JP6750499B2 - 5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体およびその製造方法ならびに5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法 - Google Patents

5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体およびその製造方法ならびに5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、特定の構造を含有する樹脂に関する。より詳しくは、電子部品または回路基板の表面保護膜や層間絶縁膜、回路基板用ソルダーレジスト、有機電界発光素子の絶縁層、有機電界発光素子を用いた表示装置の駆動用薄膜トランジスタ基板の平坦化膜、薄膜トランジスタの層間絶縁膜、固体撮像素子のオンチップマイクロレンズや各種ディスプレイ・固体撮像素子用平坦化膜などの用途に適した樹脂、およびそれを用いた感光性樹脂組成物に関する。
さらには、それら樹脂、樹脂組成物、医薬中間体に用いられることができる5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体及びその製造方法と、それに用いられるジブロモビフェニル誘導体の合成方法に関する。
電子部品または回路基板の表面保護膜や層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層、および有機電界発光素子を用いた表示装置の駆動用薄膜トランジスタ基板の平坦化膜には、絶縁特性に優れた有機高分子からなる樹脂が適用されている。特に耐熱性、耐薬品性、機械特性等に優れたポリイミド系樹脂、ポリベンゾオキサゾール系樹脂が広く使用されてきた。
近年、デバイスの小型化、薄化に伴ってデバイス基板の反りに起因する工程歩留まりの悪化やデバイスの信頼性への悪影響が懸念されている。このため、樹脂にも基板の反りを小さくする特性の付与が求められている。
デバイス基板の反りを小さくする手法としては、基板上に製膜された樹脂と基板そのものの熱線膨張係数の差を小さくして、熱膨張差によって発生する応力を小さくすることが挙げられる。一般的な樹脂の熱線膨張係数は基板の熱線膨張係数よりも10ppm以上大きいため、上記した応力低減のためには樹脂の熱線膨張係数を小さくすることが効果的である。本課題を達成するために主鎖に剛直な構造を含んだ熱線膨張係数の小さいポリイミド樹脂(例えば、特許文献1〜6参照)、ポリイミド−ポリベンゾオキサゾール樹脂(例えば、特許文献7参照)などが報告されている。
さらに、上記樹脂を用いて形成された樹脂膜は、電極部分の開口などにスルーホール等のパターンを形成する必要がある。これまでは感光性を有していない樹脂膜上にポジ型のフォトレジスト等を製膜してエッチングすることによってパターンを形成していた。しかし、この方法ではデバイスの高密度化、高速大容量化に伴うパターンの微細化が困難であるため、感光性を兼ね備えた樹脂の検討がなされてきた。
例えば、ポジ型感光性樹脂組成物については、フェノール性水酸基を含むポリアミド酸エステルとo−キノンジアジド化合物を含む組成物(例えば、特許文献8参照)や溶剤に可溶な閉環させたポリイミドとナフトキノンジアジド化合物を含む組成物(例えば、特許文献9参照)、また、ポリベンゾオキサゾール前駆体とナフトキノンジアジド化合物を含む組成物(例えば、特許文献10参照)が報告されている。ネガ型感光性樹脂組成物については、側鎖にアクリル化合物が結合したポリイミド前駆体(例えば、特許文献11参照)、ポリイミドにアクリル化合物を混合したもの(例えば、特許文献12参照)が報告されている。
また、これらポリイミドを合成するための単量体がポリイミド重合体の性能に対して非常に重要な役割を有する。ポリイミドの単量体は、主にジアミン単量体とジ酸無水物単量体の2種類を有している。前記2種類の単量体の構造を変えることによってポリイミドの各方面の性能例えば熱膨張係数、光透過性、弾性率等を顕著に向上させることができる。研究の結果、単量体にヒドロキシル基を導入することはポリイミドの熱膨張係数、光透過性または弾性率を顕著に変えることができることが開示されている(例えば、非特許文献1参照)。工業生産過程において、重合体単量体のコストを低減するため、低コストのヒドロキシル基含有ジアミン単量体を得ることは非常に重要である。一方、4,4’−ジアミノビフェニル誘導体単量体は既にポリイミドの合成に汎用化されており、且つそのコストが非常に低い(例えば、特許文献13、14参照)。
さらにこれに用いられるジブロモビフェニル誘導体は、常用の化工原料、医薬中間体、電子用材料である。同時に、ジブロモビフェニル化合物における臭素基が、さらにヒドロキシル基、アミノ基、シアン基、アルコキシ基、二重結合、三重結合または有機金属化合物等に転化できるため、精細化工、重合体中間体等の分野において非常に広範な応用を有する。ジブロモビフェニル誘導体の常用の合成方法は、次のとおりである。すなわち、ビフェニル類化合物を原料とし、臭素化試薬の作用下でジブロモビフェニル誘導体を得ることができる。しかし、ビフェニル誘導体のベンゼン環における複数の位置が臭素に置換される可能性があり、選択性がよくないため、反応の収率が低い。これを解決するため、液体臭素及びプロトン性溶媒エタノールのみを使用した臭素化反応が開示されている(例えば、特許文献15参照)。また、液体臭素を臭素化試薬とし、酢酸を溶媒とし、且つ酢酸ナトリウムを添加することによって反応を促進させることも開示されている(例えば、非特許文献2参照)。
特開平2−283762号公報 特開平8−48773号公報 特開平8−253584号公報 特開平11−158279号公報 特開2002−363283号公報 特開2003−212996号公報 特開2007−177117号公報 特開平4−204945号公報 特開平3−209478号公報 国際公開第10/092824号 特開2011−191749号公報 国際公開第04/109403号 特開2007−106859号公報 米国特許第5378420号明細書 中国特許出願公開第200780002686.6号明細書
Progress in Polymer Science (2012), 37(7), 907−974 Synthesis, 2000, 383−388
しかしながら、上記した熱線膨張係数の小さい樹脂は、主鎖に導入している剛直な骨格により、吸光度、とりわけ現在感光性樹脂をパターン加工するのに広く用いられているi線(波長365nmの光)の吸光度が高く、樹脂自体の吸収によるエネルギーロスのために良好な感光特性を付与するのが困難であるという問題があった。
また、ポリイミドを合成するための単量体としては、4,4’−ジアミノビフェニル誘導体単量体にヒドロキシル基を導入した低コストのヒドロキシル基含有ジアミン単量体を製造することが課題である。
さらに、これに用いられるジブロモビフェニル誘導体については、特許文献15開示の方法では収率が非常に低くて、量産化には適しない問題がある。また非特許文献2開示の方法では、酸性溶媒と塩の使用によって設備に対する腐食が比較的大きく、溶媒の回収が難しく後処理の難しさが増加され、環境汚染になる問題があった。
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、熱線膨張係数が小さく、かつ、吸光度の低い樹脂を提供することを目的とする。
また、これらの樹脂に用いる5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体と5,5’位置に臭素原子を高選択的に導入し、同時に臭素化反応の後処理過程を簡便化し、5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を得た後オキサゾール環及び開環の反応で臭素原子をヒドロキシル基に変換する製造方法を提供することを目的とする。さらには、それに用いる高収率、低コスト、量産化実現しやすく、環境に対する汚染の小さいジブロモビフェニル誘導体合成方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、本発明を見出すに至った。
すなわち、本発明は、下記一般式(1)、(2)で表される構造から選ばれる少なくとも1つの構造を含み、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド前駆体、またはそれらの共重合体から選ばれる少なくとも1つを含む樹脂であって、下記一般式(3)〜(4)で表される構造またはそれらの共重合体から選ばれる少なくとも1つを含む樹脂である。
Figure 0006750499
(一般式(1)は2価の有機基であり、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示し、2,2’位に結合している。R、Rは水酸基、カルボキシル基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合である。nは0または1である。n=0のときaは1〜3の整数、bは1〜3の整数であって、a+bは2〜4の整数である。n=1のときaは1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+bは0〜4の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。)
Figure 0006750499
(一般式(2)は3価または4価の有機基であり、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R、Rは水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。a、a、b、bは0〜3の整数であって、a+bは0〜3の整数、a+bは0〜3の整数、a、aのうち少なくとも1つは1以上の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。m、mは0または1の整数でm+mは1または2の整数である。)
Figure 0006750499
(上記一般式(3)中、R は炭素数2〜50の2価の有機基を示す。R 10 は炭素数2〜50の3価または4価の有機基を示す。また、R は一般式(1)または(6)から選ばれる構造を示し、および/またはR 10 は一般式(2)または(7)から選ばれる構造を示す。R 11 は水素、または炭素数1〜10の有機基を示す。m は1または2の整数である。n は10〜100,000の範囲を示す。)
Figure 0006750499
(上記一般式(4)中、R 12 は炭素数2〜50の2価の有機基を示す。R 13 は炭素数2〜50の3価または4価の有機基を示す。また、R 12 は一般式(1)または(6)から選ばれる構造を示し、および/またはR 13 は一般式(2)または(7)から選ばれる構造を示す。m は0または1の整数、c は0または1の整数であり、m =0のときc =1、m =1のときc =0である。n は10〜100,000の範囲を示す。)
Figure 0006750499
(一般式(6)は2価の有機基であり、R 16 〜R 19 は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R 20 、R 21 は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。X は単結合、O、S、NH、SO-- 、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。X 、X はアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。a は1〜4の整数、b は0〜3の整数、a は0〜4の整数、b は0〜4の整数、b 、b は0〜4の整数であって、a +b は1〜4の整数、a +b は0〜4の整数、b 、b のうち少なくとも1つは1以上の整数である。)
Figure 0006750499
(一般式(7)は3価または4価の有機基であり、R 22 〜R 25 は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R 26 、R 27 は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。X は単結合、O、S、NH、SO-- 、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。X 、X はアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。a は1〜4の整数、b は0〜3の整数、a は0〜4の整数、b 10 は0〜4の整数、b 11 、b 12 は0〜3の整数であって、a +b は1〜4の整数、a +b 10 は0〜4の整数、b 、b 10 のうち少なくとも1つは1以上の整数である。m 、m は0または1の整数でm +m は1または2の整数である。)
本発明によれば、熱線膨張係数が小さく、かつ、吸光度の低い樹脂を得ることができる。
バンプを有する半導体装置のパット部分の拡大断面を示した図である。 バンプを有する半導体装置の詳細な作成方法を示した図である。 チップ積層型の半導体装置の電極部分の拡大断面を示した図である。 チップ積層型の半導体装置の電極部分の拡大断面を示した図である。 チップ積層型の半導体装置の詳細な作成方法を示した図である。 チップ積層型の半導体装置の詳細な作成方法を示した図である。 TFT基板の断面図を示した図である。
本発明は、下記一般式(1)、(2)で表される構造から選ばれる少なくとも1つの構造を含むことを特徴とする樹脂である。
Figure 0006750499
(一般式(1)は2価の有機基であり、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示し、2,2’位に結合している。R、Rは水酸基、カルボキシル基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合である。nは0または1である。n=0のときaは1〜3の整数、bは1〜3の整数であって、a+bは2〜4の整数である。n=1のときaは1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+bは0〜4の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。)
Figure 0006750499
(一般式(2)は3価または4価の有機基であり、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R、Rは水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。a、a、b、bは0〜3の整数であって、a+bは0〜3の整数、a+bは0〜3の整数、a、aのうち少なくとも1つは1以上の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。m、mは0または1の整数でm+mは1または2の整数である。)
一般式(1)は2価の有機基であり、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。得られる樹脂の耐熱性という点から、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基などが好ましい具体例として挙げられるがこれらに限定されない。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が最も好ましい。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R、Rはポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。さらに、得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点からR、Rは2位、2’位の位置に結合していることがより好ましい。
、Rは水酸基、カルボキシル基から選ばれる有機基を示す。好ましくは水酸基である。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R、Rはポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。X は得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、単結合である。
は0または1である。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、nは1であることが好ましい。n=0のときaは1〜3の整数、bは1〜3の整数であって、a+bは2〜4の整数である。n=1のときaは1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+bは0〜4の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、n=0のときa、bは1または2であることが好ましく、a=b=2であることがより好ましい。同様に得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、n=1のときa=a=1、b、bは1または2であることが好ましく、a=a=b=b=1であることがより好ましい。さらに得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、一般式(1)で表される構造の芳香環がポリマー主鎖に対して、全てパラ位で結合していることが好ましい。
本発明において、一般式(1)で表される好ましい構造として、次のような構造が挙げられるが、これらに限定されない。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
一般式(2)中、R、Rは各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。得られる樹脂の耐熱性という点から、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基などが好ましい具体例として挙げられるが、これらに限定されない。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が最も好ましい。
また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R、Rはポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。さらに、得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点からR、Rは2位、2’位の位置に結合していることがより好ましい。R、Rは水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。好ましくは水酸基である。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R、Rはポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、好ましくは単結合である。
、a、b、bは0〜3の整数であって、a+bは0〜3の整数、a+bは0〜3の整数、a、aのうち少なくとも1つは1以上の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、a=a=1、b、bは1または2であることが好ましく、a=a=b=b=1あることがより好ましい。m、mは0または1の整数でm+mは1または2の整数である。好ましくはm=m=1である。
本発明において、一般式(2)で表される好ましい構造として、次のような構造が挙げられる。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
一般式(1)、(2)で表される構造から選ばれる少なくとも1つの構造を含む樹脂としては、ポリウレタン、ポリ尿素、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミン、ポリアゾメチン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアミドイミド前駆体、ポリイミド、ポリイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾオキサゾール前駆体、ポリベンゾチアゾール、ポリベンゾチアゾール前駆体、ポリベンズイミダゾール、ポリベンズイミダゾール前駆体、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホンまたはそれらのランダム共重合体、ブロック共重合体などが挙げられるが、これらに限定されない。加熱処理後に得られる被膜の耐熱性、耐薬品性、機械特性の点で、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリイミド前駆体、ポリアミドイミド前駆体、ポリベンゾオキサゾール前駆体、またはそれらのランダム共重合体、ブロック共重合体から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。加熱処理温度を低くできるという点でポリイミド、ポリアミドイミドがより好ましく、耐熱性の点でポリイミドが最も好ましい。
このような樹脂は、例えばジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸またはこれらの誘導体もしくは無水物と、ジアミン、ジイソシアネート、またはこれらをヒドロキシル基で置換、カルボキシル基で置換した化合物またはこれらの誘導体を、−30℃〜300℃の範囲で反応させることで合成することができる。例えば、ポリイミド前駆体、ポリイミドは、テトラカルボン酸、テトラカルボン酸誘導体もしくはテトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させることによって得ることができる。ポリアミドイミド前駆体やポリアミドイミドはトリカルボン酸、トリカルボン酸誘導体またはトリカルボン酸無水物とジアミンとを反応させることによって得ることができる。ポリベンゾオキサゾール前駆体やポリベンゾオキサゾールは、ビスアミノフェノールとジカルボン酸またはそのヒドロキシベンゾトリアゾールエステルやイミダゾリド化合物などのジカルボン酸誘導体とを反応させることにより得ることができる。
重合溶媒は、生成する樹脂を溶解できればよく、その種類は特に限定されない。例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、ジメチルスルホキシドなどの極性の非プロトン性溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、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、ジエチレングリコールエチルメチルエーテルなどのグリコールエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジイソブチルケトン、ジアセトンアルコールなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、グリコールエーテルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテートなどのエステル類、乳酸エチル、乳酸メチル、ジアセトンアルコール、3−メチル−3−メトキシブタノールなどのアルコール類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などが挙げられる。これらを2種以上含有してもよい。重合溶媒は、得られる樹脂100重量部に対して100〜1900重量部使用することが好ましく、150〜950重量部がより好ましい。この範囲にあることで、重合後の溶液が扱いやすい粘性のものとなる。
本発明における樹脂の具体的な構造としては、下記一般式(3)〜(5)に挙げた樹脂が挙げられる。
Figure 0006750499
(上記一般式(3)中、Rは炭素数2〜50の2価の有機基を示す。R10は炭素数2〜50の3価または4価の有機基を示す。また、Rは一般式(1)または下記一般式(6)から選ばれる構造を示し、および/またはR10は一般式(2)または下記一般式(7)から選ばれる構造を示す。R11は水素、または炭素数1〜10の有機基を示す。mは1または2の整数を示す。nは10〜100,000の範囲を示す。)
Figure 0006750499
(上記一般式(4)中、R12は炭素数2〜50の2価の有機基を示す。R13は炭素数2〜50の3価または4価の有機基を示す。また、R12は一般式(1)または下記一般式(6)から選ばれる構造を示し、および/またはR13は一般式(2)または下記一般式(7)から選ばれる構造を示す。mは0または1の整数、cは0または1の整数であり、m=0のときc=1、m=1のときc=0である。nは10〜100,000の範囲を示す。)
Figure 0006750499
(上記一般式(5)中、R14、R15は炭素数2〜50の4価の有機基を示し、R14および/またはR15は一般式(1)または下記一般式(6)から選ばれる構造を示す。nは10〜100,000の範囲を示す。)
Figure 0006750499
(一般式(6)は2価の有機基であり、R16〜R19は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R20、R21は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。X、Xはアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。aは1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数、b、bは0〜4の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+bは0〜4の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。)
Figure 0006750499
(一般式(7)は3価または4価の有機基であり、R22〜R25は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。R26、R27は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。X、Xはアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。aは1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、b10は0〜4の整数、b11、b12は0〜3の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+b10は0〜4の整数、b、b10のうち少なくとも1つは1以上の整数である。m、mは0または1の整数でm+mは1または2の整数である。)
一般式(3)、(4)、(5)中、R、R12、R14はジアミン、シリル化ジアミン、またはジイソシアネートの残基を表し、炭素数2〜50の2価の有機基を示す。中でも芳香族環又は環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。好ましい具体例としては、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ)ビフェニル、ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、3,5−ジアミノ安息香酸、3−カルボキシ−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3−スルホン酸−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ジチオヒドロキシフェニレンジアミン、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、3,4’−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スルホン、4,4’−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フィド、4,4’−ジアミノジフェニルスルフィド、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、ベンジジン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、1,5−ナフタレンジアミン、2,6−ナフタレンジアミン、ビス(4−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(3−アミノフェノキシフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス{4−(4−アミノフェノキシ)フェニル}エーテル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジエチル−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、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’,3,3’−テトラメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’,4,4’−テトラメチル−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、9,9−ビス(4−アミノフェニル)フルオレンの残基、これらの化合物の芳香族環にアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物の残基、これらの化合物の水添化物の残基、及び一般式(1)、(6)で表される構造などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
一般式(3)、(4)中、R10、R13はテトラカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸二無水物またはトリカルボン酸無水物の残基を表し、炭素数2〜50の3価または4価の有機基を示す。中でも芳香族環又は環状脂肪族基を含有する炭素原子数5〜40の有機基が好ましい。好ましい具体的例としては、無水ピロメリット酸、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、2,2’,3,3’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’−ベンゾフェノン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、1,1−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エタン二無水物、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(3,4−ジカルボキシフェニル)メタン二無水物、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)スルホン二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)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)ヘキサフルオロプロパン二無水物、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン酸二無水物、9,9−ビス{4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル}フルオレン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,5,6−ピリジンテトラカルボン酸二無水物、無水トリメリット酸、無水トリメシン酸、ジフェニルエーテルトリカルボン酸無水物、ビフェニルトリカルボン酸無水物の残基、あるいはこれらの芳香族環をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物の残基、1,2−ジメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−テトラメチル−1,2,3,4−シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5−シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、3,4−ジカルボキシ−1,2,3,4−テトラヒドロ−1−ナフタレンコハク酸二無水物、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸二無水物、2,3,5−トリカルボキシ−2−シクロペンタン酢酸二無水物、ビシクロ[2.2.2] オクト−7−エン−2,3,5,6−テトラカルボン酸二無水物、2,3,4,5−テトラヒドロフランテトラカルボン酸二無水物、3,5,6−トリカルボキシ−2−ノルボルナン酢酸二無水物の残基、及び一般式(2)、(7)で表される構造などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、R10、R13は無水ピロメリット酸に由来する残基を含んでいることが好ましい。さらに熱線膨張係数を低減しつつ吸光度を低減できるという点から、含まれる無水ピロメリット酸は酸無水物中30モル%〜80モル%であることがより好ましい。
一般式(5)中、R15はジカルボン酸に由来する残基を表し、炭素数2〜50の2価の有機基を示す。好ましいジカルボン酸の具体的な例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ナフタレンジカルボン酸、ビス(カルボキシフェニル)プロパン、ビス(カルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、ビフェニルジカルボン酸、ベンゾフェノンジカルボン酸、ターフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸の残基、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸の残基、あるいはこれらの芳香族環をアルキル基やハロゲン原子で置換した化合物の残基、及び一般式(1)、(6)で表される構造などが挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
一般式(3)、(4)において、R、R12が一般式(1)または(6)から選ばれる構造を示す、および/またはR10、R13が一般式(2)または(7)から選ばれる構造を示すことが好ましい。
一般式(5)において、R14、R15のうち少なくとも一方は一般式(1)または(6)から選ばれる構造を示すことが好ましい。
一般式(3)、(4)、(5)において、加熱処理後の耐熱性被膜のシリコン系基板、ガラス基板との接着性を向上させるため、または洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めるために、耐熱性を低下させない範囲で、R、R10、R12、R13、R14にシロキサン構造を共重合してもよい。具体的なR、R12、R14の例としてはビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(p−アミノ−フェニル)オクタメチルペンタシロキサンなどの残基が挙げられる。これらはR、R12、R14全体の1〜10モル%共重合されていることが好ましい。具体的なR10、R13の例としてはジメチルシランジフタル酸二無水物、1,3−ビス(フタル酸)テトラメチルジシロキサン二無水物などの残基が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用され、R10、R13全体の1〜10モル%共重合されていることが好ましい。
一般式(3)、(4)、(5)において、加熱処理後の耐熱性被膜と金属基板との接着性を向上させるため、耐熱性を低下させない範囲で、R、R12、R14にポリアルキレンオキサイド基を有する脂肪族構造を共重合してもよい。具体的な構造として、ジェファーミン(登録商標)KH−511、ジェファーミンED−600、ジェファーミンED−900、ジェファーミンED−2003、ジェファーミンEDR−148、ジェファーミンEDR−176、ジェファーミンD−200、ジェファーミンD−400、ジェファーミンD−2000、ジェファーミンD−4000(以上商品名、HUNTSMAN(株)製)などの残基があげられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用され、R、R12、R14全体の1〜30モル%共重合されていることが好ましい。
一般式(3)中、R11は水素、または炭素数1〜10の有機基を示す。得られる感光性樹脂組成物溶液の安定性からは、R11は有機基が好ましいが、アルカリ水溶液の溶解性より水素が好ましい。本発明においては、水素原子とアルキル基を混在させることができる。このR11の水素と有機基の量を調整することで、アルカリ水溶液に対する溶解速度が変化するので、この調整により適度な溶解速度を有した感光性樹脂組成物を得ることができる。好ましい範囲は、R11の各々10モル%〜90モル%が水素原子である。また、R11の炭素数が20以下であれば十分なアルカリ可溶性が得られる。以上より、R11は、炭素数1〜20の炭化水素基を少なくとも1つ含有し、その他は水素原子であることが好ましい。R11が炭化水素基である場合の好ましい例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられる。mは1または2の整数を表す。好ましくは2である。
一般式(4)中、mは0または1の整数、cは0または1の整数であり、m=0のときc=1、m=1のときc=0である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点でm=1かつc=0であることが好ましい。
一般式(6)は2価の有機基であり、R16〜R19は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。得られる樹脂の耐熱性という点から、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基などが好ましい具体例として挙げられるが、これらに限定されない。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が最も好ましい。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R16〜R19はポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。さらに、得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点からR16〜R19は2位、2’位の位置に結合していることがより好ましい。
20、R21は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。好ましくは水酸基である。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R20、R21はポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。
は単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、好ましくは単結合である。X、Xはアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、好ましくはアミド結合である。
は1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、bは0〜4の整数、b、bは0〜4の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+bは0〜4の整数、b、bのうち少なくとも1つは1以上の整数である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、a=a=1、b、bは1または2、b、bは0〜2であることが好ましく、a=a=b=b=1、b、bは0〜2であることがより好ましく、a=a=b=b=1、b=b=0であることが最も好ましい。さらに得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、一般式(6)で表される構造の芳香環がポリマー主鎖に対して、全てパラ位で結合していることが好ましい。
本発明において、一般式(6)で表される好ましい構造として、次のような構造が挙げられるがこれらに限定されない。
Figure 0006750499
(一般式(8)のうち、Xは[化5]〜[化7]で示した構造を表す。)
一般式(7)は3価または4価の有機基であり、R22〜R25は各々独立にハロゲン原子または炭素数1〜3の1価の有機基を示す。得られる樹脂の耐熱性という点から、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基などが好ましい具体例として挙げられるが、これらに限定されない。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、フルオロ基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、トリフルオロメトキシ基、ペンタフルオロエトキシ基がさらに好ましく、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が最も好ましい。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R22〜R25はポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。さらに、得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点からR22〜R25は2位、2’位の位置に結合していることがより好ましい。
26、R27は水酸基、カルボキシル基、スルホン酸基から選ばれる有機基を示す。好ましくは水酸基である。また、得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、R26、R27はポリマー鎖に対してオルソ位にあることが好ましい。Xは単結合、O、S、NH、SO--、COもしくは炭素数1〜3の2価の有機基またはそれらが2以上連結してなる2価の架橋構造である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、好ましくは単結合である。X、Xはアミド結合、アゾメチン結合から選ばれる構造を示す。得られる樹脂の吸光度を低減できるという点から、好ましくはアミド結合である。
は1〜4の整数、bは0〜3の整数、aは0〜4の整数、b10は0〜4の整数、b11、b12は0〜3の整数であって、a+bは1〜4の整数、a+b10は0〜4の整数、b、b10のうち少なくとも1つは1以上の整数である。得られる樹脂の熱線膨張係数を低減できるという点から、a=a=1、b、b10は1または2、b11、b12は0または1であることが好ましく、a=a=b=b10=1、b11、b12は0または1であることがより好ましく、a=a=b=b10=1、b11=b12=0であることが最も好ましい。m、mは0または1の整数でm+mは1または2の整数である。好ましくはm=m=1である。
本発明において、一般式(7)で表される好ましい構造として、次のような構造が挙げられるがこれらに限定されない。
Figure 0006750499
(一般式(9)のうち、Xはそれぞれ独立に[化5]〜[化7]で示した構造を表す)
一般式(3)、(4)、(5)においてn、n、nは10〜100,000の範囲を示す。
さらに、加熱処理後の耐熱性被膜と基板との接着特性をより向上させるために、本発明の樹脂の両末端のうち少なくとも一方がフェノール基および/またはチオフェノール基を含んでもよい。末端へのアルカリ可溶性基の導入は、末端封止剤にアルカリ可溶性基を持たせることにより行うことができる。末端封止剤は、モノアミン、酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物などを用いることができる。
末端封止剤として用いられるモノアミンの具体例としては、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、4−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−8−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−ヒドロキシナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−ヒドロキシナフタレン、1−カルボキシ−8−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−4−アミノナフタレン、1−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−カルボキシ−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−カルボキシナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−4−アミノナフタレン、2−カルボキシ−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−カルボキシナフタレン、2−アミノニコチン酸、4−アミノニコチン酸、5−アミノニコチン酸、6−アミノニコチン酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、3−アミノ−o−トルイック酸、アメライド、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、5−アミノ−8−メルカプトキノリン、4−アミノ−8−メルカプトキノリン、1−メルカプト−8−アミノナフタレン、1−メルカプト−7−アミノナフタレン、1−メルカプト−6−アミノナフタレン、1−メルカプト−5−アミノナフタレン、1−メルカプト−4−アミノナフタレン、1−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−メルカプト−2−アミノナフタレン、1−アミノ−7−メルカプトナフタレン、2−メルカプト−7−アミノナフタレン、2−メルカプト−6−アミノナフタレン、2−メルカプト−5−アミノナフタレン、2−メルカプト−4−アミノナフタレン、2−メルカプト−3−アミノナフタレン、1−アミノ−2−メルカプトナフタレン、3−アミノ−4,6−ジメルカプトピリミジン、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが挙げられる。
これらのうち、5−アミノ−8−ヒドロキシキノリン、1−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−ヒドロキシ−4−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−7−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレン、2−ヒドロキシ−5−アミノナフタレン、1−カルボキシ−7−アミノナフタレン、1−カルボキシ−6−アミノナフタレン、1−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−カルボキシ−7−アミノナフタレン、2−カルボキシ−6−アミノナフタレン、2−カルボキシ−5−アミノナフタレン、2−アミノ安息香酸、3−アミノ安息香酸、4−アミノ安息香酸、4−アミノサリチル酸、5−アミノサリチル酸、6−アミノサリチル酸、2−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノベンゼンスルホン酸、4−アミノベンゼンスルホン酸、3−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノチオフェノール、3−アミノチオフェノール、4−アミノチオフェノールなどが好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
末端封止剤として用いられる酸無水物、モノカルボン酸、モノ酸クロリド化合物、モノ活性エステル化合物の具体例としては、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、2−カルボキシフェノール、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、2−カルボキシチオフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−8−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−4−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−3−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−2−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−8−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−4−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−3−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−2−カルボキシナフタレン、2−カルボキシベンゼンスルホン酸、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物及び、テレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、3−ヒドロキシフタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、1,2−ジカルボキシナフタレン、1,3−ジカルボキシナフタレン、1,4−ジカルボキシナフタレン、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、1,8−ジカルボキシナフタレン、2,3−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレン、2,7−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類のモノカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが挙げられる。
これらのうち、無水フタル酸、無水マレイン酸、ナジック酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、3−ヒドロキシフタル酸無水物などの酸無水物、3−カルボキシフェノール、4−カルボキシフェノール、3−カルボキシチオフェノール、4−カルボキシチオフェノール、1−ヒドロキシ−7−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−6−カルボキシナフタレン、1−ヒドロキシ−5−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−7−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−6−カルボキシナフタレン、1−メルカプト−5−カルボキシナフタレン、3−カルボキシベンゼンスルホン酸、4−カルボキシベンゼンスルホン酸などのモノカルボン酸類及びこれらのカルボキシル基が酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物及びテレフタル酸、フタル酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、1,5−ジカルボキシナフタレン、1,6−ジカルボキシナフタレン、1,7−ジカルボキシナフタレン、2,6−ジカルボキシナフタレンなどのジカルボン酸類のモノカルボキシル基だけが酸クロリド化したモノ酸クロリド化合物、モノ酸クロリド化合物とN−ヒドロキシベンゾトリアゾールやN−ヒドロキシ−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボキシイミドとの反応により得られる活性エステル化合物などが好ましい。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて使用される。
上記したモノアミン、酸無水物、酸クロリド、モノカルボン酸などの末端封止剤の含有量は、酸成分モノマーまたはジアミン成分モノマーの仕込みモル数の0.1〜70モル%の範囲が好ましく、5〜50モル%がより好ましい。このような範囲とすることで、樹脂組成物を塗布する際の溶液の粘性が適度で、かつ優れた膜物性を有した樹脂組成物を得ることができる。
また、樹脂の末端に重合性官能基を有してもよい。重合性官能基の例としては、エチレン性不飽和結合基、アセチレン基、メチロール基、アルコキシメチル基などが挙げられる。末端封止剤を有する樹脂は、上記した種々の公知の合成方法において、ジアミン、またはテトラカルボン酸二無水物を選択的に組み合わせて反応を行う際に、それらと同時にあるいはそれらより少し遅らせて末端封止剤を添加することによって得ることができる。
本発明の樹脂は、吸光度が低いことを特徴としている。本発明の樹脂により形成された樹脂膜の1μm厚当たりの波長365nmにおける吸光度が0.005以上0.3以下であることが好ましく、0.008以上0.2以下であることがより好ましく、0.01以上0.1以下であることが最も好ましい。0.3以下の場合は、樹脂そのものの吸収を抑えることで感光性を有する樹脂組成物に用いた場合にエネルギーロスを小さくすることができ、0.005以上の場合は基板からの光反射によるパターン形成不良が発生しない。吸光度は、例えば一般式(4)で示されるポリイミドの場合、R12とR13の構造の選択、共重合比の調整を行い設定される。このような特性を有する樹脂は、特に感光性樹脂組成物とした際の感光性能、とりわけ感度が高くなるという点で好ましく用いることができる。
さらに上記樹脂膜は、2.38%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に浸漬した際の、膜厚減少速度が10nm/分以上、30000nm/分以下であることが好ましい。より好ましくは50nm/分以上、20000nm/分以下であり、最も好ましくは100nm/分以上、15000nm/分以下である。30000nm/分以下であると、感光性を有する樹脂組成物に用いた場合にパターン形成不良が発生しない程度に樹脂の現像性が高くなり、10nm/分以上であると、現像によりレリーフパターンを得ることができるだけの溶解性を付与することができる。膜厚減少速度は、例えば一般式(3)で示されるポリイミド前駆体の場合、RとR10の構造の選択、共重合比の調整を行うこと、R11のうち水素の割合を調整すること、nn1を変更して分子量を調整することなどにより設定される。このような特性を有する樹脂は、特に感光性樹脂組成物とした際の感光性能、とりわけ感度が高くなるという点で好ましく用いることができる。なお、ここで言う樹脂膜とは、樹脂のγ−ブチロラクトン溶液(樹脂濃度40%)を“パイレックス(登録商標)”ガラス基材に塗布し、120℃のホットプレート(大日本スクリーン製造(株)製SKW−636)にて2〜4分ベークした厚さ3〜10μmの膜のことである。
さらに本発明の樹脂を250℃で加熱処理した後に測定した50〜200℃の平均熱線膨張係数が−10〜40ppm/℃であることが好ましい。より好ましくは0〜30ppm/℃、さらに好ましくは1〜25ppm/℃、最も好ましくは3〜20ppm/℃である。この範囲より大きくても小さくても、基板との熱膨張係数差が大きくなって、デバイスにかかる樹脂起因の応力が大きくなり、デバイス製造時の歩留まり、製品の信頼性に悪影響を及ぼす可能性がある。平均熱線膨張係数は、例えば一般式(4)で示されるポリイミドの場合、R12とR13の構造の選択、共重合比の調整を行い設定される。このような特性を有する樹脂は、デバイスの反りを小さくできるという点で好ましく用いることができる。
本発明の樹脂は、重合終了後にメタノールや水など、樹脂に対する貧溶媒中にて沈殿化した後、洗浄、乾燥して得られるものであることがより好ましい。再沈することで、重合時に用いたエステル化剤、縮合剤、および、酸クロライドによる副生成物や、樹脂前駆体の低分子量成分などが除去できるため、樹脂組成物の加熱硬化後の機械特性が大幅に向上する利点がある。
本発明の樹脂組成物は、本発明の樹脂に溶剤、および、必要に応じて機能化のための添加剤を含んでもよい。本発明の樹脂組成物に好ましく用いられる溶剤としては、具体的にはエチレングリゴ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、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、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、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メチルエチルエーテルなどのエーテル類、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、イソブチルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどのアセテート類、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノンなどのケトン類、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ペンタノ−ル、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、N−メチル−2−ピロリドン、N−シクロヘキシル−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、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトンなどが挙げられる。これらは単独あるいは混合して用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、本発明の樹脂以外の他のアルカリ可溶性樹脂を含有してもよい。具体的には、アクリル酸を共重合したアクリルポリマー、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、またそれらにメチロール基、アルコキシメチル基やエポキシ基などの架橋基を導入した樹脂、それらの共重合ポリマーなどが挙げられる。好ましくはフェノール樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、またそれらにメチロール基、アルコキシメチル基やエポキシ基などの架橋基を導入した樹脂、それらの共重合ポリマーである。このような樹脂は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、トリエチルアミン、ジメチルアミノピリジン、モノエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどのアルカリの水溶液に溶解するものである。これらのアルカリ可溶性樹脂を含有することにより、耐熱性被膜の密着性や優れた感度を保ちながら、各アルカリ可溶性樹脂の特性を付与することができる。
好ましいフェノール樹脂としては、ノボラック樹脂やレゾール樹脂があり、種々のフェノール類の単独あるいはそれらの複数種の混合物をホルマリンなどのアルデヒド類で重縮合することにより得られる。
ノボラック樹脂およびレゾール樹脂を構成するフェノール類としては、例えばフェノール、p−クレゾール、m−クレゾール、o−クレゾール、2 ,3−ジメチルフェノール、2 , 4−ジメチルフェノール、2 ,5−ジメチルフェノール、2 ,6−ジメチルフェノール、3,4−ジメチルフェノール、3,5−ジメチルフェノール、2,3,4−トリメチルフェノール、2,3,5−トリメチルフェノール、3,4,5−トリメチルフェノール、2,4,5−トリメチルフェノール、メチレンビスフェノール、メチレンビスp−クレゾール、レゾルシン、カテコール、2−メチルレゾルシン、4−メチルレゾルシン、o−クロロフェノール、m−クロロフェノール、p−クロロフェノール、2,3−ジクロロフェノール、m−メトキシフェノール、p−メトキシフェノール、p−ブトキシフェノール、o−エチルフェノール、m−エチルフェノール、p−エチルフェノール、2,3−ジエチルフェノール、2,5−ジエチルフェノール、p−イソプロピルフェノール、α−ナフトール、β−ナフトールなどが挙げられ、これらは単独で、または複数の混合物として用いることができる。
また、アルデヒド類としては、ホルマリンの他、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロロアセトアルデヒドなどが挙げられ、これらは単独でまたは複数の混合物として用いることができる。
また、本発明で用いられるフェノール樹脂は、芳香族環に付加した水素原子の一部を炭素数1〜20のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシル基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子、または塩素原子により1〜4個置換した構造などであってもよい。
本発明で用いられるフェノール樹脂の好ましい重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算で2,000〜50,000、好ましくは3,000〜30,000の範囲にあることが好ましい。分子量が2,000以上の場合は、パターン形状、解像度、現像性、耐熱性に優れ、分子量が50,000以下の場合は、十分な感度を保つことができる。
好ましいポリヒドロキシスチレン樹脂としては、例えば、p−ヒドロキシスチレン、m−ヒドロキシスチレン、o−ヒドロキシスチレン、p−イソプロペニルフェノール、m−イソプロペニルフェノール、o−イソプロペニルフェノールなどのフェノール性水酸基を有する芳香族ビニル化合物を、単独または2種類以上を公知の方法で重合して得られた重合体または共重合体、および、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物を、単独または2種類以上を公知の方法で重合して得られた重合体または共重合体の一部に、公知の方法でアルコキシ基を付加反応させることにより得られた重合体または共重合体が挙げられる。
フェノール性水酸基を有する芳香族ビニル化合物は、p−ヒドロキシスチレンおよび/またはm−ヒドロキシスチレンが好ましく用いられ、芳香族ビニル化合物は、スチレンが好ましく用いられる。
また、本発明で用いられるポリヒドロキシスチレン樹脂は、芳香族環に付加した水素原子の一部を炭素数1〜20のアルキル基、フルオロアルキル基、アルコキシル基、エステル基、ニトロ基、シアノ基、フッ素原子、または塩素原子により1〜4個置換した構造などであってもよい。
本発明で用いられるポリヒドロキシスチレン樹脂の好ましい重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算で3,000〜60,000の範囲であることが好ましく、3,000〜25,000の範囲であることがより好ましい。分子量が3,000以上の場合は、パターン形状、解像度、現像性、耐熱性に優れ、分子量が60,000以下の場合は、十分な感度を保つことができる。
これらフェノール樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂の樹脂組成物中における含有量は、本発明の樹脂100重量部に対して5〜50重量部であり、特に10〜40重量部が好ましい。40重量部以下であると加熱処理後の耐熱性被膜の耐熱性や強度を維持することができ、10重量部以上であると樹脂膜のパターン形成性が向上する。
本発明の樹脂組成物は光酸発生剤を含有してもよく、ポジ型の感光性を付与することができる。光酸発生剤は、キノンジアジド化合物、スルホニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物、ジアゾニウム塩化合物、ヨードニウム塩化合物などが挙げられるが、キノンジアジド化合物であることが好ましく、特にo−キノンジアジド化合物であることが好ましい。キノンジアジド化合物としては、ポリヒドロキシ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステルで結合したもの、ポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がスルホンアミド結合したもの、ポリヒドロキシポリアミノ化合物にキノンジアジドのスルホン酸がエステル結合および/またはスルホンアミド結合したものなどが挙げられる。これらポリヒドロキシ化合物やポリアミノ化合物の全ての官能基がキノンジアジドで置換されていなくても良いが、官能基全体の50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることが好ましい。50モル%以上がキノンジアジドで置換されていることで、樹脂膜のアルカリ現像液に対する溶解性が良好となり、未露光部とのコントラストの高い精細なパターンを得ることができるという利点がある。このようなキノンジアジド化合物を用いることで、一般的な紫外線である水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)に感光するポジ型の感光性を有する樹脂組成物を得ることができる。
ポリヒドロキシ化合物は、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、TrisP−SA、TrisOCR−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PCHP、DML−PC、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP,DML−POP、ジメチロール−BisOC−P、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MTrisPC、TriML−P、TriML−35XL、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製) 、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A、46DMOC、46DMOEP、TM−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2 ,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾール、ナフトール、テトラヒドロキシベンゾフェノン、没食子酸メチルエステル、ビスフェノールA 、ビスフェノールE、メチレンビスフェノール、BisP−AP(商品名、本州化学工業(株)製) などが挙げられるが、これらに限定されない。
ポリアミノ化合物は、1,4−フェニレンジアミン、1,3−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、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ヒド等が挙げられるが、これらに限定されない。また、ポリヒドロキシポリアミノ化合物は、2,2−ビス(3−アミノ−4− ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3’−ジヒドロキシベンジジン等が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明において、キノンジアジドは5−ナフトキノンジアジドスルホニル基、4−ナフトキノンジアジドスルホニル基のいずれも好ましく用いられる。4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のi線領域に吸収を持っており、i線露光に適している。5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物は水銀灯のg線領域まで吸収を持っており、g線露光に適している。本発明においては、露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を選択することが好ましい。また、同一分子中に4−ナフトキノンジアジドスルホニル基および5−ナフトキノンジアジドスルホニル基を併用した、ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物を得ることもできるし、4−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル化合物とを併用することもできる。
また、キノンジアジド化合物の分子量は300以上が好ましく、350以上がより好ましい。また、1500以下が好ましく、1200以下がより好ましい。分子量が300以上であると露光感度が高くなり、1500以下であると加熱処理後の耐熱性被膜の機械特性が向上するという利点がある。
光酸発生剤の含有量は樹脂組成物全体として樹脂100重量部に対して1重量部以上が好ましく、3重量部以上がより好ましい。また、50重量部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましい。また、キノンジアジド化合物の場合の含有量は、樹脂100重量部に対して1重量部以上が好ましく、3重量部以上がより好ましい。また、50重量部以下が好ましく、40重量部以下がより好ましい。この範囲にあると加熱処理後の耐熱性被膜の機械特性が良好となる利点がある。
本発明に用いられるキノンジアジド化合物は、特定のフェノール化合物から、次の方法により合成される。例えば5−ナフトキノンジアジドスルホニルクロライドとフェノール化合物をトリエチルアミン存在下で反応させる方法などがある。フェノール化合物の合成方法は、酸触媒下で、α−(ヒドロキシフェニル)スチレン誘導体を多価フェノール化合物と反応させる方法などがある。
本発明の樹脂組成物から得られる加熱処理後の耐熱性被膜は永久膜として使用するため、リン等が残存することは環境上好ましくなく、また膜の色調も考慮する必要があることから、光酸発生剤のうち、スルホニウム塩化合物、ホスホニウム塩化合物、ジアゾニウム塩化合物の中ではスルホニウム塩が好ましく用いられる。特に好ましいものとして、トリアリールスルホニウム塩が挙げられる。
また、本発明の樹脂組成物は、ネガ型の感光性を付与するために、一般式(3)中のR11にメタクリル酸エチル基、アクリル酸エチル基、メタクリル酸プロピル基、アクリル酸プロピル基、エチルメタクリルアミド基、プロピルメタクリルアミド基、エチルアクリルアミド基、プロピルアクリルアミド基などのエチレン性不飽和二重結合を有する基を用いることができる。また、樹脂組成物の感光性能を上げるために、光重合性化合物を含むことが好ましい。光重合性化合物としては、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート、メチレンビスメタクリルアミド、メチレンビスアクリルアミドなどが挙げられるが、これらに限定されない。光重合性化合物は樹脂100重量部に対して1〜30重量部の範囲で含有することが好ましい。この範囲内であると感度が高く、熱硬化後の膜の機械特性も良好な組成物となる。これらの光重合性化合物は、単独であるいは2種以上用いることができる。
さらに、本発明の樹脂組成物にネガ型の感光性を付与する場合、光重合開始剤を含有してもよい。本発明に適した光重合開始剤としては、N−フェニルジエタノールアミン、N−フェニルグリシンなどの芳香族アミン類、ミヒラーズケトンなどの芳香族ケトン類、3−フェニル−5−イソオキサゾロンに代表される環状オキシム化合物、1−フェニルプロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシムに代表される鎖状オキシム化合物、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ジベンジルケトン、フルオレノンなどのベンゾフェノン誘導体、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されない。
光重合開始剤の含有量は、樹脂100重量部に対して0.01重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましい。また、30重量部以下が好ましく、20重量部以下がより好ましい。この範囲内であると感度も高く、熱硬化後の膜の機械特性も良好な組成物となる。これらの光重合開始剤は、単独で、あるいは2種以上用いることができる。
さらにネガ型の感光特性を向上させるために光増感剤を含むことがより好ましい。本発明に適した光増感剤としては、アジドアントラキノン、アジドベンザルアセトフェノンなどの芳香族モノアジド、7−ジエチルアミノベンゾイルクマリン、3,3’−カルボニルビス(ジエチルアミノクマリン)などのアミノクマリン類、ベンズアントロン、フェナントレンキノンなどの芳香族ケトン類など、一般に光硬化性樹脂に使用されるようなものが挙げられる。その他電子写真感光体の電荷移動剤として使用されるものも好ましく使用することができる。
光増感剤の含有量は、樹脂100重量部に対して0.01重量部が好ましく、0.1重量部以上がより好ましい。また、30重量部以下が好ましく、20重量部以下がより好ましい。この範囲内であると感度も高く、加熱処理後の耐熱性被膜の機械特性も良好となる。これらの光増感剤は、単独で、あるいは2種以上用いることができる。
本発明の樹脂組成物は、樹脂組成物から形成される樹脂膜のアルカリ現像性を制御する目的で、フェノール性水酸基を有する化合物を含有することができる。本発明で使用することができるフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisOC−Z、BisOPP−Z、BisP−CP、Bis26X−Z、BisOTBP−Z、BisOCHP−Z、BisOCR−CP、BisP−MZ、BisP−EZ、Bis26X−CP、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisCR−IPZ、BisOCP−IPZ、BisOIPP−CP、Bis26X−IPZ、BisOTBP−CP、TekP−4HBPA(テトラキスP−DO−BPA)、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOFP−Z、BisRS−2P、BisPG−26X、BisRS−3P、BisOC−OCHP、BisPC−OCHP、Bis25X−OCHP、Bis26X−OCHP、BisOCHP−OC、Bis236T−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BisRS−OCHP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、BIR−OC、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−PCHP、BIP−BIOC−F、4PC、BIR−BIPC−F、TEP−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)が挙げられる。
これらのうち、好ましいフェノール性水酸基を有する化合物としては、たとえば、Bis−Z、BisP−EZ、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisOCHP−Z、BisP−MZ、BisP−PZ、BisP−IPZ、BisOCP−IPZ、BisP−CP、BisRS−2P、BisRS−3P、BisP−OCHP、メチレントリス−FR−CR、BisRS−26X、BIP−PC、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−Fなどが挙げられる。これらのうち、特に好ましいフェノール性水酸基を有する化合物は、Bis−Z、TekP−4HBPA、TrisP−HAP、TrisP−PA、BisRS−2P、BisRS−3P、BIR−PC、BIR−PTBP、BIR−BIPC−Fである。このフェノール性水酸基を有する化合物を含有することで、得られる樹脂組成物は、露光前はアルカリ現像液に容易に溶解し、露光するとアルカリ現像液に難溶になり、かつ、現像による膜減りが少なく、短時間で現像が容易になる。このようなフェノール性水酸基を有する化合物の含有量は、樹脂100重量部に対して、好ましくは1〜60重量部であり、さらに好ましくは3〜50重量部の範囲である。
本発明の樹脂組成物は熱架橋剤を含有してもよい。熱架橋剤としては、メチロール化合物、メトキシメチロール化合物、ウレア化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物などが挙げられるが、いずれの化合物でも好ましく用いることができる。熱架橋剤の具体例としては、たとえば、熱架橋性基を1つ有するものとしてML−26X、ML−24X、ML−236TMP、4−メチロール3M6C、ML−MC、ML−TBC(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、P−a型ベンゾオキサジン(商品名、四国化成工業(株)製)など、熱架橋性基を2つ以上有するものとしてDM−BI25X−F、46DMOC、46DMOIPP、46DMOEP、TM−BIP−A(以上、商品名、旭有機材工業(株)製)、DML−MBPC、DML−MBOC、DML−OCHP、DML−PC、DML−PCHP、DML−PTBP、DML−34X、DML−EP、DML−POP、DML−OC、ジメチロール−Bis−C、ジメチロール−BisOC−P、DML−BisOC−Z、DML−BisOCHP−Z、DML−PFP、DML−PSBP、DML−MB25、DML−MTrisPC、DML−Bis25X−34XL、DML−Bis25X−PCHP、2,6−ジメトキシメチル−4−t−ブチルフェノール、2,6−ジメトキシメチル−p−クレゾール、2,6−ジアセトキシメチル−p−クレゾール、TriML−P、TriML−35XL、TriML−TrisCR−HAP、TML−BP、TML−HQ、TML−pp−BPF、TML−BPA、TMOM−BP、HML−TPPHBA、HML−TPHAP、HMOM−TPPHBA、HMOM−TPHAP(以上、商品名、本州化学工業(株)製)、ニカラック(登録商標)MX−290、ニカラックMX−280、ニカラックMX−270、ニカラックMW−390、ニカラックMW−100LM(商品名、(株)三和ケミカル製)、B−a型ベンゾオキサジン、B−m型ベンゾオキサジン(以上、商品名、四国化成工業(株)製)、エポライト40E、エポライト100E、エポライト200E、エポライト400E、エポライト70P、エポライト200P、エポライト400P、エポライト1500NP、エポライト80MF、エポライト4000、エポライト3002(以上、商品名、共栄社化学(株)製)、デナコール(登録商標)EX−212L、デナコールEX−214L、デナコールEX−216L、デナコールEX−850L、デナコールEX−321L(以上、商品名、ナガセケムテックス(株)製)、GAN,GOT、NC3000、EPPN502H、NC3000(以上、商品名、日本化薬(株)製)、jER(登録商標)828、jER1002、jER1750、jER1007、jERYX8100−BH30、jER1256、jER4250、jER4275(以上、商品名、三菱化学(株)製)、エピクロン(登録商標)EXA−9583、エピクロンHP4032、エピクロンN695、エピクロンHP7200(以上、商品名、大日本インキ化学工業(株)製)、テピック(登録商標)S、テピックG、テピックP(以上、商品名、日産化学工業(株)製)、エタナコール(登録商標)EHO、エタナコールOXBP、エタナコールOXTP、エタナコールOXMA(以上、商品名、宇部興産(株)製)、オキセタン化フェノールノボラックが挙げられる。
特に、露光後放置安定性の点でメトキシメチロール化合物が好ましく用いられる。これらの熱架橋剤を含有することで、キュア後の収縮率が少なく、高い寸法再現性の膜となる。また、組成物が感光性の場合はさらに、露光前はアルカリ現像液にほとんど溶解せず、露光すると容易にアルカリ現像液に溶解するために、現像による膜減りが少なく、かつ短時間で現像ができる利点がある。熱架橋剤の含有量は、樹脂100重量部に対して、好ましくは0.5重量部以上、より好ましくは3重量部以上であり、一方、好ましくは50重量部以下、より好ましくは40重量部以下である。この範囲にあると組成物の耐薬品性が向上するという利点がある。
本発明の樹脂組成物は、加熱処理後の耐熱性被膜と、シリコン、窒化シリコン、酸化シリコン、およびリンシリケートガラスなどのシリコン系基板、ITO基板、各種金属基板との接着性をより高めたり、洗浄などに用いられる酸素プラズマ、UVオゾン処理に対する耐性を高めるために、接着改良剤としてシランカップリング剤、チタンキレート剤、アルミキレート剤、アルコキシシラン含有芳香族アミン化合物、芳香族アミド化合物などを含有することもできる。好ましいシランカップリング剤の具体例としては、N−フェニルアミノエチルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノエチルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニルアミノブチルトリメトキシシラン、N−フェニルアミノブチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシランなどが挙げられる。好ましいアルコキシシラン含有芳香族アミン化合物および芳香族アミド化合物の具体例を以下に示す。この他に、芳香族アミン化合物とアルコキシ基含有ケイ素化合物を反応させて得られる化合物であってもよく、例えば、芳香族アミン化合物と、エポキシ基、クロロメチル基などのアミノ基と反応する基を有するアルコキシシラン化合物を反応させて得られる化合物などが挙げられる。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
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これら接着改良剤の含有量は、樹脂100重量部に対して、0.01〜15重量部が好ましい。
また、樹脂組成物を塗布する基板であるシリコン系材料の表面をあらかじめ前処理することによって、さらに接着性を向上させることも可能である。前処理の方法としては、例えば次のような方法が挙げられる。上記で述べた接着改良剤をイソプロパノール、エタノール、メタノール、水、テトラヒドロフラン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、アジピン酸ジエチルなどの溶媒100重量部に対して0.5〜20重量部溶解させた溶液をスピンコート、浸漬、スプレー塗布、蒸気処理などで表面処理をする。また、ヘキサメチルジシラザン蒸気を直接噴霧して処理してもよい。その後、必要に応じて減圧乾燥処理を施し、50〜300℃まで加熱することで、シリコン系材料表面と上記接着改良剤との反応を進行させる。
本発明の樹脂組成物は、界面活性剤を含有してもよく、基板との塗れ性を向上させることができる。界面活性剤としては、フロラード(商品名、住友3M(株)製)、メガファック(登録商標)(商品名、DIC(株)製)、スルフロン(登録商標)(商品名、旭硝子(株)製)などのフッ素系界面活性剤、KP341(商品名、信越化学工業(株)製)、DBE(商品名、チッソ(株)製)、グラノール(商品名、共栄社化学(株)製)、BYK(ビック・ケミー(株)製)などの有機シロキサン界面活性剤、ポリフロー(商品名、共栄社化学(株)製)などのアクリル重合物界面活性剤などが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は、熱発色性化合物を含有してもよい。熱発色性化合物は加熱処理により発色し、350nm以上、700nm以下に吸収極大を有する熱発色性化合物であり、より好ましくは加熱処理により発色し、350nm以上、500nm以下に吸収極大を有する熱発色性化合物である。熱発色性化合物は一般の感熱色素または感圧色素であっても良いし、その他の化合物であっても良い。これらの熱発色性化合物は加熱処理時に系中に共存する酸性基の作用により、その化学構造や電荷状態を変化させることによって発色するもの、あるいは空気中の酸素の存在により熱酸化反応等を起こして発色するもの等が挙げられる。熱発色性化合物の骨格構造としては、トリアリールメタン骨格、ジアリールメタン骨格、フルオラン骨格、ビスラクトン骨格、フタリド骨格、キサンテン骨格、ローダミンラクタム骨格、フルオレン骨格、フェノチアジン骨格、フェノキサジン骨格、スピロピラン骨格等が挙げられる。具体的には、4,4 ’,4’’−トリス(ジメチルアミノ)トリフェニルメタン、4,4’,4’’−トリス(ジエチルアミノ)−2,2’,2’’−トリメチルトリフェニルメタン、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(ベンゼンアミン)、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビスフェノール、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−メトキシフェノール、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−エトキシフェノール、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,5−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン] ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2, 6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)メチル]−1,2−ベンゼンジオール、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6−ジメチルフェノール)、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3−メチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール] 、4,4’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン] ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−5−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(3−ヒドロキシ−4−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’,4’’−メチリデントリス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−( メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、3,3’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[5−メチルベンゼン−1,2−ジオール]、4,4’−[4−[[ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メチル]フェニル]メチレン]ビス[1,3−ベンゼンジオール]、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)] メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニルメチレン)−ビス(2,6−ジメチルフェノール)、3,3−ビス(p−ジメチルアミノフェニル)−6−ジメチルアミノフタリド、3,6−ビス(ジメチルアミノ)フルオラン−γ−(4’−ニトロ)−アミノラクタム、2−(2−クロロアニリノ)−6−ジエチルアミノフルオラン、2−(2−クロロアニリノ)−6−ジブチルアミノフルオラン、2−N,N−ジベンジルアミノ−6−ジエチルアミノフルオラン、6−ジエチルアミノ− ベンゾ[a]−フルオラン、2,2’−ビス(2 −クロロフェニル)−4,4’,5,5’−テトラフェニル−1,2’−ビ(イミダゾール)、1,3−ジメチル−6−ジエチルアミノフルオラン、2−アニリノ−3−メチル−6−ジブチルアミノフルオラン、3,7−ビス(ジメチルアミノ)−10−ベンゾイルフェノチアジン、3−ジエチルアミノ−6−クロロ−7−(β−エトキシエチルアミノ)フルオラン、3−ジエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−トリエチルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン、3−シクロヘキシルアミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン等が挙げられる。
これらのうち、トリアリールメタン骨格を有する水酸基含有化合物が好ましい。具体的には、2,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’,4’’−メチリデントリスフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス(ベンゼンアミン)、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビスフェノール、4,4’−[(4−アミノフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−メトキシフェノール、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(4 −ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4−[ビス(4−ヒドロキシフェニル)メチル]−2−エトキシフェノール、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,5−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3−メトキシ−4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4−[ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)メチル]−1,2−ベンゼンジオール、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2−メチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,2−エタンジイリデン)テトラキス[2,6−ジメチルフェノール]、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキスフェノール、4,4’,4’’,4’’’−(1,4−フェニレンジメチリデン)テトラキス(2,6−ジメチルフェノール)、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2,6−ジメチルフェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−メチルエチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4 −ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2,3,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−5−メチルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(2−ヒドロキシ−3−メトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェノール]、4,4’−[(4−ヒドロキシ−3−エトキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、4,4’,4’’−メチリデントリス[2−シクロヘキシル−5−メチルフェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5−ジメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−(メチルエチル)フェノール]、2,2’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[3,5,6−トリメチルフェノール]、4,4’−[(3,4−ジヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[2−シクロヘキシルフェノール]、3,3’−[(2−ヒドロキシフェニル)メチレン]ビス[5−メチルベンゼン−1,2−ジオール]、4,4’−[4−[[ ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)メチル]フェニル]メチレン]ビス[1,3−ベンゼンジオール]、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−メチレンビス[2−[ジ(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)]メチル]フェノール、4,4’−(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニルメチレン)−ビス(2,6−ジメチルフェノール)等が挙げられる。これらのトリアリールメタン骨格を有する水酸基含有化合物は、熱発色温度が高く耐熱性に優れるため特に好ましい。これらは単独でもしくは2種以上を混合して用いられる。なお、トリアリールメタン骨格を有する水酸基含有化合物は当該化合物にナフトキノンジアジドのスルホン酸をエステル結合させて、キノンジアジド化合物として用いても良い。
本発明の樹脂組成物における熱発色性化合物の含有量は、樹脂100重量部に対して、5〜80重量部が好ましく、特に10〜60重量部が好ましい。5重量部以上であれば、耐熱性被膜の紫外可視光領域における透過率を低下させることができる。また80重量部以下であれば、耐熱性被膜の耐熱性や強度を維持し、吸水率を低減することができる。
本発明の樹脂組成物は、染料および/または有機顔料を含有してもよい。使用方法としては例えば、1種の染料または有機顔料を用いる方法、2種以上の染料または有機顔料を混合して用いる方法、1種以上の染料と1種以上の有機顔料を組み合わせて用いる方法等が挙げられ、本発明では436〜750nmに吸収極大を持つ染料および/または有機顔料が好ましく選択される。
本発明で用いられる染料は、本発明の樹脂を溶解する有機溶剤に可溶でかつ樹脂と相溶するものが好ましい。また、耐熱性、耐光性の高い染料が好ましい。好ましい染料としては、例えば油溶性染料、分散染料、反応性染料、酸性染料もしくは直接染料等が挙げられる。染料の骨格構造としては、アントラキノン系、アゾ系、フタロシアニン系、メチン系、オキサジン系、キノリン系、トリアリールメタン系などが挙げられ、さらにこれら各染料は単独でも含金属錯塩系として用いてもよい。具体的には、Sumilan、Lanyl染料(住友化学工業(株)製) 、Orasol、Oracet、Filamid、Irgasperse染料(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ(株)製)、 Zapon、 Neozapon、Neptune、Acidol染料(BASF(株)製)、Kayaset、Kayakalan染料(日本化薬(株)製)、Valifast Colors染料(オリエント化学工業(株)製)、Savinyl、Sandoplast、Polysynthren、Lanasyn染料(クラリアントジャパン(株)製)、Aizen Spilon染料(保土谷化学工業(株)製)、機能性色素(山田化学工業(株)製)、Plast Color染料、Oil Color染料(有本化学工業(株)製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの染料は単独でもしくは2種以上を混合して用いられる。
本発明で用いられる有機顔料は、耐熱性および耐光性の高い顔料が好ましい。本発明に用いる有機顔料の具体例をカラーインデックス(CI)ナンバーで示す。紫色顔料の例としては、ピグメントバイオレット19、23、29、32、33、36、37、38などが挙げられる。青色顔料の例としてはピグメントブルー15(15:3、15:4、15:6など)、21、22、60、64などが挙げられる。緑色顔料の例としてはピグメントグリーン7、10、36、47などが挙げられる。また、これら以外の顔料を用いることもできる。
本発明の樹脂組成物における有機顔料の含有量は、樹脂100重量部に対して、1〜300重量部が好ましく、特に10〜200重量部が好ましい。使用量が1重量部以上とすると、対応する波長の光を吸収させることができる。また、300重量部以下とすることで、樹脂膜と基板の密着強度や加熱処理後の耐熱性被膜の耐熱性、機械特性を維持しつつ、対応する波長の光を吸収させることができる。
本発明において用いられる有機顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基処理、塩基性基処理などの表面処理が施されているものを使用してもよい。また、場合により分散剤とともに使用することができる。分散剤は、例えば、カチオン系、アニオン系、非イオン系、両性、シリコーン系、フッ素系の界面活性剤を挙げることができる。
本発明の樹脂組成物は、無機粒子を含有してもよく、樹脂膜およびその加熱処理後の耐熱性被膜を高弾性の強靭な膜にすることができる。好ましい無機粒子としては二酸化ケイ素、二酸化チタン、アルミナなどが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の樹脂組成物は上記した樹脂、必要に応じて溶剤およびその他添加剤をガラス製のフラスコやステンレス製の容器に入れて、メカニカルスターラーなどによって撹拌溶解させる方法、超音波で溶解させる方法、遊星式撹拌脱泡装置で撹拌溶解させる方法などで混合して得ることができる。撹拌混合の条件については特に限定されない。得られる樹脂組成物の粘度は、1〜10,000mPa・sが好ましい。また、異物を除去するために樹脂組成物を0.01μm〜5μmのポアサイズのフィルターで濾過してもよい。濾過フィルターの材質には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ナイロン(NY)、ポリテトラフルオロエチエレン(PTFE)などがあるが、ポリエチレンやナイロンが好ましい。また、樹脂組成物中に有機顔料を含有する場合、これらの粒子径より大きな孔径の濾過フィルターを用いることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、支持基板上に塗布し、塗布膜を形成する工程、該塗布膜を乾燥し樹脂膜を形成する工程、該樹脂膜を露光する工程、露光した樹脂膜を現像する工程および現像した樹脂膜を加熱処理する工程を経て、パターン形成することができる。
まず、樹脂組成物を支持基板上に塗布する。基板はシリコンウエハー、セラミックス類、ガリウムヒ素、金属、ガラス、金属酸化絶縁膜、窒化ケイ素、ITO、IZO、アモルファスシリコン、マイクロクリスタルシリコン、ポリシリコン、IGZOなどが用いられるが、これらに限定されない。
塗布方法はスピンナを用いた回転塗布、スプレー塗布、ロールコーティング、スリットダイコーティング、インクジェット塗布またはこれらの組み合わせなどの方法が挙げられる。塗布膜厚は、塗布手法、樹脂組成物の固形分濃度、粘度などによって異なるが、乾燥後の膜厚が0.1〜150μmになるように塗布することが一般的である。特に基板が角型の大型基板である場合は、塗布膜の膜厚均一性の点でスリットダイコーティングまたはスリットダイコーティング後に回転させて塗布する方法などが好ましく用いられる。
次に、樹脂組成物を塗布した基板を乾燥して、樹脂膜を得る。乾燥はオーブン、ホットプレート、赤外線などを使用し、50℃〜150℃の範囲で1分間〜数時間行うことが好ましい。必要に応じて、80℃で2分の後120℃で2分など、2段階あるいはそれ以上の多段階で乾燥することもできる。乾燥時の圧力は常圧でもよいが、乾燥後の樹脂膜の膜厚均一性の点で最初に減圧で乾燥してから常圧で乾燥する工程も好ましく用いられる。
次に、この樹脂膜上に所望のパターンを有するマスクを通して化学線を照射する。露光に用いられる化学線としては紫外線、可視光線、電子線、X線などが挙げられるが、本発明では水銀灯のi線(365nm)、h線(405nm)、g線(436nm)を用いることが好ましい。
樹脂組成物に感光性が付与されていない場合、樹脂膜の上にさらにもう1層フォトレジスト被膜を形成させる必要がある。このフォトレジストにはOFPR−800(東京応化(株)製)などの一般的なノボラック系レジストが好ましく用いられる。フォトレジスト被膜の形成は樹脂組成物の形成と同様の方法で行われる。
現像時のパターンの解像度が向上したり、現像条件の許容幅が増大する場合には、現像前にベーク処理をする工程を取り入れても差し支えない。この温度としては50〜180℃の範囲が好ましく、特に60〜150℃の範囲がより好ましい。時間は10秒〜数時間が好ましい。この範囲内であると反応が良好に進行し、現像時間も短くて済むという利点がある。樹脂膜から樹脂組成物のパターンを形成するには、現像処理を行う。樹脂組成物がネガ型感光性を有する場合、未露光部を現像液で除去することにより、ポジ型感光性を有する場合、露光部を現像液で除去することによりレリーフパターンが得られる。
現像液は樹脂組成物の構造に合わせて適当なものを選択することができるが、アンモニア、テトラメチルアンモニウム、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、トリエチルアミン、ジエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、酢酸ジメチルアミノエチル、ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエチルメタクリレート、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルカリ性を示す化合物の水溶液を好ましく使用することができる。場合によっては、これらのアルカリ水溶液に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、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラクトン、ジメチルアクリルアミドなどの極性溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソブチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類などを1種以上添加してもよい。
また、現像液として本発明の樹脂組成物の良溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン、N−アセチル−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、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミドなどや、樹脂組成物の貧溶媒であるメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、水、メチルカルビトール、エチルカルビトール、トルエン、キシレン、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、酢酸エチルなどを単独あるいは数種類組み合わせた混合液も好ましく使用することができる。
現像は上記の現像液を樹脂組成物の塗膜面にそのまま、あるいは、霧状にして放射する、現像液中に浸漬する、あるいは浸漬しながら超音波をかけるなどの方法によって行うことができる。
ついでリンス液により、現像によって形成したレリーフパターンを洗浄することが好ましい。リンス液としては、現像液にアルカリ水溶液を用いた場合、水を好ましく使用できる。このとき、エタノール、イソプロピルアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル類、炭酸ガス、塩酸、酢酸などの酸などを水に加えた液体でリンス処理をしてもよい。
有機溶媒でリンスをする場合、現像液との混和性の良いメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、酢酸エチルなどが好ましく用いられる。
樹脂組成物に感光性が付与されていない場合は、現像後に樹脂膜上に形成されたフォトレジスト被膜の除去を行わなければならない。この除去はドライエッチングによる除去、ないしは剥離溶剤によるウェットエッチングなどで行われることが多い。上記剥離溶剤としては、アセトン、酢酸ブチル、乳酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネート、2−ヘプタノン、酢酸エチルなどの有機溶剤や、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの水溶液などが用いられるがこれらに限定されない。
樹脂組成物としてポリイミド前駆体、ポリベンゾイミダゾール前駆体などの加熱あるいは触媒により環状構造を形成する樹脂を用いた場合には、環状構造を有する耐熱樹脂に変換するため、現像後に150℃〜500℃の温度を加えて耐熱性被膜に変換する。この加熱処理は温度を選び、段階的に昇温するか、ある温度範囲を選び連続的に昇温しながら5分間〜5時間実施することが好ましい。一例としては、130℃、200℃、350℃で各30分間ずつ熱処理する方法、室温より320℃まで2時間かけて直線的に昇温する方法などが挙げられる。また、高温の加熱やその繰り返しにより、素子の電気特性が変化する恐れや、基板の反りが大きくなる恐れがあるため、加熱処理は250℃以下で行われることが好ましい。
上記した加熱処理が250℃以下で行われる場合は、樹脂組成物に含まれる樹脂として
ポリイミド、ポリアミドイミドが好ましく用いられる、さらに好ましくは一般式(4)で表される構造を含む樹脂である。耐熱性の点で、最も好ましくは一般式(4)であらわされるポリイミド樹脂である。一般式(4)で表されるポリイミド樹脂は既に環状構造を有しているため、加熱処理温度を高温にして脱水閉環する必要がないので250℃以下の低温処理が可能となることが最大の利点である。
さらに上記した製造方法によって得た耐熱性被膜付基板の、耐熱性被膜を形成する樹脂起因の残留応力が30MPa以下であることが好ましい。より好ましくは25MPa以下、最も好ましくは15MPa以下である。樹脂起因の残留応力が大きいと、耐熱性被膜付基板を含むデバイス製造工程中の歩留まり悪化や製品の信頼性不良につながる可能性がある。
本発明の樹脂組成物により形成した耐熱性被膜は、半導体装置や多層配線板等の電子部品に使用することができる。具体的には、半導体のパッシベーション膜、半導体素子の表面保護膜、層間絶縁膜、高密度実装用多層配線の層間絶縁膜、有機電界発光素子の絶縁層薄膜トランジスタ基板の平坦化膜、薄膜トランジスタの層間絶縁膜などの用途に好適に用いられるが、これに制限されず、様々な構造をとることができる。また、樹脂組成物が導電性フィラーを含有する場合には、配線材料として使用することもできる。
次に、本発明の樹脂組成物を用いた、バンプを有する半導体装置への応用例について図面を用いて説明する。図1は、本発明のバンプを有する半導体装置のパット部分の拡大断面図である。図1 に示すように、シリコンウエハー1には入出力用のAlパッド2上にパッシベーション膜3が形成され、そのパッシベーション膜3にビアホールが形成されている。更に、この上に本発明の樹脂組成物によるパターン(絶縁膜)4が形成され、更に、金属(Cr、Ti、Ni、TiW等)膜5、および、金属(Cu、Au等)配線6が順次Alパッド2と接続されるように形成され、その上に2層目の絶縁膜7が形成されている。その絶縁膜7はハンダバンプ10の周辺が開口され、各パッド間を絶縁する。絶縁されたパッドにはバリアメタル8 とハンダバンプ10が形成されている。本発明の樹脂組成物を導入した場合は、ウエハの反りが小さいため、露光やウエハの運搬を高精度に行うことができる。また、本発明の樹脂は機械特性にも優れるため、実装時も封止樹脂からの応力を緩和することできるため、low−k層のダメージを防ぎ、高信頼性の半導体装置を提供できる。
次に、バンプを有する半導体装置の詳細な作成方法について図2に記す。2aで本発明の樹脂組成物を塗布し、フォトリソ工程を経て絶縁膜4を形成する。ついで2bで金属膜5をスパッタリング法で、2cで金属配線6をメッキ法で形成する。次に、2dで本発明の樹脂組成物を再度塗布し、フォトリソ工程を経て2eに示すような絶縁膜7を形成する。3層以上の多層配線構造を形成する場合は、上記の工程を繰り返して行い各層を形成することができる。
次いで、2fおよび2gに示すように、バリアメタル8、ハンダバンプ10を形成する。そして、最後にスクライブライン9に沿ってダイシングしてチップ毎に切り分ける。この一連の作成過程で樹脂起因の応力が低いと、基板の反りが低減でき、半導体装置の歩留まり向上、信頼性向上につながるため非常に好ましい。
次に、本発明の樹脂組成物を用いた、チップ積層型の半導体装置への応用例について図面を用いて説明する。図3および図4は、本発明のチップ積層型の半導体装置の電極部分の拡大断面図である。図3 に示すように、シリコンウエハー11には入出力用のAlパッド12上にパッシベーション膜13が形成され、そのパッシベーション膜13にビアホールが形成されている。更に、この上に本発明の樹脂組成物によるパターン(絶縁膜)14が形成され、これらチップがダイアタッチフィルムのような接着フィルム15を介して多層に積層され、Alパッドからはワイヤー(Cu、Au等)16で外部端子に接続されている。また、図4 に示すように、シリコンウエハー21中に貫通電極22とその両端に入出力用のパッド(Al、Cu等)23上にパッシベーション膜24が形成され、そのパッシベーション膜24にビアホールが形成されている。更に、この上に本発明の樹脂組成物によるパターン(絶縁膜)25が形成され、バリアメタル26とハンダバンプ27が順次形成されている。これらチップがダイアタッチフィルムのような接着フィルム28を介して垂直に積層されている。本発明の樹脂組成物を導入した場合は、ウエハの反りが小さいため、露光やウエハの運搬を高精度に行うことができる。また、本発明の樹脂は機械特性にも優れるため、実装時も封止樹脂からの応力を緩和することできるため、low−k層のダメージを防ぎ、高信頼性の半導体装置を提供できる。
次に、チップ積層型の半導体装置の詳細な作成方法について図5および図6に記す。5aで、本発明の樹脂組成物をパッド付デバイス基板に塗布し、フォトリソ工程を経て5bに示すようなパターン(絶縁膜14)を形成する。次いで、必要応じて基板を研削して薄化し、5cでスクライブライン9に沿ってダイシングしてチップ毎に切り分ける。5dで切り分けたチップをパッドが露出するように、接着フィルム15を介して積層する。5eで露出した電極からワイヤーで外部と接続する。この一連の作成過程で樹脂起因の応力が低いと、基板の反りが低減でき、半導体装置の歩留まり向上、信頼性向上につながるため非常に好ましい。
また、6aに示すように、本発明の樹脂組成物を貫通電極とパッド付デバイス基板に塗布し、フォトリソ工程を経て6bに示すようなパターン(絶縁膜25)を形成する。次いで、6cに示すように、スクライブライン29に沿ってダイシングしてチップ毎に切り分ける。次いで6dに示すように、バリアメタル26、ハンダバンプ27を形成する。6eに示すように切り分けたチップを貫通電極が垂直に並ぶように、接着フィルム28を介して積層する。この一連の作成過程で樹脂起因の応力が低いと、基板の反りが低減でき、半導体装置の歩留まり向上、信頼性向上につながるため非常に好ましい。
また、本発明の樹脂組成物から得られる耐熱性被膜は、TFT(薄膜トランジスタ)が形成された基板、平坦化膜および表示素子をこの順に有する表示装置の平坦化膜として、好適に用いられる。かかる構成の表示装置としては、液晶表示装置や有機EL表示装置などが挙げられる。アクティブマトリックス型の表示装置は、ガラスや各種プラスチックなどの基板上にTFTとTFTの側方部に位置しTFTと接続された配線とを有し、その上に凹凸を覆うようにして平坦化膜を有し、さらに平坦化膜上に表示素子が設けられている。表示素子と配線とは、平坦化膜に形成されたコンタクトホールを介して接続される。図7にTFT基板の断面図を示す。基板36上に、ボトムゲート型またはトップゲート型のTFT31が行列状に設けられており、このTFT31を覆う状態で絶縁膜33が形成されている。また、この絶縁膜33上にTFT31に接続された配線32が設けられている。さらに絶縁膜33上には、配線32を埋め込む状態で平坦化膜34が設けられている。平坦化膜34には、配線32に達するコンタクトホール37が設けられている。そして、このコンタクトホール37を介して、配線32に接続された状態で、平坦化膜34上にITO(透明電極)35が形成されている。ここで、ITO35は、表示素子(例えば有機EL素子)の電極となる。この有機EL素子は、基板36と反対側から発光光を放出するトップエミッション型でもよいし、基板36側から光を取り出すボトムエミッション型でもよいが、好ましくはトップエミッション型である。このようにして、各有機EL素子にこれを駆動するためのTFT31を接続したアクティブマトリックス型の有機EL表示装置が得られる。
次に、本発明において下記一般式(10)表される5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を説明する。
Figure 0006750499
上記一般式(10)中、R28とR33が同じであり、独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R29とR32が同じ、R30とR31が同じであり、水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれ、そのうちの置換基がそれぞれ同じでもよく異なってもよくハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種から選ばれる。
前記記載のR28及びR33において、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基はC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、トリフルオロメチル、エチル、トリフルオロエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n―ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシルまたはシクロヘキシル等がより好ましい。前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基はエーテル基によって結合されるC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシまたはシクロヘキシルオキシがより好ましい。前記ハロゲン化アルキル基は、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、トリクロロメチル、トリクロロエチル、トリブロモメチル、トリブロモエチルまたはトリヨードメチル等が好ましく、トリフルオロメチルまたはトリフルオロエチルがより好ましい。前記置換もしくは無置換のアミノ基は、第一アミノ基、第二アミノ基または第三アミノ基が好ましく、アミノ基は1つまたは2つのグループによって置換されることができ、置換基が同じでも異なってもよく、C〜Cのアルキル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30のヘテロアリール基が好ましく、アミノ基、メチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ、フェニルアミノ、ベンジルアミノ、ピリジンアミノまたはフラニルアミノがより好ましい。前記置換もしくは無置換のアミド基はアルキルアミド基、アリールアミド基、またはアルコキシアミド基等が好ましく、そのうちの置換基がカルボニル基に連接されてもよいし、アミノ基に連接されてもよく、ホルムアミド、アセトアミド、ベンズアミド、t-ブトキシアミド、ベンジルオキシカルボニルアミノ、プロピルアセトアミド、またはアセトアニリド等がより好ましい。前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ビフェニル基、またはテルフェニル等の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基が好ましい。前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基は、フラニル基またはピリジン基が好ましく、前記エステル基はアルコキシル炭酸エステル基であり、そのうちのアルコキシル基は特に限定せず、メトキシ炭酸エステル、エトキシ炭酸エステル、プロポキシ炭酸エステル、ブトキシ炭酸エステル、t−ブトキシ炭酸エステル、ベンジルオキシ炭酸エステル、またはフルオレニルメトキシ炭酸エステル等が好ましい。
前記記載のR29、R30、R31及びR32において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはヨウ素が好ましく、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記置換基において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはヨウ素が好ましい。前記C〜Cのアルコキシ基はエーテル基によって結合されるC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メトキシ、トリフルオロメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、sec−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシまたはシクロヘキシルオキシがより好ましい。前記C〜Cのアルキル基はC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、トリフルオロメチル、エチル、トリフルオロエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n―ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシルまたはシクロヘキシル等がより好ましい。前記アリールアルコキシ基は、ベンジルオキシ、ナフチルメトキシ、アントラセニルメトキシ、フルオレニルメトキシ、3,5−ジt −ブチルフェニル−1−イソプロポキシ、フェニルエトキシ、ナフチルエトキシ、またはベンジジン−3−メトキシ等が好ましく、ベンジルオキシまたはフルオレニルメトキシがより好ましい。
前記C〜C30のアリール基は、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ビフェニル基、またはテルフェニル等の置換可能な芳香族炭化水素基が好ましく、前記C〜C30のヘテロアリール基は、ピリジン基、カルバゾイル基、イミダゾール基、フラニル基、チオフェン基、オキサゾール基、インドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェン基が好ましい。
前記記載のR29、R30、R31及びR32において、R29、R30、R31及びR32は水素であることが好ましい。
本発明はさらに5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法を説明する。まず、一般式(11)に示す4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を臭素化反応することによって一般式(12)に示す5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体が得られる。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
上記一般式(11)中、R34とR39が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R35とR38が同じ、R36とR37が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。
上記一般式(12)中、R40とR45が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R41とR44が同じ、R42とR43が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。
置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表す
前記記載のR34とR39 、R40とR45において、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載のR35、R36、R37及びR38、前記記載のR41、R42、R43及びR44において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはヨウ素が好ましい。前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載の置換基において、前記ハロゲン、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記アリールアルコキシ基、前記C〜C30のアリール基、前記C〜C30の複素環基が全て前記と同じである。
前記製造方法において、前記R35、R36、R37及びR38が水素で、前記R41、R42、R43及びR44が水素であることが好ましい。
前記臭素化反応に使用される反応溶媒は非プロトン性有機溶媒が好ましく、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンまたは前記溶媒の混合溶媒のうちの1種または複数種がより好ましい。
臭素化反応に使用される臭素化溶媒は液体臭素またはNBSが好ましい。臭素化反応過程において、反応温度はが−30℃〜60℃間が好ましく、−20℃〜60℃がより好ましい。反応時間は1h〜48hが好ましく、反応速度及び工業化コストの観点から、1h〜12hがより好ましい。
本発明は、さらに前記製造方法で得た一般式(12)に示す5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を酸無水物または塩化アシル用いて、アミド化反応することで一般式(13)に示す5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミドビフェニル誘導体が得られる。
Figure 0006750499
上記一般式(13)中、R46とR51が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R47とR50が同じ、R48とR49が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表し、R52が置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基または置換もしくは無置換のアリール基のうちの1種から選ばれる。前記R52における置換基がメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種である。
前記記載のR46及びR51において、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載のR47、R48、R49及びR50において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはヨウ素が好ましく、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載の置換基において、前記ハロゲン、前記C〜Cのアルコキシ基、前記C〜Cのアルキル基、前記アリールアルコキシ基、前記C〜C30のアリール基、前記C〜C30の複素環基が全て前記と同じである。
前記記載のR52において、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基は置換もしくは無置換のC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、トリフルオロメチル、エチル、トリフルオロエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n―ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシルまたはシクロヘキシル等がより好ましく、前記R52の置換基はメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種がより好ましい。
前記置換もしくは無置換のアリール基は、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のナフチル基、置換もしくは無置換のアントラセニル基、置換もしくは無置換のフェナントリル基、置換もしくは無置換のピレニル基、置換もしくは無置換のビフェニル基が好ましい。フェニル基、p−メチルフェニル、o−メチルフェニル、m−メチルフェニル、スルホフェニル、p−メトキシフェニルまたはp−フルオロフェニル等が好ましく、前記R52の置換基はメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種が好ましい。前記記載のR47、R48、R49及びR50において、R47、R48、R49及びR50は水素であることが好ましい。
前記酸無水物は一般式(R52CO)Oを有し、工業化コストの観点から、前記酸無水物は酢酸無水物、安息香酸無水物、またはトリフルオロ酢酸無水物が好ましい。前記塩化アシルは一般式R52COClを有し、前記R25は前記と同じであり、工業化コストの観点から、前記塩化アシルは塩化アセチル、プロピオン酸クロライド、ヘキサンノイルクロリド、ベンゾイルクロリド、または塩化ピバロイルが好ましい。
前記アミド化反応の温度は0℃〜80℃が好ましく、10℃〜40℃がより好ましく、使用されるアミド反応の溶媒は非プロトン性溶媒であり、テトラヒドロフランまたはジクロロメタンがより好ましい。反応時間は1h〜48hがこのましく、反応速度及び工業化コストの観点から、1h〜12hがより好ましい。
本発明において、さらに、前記製造方法で得た一般式(13)に示す5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミドビフェニル誘導体を、触媒及び無機アルカリの作用下で、反応することで一般式(14)に示す6,6’−ジベンゾオキサゾール誘導体が得られる。
Figure 0006750499
上記一般式(14)中、R54とR59が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R55とR58が同じ、R56とR57が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表し、R60が置換可能なC〜Cのアルキル基または置換可能なアリール基のうちの1種から選ばれ、前記R60における置換基がメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種である。
前記記載のR54及びR59において、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載のR55、R56、R57及びR58において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはヨウ素が好ましく、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシ基、前記ハロゲン化アルキル基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、前記置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、前記置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、及び前記エステル基が全て前記と同じである。
前記記載の置換基において、前記ハロゲン、前記C〜Cのアルコキシ基、前記C〜Cのアルキル基、前記アリールアルコキシ基、前記C〜C30のアリール基、前記C〜C30の複素環基が全て前記と同じである。
前記記載のR60において、前記置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基は置換もしくは無置換のC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、トリフルオロメチル、エチル、トリフルオロエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n―ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシルまたはシクロヘキシル等がより好ましく、い。前記R60の置換基はメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種がより好ましい。
前記置換もしくは無置換のアリール基は、置換もしくは無置換のフェニル基、置換もしくは無置換のナフチル基、置換もしくは無置換のアントラセニル基、置換もしくは無置換のフェナントリル基、置換もしくは無置換のピレニル基、置換もしくは無置換のビフェニル基が好ましい。フェニル基、p−メチルフェニル、o−メチルフェニル、m−メチルフェニル、スルホフェニル、p−メトキシフェニルまたはp−フルオロフェニル等が好ましく、前記R60の置換基はメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種が好ましい。前記記載のR55、R56、R57及びR58において、R55、R56、R57及びR58は水素が好ましい。
前記触媒には少なくとも銅触媒を含有し、配位子を含有してもよくまたは含有しなくてもよく、そのうち、銅触媒はヨウ化銅(I)、酸化銅(I)、酢酸銅(I)またはシアン化銅(I)が好ましく、ヨウ化銅(I)または酸化銅(I)がより好ましく、そのうち、配位子はN,N’−ジメチルエチレンジアミン、エチレンジアミン、エチレングリコールまたは1,10−オルトフェナントロリンが好ましく、N,N’−ジメチルエチレンジアミンがより好ましく、触媒反応過程における無機アルカリは炭酸カリウムまたはリン酸カリウムのうちの1種または複数種が好ましく、その反応温度は100℃〜140℃が好ましい。
使用される溶媒は高沸点有機溶媒が好ましく、トルエンまたはキシレンがより好ましい。
本発明はさらに、前記製造方法で得た 6,6’−ジベンゾオキサゾール誘導体を、酸性条件下で開環反応することで前記5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体が得る。
前記酸性条件は無機強酸が好ましく、前記無機強酸は塩酸、硫酸、酢酸、リン酸、硝酸または蟻酸が好ましく、工業化コストの観点から、塩酸または硫酸がより好ましい。前記開環反応に使用される溶媒がプロトン性溶媒であり、エタノール、メタノール、イソプロパノールまたは水が好ましく、工業化コストの観点から、エタノールまたは水がより好ましい。
前記のように、本発明は1類の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体及びその工業化製造方法に関し、、製造方法の反応収率が高く、後処理が簡単で、生産コストが低い。本発明により製造した5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体はポリイミド樹脂、薄膜、液晶材料、半導体、または平面パネル型ディスプレー等の電子用材料または薬物中間体の分野に用いられることができる。
次に、本発明におけるジブロモビフェニル誘導体を説明する。
ジブロモビフェニル誘導体の合成方法に関し、前記反応は一般式(15)に記載の構造を有するビフェニル類化合物を原料とし、他の反応剤(触媒など)を使用せず、非プロトン性溶媒及び臭素化試薬のみの反応条件下で一般式(16)に記載の構造を有するジブロモビフェニル類誘導体が得られる。この方法は、反応収率が高く、後処理が簡便で、溶媒回収利用がよく、環境に対する汚染が小さく、量産化実現しやすい。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
上記一般式(15)、(16)中、R61及びR62がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、C〜Cのアルキル基、ハロゲン化アルキル基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R 63 及びR 64 がそれぞれ同じでも異なっていてもよく〜Cのアルキル基、C〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミド基、置換もしくは無置換のスルファミン基、置換もしくは無置換のスルフィンアミド基、または置換もしくは無置換の芳香族複素環基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、または複素環基のうちの1種または複数種を表す。
前記R61及びR62において、前記ハロゲンはフルオロ、クロロまたはブロモが好ましく、フルオロまたはクロロがより好ましい、
前記C〜Cのアルキル基はC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、またはシクロヘキシル等のC〜Cの飽和脂肪族炭化水素基がより好ましい。前記C〜Cのアルコキシル基はC〜Cの直鎖アルコキシル基、C〜Cの側鎖アルコキシル基またはC〜Cのシクロアルコキシル基が好ましい。メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、シクロペンチルオキシ、またはシクロヘキシルオキシ等がより好ましい。
前記ハロゲン化アルキル基は、トリフルオロメチル、トリフルオロエチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ジクロロエチル、テトラクロロエチル、ブロモメチル、またはブロモエチル等が好ましく、トリフルオロメチルまたはトリフルオロエチルがより好ましく、トリフルオロメチルがさらに好ましい。前記置換もしくは無置換のアミノ基は、第一アミノ基、第二アミノ基、第三アミノ基が好ましく、アミノ基は1つまたは2つのグループによって置換されることができ、アミノ基における置換基が同じであってもよく異なってもよい。置換基は直鎖アルキル基、側鎖アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリールアルコキシル基、アリール基、ヘテロアリール基または複素環式基等が好ましい。アミノ基、メチルアミノ、エチルアミノ、プロピルアミノ、ブチルアミノ、ペンチルアミノ、ヘキシルアミノ、イソプロピルアミノ、t−ブチルアミノ、シクロペンチルアミノ、シクロヘキシルアミノ、ジメチルアミノ、トリフルオロメチルアミノ、フェニルアミノ、ナフチルアミノ、アントラセンアミノ、フェナントリルアミノ、ピレニルアミノ、ベンジルアミノ、ピリジンアミノ、フラニルアミノ、ピロニルアミノ、カルバゾイルアミノ、チオフェンアミノ、またはキノリンアミノ等がより好ましく、アミノ基がさらに好ましい。前記置換もしくは無置換のアミド基はアルキルアミド基、ハロゲン化アルキルアミド基、アリールアルコキシアミド基、複素環式基アミド基、アリールアミド基、またはアルコキシアミド基等が好ましい。そのうちの置換基がカルボニル基に連接されてもよいし、アミノ基に連接されてもよく、アセトアミド、プロピオンアミド、ブチリルアミノ、ペンタンアミド、ヘキサンアミド、トリフルオロメチルアミド、ターシャリーブトオキサイドアミド、ベンズアミド、ナフトアミド、ビベンズアミド、ベンジルオキシアミド、ピリジンホルムアミド、フラニルホルムアミド、チオフェンホルムアミド、アセトプロピルアミン、またはアセトアニリドがより好ましい。アセトアミド、ターシャリーブトオキサイドアミド、またはベンジルオキシアミド等がさらに好ましい。前記置換もしくは無置換のアリール基は、そのうちの置換基が特に限定されないが、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ビフェニル基、またはテルフェニル等の芳香族炭化水素基が好ましく、前記エステル基は置換もしくは無置換のアルコキシル炭酸エステル基が好ましく、メトキシ炭酸エステル、エトキシ炭酸エステル、プロポキシ炭酸エステル、ブトキシ炭酸エステル、ターシャリーブトオキサイド炭酸エステル、ベンジルオキシ炭酸エステル、またはフルオレニルメトキシ炭酸エステル等がより好ましい。
前記R63及びR64において、前記C〜Cのアルキル基、前記C〜Cのアルコキシル基、前記置換もしくは無置換のアリール基、前記置換もしくは無置換のアミノ基、前記置換もしくは無置換のアミド基、置換基についての説明は上述の通りである。
前記置換もしくは無置換のイミド基はC〜Cのアルキルイミド基、C〜Cのハロゲン化アルキルイミド基、C〜Cのアルコキシイミド基、C〜C30のアリールイミド基、またはアリールアルコキシイミド基、または複数環イミド基等が好ましく、フタルイミド、スクシンイミド、ジターシャリーブトオキサイドジカルボキシイミド、またはジベンジルオキシジカルボキシイミド等がより好ましい。前記置換もしくは無置換のスルファミン基は、C〜Cのアルキルスルファミン基、C〜Cのハロゲン化アルキルスルファミン基、C〜Cのアリールスルファミン基、または複数環スルファミン基等が好ましく、メタンスルホンアミド、トリフルオロメチルスルファミン、ベンゼンスルホンアミド、またはp−トルエンスルホンアミド等がより好ましい。前記置換もしくは無置換のスルフィンアミド基は、C〜Cのアルキルスルフィンアミド基、C〜Cのハロゲン化アルキルスルフィンアミド基、C〜Cのアリールスルフィンアミド基、または複数環スルフィンアミド基等が好ましく、メチルスルフィンアミド、トリフルオロメチルスルフィンアミド、フェニルスルフィンアミド、p−トルエンスルフィンアミド、またはt−ブチルスルフィンアミド等がより好ましい。前記置換もしくは無置換の芳香族複素環基は、1つまたは複数の環内に炭素以外のヘテロ原子を有する環状芳香族基が好ましく、置換もしくは無置換してもよい。芳香族複数環の炭素原子数に対して特に限定されないが、炭素原子数2〜30の芳香族複素環基が好ましく、ピロール基、ピリジン基、ピリミジニル基、キノリン基、ピラジン基、カルバゾイル基、インドリル基、またはフタルイミド基等の窒素含有芳香族複素環基が好ましく、フタルイミド基がより好ましい。
前記置換基において、前記C〜Cのアルコキシル基はC〜Cの直鎖アルコキシル基、C〜Cの側鎖アルコキシル基またはC〜Cのシクロアルコキシル基が好ましく、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、t−ブトキシ、n−ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、ネオペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシ、またはシクロヘキシルオキシがより好ましい等がより好ましい。前記C〜Cのアルキル基はC〜Cの直鎖アルキル基、C〜Cの側鎖アルキル基またはC〜Cのシクロアルキル基が好ましく、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t −ブチル、n―ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、またはシクロヘキシル等のC〜Cの飽和脂肪族炭化水素基がより好ましい。前記アリールアルコキシル基はベンジルオキシ基、ナフチルメトキシ基、アントラセニルメトキシ基、フルオレニルメトキシ基、3,5−ジt −ブチルフェニル−1−イソプロポキシ基、フェニルエトキシ基、ナフチルエトキシ基、またはベンジジン−3−メトキシ基等が好ましく、ベンジルオキシ基またはフルオレニルメトキシ基がより好ましい。
前記C〜C30のアリール基はフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントリル基、ピレニル基、ビフェニル基、またはテルフェニル等の芳香族炭化水素基が好ましい。
前記複素環基はピリジン基、カルバゾイル基、イミダゾール基、フラニル基、チオフェン基、オキサゾイル基、インドリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチオフェン基、チアジニル基、ピリミジン基、キノリル基、イソキノリル基、ピラゾ基、イミダゾール基、チアゾイル基、ピラニル基、ビペラジン基、フェナジン基、フェノチアジン基、ピリダジニル、テトラヒドロフラン基、ジオキサン基、フタルイミド基、またはスクシンイミド基等が好ましく、フタルイミド基、またはスクシンイミド基等がより好ましい。
原料工業化生産の難易さの観点から、R61及びR62がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、C〜Cのアルキル基、C〜Cのアルコキシル基、ハロゲン化アルカン、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれることが好ましい。原料コスト観点から、ハロゲン化アルカンはトリフルオロメチル、またはトリフルオロエチルのうちの1種が好ましく、C〜Cのアルキル基はメチルがより好ましく、C〜Cのアルコキシル基はメトキシがより好ましい。
原料の入手易さ及び臭素化反応の選択性の観点から、R63及びR64がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミド基、置換もしくは無置換のスルファミン基、置換もしくは無置換のスルフィンアミド基、または置換もしくは無置換の芳香族複素環基のうちの1種から選ばれることが好ましい。原料コスト観点から、それぞれ独立にアミノ基、アセトアミド基、ターシャリーブトオキサイドアミド基、ベンジルオキシアミド基、ジターシャリーブトオキサイドジカルボキシイミド基、ジベンジルオキシジカルボキシイミド基、またはフタルイミド基のうちの1種がより好ましい。
以下、本発明で使用する溶媒を詳細に説明する。本発明で使用する非プロトン性溶媒はアルカン類溶媒(例えばシクロヘキサン、ノルマルヘキサン、ノルマルペンタン等)、アレーン類溶媒(例えばベンゼン、トルエン、キシレン等)、ハロアルカン類溶媒(例えばジクロロメタン、トリクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン等)、エステル類溶媒(例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸プロピレングリコールメチルエーテル等)、エーテル類溶媒(例えばエチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等)、ケトン類(アセトン、ブタノン、メチルエチルケトン等)、またはその他の種類の非プロトン性溶媒(例えばN,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等)のうちの1種または複数種を含み、エステル類溶媒、エーテル類溶媒、アレーン類溶媒または以上の溶媒のうちの1種または複数種が好ましい。原料の溶解性及び反応の安定性の観点から、アステル類溶媒、エーテル類溶媒またはその混合物がより好ましく、溶媒の溶解性及び価格の総合的な観点から、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸プロピレングリコールメチルエーテル、グリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、または1,4−ジオキサン等、または上記混合溶媒のうちの1種または複数がさらに好ましい。
以下、本発明で使用する臭素化溶媒を詳細に説明する。本発明に使用する臭素化溶媒は以下の試薬のうちの1種または複数種から選ばれる。
Figure 0006750499
臭素化試薬の価格、安全性及び操作簡便性の観点から、NBSまたはBrが好ましく、さらにBrがより好ましい。本発明における原料ビフェニル類化合物と臭素化試薬とのモル比が1:2〜1:6であり、原料の価格、収量及び後処理の難易さの総合的な観点から、原料ビフェニル類化合物と臭素化試薬とのモル比は1:2〜1:3が好ましい。
本発明における原料ビフェニル類化合物のモル濃度は0.05 mol/L〜5mol/Lが好ましく、溶解度及び溶媒のコストの観点から、原料ビフェニル類化合物のモル濃度は0.2moL/L〜2moL/Lがより好ましい。
本発明における反応温度は−30℃〜60℃が好ましく、量産コストの観点から、−20℃〜60℃がより好ましい。本発明における反応時間は1h〜48hが好ましく、反応速度及び量産のコストの観点から、1h〜12hがより好ましい。
本発明の後処理でアルカリ添加し、pHを調節する時、使用されるアルカリは無機アルカリが好ましく、量産のコストの観点から、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、または水酸化リチウム等が好ましい。
本発明の後処理で有機溶媒を用いて抽出を行う時に、溶媒のコスト及び溶解性の観点から、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジクロロメタン、またはトルエン等が好ましい。
本発明の粗生成物を精製する時に、溶媒のコスト及び溶解性の観点から、使用する溶媒は石油エーテル、酢酸エチル、酢酸ブチル、トルエン、キシレン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、アセトニトリル、エタノール、メタノール、イソプロパノール、酢酸プロピレングリコールメチルエーテル、グリコールジメチルエーテル、エチルエーテル、テトラヒドロフラン、または1,4−ジオキサン等の溶媒のうちの1種または複数種が好ましい。
以下、(1)樹脂、感光性樹脂組成物、(2)5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体、(3)ジブロモビフェニル誘導体、の順に実施例等をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。<樹脂、感光性樹脂組成物>
実施例中の樹脂および樹脂組成物の評価は以下の方法により行った。
1)膜厚の測定方法
大日本スクリーン製造(株)製ラムダエースSTM−602を使用し、樹脂膜、加熱硬化後の被膜とも、屈折率を1.629として測定した。
2)熱線膨張係数の測定方法
樹脂溶液を8インチのシリコンウエハー上に回転塗布し、次いで、120℃のホットプレート(東京エレクトロン(株)製の塗布現像装置Act−8使用)で3分間ベークし、樹脂膜を得た。
この樹脂膜をイナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で5℃/分で250℃まで昇温し、250℃で1時間加熱処理を行なった後、5℃/minで50℃まで冷却した。続いてフッ酸に1〜4分間浸漬して膜を基板から剥離し、風乾して加熱処理後の被膜を得た。回転塗布時の回転数は加熱処理後の樹脂膜厚が10μmになるよう調整した。
加熱処理後の被膜について、熱機械分析装置(エスアイアイ・ナノテクノロジー(株)製 EXSTAR6000 TMA/SS6000)を用いて、窒素気流下で測定を行った。昇温方法は、以下の条件にて行った。第1段階で昇温レート5℃/minで200℃まで昇温して試料の吸着水を除去し、第2段階で降温レート5℃/minで室温まで空冷した。第3段階で、昇温レート5℃/minで本測定を行い、50℃〜200℃の熱線膨張係数の平均値を求めた。
ただし、後述する樹脂(D1)〜(D5)についてのみ、加熱処理を250℃で1時間したもの、および320℃で1時間したものについて各々測定した。
3)吸光度の測定方法
樹脂溶液を50mm×50mm×0.7mm厚のガラス基板(旭硝子(株)製AN−100)に、ミカサ(株)製のスピンコーターMS−A200を用いて回転塗布し、次いで、120℃のホットプレート(大日本スクリーン(株)製ホットプレートD−SPIN使用)で3分間ベークし、樹脂膜を得た。回転塗布時の回転数は樹脂膜厚が10μmなるように調整した。
得られた樹脂膜について、紫外可視分光光度計((株)島津製作所製 MultiSpec1500)を用い、365nmにおける吸光度を測定した。得られた吸光度を樹脂膜厚で割って1μm当たりの吸光度とした。
4)アルカリ現像速度の測定方法
樹脂溶液を8インチのシリコンウエハー上に回転塗布し、次いで、120℃のホットプレート(東京エレクトロン(株)製の塗布現像装置Act−8使用)で4分間ベークし、樹脂膜を得た。回転塗布時の回転数は樹脂膜厚が10μmになるよう調整した。
樹脂膜について、2.38重量%のテトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(三菱ガス化学(株)製、ELM−D)で60秒間現像し、ついで純水でリンスした。リンス後の膜厚を測定し、1分当たりの膜厚減少を算出した。
5)残留応力の測定方法
樹脂溶液を8インチのシリコンウエハー上に回転塗布し、次いで、120℃のホットプレート(東京エレクトロン(株)製の塗布現像装置Act−8使用)で3分間ベークし、樹脂膜を得た。
この樹脂膜をイナートオーブンCLH−21CD−S(光洋サーモシステム(株)製)を用いて、酸素濃度20ppm以下で5℃/分で250℃まで昇温し、250℃で1時間加熱処理を行なった後、5℃/minで50℃まで冷却した。続いてフッ酸に1〜4分間浸漬して膜を基板から剥離し、風乾して加熱処理後の被膜を得た。回転塗布時の回転数は加熱処理後の樹脂膜厚が10μmになるよう調整した。
加熱処理後の被膜について、薄膜応力測定装置(KLAテンコール(株)製 )を用いて、23℃、45%RH、空気雰囲気下で残留応力の測定を行った、なお、ブランクは樹脂溶液を塗布する前のシリコンウエハーを使用した。
6)感光性評価方法
8インチシリコンウエハー上に樹脂溶液を回転塗布し、次いで、120℃のホットプレート(東京エレクトロン(株)製の塗布現像装置Act−8使用)で3分間ベークし、厚さ6μmのプリベーク膜を作製した。この膜を、i線ステッパー(NIKON NSR i9)を用いて0〜1000mJ/cmの露光量にて10mJ/cmステップで露光した。露光後、2.38重量%のテトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(三菱ガス化学(株)製、ELM−D)で90秒間現像し、ついで純水でリンスした。このとき、露光および現像後、露光部分が完全に溶出してなくなった露光量(最小露光量Ethという)を感度とした。Ethが700mJ/cm以下であれば高感度であると判断できる。500mJ/cm以下がより好ましい。
以下の実施例、比較例に示す酸二無水物、ジアミンの略記号の名称は下記の通りである。
PMDA:無水ピロメリット酸
ODPA:3,3’,4,4’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物
SiDA:1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス(3−アミノプロピル)ジシロキサン
NMP:N−メチル−2−ピロリドン
GBL:ガンマーブチロラクトン
3−Aph:m−アミノフェノール
PMDA−H:1S,2S,4R,5R−シクロへキサンテトラカルボン酸二無水物
NA:5−ノルボルネン−2.3−ジカルボン酸無水物
TFMB:2,2’‐ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン
HAB:3,3’−ジヒドロキシベンジジン
BPDA:3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
KBM−403:3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン。
BAHF: 2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン
HFHA:2,2−ビス[3−(3−アミノベンズアミド)−4−ヒドロキシフェニル]ヘキサフルオロプロパン
DAE:4,4’−ジアミノジフェニルエーテル。
合成例1 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(a)の合成
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−5,5’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)をアセトン100mL、プロピレンオキシド17.4g(0.3モル)に溶解させ、−15℃に冷却した。ここに3−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)をアセトン100mLに溶解させた溶液を滴下した。滴下終了後、−15℃で4時間反応させ、その後室温に戻した。析出した白色固体をろ別し、50℃で真空乾燥した。
得られた白色固体30gを300mLのステンレスオートクレーブに入れ、メチルセロソルブ250mLに分散させ、5%パラジウム−炭素を2g加えた。ここに水素を風船で導入して、還元反応を室温で行った。約2時間後、風船がこれ以上しぼまないことを確認して反応を終了させた。反応終了後、ろ過して触媒であるパラジウム化合物を除き、ロータリーエバポレーターで濃縮し、下記式で表されるヒドロキシル基含有ジアミン化合物(a)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
Figure 0006750499
合成例2 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(b)の合成
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−5,5’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)を2,2’−ジメチル−5,5’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)に変えた以外は合成例1と同様にして下記式で表されるヒドロキシル基含有ジアミン化合物(b)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
Figure 0006750499
合成例3 ヒドロキシル基含有ジアミン化合物(c)の合成
3−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)を4−ニトロベンゾイルクロリド20.4g(0.11モル)に変えた以外は合成例1と同様にして下記式で表されるヒドロキシル基含有ジアミン化合物(c)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
Figure 0006750499
合成例4 ヒドロキシル基含有酸二無水物(d)の合成
乾燥窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−5,5’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)とアリルグリシジルエーテル34.2g(0.3モル)を酢酸エチル100gに溶解させ、−15℃に冷却した。ここに酢酸エチル50gに溶解させた無水トリメリット酸クロリド22.1g(0.11モル)を反応液の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、0℃で4時間攪拌した。
この溶液をロータリーエバポレーターで濃縮して、トルエン1lに投入して下記式に示すヒドロキシル基含有酸二無水物(d)を得た。得られた固体をそのまま反応に使用した。
Figure 0006750499
合成例5 キノンジアジド化合物(e)の合成
乾燥窒素気流下、TrisP−PA(商品名、本州化学工業(株)製)21.22g(0.05モル)と5−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド26.86g(0.10モル)、4−ナフトキノンジアジドスルホニル酸クロリド13.43g(0.05モル)を1,4−ジオキサン50gに溶解させ、室温にした。ここに、1,4−ジオキサン50gと混合したトリエチルアミン15.18gを、系内が35℃以上にならないように滴下した。滴下後30℃で2時間撹拌した。トリエチルアミン塩を濾過し、ろ液を水に投入した。その後、析出した沈殿をろ過で集めた。この沈殿を真空乾燥機で乾燥させ、下記式で表されるキノンジアジド化合物(e)を得た。
Figure 0006750499
合成例6
乾燥窒素気流下、アミン成分として2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン15.8g(0.045モル)、SiDA0.62g(0.0025モル)をGBL 100gに溶解させた。ここに酸成分としてPMDA10.91g(0.05モル)をGBL10gとともに加えて、60℃で2時間反応させ、次いで末端封止剤として3−Aph0.545g(0.005モル)をNMPGBL10gとともに加えて、さらに60℃で2時間撹拌し樹脂溶液(A1)を得た。
合成例7〜31
表1に示したアミン成分、酸成分、末端封止剤の組み合わせを用いて合成例6と同様の方法で樹脂溶液(A2)〜(A26)を得た。
合成例32
乾燥窒素気流下、アミン成分として2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン15.8g(0.045モル)、SiDA0.62g(0.0025モル)をNMP100gに溶解させた。ここに酸成分としてPMDA10.91g(0.05モル)をNMP10gとともに加えて、40℃で1時間反応させ、次いで末端封止剤として3−Aph0.545g(0.005モル)をNMP10gとともに加えて、さらに40℃で2時間撹拌した。その後、N,N−ジメチルホルムアミドジメチルアセタール15.19g(0.127モル)をNMP4gで希釈した溶液を10分かけて滴下した。滴下後、40℃で2時間撹拌した。反応終了後、溶液の液温を30℃以下に保ちながら酢酸を30gゆっくりと投入した。30℃以下で30分撹拌後の溶液を水2Lに投入して、ポリマー粉体の沈殿をろ過で集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、ポリマー粉体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し樹脂(B1)の粉末を得た。
合成例33〜57
表2に示したアミン成分、酸成分、末端封止剤の組み合わせを用いて合成例32と同様の方法で樹脂溶液(B2)〜(B26)を得た。
合成例58
乾燥窒素気流下、アミン成分として2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン15.8g(0.045モル)、SiDA0.62g(0.0025モル)をNMP 100gに溶解させた。ここに酸成分としてPMDA10.91g(0.05モル)をNMP10gとともに加えて、60℃で1時間反応させ、次いで末端封止剤として3−Aph0.545g(0.005モル)をNMP10gとともに加えて、さらに60℃で1時間、200℃で4時間撹拌した。撹拌終了後、溶液を水2Lに投入して白色沈殿を得た。この沈殿を濾過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し樹脂(C1)の粉末を得た。
合成例59〜79
表3に示したアミン成分、酸成分、末端封止剤の組み合わせを用いて合成例58と同様の方法で樹脂(C2)〜(C22)の粉末を得た。
合成例80
2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン15.8g(0.045モル)をHAB9.73g(0.045モル)に変更した以外は合成例58と同様の方法で実施したが、200℃反応後の液を冷却中にポリマーが析出してしまい、不溶の樹脂を得た。
合成例81
乾燥窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)をNMP50g、グリシジルメチルエーテル26.4g(0.3モル)に溶解させ、溶液の温度を−15℃まで冷却した。ここにイソフタル酸クロリド8.12g(0.04モル)をGBL25gに溶解させた溶液を、内部の温度が0℃を越えないように滴下した。滴下終了後、6時間−15℃で撹拌を続けた。その後、NA3.28g(0.02モル)を投入して、常温で4時間撹拌した。反応終了後、溶液をメタノールを10重量%含んだ水3Lに投入して白色の沈殿を析出させた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し、樹脂(D1)の粉末を得た。
合成例82〜84
表4に示したアミン成分、酸成分、末端封止剤の組み合わせを用いて合成例81と同様の方法で樹脂(D2)〜(D4)の粉末を得た。
合成例85
乾燥窒素気流下、2,2’−ビス(トリフルオロメチル)−3,3’−ジヒドロキシベンジジン17.6g(0.05モル)をNMP100gに溶解させた。ここにジフェニルエーテルジカルボン酸ジイミダゾリド14.32g(0.04モル)をNMP10gとともに加えて、85℃で4時間撹拌した。その後、NA3.28g(0.02モル)を投入して、85℃でさらに2時間撹拌した。反応終了後、溶液の液温を30℃以下に保ちながら酢酸を30gゆっくりと投入した。30℃以下で30分攪拌後の溶液を水2Lに投入して、ポリマー粉体の沈殿をろ過で集めた。この沈殿をろ過で集めて、水で3回洗浄した後、ポリマー粉体を50℃の真空乾燥機で72時間乾燥し樹脂(D5)の粉末を得た。
実施例1〜6、8,14〜26、28、34〜46、48、54〜63、参考例1〜18、比較例1〜16
樹脂(A1)〜(A26)は溶液のまま、樹脂(B1)〜(B26)、樹脂(C1)〜(C22)、および樹脂(D1)〜(D5)はGBLに溶解し、濃度40%の溶液を作製した。得られた溶液を用いて前記のように熱線膨張係数、吸光度、アルカリ現像速度、残留応力を測定した結果を表5−1、表5−2に示す。
実施例64
樹脂(B1)17.5g、合成例5で得られたキノンジアジド化合物(b)2.3g、KBM−403 0.5gをGBL 45gに加えて感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いて前記のように、感光性評価を行った。評価結果を表6に示す。
実施例65〜106、比較例17〜26
樹脂(B2)〜(B26)、樹脂(C1)〜(C22)、樹脂(D1)〜(D5)について、実施例64と同様の方法で、感光性樹脂組成物を得た。得られた感光性樹脂組成物を用いて前記のように、感光性評価を行った。評価結果を表6に示す。
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
Figure 0006750499
<5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体>
反応収率はモル百分数である。実施例に使用される溶媒、触媒は共に国薬、Aldrich、TCIまたはAlfa等の試薬供給先から購入され、後処理せず反応に直接使用する。反応生成物の構造は核磁気共鳴スペクトルによって確認され、使用された核磁気共鳴装置がJEOL(400MHz)である。反応生成物の純度は高速液体クロマトグラフィーを用いて測定、使用した高速液体クロマトグラフィーがSHIMADZU Prominenceで、クロマトグラフカラムがYMC Pack Phである。
実施例107 三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(80.0g,0.25mol)及び酢酸エチル(800mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴(−20°C)に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下し、反応温度を20℃以下に制御しながら、液体臭素を滴下した。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止し、反応フラスコに飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した。有機相を分離、有機相を水洗浄(500mL×2)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’ −ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル106.5g(収率90%、純度96%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル(95.6g,0.2mol)及びテトラヒドロフラン(500mL)を加え、その後ベンゾイルクロリド(56.0g, 0.4mol)を加え、反応フラスコを40℃恒温のオイルバスに入れて撹拌して一夜放置、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止し、反応液にエタノール及び水を加え、テトラヒドロフランを減圧蒸留することによって除去し、白色浮遊溶液を得た。引き続き、ろ過を行い、ろ過固体を50mlエタノールで洗浄した後、真空乾燥機に入れて乾燥し、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジベンズアミドビフェニル130.2g(収率94.9%,純度96%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジベンズアミドビフェニル(68.6g,0.10mol)、ヨウ化銅(I)(1.91g,0.01mol)、N,N’−ジメチルエチレンジアミン(1.76g,0.02mol)、リン酸カリウム(92.8g, 0.4mol)及びトルエン(600mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、100℃オイルバスで反応を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応を冷却し、1Lトルエンを加え、活性炭で脱色した。ろ過を行い、ろ液を濃縮した後再結晶し、白色固定2,2’−ジフェニル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’]ジベンゾオキサゾール31.5g(収率:60%,純度98%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記調製により得た2,2’−ジメチル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’] ジベンゾオキサゾール(80.0g,0.2mol)、36.5%塩酸(250ml)及びエタノール(1.25L)を加え、60℃恒温オイルバスで撹拌を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止し、反応液に水を加え、減圧蒸留してエタノールを除去し、pH値を3より大きくするよう調節した。ろ過を行い、ろ過固体を100ml酢酸エチルで洗浄し、真空乾燥機で乾燥して、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル63.2g(收率:90%,純度98%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz,d−DMSO): 9.81 (s, 2H), 6.90 (s, 2H), 6.47 (s, 2H), 4.92(s, 4H)
実施例108
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミノビフェニル(32.0g,0.10mol)及びジオキサン(300mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対して回数分けてN−ブロモスクシンイミド(NBS)(35.6g,0.20mol)を加えた後温度を60℃まで上げて撹拌を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応フラスコに対して飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節し、有機相を分離、有機相を水洗浄(200mL×2)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物赤橙色固体を得た。引き続き粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(60ml/2ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’ −ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル37.5g(収率78%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’ −ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル(95.6g,0.2mol)及びジクロロメタン(500mL)を加え、その後酢酸無水物(51.0g, 0.5mol)を加え、反応フラスコを10℃恒温のエタノール風呂に入れて撹拌して一夜置き、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止し、白色浮遊溶液を得た。反応溶液をろ過し、ろ過固体を50mlジクロロメタンで2回洗浄し、100ml水で2回洗浄し、真空乾燥機に入れて乾燥を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジホルムアミドビフェニル106.2g(収率94.3%,純度98%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジホルムアミドビフェニル(112.4g,0.20mol)、ヨウ化銅(I)(3.82g,0.02mol)、N,N’−ジメチルエチレンジアミン(3.52g,0.04mol)、リン酸カリウム(110.4g, 0.8mol)及びキシレン(1200mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、140℃オイルバスで反応を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応を冷却し、1Lトルエンを加え、活性炭で脱色、ろ過を行い、ろ液を濃縮した後再結晶させて白色固定2,2’−ジメチル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’]ジベンゾオキサゾール48.1g(収率:60%,純度97%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジメチル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’]ジベンゾオキサゾール(80.0g,0.2mol)、36.5%塩酸(250ml)及びエタノール(1.25L)を加え、60℃恒温オイルバスで撹拌を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応液に水を加え、減圧蒸留してエタノールを除去し、pH値を3より大きくするよう調節し、ろ過を行い、ろ過固体を100ml酢酸エチルで洗浄し、真空乾燥機において乾燥し、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル63.2g(収率:90%,純度98%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz,d−DMSO): 9.81 (s, 2H), 6.90 (s, 2H), 6.47 (s, 2H), 4.92(s, 4H)。
実施例109
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’ −ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル(95.6g,0.2mol)及びジクロロメタン(500mL)を加え、トリエチルアミン(71.8ml,0.514mol)とピバロイルクロリド(63.0ml, 0.514mol)を加え、反応フラスコを40℃恒温のオイルバスに入れて撹拌して一夜置き、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止し、飽和炭酸ナトリウム水溶液(200ml)を入れ、一時間撹拌した。有機層を水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下で濃縮した。石油エーテル(200ml)と酢酸エチル(10ml)混合溶媒洗浄、濾過し、真空乾燥機に入れて乾燥を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジブチルアミドビフェニル130.2g(収率94.9%,純度97%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジブロモ−4,4’−ジブチルアミドビフェニル(103.5g,0.161mol)、臭素化銅(I)(2.30g,0.161mol)、N,N’−ジメチルエチレンジアミン(2.85g,0.0322mol)、リン酸カリウム(102.4g, 0.483mol)及びトルエン(1000ml)とジオキサン(100ml)を加え、窒素ガスで3回置換し、120℃オイルバスで反応を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応を冷却し、ろ過し、有機層を水洗浄、無水硫酸ナトリウムで乾燥後、減圧下で濃縮し、白色固定2,2’−ジtert−ブチル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’]ジベンゾオキサゾール49.8g(収率:65%,純度99%)を得た。
Figure 0006750499
三角フラスコに前記製造方法で得た2,2’−ジ−tertブチル−5,5’−ジトリフルオロメチル−[6,6’]ジベンゾオキサゾール(48.4g,0.1mol)、36.5%塩酸(250ml)及びエタノール(300L)を加え、100℃恒温オイルバスで撹拌を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より小さい時に撹拌を停止した。反応液に水を加え、減圧蒸留してエタノールを除去し、pH値を3より大きくするよう調節し、ろ過を行い、ろ過固体を100ml酢酸エチルで洗浄し、真空乾燥機において乾燥し、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル31.6g(収率:90%,純度98%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz,d−DMSO): 9.81 (s, 2H), 6.90 (s, 2H), 6.47 (s, 2H), 4.92(s, 4H)。
<ジブロモビフェニル誘導体>
反応過程測定:高速液体クロマトグラフィーで測定を行い、型番がSHIMADZU LC−20ADで、クロマトグラフカラムがYMC−Pack Ph(250×4.6mml.D)である。
純度:高速液体クロマトグラフィーで測定を行い、型番がSHIMADZU LC−20ADで、クロマトグラフカラムがYMC−Pack Ph(250×4.6mml.D)である。
構造同定:核磁気共鳴装置、JEOL(400MHz)、溶媒が重水素化クロロホルムまたはジメチルスルホキシド−d6である。
収率:モル収率、秤量して算出し得る。
比較例、実施例に使用する原料及び試薬:
2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン基ビフェニル:J&K Chemicalより購入;
液体臭素:国薬集団から購入;
N−ブロモスクシンイミド:国薬集団から購入;
溶媒:国薬集団から購入。
本発明は一般式(13)構造を有する原料ビフェニル類化合物を非プロトン性溶媒に溶かし、−30℃〜60℃の条件下で、反応フラスコに臭素化試薬を加え、原料がほとんどなくなるまで続けて撹拌し、中性まで反応フラスコにアルカリ性水溶液を加え、有機相を分離、有機相を水洗、乾燥、溶媒することによって粗生成物を得て、粗生成物を精製することによって最終生成物ジブロモビフェニル誘導体を得る。反応の収率はモル百分数である。
実施例110
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミンビフェニル(80.0g,0.25mol)及び酢酸エチル(800mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下し、液体臭素を滴下した後続けて撹拌を行い、高速液体クロマトグラフィーで反応を測定し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに対して飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節し、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回500mL、2回洗浄)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌、ろ過を行い白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン−5,5’−ジブロモビフェニル106.5g(収率90%、純度96%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 5.88 (s, 4 H), 7.15 (s, 2 H), 7.26 (s, 2 H)
実施例111
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミンビフェニル(32.0g,0.10mol)及び1,4−ジオキサン(300mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対してN−ブロモスクシンイミド(NBS)(35.6g,0.20mol)を数回分けて添加した後続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに対して水酸化ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、酢酸エチル(300mL)を加えて有機相を分離、有機相を飽和食塩水洗浄(毎回200mL、2回洗浄)、水洗浄(200mL)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物赤橙色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(60ml/2ml)を加えて室温で30Min撹拌、ろ過を行い白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン−5,5’−ジブロモビフェニル33.5g(収率70%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 5.88 (s, 4 H), 7.15 (s, 2 H), 7.26 (s, 2 H)
実施例112
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアセトアミドビフェニル(101.0g,0.25mol)及びテトラヒドロフラン(500mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを−20℃の低温反応槽に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下後続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに対して飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、、酢酸エチル(500mL)を加えて有機相を分離、有機相を飽和食塩水洗浄(毎回500mL、2回洗浄)、水洗浄(200mL)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を留去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアセトアミド−5,5’−ジブロモビフェニル119.6g(収率85%、純度96%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 2.16 (s, 6 H), 7.80 (s, 2 H), 8.19 (s, 2 H), 9.76 (s, 2 H)
実施例113
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(フタルイミド)ビフェニル(145.0g,0.25mol)及び酢酸プロピレングリコールメチルエーテル(500mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、室温で撹拌を行い、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下し、液体臭素を滴下した後続けて撹拌を行った。、高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回300mL、2回洗浄)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(フタルイミド)−5,5’−ジブロモビフェニル166.0g(収率90%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 7.98−7.99 (m, 4 H), 8.06−8.07(m, 4 H),8.24 (s, 2 H),8.30 (s, 2 H)
実施例114
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(ジターシャリーブトオキサイドジカルボキシイミド)ビフェニル(180.0g,0.25mol)及び酢酸ブチル(500mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、−30℃の低温反応溝に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下した後続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回500mL、2回洗浄)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(ジターシャリーブトオキサイドジカルボキシイミド)−5,5’−ジブロモビフェニル177.6g(収率81%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 1.31−1.41 (m, 18 H), 7.88 (s, 1 H), 8.05 (s, 1 H)
実施例115
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(ターシャリーブトオキサイドカルバミド)ビフェニル(130.0g,0.25mol)及び酢酸ブチル(500mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、−30℃の低温反応槽に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下した後続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回500mL、2回洗浄)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い、白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジ(ターシャリーブトオキサイドカルバミド)−5,5’−ジブロモビフェニル141.1g(収率83%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 1.49 (s, 18 H), 7.73 (s, 1 H), 8.04 (s, 1 H), 8.92 (s, 1 H)
実施例116
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミンビフェニル(32.0g,0.10mol)及びジクロロメタン(300mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対してN−ブロモスクシンイミド(NBS)(35.6g,0.20mol)を数回分けて添加した後、続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡しながら、N−ブロモスクシンイミド(17.8g,0.10mmol)を補充添加し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに水酸化ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回200mL、2回洗浄)し、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物赤橙色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(60ml/2ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い白色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン−5,5’−ジブロモビフェニル23.8g(収率50%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 5.88 (s, 4 H), 7.15 (s, 2 H), 7.26 (s, 2 H)
実施例117
三角フラスコに2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミンビフェニル(32.0g,0.10mol)及びアセトニトリル(300mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌を行い、その後反応フラスコに対してN−ブロモスクシンイミド(NBS)(35.6g,0.20mol)を数回分けて添加した後、続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡しながら、NBS(8.9g,0.05mol)を補充添加し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに水酸化ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、酢酸エチル(300mL)を加えて有機相を分離、有機相を飽和食塩水洗浄(毎回200mL、2回洗浄)し、水洗浄(200mL)し、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物赤橙色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(60ml/2ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い浅黄色固体2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン−5,5’−ジブロモビフェニル15.7g(収率33%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, DMSO−d) δ 5.88 (s, 4 H), 7.15 (s, 2 H), 7.26 (s, 2 H)
実施例118
三角フラスコに2,2’−ジメトキシ−4,4’−ジメチルビフェニル(60.5g,0.25mol)及び酢酸エチル(500mL)を加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを室温で撹拌し、その後反応フラスコに対して液体臭素(26.2mL,0.51mol)を滴下した後続けて撹拌を行った。高速液体クロマトグラフィーで反応を追跡し、原料の含有量が3%より少ない時に撹拌を停止し、反応フラスコに飽和炭酸ナトリウム溶液を徐々に加え、pH値を中性まで調節した後、有機相を分離、有機相を水洗浄(毎回500mL、2回洗浄)、無水硫酸ナトリウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して粗生成物黄色固体を得た。引き続き、粗生成物に石油エーテル/酢酸エチル(150ml/5ml)を加えて室温で30Min撹拌し、ろ過を行い白色固体2,2’−ジメトキシ−4,4’−ジメチル−5,5’−ジブロモビフェニル94.3g(収率94%、純度95%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz, CDCl) δ 2.39 (s, 6 H), 3.80 (s, 6 H), 6.79 (s, 2 H), 7.39 (s, 2 H)
比較例27
三角フラスコに酢酸(50mL)、酢酸ナトリウム(1.3g)及び原料1(1.46g, 3.78mmol)を加え、窒素ガスで3回置換し、室温で撹拌し、その後反応フラスコに対して液体臭素Br(0.4mL, 7.76mmol)及び酢酸(5mL)の混合溶液を滴下した後室温で続けて48h反応した。薄層クロマトグラフィー(TLC)で反応を追跡し(展開溶媒:石油エーテル/酢酸エチル、10mL/1mL)、液体臭素(0.4mL)及び酢酸(5mL)を補充添加し、続けて24h撹拌し、反応液に飽和亜硫酸ナトリウム(5mL)を加え、ジクロロメタン(毎回70mL、5回抽出)を加えて抽出し、有機相を合わせ、水洗浄、無水硫酸マグネシウムを加えて乾燥し、ろ過後、有機溶媒を除去して油状物を得た。油状物をジクロロメタンを用いて再結晶し、製品2、1.64g(収率80%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (400MHz,acetone−d) δ 1.24 (d, J = 6.0 Hz, 12 H), 3.96 (s, 6 H), 4.65 (sept, J = 6.1 Hz, 2 H), 7.48 (s, 2 H), 7.58 (s, 2 H).
比較例28
三角フラスコに100mLエタノール、20.0g(62.5mmol)2,2’−ジトリフルオロメチルベンジジンを加え、窒素ガスで3回置換し、反応フラスコを氷浴に入れて撹拌し、その後反応フラスコに対して21.0g(131.2mmol)臭素を滴下し、その後室温で1h撹拌した後、トルエンを加え、有機相を3回水洗浄、その後飽和炭酸水素ナトリウム水及び水でそれぞれ2回洗浄し、有機相を乾燥、ろ過後、有機溶媒を除去した後ノルマルヘキサン/トルエンで再結晶を行い、2,2’−ジトリフルオロメチル−4,4’−ジアミン−5,5’−ジブロモビフェニル11.5g(収率38.5%)を得た。
Figure 0006750499
H NMR (500MHz, CDCl)δ4.33 (s, 4 H), 7.05 (s, 2 H), 7.32 (s, 2 H)。
1 シリコンウエハー
2 Alパッド
3 パッシベーション膜
4 絶縁膜
5 金属(Cr、Ti、Ni、TiW等)膜
6 金属(Al、Cu、Au等)配線
7 絶縁膜
8 バリアメタル
9 スクライブライン
10 ハンダバンプ
11 シリコンウエハー
12 Alパッド
13 パッシベーション膜
14 絶縁膜
15 接着フィルム
16 ワイヤー(Cu、Au等)
21 シリコンウエハー
22 貫通電極(Cu等)
23 パッド(Al、Cu等)
24 パッシベーション膜
25 絶縁膜
26 バリアメタル
27 ハンダバンプ
28 接着フィルム
29 スクライブライン
31 TFT
32 配線
33 絶縁膜
34 平坦化膜
35 ITO
36 基板
37 コンタクトホール

Claims (17)

  1. 下記一般式(10)で表される5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体。
    Figure 0006750499
    (R28とR33が同じであり、独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R29とR32が同じ、R30とR31が同じであり、水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基がそれぞれ同じでもよく異なってもよくハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表される。)
  2. 前記R29、R30、R31及びR32がそれぞれ水素であることを特徴とする請求項1記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体。
  3. 一般式(11)記載の4,4’−ジアミノビフェニルを臭素化反応することで一般式(12)に記載の5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を得る製造方法を含むことを特徴とする5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
    Figure 0006750499
    Figure 0006750499
    (R34とR39が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R35とR38が同じ、R36とR37が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R40とR45が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R41とR44が同じ、R42とR43が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表す)
  4. 前記R35、R36、R37及びR38が水素で、前記R41、R42、R43及びR44が水素であることを特徴とする請求項3記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  5. 臭素化反応における反応温度が−30℃〜60℃で、臭素化反応における反応溶媒が酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンまたは前記溶媒の混合溶媒のうちの1種または複数種であり、臭素化反応に使用される臭素化試薬が液体臭素またはN−ブロモスクシンイミドであることを特徴とする請求項3記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  6. 5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体を酸無水物または塩化アシルを用いて、アミド化反応することで一般式(13)に示す5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミドビフェニル誘導体を得る製造方法を含むことを特徴とする5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
    Figure 0006750499
    (R46とR51が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R47とR50が同じ、R48とR49が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表し、R52が置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基または置換もしくは無置換のアリール基のうちの1種から選ばれる。前記R52における置換基がメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種である。)
  7. 一般式(13)におけるR47、R48、R49及びR50が水素であることを特徴とする請求項6に記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  8. 5,5’−ジブロモ−4,4’−ジアミドビフェニル誘導体を、触媒及び無機アルカリの作用下で反応することで、一般式(14)に示す6,6’−ジベンゾオキサゾール誘導体を得る製造方法を含むことを特徴とする5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
    Figure 0006750499
    (R54とR59が同じであり、それぞれ独立に置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R55とR58が同じ、R56とR57が同じであり、それぞれ独立に水素、ハロゲン、置換もしくは無置換のC〜Cのアルキル基、置換もしくは無置換のC〜Cのアルコキシル基、ヒドロキシル基、ハロゲン化アルキル基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のC〜C30のアリール基、置換もしくは無置換のC〜C30の複素環アリール基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれ、そのうちの置換基が同じでも異なってもよく、それぞれ独立にハロゲン、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、またはC〜C30の複素環基のうちの1種または複数種を表す。R60が置換可能なC〜Cのアルキル基または置換可能なアリール基のうちの1種から選ばれる。前記R60における置換基がメチル基、スルホ基、フッ素原子、アミノ基またはメトキシ基のうちの1種または複数種である。)
  9. 一般式(14)におけるR55、R56、R57及びR58が水素であることを特徴とする請求項8記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  10. 前記触媒には少なくとも銅触媒を含み、使用される無機アルカリが炭酸カリウムまたはリン酸カリウムのうちの1種または複数種で、その反応温度が100℃〜140℃で、反応溶媒が高沸点溶媒であることを特徴とする請求項8記載の5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  11. 6,6’−ジベンゾオキサゾール誘導体を、無機強酸下で開環反応して得ることを特徴とする5,5’−ジヒドロキシル−4,4’−ジアミノビフェニル誘導体の製造方法。
  12. 5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法において、一般式(15)に記載の構造を有するビフェニル類化合物を原料とし、非プロトン性溶媒及び臭素化試薬の作用下で、一般式(16)に記載の構造を有する5,5’−ジブロモビフェニル誘導体を得ることを特徴とする5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
    Figure 0006750499
    Figure 0006750499
    (R61及びR62がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、ハロゲン、C〜Cのアルキル基、ハロゲン化アルキル基、エステル基またはニトロ基のうちの1種から選ばれる。R63及びR64がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のアミド基、置換もしくは無置換のイミド基、置換もしくは無置換のスルファミン基、置換もしくは無置換のスルフィンアミド基、または置換もしくは無置換の芳香族複素環基のうちの1種から選ばれる。そのうちの置換基がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、トリフルオロメチル、トリメチルシリル、C〜Cのアルコキシル基、C〜Cのアルキル基、アリールアルコキシル基、C〜C30のアリール基、または複素環基のうちの1種または複数種を表す。)
  13. 前記非プロトン性溶媒がエステル類溶媒、エーテル類溶媒、アレーン類溶媒または上記溶媒の混合溶媒のうちの1種または複数種から選ばれることを特徴とする請求項12記載の5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
  14. 前記非プロトン性溶媒が酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサンまたは上記溶媒の混合溶媒のうちの1種または複数種から選ばれることを特徴とする請求項13記載の5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
  15. 前記ハロゲン化アルキル基がトリフルオロメチル、またはトリフルオロエチルのうちの1種から選ばれることを特徴とする請求項12記載の5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
  16. 前記C〜Cのアルキル基がメチル基であることを特徴とする請求項12記載の5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
  17. 一般式(15)及び(16)において、R63及びR64がそれぞれ同じでも異なっていてもよく、アミノ基、アセトアミド基、ターシャリーブトオキサイドアミド基、ベンジルオキシアミド基、ジターシャリーブトオキサイドジカルボキシイミド基、ジベンジルオキシジカルボキシイミド基、またはフタルイミド基うちの1種から選ばれることを特徴とする請求項12記載の5,5’−ジブロモビフェニル誘導体の製造方法。
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