JP2720686B2 - Polyimide, method for producing the same, and photosensitive resin composition - Google Patents

Polyimide, method for producing the same, and photosensitive resin composition

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JP2720686B2 JP3566892A JP3566892A JP2720686B2 JP 2720686 B2 JP2720686 B2 JP 2720686B2 JP 3566892 A JP3566892 A JP 3566892A JP 3566892 A JP3566892 A JP 3566892A JP 2720686 B2 JP2720686 B2 JP 2720686B2
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弘茂 沖之島
英人 加藤
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、感光性を有するポリイ
ミド、その製造方法及び感光性樹脂組成物に関し、更に
詳述すると、例えば半導体素子上に光によって直接微細
なパターンの耐熱性、電気的及び機械的性質に優れた塗
膜を形成することができる感光性樹脂組成物の感光性樹
脂成分として有用なポリイミド及びその製造方法並びに
該組成物に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photosensitive polyimide, a method for producing the same, and a photosensitive resin composition. And a polyimide useful as a photosensitive resin component of a photosensitive resin composition capable of forming a coating film having excellent mechanical properties, a method for producing the same, and the composition.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
半導体素子上にパターンを形成するための耐熱性感光材
料としては、ポリアミック酸と重クロム酸塩からなる材
料(特開昭49−17374号公報)、ポリアミック酸
のカルボキシル基にエステル結合により感光基を導入す
ることからなる材料(特開昭49−115541、同6
0−37550号公報)、ポリアミック酸と感光基を有
するアミン化合物とからなる材料(特開昭54−145
794号公報)、ポリアミック酸と感光基を有するエポ
キシとを反応させて得られる材料(特開昭55−457
46号公報)等が提案されている。
2. Description of the Related Art
As a heat-resistant photosensitive material for forming a pattern on a semiconductor element, a material comprising a polyamic acid and a dichromate (Japanese Patent Laid-Open No. 49-17374), a photosensitive group formed by an ester bond to a carboxyl group of the polyamic acid is used. Materials to be introduced (Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 49-115541 and 6
0-37550), a material comprising a polyamic acid and an amine compound having a photosensitive group (JP-A-54-145).
794), a material obtained by reacting a polyamic acid with an epoxy having a photosensitive group (JP-A-55-457).
No. 46) has been proposed.

【0003】しかし、これらのポリイミドは、一般に溶
剤不溶性であるため、ポリアミック酸の形で素子上にコ
ーティングを行い、光硬化後高温でポストベークしてポ
リイミドとする必要があるが、素子への熱的影響や収縮
による歪みや応力を与えるおそれがあるという問題があ
る。
However, since these polyimides are generally insoluble in solvents, they need to be coated on the device in the form of a polyamic acid and post-baked at a high temperature after photo-curing to obtain a polyimide. There is a problem that distortion or stress due to mechanical influence or shrinkage may be given.

【0004】また、特定のテトラカルボン酸成分と芳香
族ジアミン化合物との重縮合物から有機溶剤可溶性の感
光性ポリイミドを得ることが提案されている(特開昭6
0−72925号公報)。
Further, it has been proposed to obtain an organic solvent-soluble photosensitive polyimide from a polycondensation product of a specific tetracarboxylic acid component and an aromatic diamine compound (Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 6).
0-72925).

【0005】しかし、このようにして得られるポリイミ
ドはレリーフパターンの形成材料として溶液にする際、
N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロ
リドン等の極性溶剤にしか溶解せず、溶剤が限られるた
めレリーフパターン形成において実用性に劣るものであ
る。
However, when the polyimide thus obtained is used as a material for forming a relief pattern in a solution,
It is insoluble only in polar solvents such as N, N-dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone, and is inferior in practicality in forming a relief pattern because the solvent is limited.

【0006】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
感光性を有し、種々の溶剤に可溶性であるポリイミド及
びその製造方法、並びにかかるポリイミドを配合し、高
温での硬化工程が不要であり、耐熱性、電気的及び機械
的性質に優れた塗膜を形成することができる感光性樹脂
組成物を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
Polyimide having photosensitivity and soluble in various solvents and a method for producing the same, and a coating film containing such a polyimide, which does not require a curing step at a high temperature and is excellent in heat resistance, electrical and mechanical properties It is an object of the present invention to provide a photosensitive resin composition capable of forming a polymer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、下記一般
式(5)で表わされる3−(ジクロロオルガノシリル)
プロピルメタクリレートと下記一般式(6)で表わされ
るクロロ(4’−フタル酸無水物)ジオルガノシランと
を共加水分解することにより、シロキサン鎖の両末端に
フタル酸無水物が結合し、シロキサン鎖の側鎖にメタク
リル基が導入された下記一般式(2)で表わされる新規
メタクリル基含有ビス(4’−フタル酸無水物)シロキ
サン化合物が得られることを知見した。
The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have found that 3- (dichloroorganosilyl) represented by the following general formula (5).
By co-hydrolyzing propyl methacrylate and chloro (4'-phthalic anhydride) diorganosilane represented by the following general formula (6), phthalic anhydride is bonded to both ends of the siloxane chain, and It has been found that a novel methacryl group-containing bis (4′-phthalic anhydride) siloxane compound represented by the following general formula (2) having a methacryl group introduced into a side chain thereof can be obtained.

【0008】[0008]

【化7】 (但し、式中R、R及びRは各々互いに同一又は
異種の炭素数1〜10のアルキル基、アリール基及びア
ルケニル基から選ばれる1価の基を示し、kは1〜20
の整数である。)
Embedded image (Wherein, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different and each represents a monovalent group selected from an alkyl group, an aryl group and an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, and k is 1 to 20)
Is an integer. )

【0009】更に、この式(2)で表わされるシロキサ
ン化合物に必要により下記一般式(3)で表わされる他
のテトラカルボン酸二無水物を加え、これに下記一般式
(4)で表わされるジアミン成分とを反応させることに
より、式(A)で示される繰り返し単位又は式(A)と
式(B)で示される繰り返し単位からなるポリイミドが
得られること、そしてこのポリイミドが感光性樹脂組成
物の感光性樹脂成分として有効であることを知見した。
Further, if necessary, another tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (3) is added to the siloxane compound represented by the general formula (2), and a diamine represented by the following general formula (4) is added thereto. By reacting the components, a polyimide comprising a repeating unit represented by the formula (A) or a repeating unit represented by the formula (A) and the formula (B) is obtained. It has been found that it is effective as a photosensitive resin component.

【0010】[0010]

【化8】 Embedded image

【0011】[0011]

【化9】 から選ばれる4価の基、Yは炭素数6〜30の芳香族環
含有ジアミン残基、 ケイ素原子数2〜20のシロキサン、シルアルキレン及
びシルアリーレンのジアミン残基から選ばれる2価の基
である。)
Embedded image A tetravalent group selected from: Y is an aromatic ring-containing diamine residue having 6 to 30 carbon atoms; It is a divalent group selected from diamine residues of siloxane having 2 to 20 silicon atoms, silalkylene and silarylene. )

【0012】[0012]

【化10】 (但し、X,Y,R,R,R,kは上記と同様の
意味を示し、単位Aと単位Bとの割合B/Aは0〜5の
値を示す。)
Embedded image (However, X, Y, R 1 , R 2 , R 3 , and k have the same meaning as described above, and the ratio B / A between the unit A and the unit B indicates a value of 0 to 5.)

【0013】かかるポリイミドは、感光性を有し、耐熱
性に優れているため、従来の非感光性ポリイミドのよう
に画像形成用の別のフォトレジストを必要とせず、レリ
ーフパターン形成工程が簡略化できる。しかも従来の感
光基を有するポリイミドと比べて有機溶剤に対する溶解
性に優れ、アミド類、エーテル類、セロソルブ類、ケト
ン類、エステル類等幅広い溶剤に溶解し、レリーフパタ
ーン形成において実用的であると共に、感光性ポリアミ
ック酸使用時に必要なイミド化工程を省略でき、半導体
素子への熱的影響や収縮による歪みや応力を与えること
がない。
Since such polyimide has photosensitivity and excellent heat resistance, it does not require a separate photoresist for image formation unlike conventional non-photosensitive polyimide, and simplifies the step of forming a relief pattern. it can. Moreover, it has higher solubility in organic solvents than polyimides having conventional photosensitive groups, and is soluble in a wide range of solvents such as amides, ethers, cellosolves, ketones, and esters, and is practical in forming a relief pattern. The imidization step required when using the photosensitive polyamic acid can be omitted, and no distortion or stress due to thermal influence or shrinkage is applied to the semiconductor element.

【0014】このため、上記ポリイミドを含む感光性樹
脂組成物、特にこのポリイミドに光重合開始剤及び有機
溶剤を配合した感光性樹脂溶液組成物は、例えば半導体
素子上に光によって直接微細なパターンを形成すること
が可能であり、耐熱性、電気的及び機械的性質に優れた
塗膜を与えるので、各種半導体素子用あるいは液晶表示
素子用配向膜、多層プリント版絶縁膜用等のコーティン
グ用途として有用であることを見い出し、本発明をなす
に至ったものである。
For this reason, a photosensitive resin composition containing the above-mentioned polyimide, particularly a photosensitive resin solution composition obtained by mixing a photopolymerization initiator and an organic solvent with this polyimide, for example, forms a fine pattern directly on a semiconductor element by light. Since it can be formed and gives a coating film with excellent heat resistance, electrical and mechanical properties, it is useful as a coating application for various semiconductor devices, liquid crystal display device alignment films, multilayer printing plate insulation films, etc. Thus, the present invention has been accomplished.

【0015】従って、本発明は、上記繰り返し単位A又
は上記繰り返し単位AとBとからなるポリイミド、式
(2)の化合物に必要により式(3)の化合物を加え、
これを式(4)の化合物と反応させる上記ポリイミドの
製造方法、及び、上記ポリイミドを感光性樹脂として含
む感光性樹脂組成物を提供するものである。
Accordingly, the present invention provides a polyimide comprising the above repeating unit A or the above repeating units A and B, a compound of the formula (2), if necessary, a compound of the formula (3),
It is intended to provide a method for producing the above polyimide by reacting this with a compound of the formula (4), and a photosensitive resin composition containing the above polyimide as a photosensitive resin.

【0016】以下、本発明につき更に詳しく説明する
と、本発明のポリイミドは下記繰り返し単位A又は繰り
返し単位AとBとからなるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The polyimide of the present invention comprises the following repeating unit A or repeating units A and B.

【0017】[0017]

【化11】 Embedded image

【0018】ここで、式中R、R及びRは各々互
いに同一又は異種の炭素数1〜10のアルキル基、アリ
ール基及びアルケニル基から選ばれる1価の基であり、
例えば代表的なものとして、メチル基、エチル基、プロ
ピル基などの低級アルキル基;ビニル基、アリル基など
の低級アルケニル基;フェニル基、トリル基などのアリ
ール基が挙げられる。また、kは1〜20の整数、好ま
しくは1〜10の整数である。更に、Xは4価の有機
基、Yは2価の有機基であり、これらの具体例は後述す
る。単位Aと単位Bの割合B/Aは0〜5であるが、該
ポリイミドを感光性樹脂として用いる場合、感度の点か
らB/A≧3が好ましい。
Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each a monovalent group selected from the same or different alkyl, aryl and alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms;
For example, typical examples include a lower alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group; a lower alkenyl group such as a vinyl group and an allyl group; and an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group. K is an integer of 1 to 20, preferably 1 to 10. Further, X is a tetravalent organic group and Y is a divalent organic group, and specific examples thereof will be described later. The ratio B / A between the unit A and the unit B is 0 to 5, but when the polyimide is used as a photosensitive resin, B / A ≧ 3 is preferable in terms of sensitivity.

【0019】なお、式(1)の分子量は通常1,500
〜500,000である。
The molecular weight of the formula (1) is usually 1,500
~ 500,000.

【0020】このポリイミドは上述したように下記式
(2)で表わされるシロキサン化合物と、下記一般式
(3)で表わされる他のテトラカルボン酸二無水物、及
び下記一般式(4)で表わされるジアミン成分から合成
することができる。
This polyimide is, as described above, a siloxane compound represented by the following formula (2), another tetracarboxylic dianhydride represented by the following formula (3), and a polyimide represented by the following formula (4). It can be synthesized from a diamine component.

【0021】[0021]

【化12】 Embedded image

【0022】ここで、式(2)で表わされるシロキサン
化合物は新規化合物であり、このシロキサン化合物は上
述したように下記一般式(5)で表わされる3−(ジク
ロロオルガノシリル)プロピルメタクリレートと下記一
般式(6)で表わされるクロロ(4’−フタル酸無水
物)ジオルガノシランとを共加水分解することにより得
ることができる。
Here, the siloxane compound represented by the formula (2) is a novel compound, and this siloxane compound is, as described above, 3- (dichloroorganosilyl) propyl methacrylate represented by the following general formula (5) and It can be obtained by co-hydrolyzing chloro (4′-phthalic anhydride) diorganosilane represented by the formula (6).

【0023】[0023]

【化13】 (但し、式中R、R及びRは上記と同様の意味を
示す。)
Embedded image (However, R 1 , R 2 and R 3 in the formula have the same meaning as described above.)

【0024】この場合、式(5)で表わされる3−(ジ
クロロオルガノシリル)プロピルメタクリレート1モル
に対して式(6)で表わされるクロロ(4’−フタル酸
無水物)ジオルガノシランを0.01〜5モル、好まし
くは0.1〜2モルの範囲で使用し、好ましくは溶媒を
用いて共加水分解させることができる。反応の際の溶媒
としては、テトラヒドロフラン、アセトン、ジエチルエ
ーテル、イソプロピルエーテル、ジクロロメタン、クロ
ロホルム、トルエン、キシレン等が挙げられ、これらを
単独で又は2種以上を混合して用いることができる。こ
れらの溶媒の中ではテトラヒドロフラン、アセトンが好
ましい。この際の反応温度は0℃〜溶媒の沸点、好まし
くは0℃〜室温である。反応時間は通常1〜48時間、
代表的には6〜24時間である。
In this case, chloro (4'-phthalic anhydride) diorganosilane represented by the formula (6) is added to 0.1 mol of 3- (dichloroorganosilyl) propyl methacrylate represented by the formula (5) in an amount of 0.1 mol. It is used in the range of from 01 to 5 mol, preferably from 0.1 to 2 mol, and can preferably be co-hydrolyzed using a solvent. Examples of the solvent for the reaction include tetrahydrofuran, acetone, diethyl ether, isopropyl ether, dichloromethane, chloroform, toluene, xylene and the like, and these can be used alone or as a mixture of two or more. Among these solvents, tetrahydrofuran and acetone are preferred. The reaction temperature at this time is from 0 ° C to the boiling point of the solvent, preferably from 0 ° C to room temperature. The reaction time is usually 1 to 48 hours,
Typically, it is 6 to 24 hours.

【0025】また、加水分解に使用する水の量は、式
(2)、式(3)の化合物に対して大過剰に使用し、具
体的には式(2)と式(3)の化合物の合計100重量
部に対して500〜3,000重量部の範囲とすること
が好ましい。加水分解に際し、まず水と溶媒の混合物に
式(2)で表わされる3−(ジクロロオルガノシリル)
プロピルメタクリレートをゆっくりと滴下し、次いで式
(3)で表わされるクロロ(4’−フタル酸無水物)ジ
オルガノシランをゆっくり滴下することが好ましい。
The amount of water used for the hydrolysis is used in a large excess with respect to the compounds of the formulas (2) and (3), and specifically, the compounds of the formulas (2) and (3) Is preferably in the range of 500 to 3,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight in total. In the hydrolysis, first, a mixture of water and a solvent is added to 3- (dichloroorganosilyl) represented by the formula (2).
It is preferable to slowly drop propyl methacrylate and then slowly drop chloro (4'-phthalic anhydride) diorganosilane represented by the formula (3).

【0026】反応終了後、トルエン、ジエチルエーテ
ル、イソプロピルエーテルなどの溶媒を加え、反応生成
物をこの溶媒層に移し、該溶媒層を採取した後、水洗
し、塩酸を除去し、その後溶媒を留去して式(2)で表
わされるシロキサン化合物の粗生成物を得ることができ
る。
After completion of the reaction, a solvent such as toluene, diethyl ether or isopropyl ether is added, the reaction product is transferred to this solvent layer, and the solvent layer is collected, washed with water, and hydrochloric acid is removed. By leaving, a crude product of the siloxane compound represented by the formula (2) can be obtained.

【0027】なお、共加水分解による粗生成物に、無水
酢酸を式(6)の化合物の仕込み量1モルに対して1〜
2モル加え、更に重合禁止剤、例えばハイドロキノンモ
ノメチルエーテルを添加し、トルエン、キシレンなどの
溶媒を用いて加熱脱水反応を行い、副生成物を目的の式
(2)のシロキサン化合物に変換することが好ましい。
この場合の反応温度は50℃〜溶媒の沸点、好ましくは
50〜90℃である。反応時間は通常10分〜3時間、
代表的には30分〜1時間である。反応後、ヘキサン等
を用いて再沈殿化を行うことにより、式(2)で表わさ
れるシロキサン化合物が得られる。
Acetic anhydride was added to the crude product of the cohydrolysis in an amount of 1 to 1 mol per 1 mol of the compound of the formula (6).
Addition of 2 moles, further addition of a polymerization inhibitor, for example, hydroquinone monomethyl ether, and heat dehydration reaction using a solvent such as toluene and xylene to convert a by-product into a target siloxane compound of the formula (2). preferable.
The reaction temperature in this case is from 50 ° C to the boiling point of the solvent, preferably from 50 to 90 ° C. The reaction time is usually 10 minutes to 3 hours,
Typically, it is 30 minutes to 1 hour. After the reaction, reprecipitation is performed using hexane or the like to obtain a siloxane compound represented by the formula (2).

【0028】本発明のポリイミドの製造にこの式(2)
のシロキサン化合物とともに使用され得るテトラカルボ
ン酸二無水物は下記式(3)で表わされるものである。
This formula (2) is used for the production of the polyimide of the present invention.
The tetracarboxylic dianhydride which can be used together with the siloxane compound of the formula (1) is represented by the following formula (3).

【0029】[0029]

【化14】 この式中Xは4価の有機基であり、具体的にXとテトラ
カルボン酸二無水物を例示すると次の通りである。
Embedded image In the formula, X is a tetravalent organic group, and specific examples of X and tetracarboxylic dianhydride are as follows.

【0030】[0030]

【化15】 Embedded image

【0031】なお、テトラカルボン酸二無水物は1種を
単独で又は2種以上を併用して用いることができる。従
って、上記単位B中のXは1種であっても2種以上の組
み合わせであっても良い。
The tetracarboxylic dianhydride can be used alone or in combination of two or more. Therefore, X in the unit B may be one type or a combination of two or more types.

【0032】一方、本発明の感光性ポリイミドの原料と
なるジアミンは、下記式(4)で表わされるものであ
る。
On the other hand, the diamine used as a raw material of the photosensitive polyimide of the present invention is represented by the following formula (4).

【0033】[0033]

【化16】 HN−Y−NH …(4)Embedded image H 2 N—Y—NH 2 (4)

【0034】この式中Yはジアミン残基であり、かかる
ジアミン残基を有するジアミンのうち、炭素数6〜30
の芳香族環含有ジアミンは、具体的に示すとp−フェニ
レンジアミン、m−フェニレンジアミン、4,4’−ジ
アミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニ
ルエーテル、2,2’−ビス(4−アミノフェニル)プ
ロパン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、4,
4’−ジアミノジフェニルスルフィド、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、1,4−ビス(m−ア
ミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス(p
−アミノフェニルスルホニル)ベンゼン、1,4−ビス
(m−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、1,4
−ビス(p−アミノフェニルチオエーテル)ベンゼン、
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−メチル−4−(4−
アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン、2,2−ビス
〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕プロパン、1,1−ビス〔4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル〕エタン、1,1−ビス〔3−メチル−
4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、1,
1−ビス〔3−クロロ−4−(4−アミノフェノキシ)
フェニル〕エタン、1,1−ビス〔3,5−ジメチル−
4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕エタン、ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビ
ス〔3−メチル−4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕メタン、ビス〔3−クロロ−4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル〕メタン、ビス〔3,5−ジメチル−
4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕メタン、ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、
2,2−ビス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル〕パーフルオロプロパンから選ばれる炭素数6〜30
の芳香族環含有ジアミンである。また、Yとして下記式
のようなアミノ基、アミド基の核置換基を有するジアミ
ンであってもよい。
In this formula, Y is a diamine residue, and among the diamines having such a diamine residue, C 6-30
Specific examples of the aromatic ring-containing diamine are p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, and 2,2′-bis (4-aminophenyl ) Propane, 4,4′-diaminodiphenylsulfone, 4,
4'-diaminodiphenyl sulfide, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4
-Aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (m-aminophenylsulfonyl) benzene, 1,4-bis (p
-Aminophenylsulfonyl) benzene, 1,4-bis (m-aminophenylthioether) benzene, 1,4
-Bis (p-aminophenylthioether) benzene,
2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3-methyl-4- (4-
Aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3-chloro-4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 1,1-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ethane, 1,1 -Bis [3-methyl-
4- (4-aminophenoxy) phenyl] ethane, 1,
1-bis [3-chloro-4- (4-aminophenoxy)
Phenyl] ethane, 1,1-bis [3,5-dimethyl-
4- (4-aminophenoxy) phenyl] ethane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3-methyl-4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3-chloro- 4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [3,5-dimethyl-
4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone,
C6-C30 selected from 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] perfluoropropane
Is an aromatic ring-containing diamine. Further, Y may be a diamine having a core substituent of an amino group or an amide group represented by the following formula.

【0035】[0035]

【化17】 Embedded image

【0036】更に、ケイ素原子数2〜20のシロキサ
ン、シルアルキレン及びシルアリーレンのジアミン残基
を有するジアミンは下記の通りである。
Further, diamines having diamine residues of siloxane, silalkylene and silarylene having 2 to 20 silicon atoms are as follows.

【0037】[0037]

【化18】 Embedded image

【0038】[0038]

【化19】 Embedded image

【0039】これらのジアミンは1種を単独で又は2種
以上を併用して用いても良い。本発明の感光性ポリイミ
ド中のYは上記ジアミン残基であり、従って、Yは1種
であっても2種以上の組み合わせであっても良い。
These diamines may be used alone or in combination of two or more. Y in the photosensitive polyimide of the present invention is the above-mentioned diamine residue, and therefore, Y may be one type or a combination of two or more types.

【0040】本発明の感光性ポリイミドは、一般に次の
手順で得ることができる。
The photosensitive polyimide of the present invention can be generally obtained by the following procedure.

【0041】即ち、まず式(2)で表わされるシロキサ
ン化合物と式(3)で表わされるテトラカルボン酸二無
水物からなるテトラカルボン酸成分と、式(4)で表わ
されるジアミンからなるジアミン成分とを略等モルの使
用割合で有機溶媒中で重合反応させ、ポリアミック酸溶
液を得る。この際の反応温度は0〜100℃、特に80
℃以下て1〜48時間反応させることか好ましい。
That is, first, a siloxane compound represented by the formula (2), a tetracarboxylic acid component composed of a tetracarboxylic dianhydride represented by the formula (3), and a diamine component composed of a diamine represented by the formula (4) Are polymerized in an organic solvent in a proportion of about equimolar to obtain a polyamic acid solution. The reaction temperature at this time is 0 to 100 ° C., particularly 80
It is preferable to carry out the reaction at a temperature of not more than ° C for 1 to 48 hours.

【0042】得られたポリアミック酸溶液に、更に無水
酢酸、ピリジン、第3級アミン等のイミド化剤を加え、
イミド化反応を行う。この際の反応温度は0〜100
℃、特に80℃以下で30分〜5時間反応させることか
好ましい。
An imidizing agent such as acetic anhydride, pyridine and tertiary amine is further added to the obtained polyamic acid solution,
An imidization reaction is performed. The reaction temperature at this time is 0 to 100
The reaction is preferably carried out at a temperature of at most 80 ° C, particularly at most 80 ° C for 30 minutes to 5 hours.

【0043】これらの重合反応及びイミド化反応に使用
できる溶媒としては、例えばジエチレングリコールジメ
チルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテ
ル、N,N−ジメチルスルホキシド、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−メ
チル−2−ピロリドン、ヘキサメチレンホスホアミド、
シクロヘキサノン、シクロペンタノン、γ−ブチロラク
トン、ブチルアセテート、エチルアセテート等を用いる
ことができる。
Solvents that can be used in these polymerization and imidation reactions include, for example, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, N, N-dimethylsulfoxide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N- Methyl-2-pyrrolidone, hexamethylenephosphamide,
Cyclohexanone, cyclopentanone, γ-butyrolactone, butyl acetate, ethyl acetate and the like can be used.

【0044】この反応によって本発明の感光性ポリイミ
ドが得られる。
By this reaction, the photosensitive polyimide of the present invention is obtained.

【0045】本発明のポリイミドは感光性樹脂として使
用し、感光性樹脂組成物を構成することができる。この
場合、該組成物には光重合開始剤を配合することが好ま
しく、また上記ポリイミドを溶解し、組成物を溶液状に
するため有機溶剤を配合することが好ましい。
The polyimide of the present invention can be used as a photosensitive resin to form a photosensitive resin composition. In this case, a photopolymerization initiator is preferably added to the composition, and an organic solvent is preferably added to dissolve the polyimide and make the composition into a solution.

【0046】なお、光重合開始剤としては次のようなも
のを挙げることができる。例えば、ミヒラーズケトン、
ベンゾイン、2−メチルベンゾイン、ベンゾインメチル
エーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソ
プロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2
−t−ブチルアントラキノン、1,2−ベンゾ−9,1
0−アントラキノン、アントラキノン、メチルアントラ
キノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェ
ノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、チオキサント
ン、1,5−アセナフテン、2,2−ジメトキシ−2−
フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシ
ルフェニルケトン、2−メチル−〔4−(メチルチオ)
フェニル〕−2−モルフォリノ−1−プロパノン、ジア
セチル、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジ
ルジエチルケタール、ジフェニルジスルフィド、アント
ラセン、2−ニトロフルオレン、ジベンザルアセトン、
1−ニトロピレン、1,8−ジニトロピレン、1,2−
ナフトキノン、1,4−ナフトキノン、1,2−ベンズ
アントラキノン、3,3’−カルボニルビス(7−ジエ
チルアミノクマリン)、N−フェニルグリシン、2,6
−ジ(p−アジドベンザル)−4−メチルシクロヘキサ
ノン、2,6−ジ(p−アジドベンザル)シクロヘキサ
ノン、4,4’−ジアジドカルコン、4,4’−ジアジ
ドベンザルアセトン、4,4’−ジアジドスチルベン、
4,4’−ジアジドベンゾフェノン、4,4’−ジアジ
ドジフェニルメタン、4,4’−ジアジドジフェニルア
ミン等が挙げられる。
The following can be mentioned as the photopolymerization initiator. For example, Michler's ketone,
Benzoin, 2-methylbenzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, 2
-T-butylanthraquinone, 1,2-benzo-9,1
0-anthraquinone, anthraquinone, methylanthraquinone, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, acetophenone, benzophenone, thioxanthone, 1,5-acenaphthene, 2,2-dimethoxy-2-
Phenylacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl- [4- (methylthio)
Phenyl] -2-morpholino-1-propanone, diacetyl, benzyl, benzyldimethylketal, benzyldiethylketal, diphenyldisulfide, anthracene, 2-nitrofluorene, dibenzalacetone,
1-nitropyrene, 1,8-dinitropyrene, 1,2-
Naphthoquinone, 1,4-naphthoquinone, 1,2-benzanthraquinone, 3,3′-carbonylbis (7-diethylaminocoumarin), N-phenylglycine, 2,6
-Di (p-azidobenzal) -4-methylcyclohexanone, 2,6-di (p-azidobenzal) cyclohexanone, 4,4'-diazidochalcone, 4,4'-diazidobenzalacetone, 4,4'- Diazide stilbene,
4,4'-diazidobenzophenone, 4,4'-diazidodiphenylmethane, 4,4'-diazidodiphenylamine and the like.

【0047】これらの光重合開始剤はその1種を単独で
又は2種以上を併用し、本発明のポリイミドに対し0.
1〜20重量%、特に0.1〜10重量%の範囲で使用
することが好ましい。
These photopolymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
It is preferable to use it in the range of 1 to 20% by weight, particularly 0.1 to 10% by weight.

【0048】更に、有機溶剤としては、本発明のポリイ
ミド及び光重合開始剤のいずれも溶解する有機溶剤を選
択することが好ましい。具体的には、例えばN−メチル
−2−ピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、
N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;テトラヒ
ドロフラン、1,4−ジオキサン、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエ
ーテル等のエーテル類;メチルセロソルブ、エチルセロ
ソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類;アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シ
クロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類;γ−
ブチロラクトン、ブチルセロソルブアセテート、ブチル
アセテート、エチルアセテート等のエステル類等、幅広
い有機溶剤を使用することができる。従って、このよう
な有機溶剤を用いてポリイミドを溶解した感光性樹脂溶
液組成物はレリーフパターン形成において実用的であ
る。
Further, as the organic solvent, it is preferable to select an organic solvent that dissolves both the polyimide of the present invention and the photopolymerization initiator. Specifically, for example, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide,
Amides such as N, N-dimethylformamide; ethers such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether; cellosolves such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, butyl cellosolve; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone; Ketones such as cyclopentanone and cyclohexanone; γ-
A wide range of organic solvents such as esters such as butyrolactone, butyl cellosolve acetate, butyl acetate and ethyl acetate can be used. Therefore, a photosensitive resin solution composition in which polyimide is dissolved using such an organic solvent is practical for forming a relief pattern.

【0049】なお、これらの有機溶剤はその1種を単独
で又は2種以上を混合して用いることができる。また、
使用量は、感光性樹脂組成物全体の30〜98重量%、
特に40〜95重量%の範囲が好ましい。
These organic solvents can be used alone or as a mixture of two or more. Also,
The amount used is 30 to 98% by weight of the entire photosensitive resin composition,
Particularly, a range of 40 to 95% by weight is preferable.

【0050】また、上記有機溶剤以外にも、塗布性を向
上させるためトルエン、キシレン等の有機溶剤を本発明
のポリイミドと光重合開始剤の溶解性を損なわない程度
に添加することができる。
In addition to the above-mentioned organic solvents, organic solvents such as toluene and xylene can be added to improve the coating properties to such an extent that the solubility of the polyimide of the present invention and the photopolymerization initiator is not impaired.

【0051】更に、本発明の感光性樹脂組成物には、感
光性の改良を目的として光重合性官能基を有する化合物
を添加することもできる。このような化合物としては、
例えばブチルアクリラート、シクロヘキシルアクリラー
ト、ジメチルアミノエチルメタクリラート、ベンジルア
クリラート、カルビトールアクリラート、2−エチルヘ
キシルアクリラート、2−エチルヘキシルメタクリラー
ト、ラウリルメタクリラート、2−ヒドロキシエチルア
クリラート、2−ヒドロキシエチルメタクリラート、2
−ヒドロキシプロピルアクリラート、2−ヒドロキシプ
ロピルメタクリラート、グリシジルメタクリラート、N
−メチロールアクリルアミド、N−ジアセトンアクリル
アミド、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N−
ビニルピロリドン、エチレングリコールジアクリラー
ト、ジエチレングリコールジアクリラート、トリエチレ
ングリコールジアクリラート、ブチレングリコールジア
クリラート、ブチレングリコールジメタクリラート、ネ
オペンチルグリコールジアクリラート、ネオペンチルグ
リコールジメタクリラート、1;4−ブタンジオールジ
アクリラート、1;6−ヘキサンジオールジアクリラー
ト、1;6−ヘキサンジオールジメタクリラート、ペン
タエリスリトールジアクリラート、ペンタエリスリトー
ルトリアクリラート、トリメチロールプロパントリアク
リラート、トリメチロールプロパントリメタクリラート
などを挙げることができる。
Further, a compound having a photopolymerizable functional group may be added to the photosensitive resin composition of the present invention for the purpose of improving the photosensitivity. Such compounds include:
For example, butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, benzyl acrylate, carbitol acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxy Ethyl methacrylate, 2
-Hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, glycidyl methacrylate, N
-Methylolacrylamide, N-diacetoneacrylamide, N, N'-methylenebisacrylamide, N-
Vinylpyrrolidone, ethylene glycol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, butylene glycol diacrylate, butylene glycol dimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol dimethacrylate, 1: 4 -Butanediol diacrylate, 1: 6-hexanediol diacrylate, 1: 6-hexanediol dimethacrylate, pentaerythritol diacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane triacrylate Methacrylate and the like can be mentioned.

【0052】本発明の感光性樹脂組成物によれば、例え
ば半導体素子表面にパターン化された耐熱性、電気的及
び機械的性質に優れたポリイミド皮膜を得ることができ
る。
According to the photosensitive resin composition of the present invention, for example, a patterned polyimide film having excellent heat resistance, electrical and mechanical properties can be obtained on the surface of a semiconductor element.

【0053】このパターン化されたポリイミド皮膜を形
成する場合、一般的に次の方法を採用することができ
る。まず、本発明の感光性樹脂組成物をスピンコート、
浸漬又は印刷等の公知方法により、シリコンウェーハ、
金属板又はガラス板等の基板上に塗布する。次に電気炉
あるいはホットプレート等の加熱手段を用いて塗膜を加
熱し、30〜150℃の温度で数分〜数十分プリベーク
を行い、塗膜中の大部分の溶剤を除去する。この塗膜に
ネガマスクを置き、可視光線、紫外線あるいは放射線、
好ましくは紫外線を照射する。次いで、未露光部分を現
像液で溶解除去してレリーフパターンを得ることができ
る。なお、現像液は本発明の感光性樹脂組成物に用いる
ことができるとして例示した有機溶剤を使用することが
できるが、これに加えて本発明のポリイミドを溶解しな
い非溶媒のメタノール、エタノール、プロパノール等の
低級アルコールとの混合液を使用することもできる。ま
た、所望により上記非溶媒中でリンスし、更に所望によ
り上記加熱手段にて150〜200℃の温度で数十分〜
数時間加熱して溶剤を揮発させることができる。
In forming this patterned polyimide film, the following method can be generally employed. First, the photosensitive resin composition of the present invention is spin-coated,
By a known method such as immersion or printing, silicon wafer,
It is applied on a substrate such as a metal plate or a glass plate. Next, the coating film is heated using a heating means such as an electric furnace or a hot plate, and prebaked at a temperature of 30 to 150 ° C. for several minutes to several tens minutes to remove most of the solvent in the coating film. Put a negative mask on this coating, visible light, ultraviolet light or radiation,
Irradiation with ultraviolet rays is preferred. Next, the unexposed portion is dissolved and removed with a developer to obtain a relief pattern. As the developer, the organic solvents exemplified as being usable in the photosensitive resin composition of the present invention can be used. In addition, non-solvents methanol, ethanol, and propanol which do not dissolve the polyimide of the present invention can be used. A mixed solution with a lower alcohol such as the above can also be used. If desired, rinse in the non-solvent, and if necessary, at the temperature of 150 to 200 ° C. for several tens of minutes by the heating means.
The solvent can be volatilized by heating for several hours.

【0054】従って、本発明の感光性樹脂組成物によれ
ば、従来の非感光性ポリイミドのように画像形成用の別
のフォトレジスを必要とせず、レリーフパターン形成工
程を簡略化することができる。また、ポリイミド皮膜形
成は、溶剤を蒸発させれば良く、従来のポリアミック酸
使用時に必要な高温でのイミド工程を省略でき、素子へ
の熱的影響や収縮による歪みや応力を与えることがな
く、信頼性に優れた半導体を得ることができる。
Therefore, according to the photosensitive resin composition of the present invention, a separate photoresist for image formation is not required unlike the conventional non-photosensitive polyimide, and the step of forming a relief pattern can be simplified. . In addition, the polyimide film may be formed by evaporating the solvent, and can omit the imide process at a high temperature required when using a conventional polyamic acid, without giving any distortion or stress due to thermal influence or shrinkage on the element, A highly reliable semiconductor can be obtained.

【0055】本発明の感光性樹脂組成物は、例えばジャ
ンクションコート膜、パッシベーション膜、バッファー
コート膜、α線遮蔽膜等の半導体素子表面保護膜や多層
配線用の層間絶縁膜のような半導体素子用絶縁膜、ある
いは液晶表示素子用配向膜、多層プリント基板用絶縁膜
等の皮膜形成用途に好適に用いることができる。
The photosensitive resin composition of the present invention can be used for a semiconductor element such as a surface protection film for a semiconductor element such as a junction coat film, a passivation film, a buffer coat film, an α-ray shielding film, or an interlayer insulating film for multilayer wiring. It can be suitably used for forming a film such as an insulating film, an alignment film for a liquid crystal display element, and an insulating film for a multilayer printed board.

【0056】[0056]

【実施例】【Example】

【0057】以下、実施例を示し、本発明を具体的に説
明するか、本発明は下記の実施例に制限されるものでは
ない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

【0058】まず、実施例で用いた式(2)で表わされ
るシロキサン化合物を次のように合成した。
First, the siloxane compound represented by the formula (2) used in the examples was synthesized as follows.

【0059】〔合成例1〕 (1)共加水分解 リフラックスコンデンサー、温度計、撹拌機及び滴下ロ
ートを備えた2リットルフラスコに純水500ml及び
テトラヒドロフラン150mlを仕込んだ後、フラスコ
内を5℃に冷却し、3−(ジクロロメチルシリル)−プ
ロピルメタクリレート(12.0g、5.0×10−2
モル)のテトラヒドロフラン溶液80mlを2時間かけ
て滴下した。滴下終了後、反応溶液を撹拌しながら5℃
で1時間熟成させた。
Synthesis Example 1 (1) Co-hydrolysis 500 ml of pure water and 150 ml of tetrahydrofuran were charged into a 2 liter flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer and a dropping funnel. After cooling, 3- (dichloromethylsilyl) -propyl methacrylate (12.0 g, 5.0 × 10 −2)
(Mol) of tetrahydrofuran was added dropwise over 2 hours. After dropping, the reaction solution is stirred at 5 ° C.
For 1 hour.

【0060】熟成終了後、5℃に冷却しながら4−(ク
ロロジメチルシリル)−フタル酸無水物(24.0g、
1.0×10−1モル)のテトラヒドロフラン溶液22
0mlを4時間かけて滴下した。滴下終了後、反応溶液
を撹拌しなから25℃で12時間熟成させた。反応終了
後、トルエンを200ml加え、有機層を250mlの
水で3回洗浄した後、溶媒を減圧下に留去することによ
り無色液体31.8gを得た。
After completion of the ripening, 4- (chlorodimethylsilyl) -phthalic anhydride (24.0 g,
1.0 × 10 −1 mol) in tetrahydrofuran solution 22
0 ml was added dropwise over 4 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was aged at 25 ° C. for 12 hours while stirring. After completion of the reaction, 200 ml of toluene was added, the organic layer was washed three times with 250 ml of water, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 31.8 g of a colorless liquid.

【0061】(2)加熱脱水 リフラックスコンデンサー、温度計及び撹拌機を備えた
500mlフラスコに反応生成物、無水酢酸(10.5
g、1.0×10−1モル)、トルエン150ml及び
ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1gを加えた
後、反応溶液を撹拌させながら80℃で30分加熱し
た。加熱終了後、ヘキサンを用いて再沈殿化を行うこと
により白色固体15.7gを得た(収率52%)。
(2) Dehydration by heating The reaction product and acetic anhydride (10.5) were placed in a 500 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer and a stirrer.
g, 1.0 × 10 −1 mol), 150 ml of toluene and 0.1 g of hydroquinone monomethyl ether, and the reaction solution was heated at 80 ° C. for 30 minutes while stirring. After completion of the heating, reprecipitation was performed using hexane to obtain 15.7 g of a white solid (yield: 52%).

【0062】得られた化合物についてH−NMR及び
赤外線吸収スペクトルによる同定を行った。その結果、
得られた化合物は下記式(2−a)で表わされる構造を
有することが確認された。
The obtained compound was identified by 1 H-NMR and infrared absorption spectrum. as a result,
It was confirmed that the obtained compound had a structure represented by the following formula (2-a).

【0063】[0063]

【化20】 Embedded image

【0064】[0064]

【化21】 H−NMR;アセトン−d δ(ppm) 赤外線吸収スペクトル; (cm−1) 1854,1778 (C=O 酸無水物) 1715 (C=O メタクリル基) 1081 (Si−O) 1257,796 (Si−CHEmbedded image1 H-NMR; acetone-d6  δ (ppm)Infrared absorption spectrum; (cm-1) 1854,1778 (C = O acid anhydride) 1715 (C = O methacrylic group) 1081 (Si-O) 1257,796 (Si-CH)3)

【0065】〔合成例2〕 (1)共加水分解 リフラックスコンデンサー、温度計、撹拌機及び滴下ロ
ートを備えた2リットルフラスコに純水400ml及び
テトラヒドロフラン120mlを仕込んだ後、フラスコ
内を5℃に冷却し、3−(ジクロロメチルシリル)プロ
ピルメタクリレート(12.0g、5.0×10−2
ル)のテトラヒドロフラン溶液80mlを2時間かけて
滴下した。滴下終了後、反応溶液を撹拌しながら5℃で
1時間熟成させた。
[Synthesis Example 2] (1) Co-hydrolysis 400 ml of pure water and 120 ml of tetrahydrofuran were charged into a 2-liter flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer and a dropping funnel. After cooling, a solution of 3- (dichloromethylsilyl) propyl methacrylate (12.0 g, 5.0 × 10 −2 mol) in 80 ml of tetrahydrofuran was added dropwise over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was aged at 5 ° C. for 1 hour while stirring.

【0066】熟成終了後、5℃に冷却しながら4−(ク
ロロジメチルシリル)−フタル酸無水物(8.0g、
3.3×10−2モル)のテトラヒドロフラン溶液15
0mlを3時間かけて滴下した。滴下終了後、トルエン
を200ml加え、有機層を250mlの水で3回洗浄
した後、溶媒を留去することにより、無色液体16.5
gを得た。
After completion of the ripening, 4- (chlorodimethylsilyl) -phthalic anhydride (8.0 g,
3.3 × 10 −2 mol) in tetrahydrofuran solution 15
0 ml was added dropwise over 3 hours. After completion of the dropwise addition, 200 ml of toluene was added, and the organic layer was washed three times with 250 ml of water. Then, the solvent was distilled off to obtain a colorless liquid 16.5.
g was obtained.

【0067】(2)加熱脱水 リフラックスコンデンサー、温度計及び撹拌機を備えた
500mlフラスコに反応生成物、無水酢酸(3.4
g、3.3×10−2モル)、トルエン100ml及び
ハイドロキノンモノメチルエーテル0.1gを加えた
後、反応溶液を撹拌させながら80℃で30分加熱し
た。加熱終了後、ヘキサンを用いて再沈殿化を行うこと
により、白色固体7.3gを得た(収率45%)。プロ
トンNMR及びIR分析から生成物は下記式(2−b)
で表わされる構造の化合物であることが確認された。
(2) Heat Dehydration The reaction product and acetic anhydride (3.4) were placed in a 500 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer and a stirrer.
g, 3.3 × 10 −2 mol), 100 ml of toluene and 0.1 g of hydroquinone monomethyl ether, and the reaction solution was heated at 80 ° C. for 30 minutes while stirring. After completion of the heating, reprecipitation was performed using hexane to obtain 7.3 g of a white solid (yield: 45%). From proton NMR and IR analysis, the product was represented by the following formula (2-b)
It was confirmed that the compound had the structure represented by

【0068】[0068]

【化22】 Embedded image

【0069】〔実施例1〕 上記合成例1で得られた式(2−a)で表わされるシロ
キサン化合物(8.7g、0.014モル)を窒素気流
中でジエチレングリコールジメチルエーテル30gに溶
解した溶液を調製した。次に、この溶液に2,2−ビス
〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン
(5.8g、0.014モル)をジエチレングリコール
ジメチルエーテル30gに溶解したアミン溶液を系の温
度が40℃を超えないように滴下した。滴下終了後、更
に15時間撹拌を行い、ポリアミック酸溶液を得た。
Example 1 A solution obtained by dissolving the siloxane compound represented by the formula (2-a) (8.7 g, 0.014 mol) obtained in Synthesis Example 1 in 30 g of diethylene glycol dimethyl ether in a nitrogen stream was used. Prepared. Next, an amine solution obtained by dissolving 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (5.8 g, 0.014 mol) in 30 g of diethylene glycol dimethyl ether was added to the solution at a temperature of 40 ° C. It was dropped so as not to exceed. After the completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 15 hours to obtain a polyamic acid solution.

【0070】次に、このポリアミック酸溶液に無水酢酸
(29g、0.28モル)とピリジン(11g、0.0
14モル)を加え、50℃で2時間撹拌した。反応後メ
タノールを用いて再沈殿化し、下記式(1−A)の繰り
返し単位を有する感光性ポリイミド12g(85%)を
得た。このポリイミドの重量平均分子量は20,000
であった。
Next, acetic anhydride (29 g, 0.28 mol) and pyridine (11 g, 0.08 mol) were added to the polyamic acid solution.
14 mol) and stirred at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, reprecipitation was performed using methanol to obtain 12 g (85%) of a photosensitive polyimide having a repeating unit represented by the following formula (1-A). The weight average molecular weight of this polyimide is 20,000
Met.

【0071】[0071]

【化23】 Embedded image

【0072】得られたポリイミド5gをトリエチレング
リコールジメチルエーテル15gに溶解し、更に2,4
−ジエチルチオキサントン0.1gと2−ベンジル−2
−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)
−ブタン−1−オン0.25gを加えて、感光性樹脂溶
液組成物を調製した。
5 g of the obtained polyimide was dissolved in 15 g of triethylene glycol dimethyl ether.
-0.1 g of diethylthioxanthone and 2-benzyl-2
-Dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)
0.25 g of -butan-1-one was added to prepare a photosensitive resin solution composition.

【0073】この組成物をスピンナーでシリコンウェー
ハ上に回転塗布し、次に80℃で1時間乾燥し、厚さ2
μmの塗膜を得た。この塗膜面をマスクを通して高圧水
銀灯(250W)で1分間露光した。露光後、ジエチレ
ングリコールジメチルエーテルで現像し、2−プロパノ
ールでリンスを行い、これを150℃で1時間、更に2
00℃で1時間加熱処理して鮮明な樹脂パターンを得
た。
This composition was spin-coated on a silicon wafer with a spinner, and then dried at 80 ° C. for 1 hour.
A μm coating was obtained. The coating surface was exposed for 1 minute with a high-pressure mercury lamp (250 W) through a mask. After exposure, the film was developed with diethylene glycol dimethyl ether and rinsed with 2-propanol.
Heat treatment was performed at 00 ° C. for 1 hour to obtain a clear resin pattern.

【0074】得られたポリイミド樹脂皮膜の耐熱性は3
50℃以上であり、良好な耐熱性を示し、また、シリコ
ンウェーハに対する接着性も良好であった。
The heat resistance of the obtained polyimide resin film was 3
The temperature was 50 ° C. or higher, showing good heat resistance, and good adhesion to a silicon wafer.

【0075】〔実施例2〕窒素気流中で合成例1で得ら
れた式(2−a)で表わされるシロキサン化合物(6.
1g、0.01モル)と3,3’,4,4’−ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物(2.9g、0.01モ
ル)をジエチレングリコールジメチルエーテル35gに
溶解した溶液を調製した。次に、この溶液に2,2−ビ
ス〔4−(4−アミノフェノキシ)フェニル〕プロパン
(8.2g、0.02モル)をジエチレングリコールジ
メチルエーテル35gに溶解したアミン溶液を系の温度
が40℃を超えないように滴下した。滴下終了後、更に
15時間撹拌を行い、ポリアミック酸溶液を得た。
Example 2 A siloxane compound represented by the formula (2-a) obtained in Synthesis Example 1 in a nitrogen stream (6.
(1 g, 0.01 mol) and 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride (2.9 g, 0.01 mol) were dissolved in 35 g of diethylene glycol dimethyl ether to prepare a solution. Next, an amine solution obtained by dissolving 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane (8.2 g, 0.02 mol) in 35 g of diethylene glycol dimethyl ether was added to the solution at a temperature of 40 ° C. It was dropped so as not to exceed. After the completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 15 hours to obtain a polyamic acid solution.

【0076】次に、このポリアミック酸溶液に無水酢酸
(41g、0.4モル)とピリジン(16g、0.2モ
ル)を加え、50℃で2時間撹拌した。反応後、メタノ
ールを用いて再沈殿化し、下記式(1−B)で示される
繰り返し単位mとnからなる感光性ポリイミド14g
(84%)を得た。このポリイミドの重量平均分子量は
32,000であった。
Next, acetic anhydride (41 g, 0.4 mol) and pyridine (16 g, 0.2 mol) were added to the polyamic acid solution, followed by stirring at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, reprecipitation was performed using methanol, and 14 g of a photosensitive polyimide comprising repeating units m and n represented by the following formula (1-B)
(84%). The weight average molecular weight of this polyimide was 32,000.

【0077】[0077]

【化24】 Embedded image

【0078】得られたポリイミド5gをトリエチレング
リコールジメチルエーテル15gに溶解し、更に2,4
−ジエチルチオキサントン0.1gと2−ベンジル−2
−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)
−ブタン−1−オン0.25gを加え、これに下記構造
式を有する化合物0.5gを添加した。
5 g of the obtained polyimide was dissolved in 15 g of triethylene glycol dimethyl ether.
-0.1 g of diethylthioxanthone and 2-benzyl-2
-Dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl)
0.25 g of -butan-1-one was added, and 0.5 g of a compound having the following structural formula was added thereto.

【0079】[0079]

【化25】 Embedded image

【0080】この感光性樹脂溶液組成物をスピンナーで
シリコンウェーハ上に回転塗布し、次に80℃で1時間
乾燥し、厚さ2mmの塗膜を得た。この塗膜面をマスク
を通して高圧水銀灯(250W)で1分間露光した。露
光後、ジエチレングリコールジメチルエーテルで現像
し、2−プロパノールでリンスを行い、これを150℃
で1時間、更に200℃で1時間加熱処理して鮮明な樹
脂パターンを得た。得られたポリイミド樹脂皮膜のシリ
コンウェーハに対する接着性は良好であった。
The photosensitive resin solution composition was spin-coated on a silicon wafer with a spinner, and then dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain a coating film having a thickness of 2 mm. The coating surface was exposed for 1 minute with a high-pressure mercury lamp (250 W) through a mask. After exposure, the film was developed with diethylene glycol dimethyl ether and rinsed with 2-propanol.
For 1 hour and further at 200 ° C. for 1 hour to obtain a clear resin pattern. The adhesion of the obtained polyimide resin film to the silicon wafer was good.

【0081】〔実施例3〕 窒素気流中で、上記合成例2で得られた式(2−b)で
表わされるシロキサン化合物(9.8g、0.01モ
ル)と2,2−ビス(3,4−ベンゼンジカルボン酸ア
ンヒドリド)パーフルオロプロパン(4.4g、0.0
1モル)をジエチレングリコールジメチルエーテル80
gに溶解した溶液を調製した。次に、この溶液に4,
4’−ジアミノジフェニルエーテル(4.0g、0.0
2モル)を加えて撹拌した。20時間撹拌し、ポリアミ
ック酸溶液を得た。
Example 3 In a nitrogen stream, the siloxane compound (9.8 g, 0.01 mol) represented by the formula (2-b) obtained in Synthesis Example 2 and 2,2-bis (3 , 4-benzenedicarboxylic acid anhydride) perfluoropropane (4.4 g, 0.0
1 mol) with diethylene glycol dimethyl ether 80
g was prepared. Next, add 4
4′-diaminodiphenyl ether (4.0 g, 0.0
2 mol) and stirred. The mixture was stirred for 20 hours to obtain a polyamic acid solution.

【0082】次に、このポリアミック酸溶液に無水酢酸
(41g、0.4モル)とピリジン(16g、0.2モ
ル)を加え、50℃で2時間撹拌した。反応後、メタノ
ールを用いて再沈殿化し、下記式(1−C)で示される
繰り返し単位mとnからなる感光性ポリイミド14g
(80%)を得た。このポリイミドの重量平均分子量は
36,000であった。
Next, acetic anhydride (41 g, 0.4 mol) and pyridine (16 g, 0.2 mol) were added to the polyamic acid solution, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 2 hours. After the reaction, reprecipitation was performed using methanol, and 14 g of a photosensitive polyimide comprising repeating units m and n represented by the following formula (1-C)
(80%). The weight average molecular weight of this polyimide was 36,000.

【0083】[0083]

【化26】 Embedded image

【0084】得られたポリイミド5gをトリエチレング
リコールジメチルエーテル15gに溶解し、更に3,
3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)
0.1gとN−フェニルグリシン0.25gを加えて感
光性樹脂溶液組成物を調製した。
5 g of the obtained polyimide was dissolved in 15 g of triethylene glycol dimethyl ether.
3'-carbonylbis (7-diethylaminocoumarin)
0.1 g and 0.25 g of N-phenylglycine were added to prepare a photosensitive resin solution composition.

【0085】得られた組成物をスピンナーでシリコンウ
ェーハ上に回転塗布し、次に80℃で1時間乾燥し、厚
さ3mmの塗膜を得た。この塗膜面をマスクを通して高
圧水銀灯(250W)で1分間露光した。露光後、ジエ
チレングリコールジメチルエーテルで現像し、2−プロ
パノールでリンスを行い、これを150℃で1時間、更
に200℃で1時間加熱処理して鮮明な樹脂パターンを
得た。得られたポリイミド樹脂皮膜の耐熱性は350℃
以上であり、良好な耐熱性を示し、また、シリコンウェ
ーハに対する接着性も良好であった。
The obtained composition was spin-coated on a silicon wafer with a spinner, and then dried at 80 ° C. for 1 hour to obtain a coating having a thickness of 3 mm. The coating surface was exposed for 1 minute with a high-pressure mercury lamp (250 W) through a mask. After the exposure, the film was developed with diethylene glycol dimethyl ether, rinsed with 2-propanol, and heated at 150 ° C. for 1 hour and further at 200 ° C. for 1 hour to obtain a clear resin pattern. The heat resistance of the obtained polyimide resin film is 350 ° C.
As described above, good heat resistance was exhibited, and adhesion to the silicon wafer was also good.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリイミ
ドは感光性を有し、種々の溶剤に可溶であり、この溶剤
可溶性の感光性ポリイミドを配合した感光性樹脂組成物
は、従来の非感光性ポリイミドのように画像形成用の別
のフォトレジストを必要とせず、レリーフパターン形成
工程を簡略化することができ、また、高温によるイミド
化工程が不要であり、素子への熱的影響や収縮による歪
みや応力を与えることなく、直接微細なパターンの皮膜
を形成することができ、この皮膜は耐熱性、電気的及び
機械的性質に優れたものであるため、半導体素子表面保
護膜や半導体素子用絶縁膜等に好適に使用することがで
きるものである。更に、本発明の製造方法によればかか
るポリイミドを簡単に製造し得る。
As described above, the polyimide of the present invention has photosensitivity and is soluble in various solvents, and a photosensitive resin composition containing the solvent-soluble photosensitive polyimide is a conventional resin composition. Unlike a non-photosensitive polyimide, it does not require a separate photoresist for image formation, simplifies the relief pattern formation process, and eliminates the need for an imidation process at high temperatures, which has a thermal effect on the device. A fine-patterned film can be directly formed without giving strain or stress due to shrinkage or shrinkage.This film has excellent heat resistance, electrical and mechanical properties, It can be suitably used for an insulating film for a semiconductor element and the like. Further, according to the production method of the present invention, such a polyimide can be easily produced.

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記繰り返し単位Aと繰り返し単位Bと
からなるポリイミド。 【化1】 【化2】 から選ばれる4価の基、Yは炭素数6〜30の芳香族環
含有ジアミン残基、 ケイ素原子数2〜20のシロキサン、シルアルキレン及
びシルアリーレンのジアミン残基から選ばれる2価の
基、R、R及びRは各々互いに同一又は異種の炭
素数1〜10のアルキル基、アリール基及びアルケニル
基から選ばれる1価の基、kは1〜20の整数を示し、
単位Aと単位Bの割合B/Aは0<B/A≦5であ
る。)
1. A polyimide comprising the following repeating units A and B: Embedded image Embedded image A tetravalent group selected from: Y is an aromatic ring-containing diamine residue having 6 to 30 carbon atoms; Siloxane having 2 to 20 silicon atoms, divalent group selected from diamine residues of silalkylene and silarylene, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, A monovalent group selected from an aryl group and an alkenyl group, k represents an integer of 1 to 20,
The ratio B / A of the unit A and the unit B is 0 <B / A ≦ 5. )
【請求項2】 下記繰り返し単位Aからなるポリイミ
ド。 【化3】 (但し、式中Yは炭素数6〜30の芳香族環含有ジアミ
ン残基、 ケイ素原子数2〜20のシロキサン、シルアルキレン及
びシルアリーレンのジアミン残基から選ばれる2価の
基、R、R及びRは各々互いに同一又は異種の炭
素数1〜10のアルキル基、アリール基及びアルケニル
基から選ばれる1価の基、kは1〜20の整数を示
す。)
2. A polyimide comprising the following repeating unit A. Embedded image (Where Y is an aromatic ring-containing diamine residue having 6 to 30 carbon atoms, Siloxane having 2 to 20 silicon atoms, divalent group selected from diamine residues of silalkylene and silarylene, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, K is a monovalent group selected from an aryl group and an alkenyl group, and k represents an integer of 1 to 20. )
【請求項3】 下記一般式(2)で表わされるシロキサ
ン化合物に下記一般式(3)で表わされるテトラカルボ
ン酸二無水物を加え、これを下記一般式(4)で表わさ
れるジアミンと反応させることを特徴とする請求項1記
載のポリイミドの製造方法。 【化4】 【化5】 から選ばれる4価の基、Yは炭素数6〜30の芳香族環
含有ジアミン残基、 ケイ素原子数2〜20のシロキサン、シルアルキレン及
びシルアリーレンのジアミン残基から選ばれる2価の
基、R、R及びRは各々互いに同一又は異種の炭
素数1〜10のアルキル基、アリール基及びアルケニル
基から選ばれる1価の基、kは1〜20の整数を示
す。)
3. A tetracarboxylic dianhydride represented by the following general formula (3) is added to a siloxane compound represented by the following general formula (2), and this is reacted with a diamine represented by the following general formula (4). The method for producing a polyimide according to claim 1, wherein: Embedded image Embedded image A tetravalent group selected from: Y is an aromatic ring-containing diamine residue having 6 to 30 carbon atoms; Siloxane having 2 to 20 silicon atoms, divalent group selected from diamine residues of silalkylene and silarylene, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, K is a monovalent group selected from an aryl group and an alkenyl group, and k represents an integer of 1 to 20. )
【請求項4】 下記一般式(2)で表わされるシロキサ
ン化合物に下記一般式(4)で表わされるジアミンと反
応させることを特徴とする請求項2記載のポリイミドの
製造方法。 【化6】 (但し、Yは炭素数6〜30の芳香族環含有ジアミン残
基、 ケイ素原子数2〜20のシロキサン、シルアルキレン及
びシルアリーレンのジアミン残基から選ばれる2価の
基、R、R及びRは各々互いに同一又は異種の炭
素数1〜10のアルキル基、アリール基及びアルケニル
基から選ばれる1価の基、kは1〜20の整数を示
す。)
4. The method according to claim 2, wherein the siloxane compound represented by the following general formula (2) is reacted with a diamine represented by the following general formula (4). Embedded image (Where Y is an aromatic ring-containing diamine residue having 6 to 30 carbon atoms, Siloxane having 2 to 20 silicon atoms, divalent group selected from diamine residues of silalkylene and silarylene, R 1 , R 2 and R 3 are the same or different alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, K is a monovalent group selected from an aryl group and an alkenyl group, and k represents an integer of 1 to 20. )
【請求項5】 請求項1又は2記載のポリイミドを感光
性樹脂として含有する感光性樹脂組成物。
5. A photosensitive resin composition comprising the polyimide according to claim 1 as a photosensitive resin.
【請求項6】 光重合開始剤及び有機溶剤を含有し、溶
液状に調製された請求項5記載の組成物。
6. The composition according to claim 5, which contains a photopolymerization initiator and an organic solvent and is prepared in the form of a solution.
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