layer is a multilayer film, a plurality of layers made of the above-described inorganic compound may be laminated, or a layer made of the above-mentioned inorganic compound and a layer made of metal may be laminated. The metal used in this case is not particularly limited as long as an adhesion layer that satisfies the above-described characteristics can be obtained, and examples thereof include chromium, titanium, aluminum, and silicon.
When the adhesion layer is a multilayer film, the outermost layer of the adhesion layer is preferably a silicon oxide film. This is because the silicon oxide film sufficiently satisfies the above characteristics. The silicon oxide in this case is preferably SiO x (X is in the range of 1.5 to 2.0).

本発明においては、なかでも、密着層3は、図4に例示するように、平坦化層2上に形成され、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸化クロムおよび酸化チタンからなる群から選択される少なくとも1種からなる第1密着層3aと、第1密着層3a上に形成され、酸化ケイ素からなる第2密着層3bとを有することが好ましい。第1密着層により平坦化層と第2密着層との密着性を高めることができ、第2密着層により平坦化層とフレキシブル基板上に作製されるTFTとの密着性を高めることができるからである。また、酸化ケイ素からなる第2密着層は上述の特性を十分に満たすからである。   In the present invention, the adhesion layer 3 is formed on the planarizing layer 2 as illustrated in FIG. 4 and is made of chromium, titanium, aluminum, silicon, silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum oxide, aluminum nitride. A first adhesion layer 3a made of at least one selected from the group consisting of aluminum oxynitride, chromium oxide and titanium oxide, and a second adhesion layer 3b made of silicon oxide and formed on the first adhesion layer 3a. It is preferable to have. The first adhesion layer can enhance the adhesion between the planarization layer and the second adhesion layer, and the second adhesion layer can enhance the adhesion between the planarization layer and the TFT formed on the flexible substrate. It is. Moreover, it is because the 2nd contact | adherence layer which consists of silicon oxides fully satisfy | fills the above-mentioned characteristic.

密着層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1nm〜500nmの範囲内であることが好ましい。なかでも、密着層が上述したように第1密着層および第2密着層を有する場合、第2密着層の厚みは第1密着層よりも厚く、第1密着層は比較的薄く、第2密着層は比較的厚いことが好ましい。この場合、第1密着層の厚みは、0.1nm〜50nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5nm〜20nmの範囲内、さらに好ましくは1nm〜10nmの範囲内である。また、第2密着層の厚みは、10nm〜500nmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは50nm〜300nmの範囲内、さらに好ましくは80nm〜120nmの範囲内である。厚みが薄すぎると、十分な密着性が得られないおそれがあり、厚みが厚すぎると、密着層にクラックが生じるおそれがあるからである。   The thickness of the adhesion layer is not particularly limited as long as it can satisfy the above-described characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 1 nm to 500 nm. Especially, when the adhesion layer has the first adhesion layer and the second adhesion layer as described above, the thickness of the second adhesion layer is larger than that of the first adhesion layer, the first adhesion layer is relatively thin, and the second adhesion layer. The layer is preferably relatively thick. In this case, the thickness of the first adhesion layer is preferably in the range of 0.1 nm to 50 nm, more preferably in the range of 0.5 nm to 20 nm, and still more preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The thickness of the second adhesion layer is preferably in the range of 10 nm to 500 nm, more preferably in the range of 50 nm to 300 nm, and still more preferably in the range of 80 nm to 120 nm. This is because if the thickness is too thin, sufficient adhesion may not be obtained, and if the thickness is too thick, cracks may occur in the adhesion layer.

密着層は、金属箔上に全面に形成されていてもよく、金属箔上に部分的に形成されていてもよい。なかでも、後述するように平坦化層が金属箔上に部分的に形成されている場合には、図5(a)に例示するように、密着層3も平坦化層2と同様に金属箔1上に部分的に形成されていることが好ましい。金属箔上に直に無機化合物を含む密着層が形成されていると、密着層にクラックなどが生じる場合があるからである。すなわち、密着層および平坦化層は同様の形状であることが好ましい。   The adhesion layer may be formed on the entire surface of the metal foil, or may be partially formed on the metal foil. In particular, when the planarizing layer is partially formed on the metal foil as will be described later, the adhesion layer 3 is the same as the planarizing layer 2 as illustrated in FIG. It is preferable that it is partially formed on 1. This is because if the adhesion layer containing an inorganic compound is formed directly on the metal foil, a crack or the like may occur in the adhesion layer. That is, it is preferable that the adhesion layer and the planarization layer have the same shape.

密着層の形成方法としては、上述の無機化合物からなる層や上述の金属からなる層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、DC(直流)スパッタリング法、RF(高周波)マグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD(化学気相蒸着)法等を挙げることができる。なかでも、上述の無機化合物からなる層を形成する場合であって、アルミニウムやケイ素を含む層を形成する場合には、反応性スパッタリング法を用いることが好ましい。平坦化層との密着性に優れる膜が得られるからである。   The method for forming the adhesion layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a layer made of the above-described inorganic compound or a layer made of the above-mentioned metal. For example, DC (direct current) sputtering, RF (High frequency) magnetron sputtering method, plasma CVD (chemical vapor deposition) method, etc. can be mentioned. In particular, when a layer made of the above-described inorganic compound is formed and a layer containing aluminum or silicon is formed, it is preferable to use a reactive sputtering method. This is because a film having excellent adhesion to the planarizing layer can be obtained.

(2)平坦化層
本発明における平坦化層は、金属箔上に形成され、ポリイミドを含むものであり、金属箔表面の凹凸を平坦化するために設けられる層である。
(2) Planarization layer The planarization layer in this invention is formed on metal foil, contains a polyimide, and is a layer provided in order to planarize the unevenness | corrugation of the metal foil surface.

平坦化層の表面粗さRaとしては、金属箔の表面粗さRaよりも小さければよいが、具体的には、25nm以下であることが好ましく、より好ましくは10nm以下である。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記密着層の表面粗さの測定方法と同様である。   The surface roughness Ra of the planarizing layer may be smaller than the surface roughness Ra of the metal foil, but specifically, it is preferably 25 nm or less, more preferably 10 nm or less. The method for measuring the surface roughness is the same as the method for measuring the surface roughness of the adhesion layer.

平坦化層はポリイミドを含むものであり、好ましくはポリイミドを主成分とする。一般にポリイミドは吸水性を有する。TFTに用いられる半導体材料には水分に弱いものが多いことから、素子内部の水分を低減し、湿気存在下において高い信頼性を実現するために、平坦化層は吸水性が比較的小さいことが好ましい。吸水性の指標の一つとして、吸湿膨張係数があり、吸湿膨張係数が小さいほど、吸水性が小さくなる。したがって、平坦化層の吸湿膨張係数は小さければ小さいほど好ましく、具体的には0ppm/%RH〜15ppm/%RHの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/%RH〜12ppm/%RHの範囲内、さらに好ましくは0ppm/%RH〜10ppm/%RHの範囲内である。平坦化層の吸湿膨張係数が上記範囲であれば、平坦化層の吸水性を十分小さくすることができ、フレキシブル基板の保管が容易であり、フレキシブルTFT基板を作製する場合の工程が簡便になる。さらに、吸湿膨張係数が小さいほど、寸法安定性が向上する。平坦化層の吸湿膨張係数が大きいと、吸湿膨張係数がほとんどゼロに近い金属箔との膨張率の差によって、湿度の上昇とともにフレキシブル基板が反ったり、平坦化層および金属箔の密着性が低下したりする場合がある。したがって、製造過程においてウェットプロセスが行われる場合にも、吸湿膨張係数が小さいことが好ましい。   The planarization layer contains polyimide, and preferably contains polyimide as a main component. In general, polyimide has water absorption. Since many semiconductor materials used in TFTs are sensitive to moisture, the planarization layer has a relatively low water absorption in order to reduce moisture inside the device and achieve high reliability in the presence of moisture. preferable. One of the indexes of water absorption is a hygroscopic expansion coefficient. The smaller the hygroscopic expansion coefficient, the smaller the water absorption. Therefore, it is preferable that the hygroscopic expansion coefficient of the planarizing layer is as small as possible. Specifically, it is preferably in the range of 0 ppm /% RH to 15 ppm /% RH, more preferably 0 ppm /% RH to 12 ppm /% RH. More preferably, it is in the range of 0 ppm /% RH to 10 ppm /% RH. If the hygroscopic expansion coefficient of the flattening layer is in the above range, the water absorption of the flattening layer can be made sufficiently small, the flexible substrate can be easily stored, and the process for producing a flexible TFT substrate becomes simple. . Furthermore, the smaller the hygroscopic expansion coefficient, the better the dimensional stability. When the hygroscopic expansion coefficient of the flattening layer is large, the flexible substrate warps as the humidity increases due to the difference in expansion coefficient from the metal foil whose hygroscopic expansion coefficient is almost zero, and the adhesion between the flattening layer and the metal foil decreases. There is a case to do. Therefore, it is preferable that the hygroscopic expansion coefficient is small even when a wet process is performed in the manufacturing process.

なお、吸湿膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、耐熱フィルム(ユーピレックス S 50S(宇部興産(株)製))やガラス基板上に平坦化層フィルムを作製した後、平坦化層フィルムを剥離する方法や金属基板上に平坦化層フィルムを作製した後、金属をエッチングで除去し平坦化層フィルムを得る方法などがある。次いで、得られた平坦化層フィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。吸湿膨張係数は、湿度可変機械的分析装置(Thermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。例えば、温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持する。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を吸湿膨張係数(C.H.E.)とする。測定の際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重は1g/25000μm2とする。 The hygroscopic expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only a planarizing layer is produced. The flattening layer film can be produced by a method of producing a flattening layer film on a heat resistant film (Upilex S 50S (manufactured by Ube Industries)) or a glass substrate, and then peeling the flattening layer film or on a metal substrate. There is a method in which after the flattening layer film is prepared, the metal is removed by etching to obtain the flattening layer film. Next, the obtained flattened layer film is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The hygroscopic expansion coefficient is measured by a humidity variable mechanical analyzer (Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). For example, the temperature is kept constant at 25 ° C., the humidity is first set to a stable state in an environment of 15% RH, the state is maintained for about 30 minutes to 2 hours, and the humidity of the measurement site is set to 20%. RH and hold for 30 minutes to 2 hours until the sample is stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30) and the value divided by the sample length is the hygroscopic expansion coefficient (CHE). At the time of measurement, the tensile weight is set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample becomes the same.

また、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、金属箔の線熱膨張係数との差が15ppm/℃以下であることが好ましく、より好ましくは10ppm/℃以下、さらに好ましくは5ppm/℃以下である。平坦化層と金属箔との線熱膨張係数が近いほど、フレキシブル基板の反りが抑制されるとともに、フレキシブル基板の熱環境が変化した際に、平坦化層と金属箔との界面の応力が小さくなり密着性が向上する。また、フレキシブル基板は、取り扱い上、0℃〜100℃の範囲の温度環境下では反らないことが好ましいのであるが、平坦化層の線熱膨張係数が大きいために平坦化層および金属箔の線熱膨張係数が大きく異なると、フレキシブル基板が熱環境の変化により反ってしまう。
なお、フレキシブル基板に反りが発生していないとは、フレキシブル基板を幅10mm、長さ50mmの短冊状に切り出し、得られたサンプルの一方の短辺を水平で平滑な台上に固定した際に、サンプルのもう一方の短辺の台表面からの浮上距離が1.0mm以下であることをいう。
Further, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is preferably 15 ppm / ° C. or less, more preferably 10 ppm / ° C. or less, more preferably from the viewpoint of dimensional stability. Is 5 ppm / ° C. or less. The closer the linear thermal expansion coefficient between the flattening layer and the metal foil, the less the warping of the flexible substrate, and the smaller the stress at the interface between the flattening layer and the metal foil when the thermal environment of the flexible substrate changes. The adhesion is improved. Moreover, it is preferable that the flexible substrate does not warp in a temperature environment in the range of 0 ° C. to 100 ° C. for handling, but since the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is large, the planarizing layer and the metal foil If the linear thermal expansion coefficients differ greatly, the flexible substrate will warp due to changes in the thermal environment.
In addition, when the flexible substrate is not warped, the flexible substrate is cut into a strip shape having a width of 10 mm and a length of 50 mm, and one short side of the obtained sample is fixed on a horizontal and smooth table. The floating distance from the surface of the other short side of the sample is 1.0 mm or less.

具体的に、平坦化層の線熱膨張係数は、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜30ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内、最も好ましくは0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内である。   Specifically, the linear thermal expansion coefficient of the planarization layer is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 30 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C. from the viewpoint of dimensional stability. More preferably, it is in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C., and most preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C.

なお、線熱膨張係数は、次のように測定する。まず、平坦化層のみのフィルムを作製する。平坦化層フィルムの作成方法は、上述したとおりである。次いで、得られた平坦化層を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする。線熱膨張係数は、熱機械分析装置(例えばThermo Plus TMA8310(リガク社製))によって測定する。測定条件は、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲内の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とする。 The linear thermal expansion coefficient is measured as follows. First, a film having only a planarizing layer is produced. The method for producing the planarizing layer film is as described above. Next, the obtained flattened layer is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient is measured by a thermomechanical analyzer (for example, Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)). The measurement conditions were a heating rate of 10 ° C./min, a tensile load of 1 g / 25,000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same, and an average linear thermal expansion within a range of 100 ° C. to 200 ° C. The coefficient is the linear thermal expansion coefficient (CTE).

平坦化層は絶縁性を備えるものである。具体的に、上記感光性ポリイミド絶縁層と同様とすることができる。   The planarizing layer has an insulating property. Specifically, it can be the same as the photosensitive polyimide insulating layer.

平坦化層を構成するポリイミドとしては、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリイミドの構造を適宜選択することで、吸湿膨張係数や線熱膨張係数を制御することが可能である。   The polyimide constituting the planarizing layer is not particularly limited as long as it satisfies the above characteristics. For example, it is possible to control the hygroscopic expansion coefficient and the linear thermal expansion coefficient by appropriately selecting the structure of polyimide.

ポリイミドとしては、平坦化層の線熱膨張係数や吸湿膨張係数をフレキシブル基板に好適なものとする観点から、芳香族骨格を含むポリイミドであることが好ましい。ポリイミドのなかでも芳香族骨格を含有するポリイミドは、その剛直で平面性の高い骨格に由来して、耐熱性や薄膜での絶縁性に優れ、線熱膨張係数も低いことから、フレキシブル基板の平坦化層に好ましく用いられる。   The polyimide is preferably a polyimide containing an aromatic skeleton from the viewpoint of making the linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient of the planarizing layer suitable for a flexible substrate. Among polyimides, polyimides containing aromatic skeletons are derived from their rigid and highly planar skeletons, which are excellent in heat resistance, insulation in thin films, and have a low coefficient of linear thermal expansion. It is preferably used for the chemical layer.

ポリイミドは、低吸湿膨張、低線熱膨張であることが求められるため、下記式(21)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。このようなポリイミドは、その剛直な骨格に由来する高い耐熱性や絶縁性を示すとともに、金属と同等の線熱膨張を示す。さらには、吸湿膨張係数も小さくすることが可能である。   Since polyimide is required to have low hygroscopic expansion and low linear thermal expansion, it is preferable to have a repeating unit represented by the following formula (21). Such polyimide exhibits high heat resistance and insulation properties derived from its rigid skeleton, and exhibits linear thermal expansion equivalent to that of metal. Furthermore, the hygroscopic expansion coefficient can be reduced.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(21)中、R31は4価の有機基、R32は2価の有機基であり、繰り返されるR31同士およびR32同士はそれぞれ同一であってもよく異なっていてもよい。mは1以上の自然数である。) (In Formula (21), R 31 is a tetravalent organic group, R 32 is a divalent organic group, and R 31 and R 32 that are repeated may be the same or different. m is a natural number of 1 or more.)

式(21)において、一般に、R31はテトラカルボン酸二無水物由来の構造であり、R32はジアミン由来の構造である。 In formula (21), R 31 is generally a structure derived from tetracarboxylic dianhydride, and R 32 is a structure derived from diamine.

本発明における平坦化層に含まれるポリイミドに適用可能なテトラカルボン酸二無水物としては、上述の特性を有するポリイミドを形成可能なものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、上記「1.TFT」の項に記載のポリイミド成分に適用可能なテトラカルボン酸二無水物を用いることができる。   The tetracarboxylic dianhydride applicable to the polyimide contained in the planarization layer in the present invention is not particularly limited as long as it can form a polyimide having the above-described characteristics. Specifically, A tetracarboxylic dianhydride applicable to the polyimide component described in the section “1. TFT” can be used.

本発明における平坦化層に含まれるポリイミドの耐熱性、線熱膨張係数などの観点から好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物は、芳香族テトラカルボン酸二無水物である。特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物が挙げられる。
なかでも、吸湿膨張係数を低減させる観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物が特に好ましい。
The tetracarboxylic dianhydride preferably used from the viewpoints of the heat resistance of the polyimide contained in the planarization layer and the linear thermal expansion coefficient in the present invention is an aromatic tetracarboxylic dianhydride. Particularly preferably used tetracarboxylic dianhydrides include pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4. , 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1, Examples include 1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride and bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride.
Among these, from the viewpoint of reducing the hygroscopic expansion coefficient, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride are particularly preferred.

併用するテトラカルボン酸二無水物としてフッ素が導入されたテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの吸湿膨張係数が低下する。しかしながら、フッ素を含んだ骨格を有するポリイミド前駆体は、塩基性水溶液に溶解しにくく、アルコール等の有機溶媒と塩基性水溶液との混合溶液によって現像を行う必要がある。
また、ピロメリット酸二無水物、メロファン酸二無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直なテトラカルボン酸二無水物を用いると、ポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるので好ましい。なかでも、線熱膨張係数と吸湿膨張係数とのバランスの観点から、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,2’,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物が特に好ましい。
When tetracarboxylic dianhydride into which fluorine is introduced is used as the tetracarboxylic dianhydride to be used in combination, the hygroscopic expansion coefficient of polyimide is lowered. However, a polyimide precursor having a skeleton containing fluorine is difficult to dissolve in a basic aqueous solution and needs to be developed with a mixed solution of an organic solvent such as alcohol and a basic aqueous solution.
In addition, pyromellitic dianhydride, merophanic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride When rigid tetracarboxylic dianhydrides such as 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride are used, This is preferable because the linear thermal expansion coefficient is small. Among these, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid are used from the viewpoint of the balance between the linear thermal expansion coefficient and the hygroscopic expansion coefficient. The dianhydride, 2,3,2 ′, 3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is particularly preferred.

テトラカルボン酸二無水物として脂環骨格を有する場合、ポリイミド前駆体の透明性が向上するため、高感度となる。一方で、ポリイミドの耐熱性や絶縁性が芳香族ポリイミドと比較して劣る傾向にある。   When the tetracarboxylic dianhydride has an alicyclic skeleton, the transparency of the polyimide precursor is improved, so that the sensitivity becomes high. On the other hand, the heat resistance and insulation of polyimide tend to be inferior compared to aromatic polyimide.

芳香族のテトラカルボン酸二無水物を用いた場合、耐熱性に優れ、低線熱膨張係数を示すポリイミドとなるというメリットがある。したがって、ポリイミドにおいて、上記式(21)中のR31のうち33モル%以上が、下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 When an aromatic tetracarboxylic dianhydride is used, there is a merit that it becomes a polyimide having excellent heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, in the polyimide, it is preferable that 33 mol% or more of R 31 in the formula (21) has any structure represented by the following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

本発明における平坦化層に含まれるポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有するポリイミドは、高耐熱性、低線熱膨張係数を示すポリイミドである。そのため、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(21)中のR31のうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、少なくとも上記式(21)中のR31のうち33%以上含有すればよい。なかでも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(21)中のR31のうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。
When the polyimide contained in the planarization layer in the present invention includes any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.
The polyimide having the structure as described above is a polyimide that exhibits high heat resistance and a low linear thermal expansion coefficient. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably closer to 100 mol% of R 31 in the above formula (21), but at least 33% of R 31 in the above formula (21) is contained. do it. In particular, the content of the structure represented by the above formula is preferably 50 mol% or more, and more preferably 70 mol% or more, of R 31 in the formula (21).

一方、本発明における平坦化層に含まれるポリイミドに適用可能なジアミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は特に限定されるものではなく、例えば、上記「1.TFT」の項に記載のポリイミド成分に適用可能なジアミン成分を用いることができる。   On the other hand, the diamine component applicable to the polyimide contained in the planarization layer in the present invention can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is not particularly limited, and for example, a diamine component applicable to the polyimide component described in the section “1. TFT” can be used.

ジアミンは、目的の物性によって選択することができ、p−フェニレンジアミンなどの剛直なジアミンを用いれば、ポリイミドは低膨張係数となる。剛直なジアミンとしては、同一の芳香環に2つアミノ基が結合しているジアミンとして、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。
さらに、2つ以上の芳香族環が単結合により結合し、2つ以上のアミノ基がそれぞれ別々の芳香族環上に直接または置換基の一部として結合しているジアミンが挙げられ、例えば、下記式(22)により表されるものがある。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。
The diamine can be selected depending on the desired physical properties. If a rigid diamine such as p-phenylenediamine is used, the polyimide has a low expansion coefficient. Rigid diamines include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2, 6 as diamines in which two amino groups are bonded to the same aromatic ring. -Diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 1,4-diaminoanthracene and the like can be mentioned.
In addition, diamines in which two or more aromatic rings are bonded by a single bond, and two or more amino groups are each bonded directly or as part of a substituent on a separate aromatic ring, for example, Some are represented by the following formula (22). Specific examples include benzidine and the like.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(式(22)中、bは0または1以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位または、パラ位に結合する。) (In formula (22), b is a natural number of 0 or 1 or more, and the amino group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bond between the benzene rings.)

さらに、上記式(22)において、他のベンゼン環との結合に関与せず、ベンゼン環上のアミノ基が置換していない位置に置換基を有するジアミンも用いることができる。これら置換基は、1価の有機基であるがそれらは互いに結合していてもよい。具体例としては、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル等が挙げられる。
また、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると吸湿膨張係数を低減させることができる。しかしながら、フッ素を含むポリイミド前駆体、特にポリアミック酸は、塩基性水溶液に溶解しにくく、金属箔上に平坦化層を部分的に形成する場合には、平坦化層の加工の際に、アルコールなどの有機溶媒との混合溶液で現像する必要がある場合がある。
Furthermore, in the above formula (22), a diamine having a substituent at a position where the amino group on the benzene ring is not substituted and which does not participate in the bond with another benzene ring can also be used. These substituents are monovalent organic groups, but they may be bonded to each other. Specific examples include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dichloro-4,4′-diamino. Biphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.
In addition, when fluorine is introduced as a substituent of the aromatic ring, the hygroscopic expansion coefficient can be reduced. However, polyimide precursors containing fluorine, especially polyamic acid, are difficult to dissolve in a basic aqueous solution, and in the case of partially forming a planarizing layer on a metal foil, alcohol or the like is used during the processing of the planarizing layer. It may be necessary to develop with a mixed solution of the organic solvent.

一方、ジアミンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、金属箔との密着性を改善したり、ポリイミドの弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させたりすることができる。   On the other hand, when a diamine having a siloxane skeleton such as 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane is used as the diamine, the adhesion with the metal foil is improved, or the elastic modulus of the polyimide is reduced. The glass transition temperature can be lowered.

ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いてもよい。   Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance. However, depending on the desired physical properties, the diamine may be an aliphatic diamine or siloxane within a range not exceeding 60 mol%, preferably not exceeding 40 mol%. Non-aromatic diamines such as diamines may be used.

また、本発明における平坦化層に含まれるポリイミドにおいては、上記式(21)中のR32のうち33モル%以上が下記式で表わされるいずれかの構造であることが好ましい。 Moreover, in the polyimide contained in the planarization layer in this invention, it is preferable that 33 mol% or more among R <32 > in said Formula (21) is either structure represented by a following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(R41は2価の有機基、酸素原子、硫黄原子、またはスルホン基であり、R42およびR43は1価の有機基、またはハロゲン原子である。) (R 41 is a divalent organic group, oxygen atom, sulfur atom, or sulfone group, and R 42 and R 43 are a monovalent organic group or a halogen atom.)

本発明における平坦化層に含まれるポリイミドが上記式のいずれかの構造を含むと、これら剛直な骨格に由来し、低線熱膨張および低吸湿膨張を示す。さらには、市販で入手が容易であり、低コストであるというメリットもある。
上記のような構造を有する場合、ポリイミドの耐熱性が向上し、線熱膨張係数が小さくなる。そのため、上記式で表される構造の含有量は上記式(21)中のR32のうち100モル%に近ければ近いほど好ましいが、上記式(21)中のR32のうち少なくとも33%以上含有すればよい。なかでも、上記式で表わされる構造の含有量は上記式(21)中のR32のうち50モル%以上であることが好ましく、さらに70モル%以上であることが好ましい。
When the polyimide contained in the planarization layer in the present invention includes any structure of the above formula, it is derived from these rigid skeletons and exhibits low linear thermal expansion and low hygroscopic expansion. Furthermore, there is also an advantage that it is easily available on the market and is low cost.
When it has the above structure, the heat resistance of a polyimide improves and a linear thermal expansion coefficient becomes small. Therefore, the content of the structure represented by the above formula is preferably as close as possible to 100 mol% of R 32 in the above formula (21), but at least 33% or more of R 32 in the above formula (21). It may be contained. Among them, the content of the structure represented by the above formula is preferably at least 50 mol% of R 32 in the formula (21), is preferably further 70 mol% or more.

一般に金属箔の線熱膨張係数、すなわち金属の線熱膨張係数はある程度定まっているため、使用する金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
具体的には、TFTの線熱膨張係数に応じて金属箔の線熱膨張係数を決定し、その金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
Generally, the linear thermal expansion coefficient of the metal foil, that is, the linear thermal expansion coefficient of the metal is fixed to some extent. Therefore, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the metal foil to be used, and the polyimide structure Is preferably selected as appropriate.
Specifically, the linear thermal expansion coefficient of the metal foil is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the TFT, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the metal foil, and the polyimide It is preferable to select the structure appropriately.

本発明においては、平坦化層が上述の式(21)で表される繰り返し単位を有するポリイミドを含有していることが好ましく、必要に応じて適宜、このポリイミドと他のポリイミドとを積層したり組み合わせたりして、平坦化層として用いてもよい。   In the present invention, the planarizing layer preferably contains a polyimide having a repeating unit represented by the above formula (21), and this polyimide and another polyimide may be appropriately laminated as necessary. They may be combined and used as a planarization layer.

また、上記式(21)で表される繰り返し単位を有するポリイミドは、ポリイミド成分および感光性成分を有する感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて得ることができる。このような感光性の材料を用いることにより、簡便なプロセスで製造することができるからである。
このような感光性ポリイミド樹脂組成物の5%重量減少温度等の特性や、用いられる感光性成分等の各成分については、上記「1.TFT」の「(1)半導体層接触絶縁層」の項に記載したものと同様とすることができる。
Moreover, the polyimide which has a repeating unit represented by the said Formula (21) can be obtained using the photosensitive polyimide resin composition which has a polyimide component and a photosensitive component. This is because by using such a photosensitive material, it can be manufactured by a simple process.
Regarding the characteristics such as the 5% weight loss temperature of the photosensitive polyimide resin composition and the components such as the photosensitive component to be used, refer to “(1) Semiconductor layer contact insulating layer” of “1. TFT” above. It can be the same as that described in the section.

本発明におけるポリイミドが、ポリイミド成分としてポリイミド前駆体を含む感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成されるものである場合、上記ポリイミド前駆体は、塩基性水溶液によって現像可能であることが、金属箔上に平坦化層を部分的に形成する際に、作業環境の安全性確保およびプロセスコストの低減の観点から好ましい。塩基性水溶液は、安価に入手でき、廃液処理費用や作業安全性確保のための設備費用が安価であるため、より低コストでの生産が可能となるからである。   When the polyimide in this invention is formed using the photosensitive polyimide resin composition containing a polyimide precursor as a polyimide component, it is metal foil that the said polyimide precursor is developable with basic aqueous solution. When the planarization layer is partially formed thereon, it is preferable from the viewpoint of ensuring the safety of the working environment and reducing the process cost. This is because the basic aqueous solution can be obtained at a low cost, and the waste liquid treatment cost and the equipment cost for ensuring work safety are low, so that production at a lower cost is possible.

一般に金属箔の線熱膨張係数、すなわち金属の線熱膨張係数はある程度定まっているため、使用する金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
具体的には、TFTの線熱膨張係数に応じて金属箔の線熱膨張係数を決定し、その金属箔の線熱膨張係数に応じて平坦化層の線熱膨張係数を決定し、ポリイミドの構造を適宜選択することが好ましい。
Generally, the linear thermal expansion coefficient of the metal foil, that is, the linear thermal expansion coefficient of the metal is fixed to some extent. Therefore, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the metal foil to be used, and the polyimide structure Is preferably selected as appropriate.
Specifically, the linear thermal expansion coefficient of the metal foil is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the TFT, the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer is determined according to the linear thermal expansion coefficient of the metal foil, and the polyimide It is preferable to select the structure appropriately.

本発明においては、平坦化層が上述の式(21)で表される繰り返し単位を有するポリイミドを含有していることが好ましいが、必要に応じて適宜、このポリイミドと他のポリイミドとを積層したり組み合わせたりして、平坦化層として用いてもよい。   In the present invention, it is preferable that the planarizing layer contains a polyimide having a repeating unit represented by the above formula (21). However, this polyimide and another polyimide are appropriately laminated as necessary. Or may be used in combination as a planarizing layer.

平坦化層はポリイミドを含むものであればよいが、なかでもポリイミドを主成分とすることが好ましい。ポリイミドを主成分とすることにより、絶縁性、耐熱性に優れた平坦化層とすることが可能となる。また、ポリイミドを主成分とすることにより、平坦化層の薄膜化が可能となり平坦化層の熱伝導性が向上し、熱伝導性に優れたフレキシブル基板とすることができる。
なお、平坦化層がポリイミドを主成分とするとは、上述の特性を満たす程度に、平坦化層がポリイミドを含有することをいう。具体的には、平坦化層中のポリイミドの含有量が75質量%以上の場合をいい、好ましくは90質量%以上であり、特に平坦化層がポリイミドのみからなることが好ましい。平坦化層中のポリイミドの含有量が上記範囲であれば、本発明の目的を達成するのに十分な特性を示すことが可能であり、ポリイミドの含有量が多いほど、ポリイミド本来の耐熱性や絶縁性などの特性が良好となる。
Although the planarization layer should just contain a polyimide, it is preferable to have a polyimide as a main component especially. By using polyimide as a main component, it is possible to obtain a planarization layer having excellent insulation and heat resistance. In addition, by using polyimide as a main component, the planarization layer can be thinned, the thermal conductivity of the planarization layer is improved, and a flexible substrate having excellent thermal conductivity can be obtained.
Note that that the planarizing layer contains polyimide as a main component means that the planarizing layer contains polyimide to the extent that the above-described characteristics are satisfied. Specifically, the content of the polyimide in the planarization layer is 75% by mass or more, preferably 90% by mass or more, and it is particularly preferable that the planarization layer is made of only polyimide. If the content of the polyimide in the planarizing layer is in the above range, it is possible to exhibit characteristics sufficient to achieve the object of the present invention. Properties such as insulation are improved.

平坦化層には、必要に応じて、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤等の添加剤が含有されていてもよい。   The planarization layer may contain additives such as a leveling agent, a plasticizer, a surfactant, and an antifoaming agent as necessary.

平坦化層は、金属箔上に全面に形成されていてもよく、金属箔上に部分的に形成されていてもよい。すなわち、金属箔の平坦化層および密着層が形成されている面に、平坦化層および密着層が存在せず、金属箔が露出している金属箔露出領域が設けられていてもよい。   The planarizing layer may be formed on the entire surface of the metal foil, or may be partially formed on the metal foil. That is, a metal foil exposed region where the planarizing layer and the adhesion layer are not present and the metal foil is exposed may be provided on the surface of the metal foil where the planarization layer and the adhesion layer are formed.

平坦化層が金属箔上に部分的に形成されている場合、図5(a)、(b)に例示するように、平坦化層2は、少なくとも金属箔1の外縁部を除いて形成されていてもよい。なお、図5(a)は図5(b)のA−A線断面図であり、図5(b)において密着層は省略されている。金属箔の全面に平坦化層が形成されており平坦化層の端部が露出していると、一般にポリイミドは吸湿性を示すため、製造時や駆動時に平坦化層の端面から素子内部に水分が浸入するおそれがある。この水分によって、素子性能が劣化したり、平坦化層の寸法が変化したりする。そのため、金属箔の外縁部には平坦化層が形成されておらず、直接外気にポリイミドを含有する平坦化層が曝される部分をできる限り少なくすることが好ましい。   When the planarizing layer is partially formed on the metal foil, the planarizing layer 2 is formed except at least the outer edge portion of the metal foil 1 as illustrated in FIGS. 5A and 5B. It may be. 5A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5B, and the adhesion layer is omitted in FIG. 5B. If a flattening layer is formed on the entire surface of the metal foil and the edge of the flattening layer is exposed, polyimide generally exhibits hygroscopicity, so that moisture can be introduced into the device from the end face of the flattening layer during manufacturing or driving. May invade. This moisture deteriorates the device performance or changes the dimension of the planarization layer. Therefore, it is preferable that the planarizing layer is not formed on the outer edge portion of the metal foil, and the portion where the planarizing layer containing polyimide is directly exposed to the outside air is minimized.

なお、本発明において、平坦化層が金属箔上に部分的に形成されているとは、平坦化層が金属箔の全面に形成されていないことを意味する。
平坦化層は、金属箔の外縁部を除いて金属箔上に一面に形成されていてもよく、金属箔の外縁部を除いて金属箔上にさらにパターン状に形成されていてもよい。
In the present invention, that the planarizing layer is partially formed on the metal foil means that the planarizing layer is not formed on the entire surface of the metal foil.
The planarization layer may be formed on one surface of the metal foil except for the outer edge portion of the metal foil, or may be further formed in a pattern on the metal foil except for the outer edge portion of the metal foil.

平坦化層の厚みは、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1μm〜200μmの範囲内、さらに好ましくは1μm〜100μmの範囲内である。平坦化層の厚みが薄すぎると、絶縁性が維持できなかったり、金属箔表面の凹凸を平坦化することが困難であったりするからである。また、平坦化層の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、製膜時の乾燥が困難になったり、材料使用量が増えるためにコストが高くなったりするからである。さらには、フレキシブル基板に放熱機能を付与する場合には、平坦化層の厚みが厚いとポリイミドは金属よりも熱伝導率が低いために熱伝導性が低下する。   The thickness of the planarizing layer is not particularly limited as long as it can satisfy the above-mentioned characteristics, but specifically, it is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 1 μm to 200 μm. More preferably, it is in the range of 1 μm to 100 μm. This is because if the thickness of the flattening layer is too thin, insulation cannot be maintained, or it is difficult to flatten the irregularities on the surface of the metal foil. Also, if the thickness of the flattening layer is too thick, flexibility will be reduced, it will become heavy, drying during film formation will be difficult, and the amount of materials used will increase and the cost will increase. is there. Furthermore, when the heat dissipation function is imparted to the flexible substrate, if the thickness of the planarizing layer is thick, the thermal conductivity is lowered because polyimide has a lower thermal conductivity than metal.

平坦化層の形成方法としては、平滑性の良好な平坦化層が得られる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、金属箔上にポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法、金属箔とポリイミドフィルムとを接着剤を介して貼り合せる方法、金属箔とポリイミドフィルムとを加熱圧着する方法を用いることができる。なかでも、ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好ましい。平滑性に優れる平坦化層が得られるからである。特に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する方法が好適である。一般にポリイミドは溶媒への溶解性に乏しいからである。また、溶媒への溶解性が高いポリイミドは、耐熱性、線熱膨張係数、吸湿膨張係数などの物性に劣るからである。   The method for forming the flattening layer is not particularly limited as long as a flattening layer having good smoothness can be obtained. For example, a method of applying a polyimide solution or a polyimide precursor solution on a metal foil, The method of bonding metal foil and a polyimide film through an adhesive agent, and the method of heat-pressing a metal foil and a polyimide film can be used. Especially, the method of apply | coating a polyimide solution or a polyimide precursor solution is preferable. This is because a flattened layer having excellent smoothness can be obtained. In particular, a method of applying a polyimide precursor solution is suitable. This is because polyimide generally has poor solubility in a solvent. In addition, polyimide having high solubility in a solvent is inferior in physical properties such as heat resistance, linear thermal expansion coefficient, and hygroscopic expansion coefficient.

塗布方法としては、平滑性の良好な平坦化層を得ることができる方法であれば特に限定されるものではなく、上記「1.TFT」の「(1)半導体層接触絶縁層」の項に記載の方法を用いることができる。
ポリイミド溶液またはポリイミド前駆体溶液を塗布する場合、塗布後にポリイミドまたはポリイミド前駆体のガラス転移温度以上に加熱することで、膜の流動性を高め、平滑性を良くすることもできる。
The application method is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining a flattened layer having good smoothness. In the section “(1) Semiconductor layer contact insulating layer” of “1. TFT” above. The described method can be used.
When applying a polyimide solution or a polyimide precursor solution, the fluidity of the film can be increased and the smoothness can be improved by heating to a temperature higher than the glass transition temperature of the polyimide or polyimide precursor after application.

また、平坦化層を金属箔上に部分的に形成する場合、その形成方法としては、印刷法、フォトリソグラフィー法、レーザー等で直接加工する方法を用いることができる。フォトリソグラフィー法としては、例えば、上記「1.TFT」の「(1)半導体層接触絶縁層」の項に記載の方法;ポリイミド前駆体であるポリアミック酸を金属箔上に製膜後、ポリアミック酸膜上に感光性樹脂膜を形成し、フォトリソグラフィー法により感光性樹脂膜パターンを形成し、その後、そのパターンをマスクとして、パターン開口部のポリアミック酸膜を除去した後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法;上記感光性樹脂膜パターンの形成時に同時にポリアミック酸膜も現像し、その後、感光性樹脂膜パターンを除去し、ポリアミック酸をイミド化する方法;金属箔および平坦化層の積層体の状態で、平坦化層上に感光性樹脂膜パターンを形成し、そのパターンに沿って平坦化層をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングした後、感光性樹脂パターンを除去する方法;金属箔と平坦化層と金属箔とが積層された積層体の一方の金属箔をパターニングし、そのパターンをマスクとして平坦化層をエッチングした後、金属パターンを除去する方法;感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて、金属箔上に直接、平坦化層のパターンを形成する方法が挙げられる。印刷法としては、上記「1.TFT」の「(1)半導体層接触絶縁層」の項に記載の方法を用いることができる。   Moreover, when forming a planarization layer partially on metal foil, the method of processing directly with a printing method, a photolithographic method, a laser etc. can be used as the formation method. As a photolithography method, for example, the method described in the section “(1) Semiconductor layer contact insulating layer” of “1. TFT”; after forming a polyamic acid as a polyimide precursor on a metal foil, A photosensitive resin film is formed on the film, a photosensitive resin film pattern is formed by a photolithography method, and then the polyamic acid film in the pattern opening is removed using the pattern as a mask, and then the photosensitive resin film pattern is formed. A method of removing and imidizing polyamic acid; a method of developing a polyamic acid film simultaneously with the formation of the photosensitive resin film pattern; a method of removing the photosensitive resin film pattern and imidizing polyamic acid; and a metal foil and A photosensitive resin film pattern is formed on the planarization layer in the state of the planarized layer laminate, and the planarization layer is wet-etched along the pattern. A method of removing a photosensitive resin pattern after etching by a ching method or a dry etching method; patterning one metal foil of a laminate in which a metal foil, a planarizing layer, and a metal foil are laminated, and using the pattern as a mask A method of removing the metal pattern after etching the planarization layer; a method of forming a pattern of the planarization layer directly on the metal foil using a photosensitive polyimide resin composition. As the printing method, the method described in the section “(1) Semiconductor layer contact insulating layer” of “1. TFT” can be used.

(3)金属箔
本発明における金属箔は、上記の平坦化層および密着層を支持するものである。
(3) Metal foil The metal foil in this invention supports said planarization layer and contact | adherence layer.

金属箔の線熱膨張係数としては、寸法安定性の観点から、0ppm/℃〜25ppm/℃の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0ppm/℃〜18ppm/℃の範囲内、さらに好ましくは0ppm/℃〜12ppm/℃の範囲内、特に好ましくは0ppm/℃〜7ppm/℃の範囲内である。なお、上記線熱膨張係数の測定方法については、金属箔を幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとする以外は、上記平坦化層の線熱膨張係数の測定方法と同様である。   The linear thermal expansion coefficient of the metal foil is preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 25 ppm / ° C., more preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 18 ppm / ° C., more preferably from the viewpoint of dimensional stability. It is in the range of 0 ppm / ° C. to 12 ppm / ° C., particularly preferably in the range of 0 ppm / ° C. to 7 ppm / ° C. The method for measuring the linear thermal expansion coefficient is the same as the method for measuring the linear thermal expansion coefficient of the planarizing layer, except that the metal foil is cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm to obtain an evaluation sample.

また、金属箔は耐酸化性を有することが好ましい。TFTの作製時に高温処理が施されるからである。特に、TFTが酸化物半導体層を有する場合には、酸素の存在下、高温でアニール処理が行なわれることから、金属箔は耐酸化性を有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that metal foil has oxidation resistance. This is because high-temperature treatment is performed when the TFT is manufactured. In particular, when the TFT has an oxide semiconductor layer, the metal foil preferably has oxidation resistance because annealing is performed at a high temperature in the presence of oxygen.

金属箔を構成する金属材料としては、箔になり得るものであり、上述の特性を満たすものであれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム、銅、銅合金、リン青銅、ステンレス鋼(SUS)、金、金合金、ニッケル、ニッケル合金、銀、銀合金、スズ、スズ合金、チタン、鉄、鉄合金、亜鉛、モリブデン等が挙げられる。なかでも、金属箔およびTFTの線熱膨張係数を考慮すると、線熱膨張係数の観点からは、SUS430よりさらに低線熱膨張係数のチタンやインバーが好ましい。ただし、線熱膨張係数のみでなく、耐酸化性、耐熱性、金属箔の展性および延性などに起因する箔の加工性や、コストも考慮に入れて選択するのが望ましい。   The metal material constituting the metal foil can be a foil and is not particularly limited as long as it satisfies the above-mentioned characteristics. For example, aluminum, copper, copper alloy, phosphor bronze, stainless steel ( SUS), gold, gold alloy, nickel, nickel alloy, silver, silver alloy, tin, tin alloy, titanium, iron, iron alloy, zinc, molybdenum and the like. Among these, considering the linear thermal expansion coefficients of the metal foil and TFT, titanium or invar having a lower linear thermal expansion coefficient than SUS430 is preferable from the viewpoint of the linear thermal expansion coefficient. However, it is desirable to select not only the linear thermal expansion coefficient but also considering the workability of the foil and the cost due to the oxidation resistance, heat resistance, malleability and ductility of the metal foil.

金属箔の厚みとしては、上述の特性を満たすことができる厚みであれば特に限定されないが、具体的には、1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは1μm〜200μmの範囲内、さらに好ましくは1μm〜100μmの範囲内である。金属箔の厚みが薄すぎると、酸素や水蒸気に対するガスバリア性が低下したり、フレキシブル基板の強度が低下したりするおそれがある。また、金属箔の厚みが厚すぎると、フレキシブル性が低下したり、過重になったり、コスト高になったりする。   The thickness of the metal foil is not particularly limited as long as it can satisfy the above-mentioned characteristics. Specifically, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, more preferably in the range of 1 μm to 200 μm. More preferably, it is in the range of 1 μm to 100 μm. If the thickness of the metal foil is too thin, the gas barrier properties against oxygen and water vapor may be reduced, and the strength of the flexible substrate may be reduced. On the other hand, when the thickness of the metal foil is too thick, the flexibility is lowered, the weight is excessive, and the cost is increased.

金属箔は、圧延箔であってもよく電解箔であってもよく、金属材料の種類に応じて適宜選択される。通常、金属箔は圧延により作製される。   The metal foil may be a rolled foil or an electrolytic foil, and is appropriately selected according to the type of metal material. Usually, the metal foil is produced by rolling.

金属箔の表面粗さRaとしては、上記の密着層および平坦化層の表面粗さRaよりも大きいものであり、例えば50nm〜200nm程度である。なお、上記表面粗さの測定方法については、上記密着層の表面粗さの測定方法と同様である。   The surface roughness Ra of the metal foil is larger than the surface roughness Ra of the adhesion layer and the planarization layer, and is, for example, about 50 nm to 200 nm. The method for measuring the surface roughness is the same as the method for measuring the surface roughness of the adhesion layer.

(d)その他の構成
本発明においては、金属箔と平坦化層との間に中間層が形成されていてもよい。例えば、金属箔および平坦化層の間に、金属箔を構成する金属が酸化された酸化膜からなる中間層が形成されていてもよい。これにより、金属箔と平坦化層との密着性を高めることができる。この酸化膜は、金属箔表面が酸化されることで形成される。
また、金属箔の平坦化層が形成されている面とは反対側の面にも上記酸化膜が形成されていてもよい。
(D) Other structure In this invention, the intermediate | middle layer may be formed between metal foil and the planarization layer. For example, an intermediate layer made of an oxide film obtained by oxidizing a metal constituting the metal foil may be formed between the metal foil and the planarizing layer. Thereby, the adhesiveness of metal foil and a planarization layer can be improved. This oxide film is formed by oxidizing the surface of the metal foil.
Moreover, the said oxide film may be formed also in the surface on the opposite side to the surface in which the planarization layer of metal foil is formed.

3.TFT基板
本発明のTFT基板は、上記TFTおよび基板を少なくとも有するものであるが、必要に応じて他の部材を有するものであっても良い。
3. TFT substrate The TFT substrate of the present invention has at least the TFT and the substrate, but may have other members as necessary.

本発明のTFT基板の製造方法としては、上記TFTおよび基板を有するものを精度良く形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることができる。   The manufacturing method of the TFT substrate of the present invention is not particularly limited as long as it can accurately form the TFT and the substrate, and a general method can be used.

本発明のTFT基板の用途としては、TFT方式を用いるディスプレイ装置のTFTアレイ基板として用いることができ、なかでも、優れたスイッチング特性が要求されるTFTアレイ基板に用いられることが好ましい。
このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶表示ディスプレイ装置、有機ELディスプレイ装置、電子ペーパー等を挙げることができる。また、ディスプレイ装置以外には、RFIDなどの回路、およびセンサーを例示することができる。
As a use of the TFT substrate of the present invention, it can be used as a TFT array substrate of a display device using a TFT system, and among them, it is preferably used for a TFT array substrate that requires excellent switching characteristics.
Examples of such a display device include a liquid crystal display device, an organic EL display device, and electronic paper. In addition to the display device, a circuit such as an RFID and a sensor can be exemplified.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be specifically described using examples and comparative examples.

[製造例]
1.ポリミドワニス(ポリイミド前駆体溶液)の調製
(製造例1)
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA) 4.0g(20mmol)とパラフェニレンジアミン(PPD) 8.65g(80mmol)とを500mlのセパラブルフラスコに投入し、200gの脱水されたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させ、窒素気流下、オイルバスによって液温が50℃になるように熱電対でモニターし加熱しながら撹拌した。それらが完全に溶解したことを確認した後、そこへ、少しずつ30分かけて3,3’、4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸2無水物(BPDA) 29.1g(99mmol)を添加し、添加終了後、50℃で5時間撹拌した。その後室温まで冷却し、ポリイミド前駆体溶液1を得た。
[Production example]
1. Preparation of polymid varnish (polyimide precursor solution) (Production Example 1)
4.0 g (20 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA) and 8.65 g (80 mmol) of paraphenylenediamine (PPD) were put into a 500 ml separable flask, and 200 g of dehydrated N-methyl-2 was added. -It dissolved in pyrrolidone (NMP), and it stirred, heating and monitoring with a thermocouple so that liquid temperature might be 50 degreeC with an oil bath under nitrogen stream. After confirming that they were completely dissolved, 29.1 g (99 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) was added thereto gradually over 30 minutes. After the addition, the mixture was stirred at 50 ° C. for 5 hours. Then, it cooled to room temperature and obtained the polyimide precursor solution 1.

(製造例2)
反応温度および溶液の濃度が、17重量%〜19重量%になるようにNMPの量を調整した以外は、製造例1と同様の方法で、下記表1に示す配合比でポリイミド前駆体溶液2〜17を合成した。
酸二無水物としては、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)またはピロメリット酸二無水物(PMDA)、p−フェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(TAHQ)、p−ビフェニレンビストリメリット酸モノエステル酸二無水物(BPTME)を用いた。ジアミンとしては、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、パラフェニレンジアミン(PPD)、1,4-Bis(4-aminophenoxy)benzene(4APB)、2,2′-Dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl(TBHG)、2,2′-Bis(trifluoromethyl)-4,4′-diaminobiphenyl(TFMB)の1種または2種を用いた。
(Production Example 2)
The polyimide precursor solution 2 was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that the amount of NMP was adjusted so that the reaction temperature and the solution concentration were 17% by weight to 19% by weight, with the compounding ratio shown in Table 1 below. ~ 17 were synthesized.
Acid dianhydrides include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA) or pyromellitic dianhydride (PMDA), p-phenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (TAHQ), p-biphenylenebistrimellitic acid monoester dianhydride (BPTME) was used. Diamines include 4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA), paraphenylenediamine (PPD), 1,4-Bis (4-aminophenoxy) benzene (4APB), 2,2'-Dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl. One or two of (TBHG) and 2,2′-Bis (trifluoromethyl) -4,4′-diaminobiphenyl (TFMB) were used.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(線熱膨張係数および吸湿膨張係数の評価)
上記ポリイミド前駆体溶液1〜17を、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム(ユーピレックスS 50S:宇部興産(株)製)に塗布し、80℃のホットプレート上で10分乾燥させた後、耐熱フィルムから剥離し、膜厚15μm〜20μmのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚9μm〜15μmのポリイミド樹脂1〜17のフィルムを得た。
(Evaluation of linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient)
The polyimide precursor solutions 1 to 17 are applied to a heat-resistant film (Upilex S 50S: manufactured by Ube Industries, Ltd.) pasted on glass, dried on a hot plate at 80 ° C. for 10 minutes, and then heat-resistant film. Was peeled off to obtain a film having a thickness of 15 μm to 20 μm. Thereafter, the film was fixed to a metal frame, and was heat-treated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./min, natural cooling), and the polyimide resins 1 to 17 having a film thickness of 9 μm to 15 μm A film was obtained.

<線熱膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。線熱膨張係数は、熱機械的分析装置Thermo Plus TMA8310(リガク社製)によって測定した。測定条件は、評価サンプルの観測長を15mm、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とし、100℃〜200℃の範囲の平均の線熱膨張係数を線熱膨張係数(C.T.E.)とした。
<Linear thermal expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The linear thermal expansion coefficient was measured by a thermomechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The measurement conditions are as follows: the observation length of the evaluation sample is 15 mm, the heating rate is 10 ° C./min, the tensile load is 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample is the same, and 100 ° C. to 200 ° C. The average linear thermal expansion coefficient in the range was defined as the linear thermal expansion coefficient (CTE).

<湿度膨張係数>
上記の手法により作製したフィルムを幅5mm×長さ20mmに切断し、評価サンプルとして用いた。湿度膨張係数は、湿度可変機械的分析装置Thermo Plus TMA8310改(リガク社製)によって測定した。温度を25℃で一定とし、まず、湿度を15%RHの環境下でサンプルが安定となった状態とし、概ね30分〜2時間その状態を保持した後、測定部位の湿度を20%RHとし、さらにサンプルが安定になるまで30分〜2時間その状態を保持した。その後、湿度を50%RHに変化させ、それが安定となった際のサンプル長と20%RHで安定となった状態でのサンプル長との違いを、湿度の変化(この場合50−20の30)で割り、その値をサンプル長で割った値を湿度膨張係数(C.H.E.)とした。この際、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2とした。
<Humidity expansion coefficient>
The film produced by the above method was cut into a width of 5 mm and a length of 20 mm and used as an evaluation sample. The humidity expansion coefficient was measured by a humidity variable mechanical analyzer Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation). The temperature is kept constant at 25 ° C., and the sample is first stabilized in a humidity of 15% RH. After maintaining this state for approximately 30 minutes to 2 hours, the humidity of the measurement site is set to 20% RH. Further, this state was maintained for 30 minutes to 2 hours until the sample became stable. Thereafter, the humidity is changed to 50% RH, and the difference between the sample length when the humidity becomes stable and the sample length when the humidity becomes stable at 20% RH is expressed as a change in humidity (in this case, 50-20). 30), and the value divided by the sample length was defined as the humidity expansion coefficient (CHE). At this time, the tensile load was set to 1 g / 25000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample was the same.

(基板反り評価)
厚さ18μmのSUS304−HTA箔(東洋精箔製)上に、上記のポリイミド前駆体溶液1〜17を塗布し、イミド化後の膜厚が10μm±1μmになるように線熱膨張係数評価のサンプル作成と同様のプロセス条件で、ポリイミド樹脂1〜17のポリイミド膜を形成した。その後、SUS304箔およびポリイミド膜の積層体を幅10mm×長さ50mmに切断し、基板反り評価用のサンプルとした。
(Substrate warpage evaluation)
On the 18 μm thick SUS304-HTA foil (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.), the polyimide precursor solutions 1 to 17 are applied, and the linear thermal expansion coefficient is evaluated so that the film thickness after imidization becomes 10 μm ± 1 μm. A polyimide film of polyimide resins 1 to 17 was formed under the same process conditions as the sample preparation. Then, the laminated body of SUS304 foil and a polyimide film was cut | disconnected to width 10mm x length 50mm, and it was set as the sample for board | substrate curvature evaluation.

このサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、100℃のオーブンで1時間加熱した後、100℃に加熱されたオーブン内で、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。
同様にこのサンプルを、SUS板表面にサンプルの短辺の片方のみをカプトンテープにより固定し、23℃85%Rhの状態の恒温恒湿槽に1時間静置したときの、サンプルの反対側の短辺のSUS板からの距離を測定した。そのときの距離が、0mm以上0.5mm以下のサンプルを○、0.5mm超1.0mm以下のサンプルを△、1.0mm超のサンプルを×と判断した。
これらの評価結果を表2に示す。
This sample was fixed to the SUS plate surface with only one of the short sides of the sample with Kapton tape, heated in an oven at 100 ° C. for 1 hour, and then in the oven heated to 100 ° C., the short side on the opposite side of the sample The distance from the SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.
Similarly, when this sample is fixed to the surface of the SUS plate with only one of the short sides of the sample with Kapton tape and left in a constant temperature and humidity chamber at 23 ° C. and 85% Rh for 1 hour, The distance from the short side SUS plate was measured. At that time, a sample having a distance of 0 mm or more and 0.5 mm or less was evaluated as “◯”, a sample of more than 0.5 mm and 1.0 mm or less was evaluated as Δ, and a sample of 1.0 mm or more was determined as “X”.
These evaluation results are shown in Table 2.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

SUS304箔の線熱膨張係数は17ppm/℃であることから、ポリイミド膜と金属箔との線熱膨張係数の差が大きいと積層体の反りが大きいことが確認された。
また、表2より、ポリイミド膜の吸湿膨張係数が小さいほど高湿環境下での積層体の反りが小さいことがわかる。
Since the linear thermal expansion coefficient of SUS304 foil was 17 ppm / ° C., it was confirmed that the warpage of the laminate was large when the difference in linear thermal expansion coefficient between the polyimide film and the metal foil was large.
Table 2 shows that the smaller the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide film, the smaller the warp of the laminate in a high humidity environment.

2.光塩基発生剤の合成
(光塩基発生剤1の合成)
窒素雰囲気下、ディーン・スターク装置を装着した200mL三口フラスコ中、4,5-ジメトキシー2-ニトロベンズアルデヒド8.2g(39mmol)を脱水2-プロパノール100mLに溶解し、アルミニウムイソプロポキシド2.0g(10mmol,0.25eq.)を加え105℃で7時間加熱攪拌を行った。途中溶媒の蒸発減少に伴い、2-プロパノール40mLを4回追加した。0.2N塩酸150mLにて反応を停止した後、クロロホルムにより抽出を行い、溶媒を減圧留去することにより6-ニトロベラトリルアルコール7.2gを得た。
窒素雰囲気下、200mL三口フラスコ中、6-ニトロベラトリルアルコール5.3g(25mmol)を脱水ジメチルアセトアミド100mLに溶解しトリエチルアミン7.0mL(50mmol,2.0eq)を加えた。氷浴下で、p-ニトロフェニルクロロフォルメイト5.5g(27mmol,1.1eq)を加えた後、室温で16時間攪拌した。反応液を水2Lに注ぎ込み、生じた沈殿をろ過した後、シリカゲルカラムクマトグラフィーにより精製することにより、4,5-ジメトキシ-2-ニトロベンジル-p-ニトロフェニルカルボネートを6.4gを得た。
窒素雰囲気下、100mL三口フラスコ中、4,5-ジメトキシ-2-ニトロベンジル-p-ニトロフェニルカルボネート3.6g(9.5mmol)を脱水ジメチルアセトアミド50mLに溶解し、2,6-ジメチルピペリジン5 mL(37mmol,3.9eq)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール0.36g(0.3eq)を加え90℃で18時間加熱攪拌した。反応溶液を1%炭酸水素ナトリウム水溶液1Lに注ぎ込み、生じた沈殿をろ過した後、水にて洗浄することにより、下記式で表される光塩基発生剤1N-{[(4,5-ジメトキシ-2-ニトロベンジル)オキシ]カルボニル}-2,6-ジメチルピペリジン2.7gを得た。
2. Synthesis of photobase generator (synthesis of photobase generator 1)
Under a nitrogen atmosphere, in a 200 mL three-necked flask equipped with a Dean-Stark apparatus, 8.2 g (39 mmol) of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzaldehyde was dissolved in 100 mL of dehydrated 2-propanol, and 2.0 g (10 mmol, 0.25) of aluminum isopropoxide was dissolved. eq.) was added, and the mixture was heated and stirred at 105 ° C. for 7 hours. During the course of evaporation of the solvent, 40 mL of 2-propanol was added four times. After stopping the reaction with 150 mL of 0.2N hydrochloric acid, extraction was performed with chloroform, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 7.2 g of 6-nitroveratryl alcohol.
Under a nitrogen atmosphere, 5.3 g (25 mmol) of 6-nitroveratryl alcohol was dissolved in 100 mL of dehydrated dimethylacetamide in a 200 mL three-necked flask, and 7.0 mL (50 mmol, 2.0 eq) of triethylamine was added. In an ice bath, 5.5 g (27 mmol, 1.1 eq) of p-nitrophenyl chloroformate was added, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The reaction solution was poured into 2 L of water, and the resulting precipitate was filtered and purified by silica gel column chromatography to obtain 6.4 g of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-p-nitrophenyl carbonate.
Under a nitrogen atmosphere, 3.6 g (9.5 mmol) of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-p-nitrophenyl carbonate was dissolved in 50 mL of dehydrated dimethylacetamide in a 100 mL three-necked flask, and 5 mL of 2,6-dimethylpiperidine ( 37 mmol, 3.9 eq) and 0.36 g (0.3 eq) of 1-hydroxybenzotriazole were added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 18 hours. The reaction solution was poured into 1 L of a 1% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, and the resulting precipitate was filtered and washed with water to give a photobase generator 1N-{[(4,5-dimethoxy- 2.7 g of 2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl} -2,6-dimethylpiperidine was obtained.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(光塩基発生剤2の合成)
窒素雰囲気下、100mL三口フラスコ中、o−クマリン酸(東京化成工業(株)製)0.50g(3.1mmol)を脱水テトラヒドロキシフラン40mLに溶解し、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(東京化成工業(株)製)0.59g(3.1mmol,1.0eq)を加えた。氷浴下で、ピペリジン(東京化成(株)製)0.3ml(3.1mmol,1.0eq)を加えた後、室温で一晩攪拌した。反応液を濃縮し、クロロホルムで抽出、希塩酸、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、食塩水で洗浄し、ろ過することにより、下記式で表される光塩基発生剤2を450mg得た。
(Synthesis of photobase generator 2)
Under a nitrogen atmosphere, 0.50 g (3.1 mmol) of o-coumaric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 40 mL of dehydrated tetrahydroxyfuran in a 100 mL three-necked flask, and 1-ethyl-3- (3-dimethylamino) was dissolved. Propyl) carbodiimide hydrochloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) 0.59 g (3.1 mmol, 1.0 eq) was added. Piperidine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) (0.3 ml, 3.1 mmol, 1.0 eq) was added in an ice bath, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The reaction solution was concentrated, extracted with chloroform, washed with dilute hydrochloric acid, saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution and brine, and filtered to obtain 450 mg of a photobase generator 2 represented by the following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(光塩基発生剤3の合成)
100mLフラスコ中、炭酸カリウム2.00gをメタノール15mLに加えた。50mLフラスコ中、エトキシカルボニルメチル(トリフェニル)ホスホニウムブロミド2.67g(6.2mmol)、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンズアルデヒド945mg(6.2mmol)をメタノール10mLに溶解し、よく撹拌した炭酸カリウム溶液にゆっくり滴下した。3時間撹拌した後、TLCにより反応の終了を確認したうえでろ過を行い炭酸カリウムを除き、減圧濃縮した。濃縮後、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を50mL加え1時間撹拌した。反応終了後、ろ過によりトリフェニルホスフィンオキシドを除いた後、濃塩酸を滴下し反応液を酸性にした。沈殿物をろ過により集め、少量のクロロホルムにより洗浄することで2-ヒドロキシ-4-メトキシ桂皮酸を1.00g得た。続いて、100mL三口フラスコ中、2-ヒドロキシ-4-メトキシ桂皮酸500mg(3.0mmol)を脱水テトラヒドロキシフラン40mLに溶解し、EDC0.586g(3.0mmol)を加えた。30分後、ピペリジン0.3ml(3.0mmol)を加えた。反応終了後、反応溶液を濃縮し、水に溶解した。ジエチルエーテルで抽出した後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液、1N塩酸、飽和食塩水で洗浄した。その後、シリカゲルカラムクマトグラフィー(展開溶媒:クロロホルム/メタノール100/1〜10/1)により精製することにより、下記式で表される光塩基発生剤3を64mg得た。
(Synthesis of photobase generator 3)
In a 100 mL flask, 2.00 g of potassium carbonate was added to 15 mL of methanol. In a 50 mL flask, 2.67 g (6.2 mmol) of ethoxycarbonylmethyl (triphenyl) phosphonium bromide and 945 mg (6.2 mmol) of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde were dissolved in 10 mL of methanol and slowly added dropwise to a well-stirred potassium carbonate solution. . After stirring for 3 hours, the completion of the reaction was confirmed by TLC, followed by filtration to remove potassium carbonate and concentration under reduced pressure. After concentration, 50 mL of 1N aqueous sodium hydroxide solution was added and stirred for 1 hour. After completion of the reaction, triphenylphosphine oxide was removed by filtration, and then concentrated hydrochloric acid was added dropwise to acidify the reaction solution. The precipitate was collected by filtration and washed with a small amount of chloroform to obtain 1.00 g of 2-hydroxy-4-methoxycinnamic acid. Subsequently, in a 100 mL three-necked flask, 500 mg (3.0 mmol) of 2-hydroxy-4-methoxycinnamic acid was dissolved in 40 mL of dehydrated tetrahydroxyfuran, and 0.586 g (3.0 mmol) of EDC was added. After 30 minutes, 0.3 ml (3.0 mmol) piperidine was added. After completion of the reaction, the reaction solution was concentrated and dissolved in water. After extraction with diethyl ether, the mixture was washed with saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, 1N hydrochloric acid and saturated brine. Thereafter, purification by silica gel column chromatography (developing solvent: chloroform / methanol 100/1 to 10/1) yielded 64 mg of a photobase generator 3 represented by the following formula.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(光塩基発生剤4の合成)
光塩基発生剤3の合成において、ピペリジンの代わりに、シクロヘキシルアミンを用いた以外は、光塩基発生剤3の合成と同様にして、下記式で表される光塩基発生剤4を80mg得た。
(Synthesis of photobase generator 4)
In the synthesis of the photobase generator 3, 80 mg of the photobase generator 4 represented by the following formula was obtained in the same manner as the synthesis of the photobase generator 3 except that cyclohexylamine was used instead of piperidine.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(光塩基発生剤5の合成)
光塩基発生剤3の合成において、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンズアルデヒドの代わりに、1-ヒドロキシ-2-ナフトアルデヒドを用いた以外は、光塩基発生剤3の合成と同様にして、下記式で表される光塩基発生剤5を75mg得た。
(Synthesis of photobase generator 5)
In the synthesis of photobase generator 3, in the same manner as the synthesis of photobase generator 3, except that 1-hydroxy-2-naphthaldehyde was used instead of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde, 75 mg of the photobase generator 5 represented was obtained.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(光塩基発生剤6の合成)
光塩基発生剤3の合成において、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンズアルデヒドの代わりに、2-ヒドロキシ-1-ナフトアルデヒドを用いた以外は、光塩基発生剤3の合成と同様にして、下記式で表される光塩基発生剤6を90mg得た。
(Synthesis of photobase generator 6)
In the synthesis of the photobase generator 3, in the same manner as the synthesis of the photobase generator 3 except that 2-hydroxy-1-naphthaldehyde was used instead of 2-hydroxy-4-methoxybenzaldehyde, 90 mg of the photobase generator 6 represented was obtained.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

[塩基発生剤の評価]
合成した塩基発生剤1〜6について、以下の測定を行い、評価した。モル吸光係数及び塩基発生能の結果を表3に示す。なお、表3において、光反応率とは、用いた塩基発生剤のモル数に対する光反応したモル数の百分率である。また、5%重量減少温度の結果を表4に示す。
[Evaluation of base generator]
The synthesized base generators 1 to 6 were measured and evaluated as follows. The results of molar extinction coefficient and base generation ability are shown in Table 3. In Table 3, the photoreaction rate is a percentage of the number of moles of photoreaction with respect to the number of moles of the base generator used. The results for the 5% weight loss temperature are shown in Table 4.

(1)モル吸光係数
塩基発生剤1〜6をそれぞれ、アセトニトリルに1×10−4mol/Lの濃度で溶解し、石英セル(光路長10mm)に溶液を満たし、吸光度を測定した。なお、モル吸光係数εは、溶液の吸光度を吸収層の厚さと溶質のモル濃度で割った値(L/(mol・cm))である。
(1) Molar Absorption Coefficient Base generators 1 to 6 were each dissolved in acetonitrile at a concentration of 1 × 10 −4 mol / L, filled in a quartz cell (optical path length 10 mm), and the absorbance was measured. The molar extinction coefficient ε is a value (L / (mol · cm)) obtained by dividing the absorbance of the solution by the thickness of the absorbing layer and the molar concentration of the solute.

(2)光反応率評価
塩基発生剤1〜6についてそれぞれ、1mgの試料を3つ用意し、それぞれを石英製NMR菅中で重アセトニトリルに溶解させた。350nm以下の波長の光をカットし、i線を20%透過するフィルタと高圧水銀灯を用いて、1本には2J/cmで光照射を行い、他の1本には20J/cmで光照射を行った。残り1本には光照射を行わなかった。各サンプルの1H NMRを測定し、光反応の割合を求めた。
なお、光反応率については、NMRにより、塩基発生剤と、光反応生成物をともに定量し、その割合から以下の式により光反応率(%)を算出した。
光反応率=光反応生成物量/(未分解の塩基発生剤量+光反応生成物量)×100
(2) Photoreaction rate evaluation For each of the base generators 1 to 6, three 1 mg samples were prepared, and each was dissolved in deuterated acetonitrile in a quartz NMR trough. Using a filter and high-pressure mercury lamp that cuts light with a wavelength of 350 nm or less and transmits 20% of i-line, one is irradiated with light at 2 J / cm 2 and the other with 20 J / cm 2 Light irradiation was performed. The remaining one was not irradiated with light. 1H NMR of each sample was measured to determine the rate of photoreaction.
In addition, about the photoreaction rate, both the base generator and the photoreaction product were quantified by NMR, and the photoreaction rate (%) was calculated from the ratio by the following formula.
Photoreaction rate = photoreaction product amount / (undecomposed base generator amount + photoreaction product amount) × 100

Figure 2011222788
Figure 2011222788

表3より、塩基発生剤1〜6は、20J/cm照射により光反応をすることが確認されたことから、i線に感度を有することが明らかとなった。塩基発生剤1は、2J/cmの照射では塩基の発生が確認されなかった。光塩基発生剤6が最も高い感度を示し、ついで、光塩基発生剤3が感度が高かった。 From Table 3, it was clarified that the base generators 1 to 6 have a sensitivity to i-line because it was confirmed that they photoreacted by irradiation with 20 J / cm 2 . In the base generator 1, generation of base was not confirmed by irradiation at 2 J / cm 2 . Photobase generator 6 showed the highest sensitivity, and then photobase generator 3 had the highest sensitivity.

3.熱重量測定
塩基発生剤1〜6およびニフェジピン(東京化成製)の耐熱性を評価するために、それぞれについて、30℃時の重量を基準として、昇温速度10℃/minの条件で熱重量測定を行った。結果を表4に示す。
3. Thermogravimetric measurement In order to evaluate the heat resistance of the base generators 1 to 6 and nifedipine (manufactured by Tokyo Chemical Industry), thermogravimetric measurement was performed under the condition of a heating rate of 10 ° C / min, based on the weight at 30 ° C. Went. The results are shown in Table 4.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

(調製例1)
上記ポリイミド前駆体溶液1に光塩基発生剤1を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物1とした。
(Preparation Example 1)
Photobase generator 1 was added to the polyimide precursor solution 1 at 15% by weight of the solid content of the solution to obtain a photosensitive polyimide resin composition 1.

(調製例2)
上記ポリイミド前駆体溶液1に光塩基発生剤3を溶液の固形分の10重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物2とした。
(Preparation Example 2)
A photobase generator 3 was added to the polyimide precursor solution 1 at 10% by weight of the solid content of the solution to obtain a photosensitive polyimide resin composition 2.

(調製例3)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤3を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物3とした。
(Preparation Example 3)
Photobase generator 3 was added to the polyimide precursor solution 11 at 15% by weight of the solid content of the solution to obtain a photosensitive polyimide resin composition 3.

(調製例4)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤1を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物4とした。
(Preparation Example 4)
Photobase generator 1 was added to the polyimide precursor solution 11 at 15% by weight of the solid content of the solution to obtain a photosensitive polyimide resin composition 4.

(調製例5)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤2を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物5とした。
(Preparation Example 5)
15 wt% of the solid content of the solution was added to the polyimide precursor solution 11 to obtain a photosensitive polyimide resin composition 5.

(調製例6)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤4を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物6とした。
(Preparation Example 6)
15 wt% of the solid content of the solution was added to the polyimide precursor solution 11 to obtain a photosensitive polyimide resin composition 6.

(調製例7)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤5を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物7とした。
(Preparation Example 7)
15 wt% of the solid content of the solution was added to the polyimide precursor solution 11 to obtain a photosensitive polyimide resin composition 7.

(調製例8)
上記ポリイミド前駆体溶液11に光塩基発生剤6を溶液の固形分の15重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物8とした。
(Preparation Example 8)
15 wt% of the solid content of the solution was added to the polyimide precursor solution 11 to obtain a photosensitive polyimide resin composition 8.

(調製例9)
上記ポリイミド前駆体溶液11にニフェジピン(東京化成製)を溶液の固形分の30重量%添加し、感光性ポリイミド樹脂組成物9とした。
(Preparation Example 9)
30% by weight of the solid content of the solution was added to the polyimide precursor solution 11 to make a photosensitive polyimide resin composition 9.

3.感光性樹脂組成物の評価:パターン形成能評価
調製例で調製した感光性ポリイミド樹脂組成物1、及び感光性ポリイミド樹脂組成物2を、それぞれ、クロムめっきされたガラス上に最終膜厚4μmになるようにスピンコートし、80℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、感光性ポリイミド樹脂組成物1及び感光性ポリイミド樹脂組成物2の塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、パターン状に感光性ポリイミド樹脂組成物1の塗膜には2000mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物2の塗膜には100mJ/cm露光を行った。その後、それぞれの塗膜について、155℃で10分間加熱した。
3. Evaluation of photosensitive resin composition: Evaluation of pattern forming ability Each of the photosensitive polyimide resin composition 1 and the photosensitive polyimide resin composition 2 prepared in the preparation examples has a final film thickness of 4 μm on chrome-plated glass. The film was spin-coated as described above and dried for 15 minutes on a hot plate at 80 ° C. to prepare coating films of the photosensitive polyimide resin composition 1 and the photosensitive polyimide resin composition 2. With a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine through a photomask, the coating film of the photosensitive polyimide resin composition 1 is patterned to 2000 mJ / cm 2 and the coating film of the photosensitive polyimide resin composition 2 is 100 mJ / cm. Two exposures were performed. Thereafter, each coating film was heated at 155 ° C. for 10 minutes.

それぞれの塗膜について、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38重量%水溶液とイソプロパノールを9:1で混合した溶液に浸漬した。その結果、露光部が現像液に溶解せず残存したパターンを得ることができた。さらに、それを350℃で1時間加熱しイミド化を行った。このように上記感光性ポリイミド樹脂組成物1および2を用いることにより、良好なパターンを形成できることが明らかとなった。   About each coating film, it was immersed in the solution which mixed tetramethylammonium hydroxide 2.38weight% aqueous solution and isopropanol by 9: 1. As a result, a pattern was obtained in which the exposed portion remained undissolved in the developer. Furthermore, it was heated at 350 ° C. for 1 hour to perform imidization. Thus, it became clear that a favorable pattern can be formed by using the said photosensitive polyimide resin compositions 1 and 2.

調製例で調製した感光性ポリイミド樹脂組成物3〜8を、それぞれ、クロムめっきされたガラス上に最終膜厚4μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、感光性ポリイミド樹脂組成物3〜8の塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、パターン状に感光性ポリイミド樹脂組成物3は80mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物4は1500mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物5は500mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物6は400mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物7は200mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物8は80mJ/cm露光を行った。その後、それぞれの塗膜について、170℃で10分間加熱した。 The photosensitive polyimide resin compositions 3 to 8 prepared in the preparation examples were each spin-coated on a chrome-plated glass so as to have a final film thickness of 4 μm, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 15 minutes, Coating films of photosensitive polyimide resin compositions 3 to 8 were produced. The photosensitive polyimide resin composition 3 is 80 mJ / cm 2 , the photosensitive polyimide resin composition 4 is 1500 mJ / cm 2 , and the photosensitive polyimide resin composition is patterned in a pattern with a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine through a photomask. 5 was 500 mJ / cm 2 , photosensitive polyimide resin composition 6 was 400 mJ / cm 2 , photosensitive polyimide resin composition 7 was 200 mJ / cm 2 , and photosensitive polyimide resin composition 8 was 80 mJ / cm 2 exposed. Thereafter, each coating film was heated at 170 ° C. for 10 minutes.

それぞれの塗膜について、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38重量%水溶液とイソプロパノールを8:2で混合した溶液に浸漬した。その結果、露光部が現像液に溶解せず残存したパターンを得ることができた。   About each coating film, it was immersed in the solution which mixed tetramethylammonium hydroxide 2.38weight% aqueous solution and isopropanol by 8: 2. As a result, a pattern was obtained in which the exposed portion remained undissolved in the developer.

4.線熱膨張係数および吸湿膨張係数の評価
また、上記感光性ポリイミド樹脂組成物1、2および3を、ガラス上に貼り付けた耐熱フィルム(ユーピレックスS 50S:宇部興産(株)製)に塗布し、100℃のホットプレート上で10分乾燥させた後、高圧水銀灯により365nmの波長の照度換算で2000mJ/cm露光後、ホットプレート上で170℃10分加熱した後、耐熱フィルムより剥離し、膜厚10μmのフィルムを得た。その後、そのフィルムを金属製の枠に固定し、窒素雰囲気下、350℃、1時間熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、膜厚6μmの感光性ポリイミド1、感光性ポリイミド2および感光性ポリイミド3のフィルムを得た。
4). Evaluation of linear thermal expansion coefficient and hygroscopic expansion coefficient Further, the photosensitive polyimide resin compositions 1, 2 and 3 were applied to a heat-resistant film (Upilex S 50S: manufactured by Ube Industries, Ltd.) pasted on glass, After drying on a hot plate at 100 ° C. for 10 minutes, exposure to 2000 mJ / cm 2 in terms of illuminance at a wavelength of 365 nm with a high-pressure mercury lamp, heating on the hot plate at 170 ° C. for 10 minutes, and then peeling off from the heat-resistant film A film having a thickness of 10 μm was obtained. Thereafter, the film is fixed to a metal frame, and heat-treated in a nitrogen atmosphere at 350 ° C. for 1 hour (temperature increase rate 10 ° C./min, natural cooling), photosensitive polyimide 1 having a thickness of 6 μm, photosensitive polyimide 2 and photosensitive polyimide 3 films were obtained.

上記記載の方法と同様にして線熱膨張係数、吸湿膨張係数、基板反り評価を行った。結果を表5に示す。   The linear thermal expansion coefficient, hygroscopic expansion coefficient, and substrate warpage were evaluated in the same manner as described above. The results are shown in Table 5.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

表5に示すように、SUS304箔の線熱膨張係数は17ppm/℃であることから、ポリイミド膜と金属箔との線熱膨張係数の差が大きいと積層体の反りが大きいことが確認された。
また、表5より、ポリイミド膜の吸湿膨張係数が小さいほど高湿環境下での積層体の反りが小さいことがわかった。
As shown in Table 5, since the linear thermal expansion coefficient of SUS304 foil is 17 ppm / ° C., it was confirmed that the warpage of the laminate was large when the difference in linear thermal expansion coefficient between the polyimide film and the metal foil was large. .
Table 5 also shows that the smaller the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide film, the smaller the warpage of the laminate in a high humidity environment.

5.アウトガス試験
調製例で調製した感光性ポリイミド樹脂組成物3および感光性ポリイミド樹脂組成物4、を、それぞれ、ガラス上に最終膜厚10μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、感光性ポリイミド樹脂組成物3、感光性ポリイミド樹脂組成物4の塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、感光性ポリイミド樹脂組成物3は500mJ/cm、感光性ポリイミド樹脂組成物4は2000mJ/cm、露光を行った。その後、それぞれの塗膜について、170℃で10分間加熱した。それぞれの塗膜について、350℃で1時間加熱しイミド化を行い、アウトガス測定サンプル1および2を得た。
5. Outgas test Each of the photosensitive polyimide resin composition 3 and the photosensitive polyimide resin composition 4 prepared in the preparation examples was spin-coated on glass so as to have a final film thickness of 10 μm. It was made to dry for minutes and the coating film of the photosensitive polyimide resin composition 3 and the photosensitive polyimide resin composition 4 was produced. The photosensitive polyimide resin composition 3 was exposed to 500 mJ / cm 2 and the photosensitive polyimide resin composition 4 was exposed to 2000 mJ / cm 2 with a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine through a photomask. Thereafter, each coating film was heated at 170 ° C. for 10 minutes. About each coating film, it heated at 350 degreeC for 1 hour, imidated, and the outgas measurement samples 1 and 2 were obtained.

また、ポリイミド前駆体溶液11を、ガラス上に最終膜厚10μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、ポリイミド溶液11の塗膜を作製した。それぞれの塗膜について、350℃で1時間加熱しイミド化を行い、アウトガス測定サンプル3を得た。
調製例9で調製した感光性ポリイミド樹脂組成物9をガラス上に最終膜厚10μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で15分間乾燥させて、比較感光性ポリイミド樹脂組成物1の塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、1000mJ/cm露光を行った。その後、185℃で10分間加熱した後、350℃で1時間加熱しイミド化を行い、アウトガス測定サンプル4を得た。
Moreover, the polyimide precursor solution 11 was spin-coated on glass so that the final film thickness might be 10 micrometers, and it was made to dry for 15 minutes on a 100 degreeC hotplate, and the coating film of the polyimide solution 11 was produced. About each coating film, it heated at 350 degreeC for 1 hour, imidated, and the outgas measurement sample 3 was obtained.
The photosensitive polyimide resin composition 9 prepared in Preparation Example 9 was spin-coated on glass so as to have a final film thickness of 10 μm, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 15 minutes. Comparative photosensitive polyimide resin composition 1 A coating film was prepared. 1000 mJ / cm < 2 > exposure was performed with the high pressure mercury lamp using the manual exposure machine through the photomask. Then, after heating at 185 degreeC for 10 minute (s), it heated at 350 degreeC for 1 hour, imidated, and the outgas measurement sample 4 was obtained.

UR−5100FX(東レ製)を、ガラス上に最終膜厚10μmになるようにスピンコートし、95℃のホットプレート上で8分間乾燥させて、UR−5100FXの塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、70mJ/cm露光を行った。その後、80℃で1分間加熱した後、140℃で30分、350℃で1時間加熱しイミド化を行い、アウトガス測定サンプル5を得た。 UR-5100FX (manufactured by Toray) was spin-coated on glass to a final film thickness of 10 μm and dried on a hot plate at 95 ° C. for 8 minutes to prepare a UR-5100FX coating film. 70 mJ / cm 2 exposure was performed with a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine through a photomask. Then, after heating at 80 ° C. for 1 minute, imidization was performed by heating at 140 ° C. for 30 minutes and at 350 ° C. for 1 hour to obtain an outgas measurement sample 5.

XP−1530(HDマイクロシステムズ製)を、ガラス上に最終膜厚10μmになるようにスピンコートし、70℃のホットプレート上で2分間、85℃のホットプレート上で2分間乾燥させて、XP−1530の塗膜を作製した。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、300mJ/cm露光を行った。その後、105℃で1分間加熱した後、200℃で30分、350℃で1時間加熱しイミド化を行い、アウトガス測定サンプル6を得た。 XP-1530 (manufactured by HD Microsystems) was spin-coated on glass to a final film thickness of 10 μm, dried on a 70 ° C. hot plate for 2 minutes, and then dried on an 85 ° C. hot plate for 2 minutes. A coating film of -1530 was produced. 300 mJ / cm < 2 > exposure was performed with the high pressure mercury lamp using the manual exposure machine through the photomask. Then, after heating at 105 ° C. for 1 minute, imidization was performed by heating at 200 ° C. for 30 minutes and at 350 ° C. for 1 hour to obtain an outgas measurement sample 6.

作製したアウトガス測定サンプル1〜6について、ガラス上からサンプルを削り取り、窒素雰囲気下で、昇温速度10℃/minで100℃まで上昇させた後、100℃で60分加熱した後、15分以上窒素雰囲気下で放冷した後、昇温速度10℃/minで測定した際の放冷後の重量を基準とした際の、5%重量減少温度の測定を行った。結果を表6に示す。   About the produced outgas measurement samples 1 to 6, after scraping the sample from the glass, raising the temperature to 100 ° C. at a temperature rising rate of 10 ° C./min in a nitrogen atmosphere, heating at 100 ° C. for 60 minutes, and then 15 minutes or more After cooling in a nitrogen atmosphere, a 5% weight loss temperature was measured based on the weight after cooling when measured at a temperature elevation rate of 10 ° C./min. The results are shown in Table 6.

Figure 2011222788
Figure 2011222788

表6に示すように、光塩基発生剤を用いたサンプル(アウトガス測定サンプル1、2)はともに450℃以上の5%重量減少温度を有していた。アウトガス測定サンプル1に関しては、ポリアミック酸単体(アウトガス測定サンプル3)と同程度の非常に低い低アウトガス性を有していた(光塩基発生剤の50%重量減少温度が低いため、感光性成分由来の残渣が少ないため)。その他の測定サンプルは、いずれも5%重量減少温度が450℃未満であった。   As shown in Table 6, the samples using the photobase generator (outgas measurement samples 1 and 2) both had a 5% weight loss temperature of 450 ° C. or higher. Regarding the outgas measurement sample 1, it had a very low low outgassing property comparable to that of the polyamic acid alone (outgas measurement sample 3) (because the photobase generator has a low 50% weight loss temperature, it is derived from the photosensitive component) Less residue). All the other measurement samples had a 5% weight loss temperature of less than 450 ° C.

[実施例1]
厚さ100μmのSUS304−HTA基材(小山鋼材社製)上に、上記ポリイミド前駆体溶液1を用いて、イミド化後の膜厚が7μm±1μmになるようにスピンコーターでコーティングし、100℃のオーブン中、大気下で60分乾燥させた後、窒素雰囲気下、350℃1時間、熱処理し(昇温速度 10℃/分、自然放冷)、絶縁層を形成した。
次に、絶縁層上に、第1密着層としてのアルミニウム膜をDCスパッタリング法(成膜圧力0.2Pa(アルゴン)、投入電力1kW、成膜時間10秒)により厚さ5nmで形成した。次いで、第2密着層としての酸化シリコン膜をRFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴン:酸素=3:1)、投入電力2kW、成膜時間30分)により厚さ100nmで形成した。これにより、TFT用基板を得た。
[Example 1]
A SUS304-HTA base material (manufactured by Koyama Steel Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm was coated with a spin coater using the polyimide precursor solution 1 so that the film thickness after imidation was 7 μm ± 1 μm, and 100 ° C. After being dried in the oven for 60 minutes in the air, heat treatment was performed at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere (temperature increase rate: 10 ° C./minute, natural cooling) to form an insulating layer.
Next, an aluminum film as a first adhesion layer was formed on the insulating layer with a thickness of 5 nm by a DC sputtering method (film formation pressure 0.2 Pa (argon), input power 1 kW, film formation time 10 seconds). Next, a silicon oxide film as a second adhesion layer was formed with a thickness of 100 nm by RF magnetron sputtering (deposition pressure 0.3 Pa (argon: oxygen = 3: 1), input power 2 kW, deposition time 30 minutes). . Thereby, a substrate for TFT was obtained.

ボトムゲート・ボトムコンタクト構造のTFTを上記TFT用基板上に作製した。まず、厚さ100nmのアルミニウム膜をゲート電極膜として成膜した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に燐酸溶液でウェットエッチングし、アルミニウム膜を所定パターンにパターニングしてゲート電極を形成した。次に、そのゲート電極を覆うように厚さ300nmの酸化ケイ素をゲート絶縁膜として全面に形成した。このゲート絶縁膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、6インチのSiOターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O(50%)の成膜条件で形成した。この後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施し、コンタクトホールを形成した。次に、ゲート絶縁膜上の全面に厚さ100nmのチタン膜、アルミニウム膜、IZO膜をソース電極及びドレイン電極とするために蒸着した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後に過酸化水素水溶液、燐酸溶液で連続的にウェットエッチングし、チタン膜を所定パターンにパターニングしてソース電極及びドレイン電極を形成した。このとき、ソース電極及びドレイン電極は、ゲート絶縁膜上であってゲート電極の中央部直上以外に離間したパターンとなるように形成した。 A TFT having a bottom gate / bottom contact structure was fabricated on the TFT substrate. First, an aluminum film having a thickness of 100 nm was formed as a gate electrode film, a resist pattern was formed by photolithography, and then wet etching was performed with a phosphoric acid solution, and the aluminum film was patterned into a predetermined pattern to form a gate electrode. Next, silicon oxide having a thickness of 300 nm was formed as a gate insulating film on the entire surface so as to cover the gate electrode. This gate insulating film uses an RF magnetron sputtering apparatus and is applied to a 6-inch SiO 2 target with a power of 1.0 kW (= 3 W / cm 2 ), a pressure of 1.0 Pa, and a gas of argon + O 2 (50%). It formed on film-forming conditions. Thereafter, a resist pattern was formed by photolithography and then dry etching was performed to form a contact hole. Next, a 100 nm thick titanium film, aluminum film, and IZO film are deposited on the entire surface of the gate insulating film to form a source electrode and a drain electrode, and then a resist pattern is formed by a photolithography method, and then a hydrogen peroxide solution is formed. Then, wet etching was continuously performed with a phosphoric acid solution, and the titanium film was patterned into a predetermined pattern to form a source electrode and a drain electrode. At this time, the source electrode and the drain electrode were formed on the gate insulating film so as to have a pattern apart from a portion other than directly above the central portion of the gate electrode.

次に、ソース電極及びドレイン電極を覆うように、全面に、In:Ga:Znが1:1:1のInGaZnO系アモルファス酸化物薄膜(InGaZnO)を厚さ25nmとなるように形成した。アモルファス酸化物薄膜は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、室温(25℃)、Ar:Oを30:50とした条件下で、4インチのInGaZnO(In:Ga:Zn=1:1:1)ターゲットを用いて形成した。その後、アモルファス酸化物薄膜上にレジストパターンをフォトリソグラフィーで形成した後、シュウ酸溶液でウェットエッチングし、そのアモルファス酸化物薄膜をパターニングし、所定パターンからなるアモルファス酸化物薄膜を形成した。こうして得られたアモルファス酸化物薄膜は、ゲート絶縁膜上であってソース電極及びドレイン電極に両側で接触するとともに該ソース電極及びドレイン電極を跨ぐように形成されていた。 Next, an InGaZnO amorphous oxide thin film (InGaZnO 4 ) with an In: Ga: Zn ratio of 1: 1: 1 was formed on the entire surface so as to cover the source electrode and the drain electrode so as to have a thickness of 25 nm. The amorphous oxide thin film is 4 inches of InGaZnO (In: Ga: Zn = 1: 1: 1) using an RF magnetron sputtering apparatus under conditions of room temperature (25 ° C.) and Ar: O 2 of 30:50. It was formed using a target. Then, after forming a resist pattern on the amorphous oxide thin film by photolithography, wet etching was performed with an oxalic acid solution, and the amorphous oxide thin film was patterned to form an amorphous oxide thin film having a predetermined pattern. The amorphous oxide thin film thus obtained was formed on the gate insulating film so as to contact the source electrode and the drain electrode on both sides and straddle the source electrode and the drain electrode.

続いて全体を覆うように、感光性ポリイミド樹脂組成物3を最終膜厚0.1μmになるようにスピンコートし、100℃で15分間乾燥させた後。フォトマスクを介して手動露光機を用いて高圧水銀灯により、パターン状に80mJ/cm露光を行った。その後、170℃で10分間加熱した後、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド2.38重量%水溶液とイソプロパノールを8:2で混合した溶液で現像しさらに、それを窒素雰囲気下で350℃で1時間加熱しイミド化を行った。
次いで、大気中300℃1時間のアニールを施すことにより、TFTを作製した。
Subsequently, the photosensitive polyimide resin composition 3 was spin-coated so as to have a final film thickness of 0.1 μm so as to cover the whole, and dried at 100 ° C. for 15 minutes. 80 mJ / cm 2 exposure was performed in a pattern with a high-pressure mercury lamp using a manual exposure machine through a photomask. Then, after heating at 170 ° C. for 10 minutes, it was developed with a solution prepared by mixing a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution and isopropanol at 8: 2, and further heated at 350 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. Imidization was performed.
Next, a TFT was fabricated by annealing in the atmosphere at 300 ° C. for 1 hour.

得られたTFTを駆動させたところ良好に作動した。   When the obtained TFT was driven, it worked well.

[比較例1]
上記のTFT作製方法において実施例1と同様に、アモルファス酸化物薄膜まで形成した。続いて全体を覆うように、厚さ100nmの酸化ケイ素を保護膜としてRFマグネトロンスパッタリング法で形成した後、レジストパターンをフォトリソグラフィー法で形成した後にドライエッチングを施した。大気中300℃1時間のアニールを施し、TFT基板を作製した。
[Comparative Example 1]
In the above TFT manufacturing method, an amorphous oxide thin film was formed in the same manner as in Example 1. Subsequently, 100 nm thick silicon oxide was formed as a protective film by RF magnetron sputtering so as to cover the whole, and then a resist pattern was formed by photolithography, followed by dry etching. Annealing was performed in the atmosphere at 300 ° C. for 1 hour to produce a TFT substrate.

[評価結果]
実施例にて作製したTFTは、比較例のものに比べ、TFTのトランスファー特性におけるS値の減少が見られた。これは水蒸気アニールにより、酸化物半導体とゲート絶縁膜との界面におけるトラップ密度が減少したためと考えられる。
[Evaluation results]
The TFT produced in the example showed a decrease in the S value in the TFT transfer characteristics as compared with the comparative example. This is presumably because the trap density at the interface between the oxide semiconductor and the gate insulating film was reduced by the water vapor annealing.

1 … 金属箔
2 … 平坦化層
3 … 密着層
10 … 基板
11 … 酸化物半導体層
12S … ソース電極
12D … ドレイン電極
13G … ゲート電極
14 … ゲート絶縁層
15 … パッシベーション層
20 … TFT基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal foil 2 ... Flattening layer 3 ... Adhesion layer 10 ... Substrate 11 ... Oxide semiconductor layer 12S ... Source electrode 12D ... Drain electrode 13G ... Gate electrode 14 ... Gate insulating layer 15 ... Passivation layer 20 ... TFT substrate

Claims (13)

基板と、
前記基板上に形成され、酸化物半導体からなる酸化物半導体層および前記酸化物半導体層と接するように形成された半導体層接触絶縁層を有する薄膜トランジスタと、
を有し、
前記薄膜トランジスタに含まれる半導体層接触絶縁層の少なくとも一つが、感光性ポリイミド樹脂組成物を用いて形成された感光性ポリイミド絶縁層であることを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
A substrate,
A thin film transistor including an oxide semiconductor layer formed on the substrate and formed of an oxide semiconductor and a semiconductor layer contact insulating layer formed so as to be in contact with the oxide semiconductor layer;
Have
A thin film transistor substrate, wherein at least one of the semiconductor layer contact insulating layers included in the thin film transistor is a photosensitive polyimide insulating layer formed using a photosensitive polyimide resin composition.
前記感光性ポリイミド樹脂組成物が、ポリイミド成分および感光性成分を含有するものであり、
前記ポリイミド成分が、ポリイミド前駆体を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板。
The photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide component and a photosensitive component,
The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the polyimide component includes a polyimide precursor.
前記感光性ポリイミド樹脂組成物の5%重量減少温度が450℃以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein a 5% weight reduction temperature of the photosensitive polyimide resin composition is 450 ° C. or more. 前記感光性ポリイミド樹脂組成物が、ポリイミド成分および感光性成分を含有するものであり、
前記感光性成分の含有量が、前記ポリイミド成分100重量部に対して、0.1重量部以上30重量部未満の範囲内であることを特徴とする請求項3に記載の薄膜トランジスタ基板。
The photosensitive polyimide resin composition contains a polyimide component and a photosensitive component,
4. The thin film transistor substrate according to claim 3, wherein a content of the photosensitive component is in a range of 0.1 parts by weight or more and less than 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyimide component.
前記感光性成分が光酸発生剤もしくは光塩基発生剤を主成分とするものであることを特徴とする請求項4に記載の薄膜トランジスタ基板。   5. The thin film transistor substrate according to claim 4, wherein the photosensitive component is mainly composed of a photoacid generator or a photobase generator. 前記感光性成分が光塩基発生剤であることを特徴とする請求項5に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 5, wherein the photosensitive component is a photobase generator. 前記光塩基発生剤において発生する塩基が脂肪族アミンまたはアミジンであることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板。   7. The thin film transistor substrate according to claim 5, wherein the base generated in the photobase generator is an aliphatic amine or amidine. 前記光塩基発生剤の5%重量減少温度が150℃〜300℃の範囲内であることを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれかの請求項に記載の薄膜トランジスタ基板。   8. The thin film transistor substrate according to claim 5, wherein a 5% weight reduction temperature of the photobase generator is in a range of 150 ° C. to 300 ° C. 9. 前記光塩基発生剤が下記式で表されることを特徴とする請求項5から請求項8までのいずれかの請求項に記載の薄膜トランジスタ基板。
Figure 2011222788
(式(a)中、R21及びR22は、それぞれ独立に、水素又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R21及びR22は、それらが結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。但し、R21及びR22の少なくとも1つは1価の有機基である。R23、R24、R25及びR26、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、水酸基、メルカプト基、スルフィド基、シリル基、シラノール基、ニトロ基、ニトロソ基、スルフィノ基、スルホ基、スルホナト基、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスホノ基、ホスホナト基、アミノ基、アンモニオ基又は1価の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R23、R24、R25及びR26、それらの2つ以上が結合して環状構造を形成していても良く、ヘテロ原子の結合を含んでいても良い。)
The thin film transistor substrate according to any one of claims 5 to 8, wherein the photobase generator is represented by the following formula.
Figure 2011222788
(In Formula (a), R 21 and R 22 are each independently hydrogen or a monovalent organic group, and may be the same or different. R 21 and R 22 are bonded to each other. May form a cyclic structure and may contain a heteroatom bond, provided that at least one of R 21 and R 22 is a monovalent organic group R 23 , R 24 , R 25 And R 26 , each independently, hydrogen, halogen, hydroxyl group, mercapto group, sulfide group, silyl group, silanol group, nitro group, nitroso group, sulfino group, sulfo group, sulfonate group, phosphino group, phosphinyl group, phosphono group, phosphonato group, an amino group, an ammonio group or a monovalent organic group, may be different even in the same .R 23, R 24, R 25 and R 26, those two or more binding May form a cyclic structure Te may, may contain a binding heteroatom.)
前記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型の前記薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型の前記薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層およびパッシベーション層の少なくとも一方が、少なくとも前記感光性ポリイミド絶縁層であることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に記載の薄膜トランジスタ基板。   At least one of the gate insulating layer in the top gate type thin film transistor or the gate insulating layer and the passivation layer in the bottom gate type thin film transistor among the semiconductor layer contact insulating layer is at least the photosensitive polyimide insulating layer. The thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the thin film transistor substrate is a thin film transistor substrate. 前記半導体層接触絶縁層のうち、トップゲート型の前記薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層、または、ボトムゲート型の前記薄膜トランジスタにおけるパッシベーション層が、少なくとも前記感光性ポリイミド絶縁層であることを特徴とする請求項10に記載の薄膜トランジスタ基板。   The gate insulating layer in the top gate type thin film transistor or the passivation layer in the bottom gate type thin film transistor among the semiconductor layer contact insulating layers is at least the photosensitive polyimide insulating layer. The thin film transistor substrate according to 1. 前記基板が、金属箔と、前記金属箔上に形成され、ポリイミドを含む平坦化層とを有するフレキシブル基板であることを特徴とする請求項1から請求項11までのいずれかの請求項に記載の薄膜トランジスタ基板。   The said board | substrate is a flexible substrate which has a metal foil and the planarization layer which is formed on the said metal foil and contains a polyimide, The claim in any one of Claim 1-11 characterized by the above-mentioned. Thin film transistor substrate. 前記フレキシブル基板が、前記平坦化層上に無機化合物を含む密着層を有することを特徴とする請求項12に記載の薄膜トランジスタ基板。   The thin film transistor substrate according to claim 12, wherein the flexible substrate has an adhesion layer containing an inorganic compound on the planarizing layer.
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