JPH0219103B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、光増感基を含有する新規な芳香族ジ
アミン化合物に関するもので、本発明の新規な芳
香族ジアミン化合物は、特に、有機溶媒可溶性の
感光性芳香族ポリイミド、ポリアミドイミド及び
ポリアミドの合成原料として有用なものである。 半導体工業における固体素子への絶縁膜やパツ
シベーシヨン膜の形成材料、及び半導体集積回路
や多層プリント配線板などの層間絶縁材料は、耐
熱性及び絶縁性に富むことが要請される。斯る観
点から、上記のパツシベーシヨン膜等を、絶縁性
と共に耐熱性の高いポリイミドで形成することが
種々提案されている（特開昭49−115541号公報、
特開昭54−116216号公報、特開昭54−116217号公
報、特開昭55−45747号公報、特開昭55−45748号
公報及び特開昭56−45915号公報等参照）。 しかし、一般にこれらのうちポリイミドを用い
たものは、溶媒不溶性で感光基を有しておらず、
上述の提案においては、感光基を含有するポリマ
ーは、何れもポリイミド前駆体であるポリアミツ
ク酸のカルボン酸をアミド化、エステル化など変
性した形であり、ポリアミツク酸を光硬化時にポ
リイミドとしたり、光硬化ごポストベークしてポ
リイミドとする必要がある。 また、有機溶媒可溶性のポリイミド（感光基を
有しない）に、光硬化性基を有する単量体を混合
して光硬化させるようにした耐熱性フオトレジス
ト組成物（特開昭54−109828号公報等参照）もあ
るが、このような組成物は、光硬化性が劣り、し
かも光硬化後のポリイミドの耐熱性も充分ではな
い。また、耐熱性に優れている芳香族ポリイミド
は、一般に溶媒に対する溶解性が劣るので、光硬
化後未露光部を有機溶媒に溶解させる工程を含む
レリーフパターンの形成には適さない。 また、テトラカルボン酸二無水物と光架橋性不
飽和二重結合を含むジアミン化合物、例えばジア
ミノカルコンとを反応させて、感光性及び耐熱性
等に優れたポリイミドを得ることが提案されてい
る（特開昭57−131227号公報参照）。したし、こ
のようにして得られるポリイミドは、感光性に優
れているが、有機溶媒に対する溶解性が劣るた
め、溶解に長時間を要し、レリーフパターンを形
成する上で実用上の問題がある。 また、上記のような光硬化性のポリマー又は組
成物を光照射により硬化させる場合、光重合開始
剤や増感剤が必要である。 光開始ラジカル重合型の光重合開始剤として
は、ベンゾインエーテル類のような、α切断によ
りラジカル発生させるものやケトン−アミン型の
ような電荷移動型でラジカルを発生させるものが
ある。そのラジカル発生機構は次式に示す通りで
ある。 ミヒラーズケトン は１分子内にケトンと三級アミンを有する効率的
な光重合開始剤として知られている。 これらが紫外線硬化型のインキやワニスに光重
合開始剤として添加される場合はよいが、紫外線
照射時、溶媒を除去した状態で用いられるもの
（ドライフイルムタイプ）に添加される場合は、
これらの光重合開始剤がブリードするためにその
添加効果が少なくなるなどの欠点がある。 本発明は、レリーフパターンの形成に適する、
有機溶媒可溶性の感光性ポリイミドなどの原料モ
ノマーとして有用な、下記式（）で表される、
光増感基を含有する新規な芳香族ジアミン化合
物、即ち４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−3′，5′−
ジアミノベンゾフエノンを提供するものである。 本発明の新規な芳香族ジアミン化合物は、前記
式（）から明らかな如く、分子内にケトン及び
三級アミンを有するミヒラーズケトンタイプの光
増感基を有するジアミン化合物であり、その代表
的な合成法は次の通りである。 先ず、ジニトロ塩化ベンゾイルとアニリンとを
反応させてジニトロベンズアニリドを合成し、次
に、これと

【式】とオキシ塩化リ ンとを反応させ、得られる反応物に濃塩酸を加え
ることによつて を合成し、次いでこれを還元することによつて、
本発明の芳香族ジアミン化合物である４−Ｎ，Ｎ
−ジメチルアミノ−3′，5′−ジアミノベンゾフエ
ノンを得る。 即ち、本発明の芳香族ジアミン化合物を合成し
ようとする場合には、次の３段階の反応を行えば
良い。 第１段階 第２段階 第３段階 而して、前記式（）で表される本発明の芳香
族ジアミン化合物は、例えば、エチレン性不飽和
基を有する他の芳香族ジアミン化合物とともに、
特定の芳香族テトラカルボン酸類であるビフエニ
ルテトラカルボン酸二無水物よりなる酸成分と反
応させることにより、高分子鎖中に光増感基を含
有する、有機溶媒に可溶な感光性芳香族ポリイミ
ドを合成することができる。 上記のようにして合成したポリイミドは、高分
子鎖中に光増感基が導入されているため、光照射
により硬化させる場合に光重合開始剤や増感剤を
必ずしも添加する必要がない。従つて、レリーフ
パターンの形成工程において、光重合開始剤や増
感剤のブレンドの時におこる弊害、即ち、感光性
ポリイミドの有機溶媒溶液を基板に塗布後、有機
溶媒を蒸発させた時、光重合開始剤や増感剤がブ
リードするなどの欠点がなく、そのため、高分子
鎖中の光増感基が完全に効力を発揮し、高感度、
高解像度となる。また、低分子の増感剤を使用し
ないので、ポリマーの熱重量減少も少ない。 また、上記のポリイミドは、感光性を有し、ポ
リイミドの耐熱性を保持するために、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オト
レジスト（光硬化性物質）を必要とせず、有機溶
媒可溶性であるためレリーフパターンの形成に何
等の支障も及ぼさない。 更に、感光性ポリアミツク酸（ポリイミド前駆
体）のようにイミド化工程を必要としないため
に、工程の簡略化のみならず、素子への熱的影響
や収縮による歪や応力を与えることがないなどの
多くの優れた効果がある。 前記のポリイミドの合成について更に詳述する
と、前記ビフエニルテトラカルボン酸二無水物よ
りなる酸成分と、前記式（）で表される本発明
の芳香族ジアミン化合物２〜25モル％及びエチレ
ン性不飽和基を有する他の芳香族ジアミン化合物
として例えばモノアクリルアミド−ジフエニルエ
ーテル98〜75モル％よりなるジアミン成分とを略
等モル使用して、先ず、有機溶媒中で100℃以下、
好ましくは80℃以下の反応温度で0.5〜50時間重
合反応を行い、次いで、この重合反応によつて得
られるポリアミツク酸溶液を有機溶媒で希釈した
後、100℃以下、好ましくは80℃以下の反応温度
で無水酢酸、ピリジン、第３級アミンなどのイミ
ド化剤を加えて0.5〜５時間イミド化反応を行う
のが好ましい。 上記重合反応及び上記イミド化反応における有
機溶媒としては、例えばジメチルスルホキシド、
ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
Ｎ−メチルピロリドン、ヘキサメチレンホスホア
ミドなどが用いられる。 尚、前記のポリイミドは、前記酸成分と前記ジ
アミン成分とを有機溶媒中で100℃以上の高温下
において一段階で重合・イミド化反応を行うこと
によつても合成することができるが、前述の如
く、二段階で行うことにより、安定した生成物を
得ることができる。 而して、前記の感光性ポリイミドは、レリーフ
パターンの形成材料として使用する場合、有機溶
媒に溶解され溶液として用いられ、該感光性ポリ
イミド溶液の好ましい濃度は５〜30％である。 また、前記の感光性ポリイミド溶液には、必要
に応じ、増感助剤やエチレン性不飽和基を有する
光により重合可能な化合物を添加させることがで
きる。 上述の如く、本発明の新規な芳香族ジアミン化
合物は、例えば高分子鎖中に光増感基を含有す
る、有機溶媒可溶性の感光性ポリイミドの原料モ
ノマーとして有用なものであるが、その他、ポリ
アミドイミド、ポリアミドなどの原料モノマーと
しても有用である。また、本発明の芳香族ジアミ
ン化合物は、光硬化性のポリマー又は組成物を光
照射により硬化させる場合に添加される増感剤と
して用いることもできる。 以下に、本発明の芳香族ジアミン化合物の合成
を示す実施例を、感光性ポリイミドの合成例及び
該感光性ポリイミドの効果を示す種々の物性試験
及びその結果と共に挙げる。 実施例 １ ４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−3′，5′−ジアミ
ノベンゾフエノンの合成 第一工程 ３，５−ジニトロベンズアニリドの合成 アニリン71ｇに３，５−ジニトロ塩化ベンゾイ
ル22.3ｇを撹拌しながら粉末のまま加えた。50℃
まで発熱があり、黄橙色のペースト状となつた。
更に10分間撹拌後、反応液を１の水中に注ぎ込
み、濃塩酸（35％）で酸性にすると白色沈澱を生
じた。これを濾過乾燥し、３，５−ジニトロベン
ズアニリド23.58ｇ（84.6％）を得た。 第二工程 ４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−3′，5′−ジニト
ロベンゾフエノンの合成 ３，５−ジニトロベンズアニリド23ｇにＮ，Ｎ
−ジメチルアニリン66.3ｇとオキシ塩化リン33.8
ｇを加え120〜130℃で４時間反応させた。黒緑色
の高粘稠液体の反応物が得られた。この反応物を
濃塩酸200mlの1.5水溶液に撹拌しながら加える
と発熱があり、初めタール状であつたが、撹拌す
るとしだいに緑色粉末となつた。これを40〜50℃
で１時間撹拌し、一夜放置した後濾過した。濾集
物を５％の塩酸水溶液200ml中に入れ50〜60℃で
１時間で洗い濾過し、濾集物を更に濃塩酸150ml
に加え40〜50℃で溶解し、不溶分を濾別し、濾液
を冷却後水酸化ナトリウム80ｇの1.5水溶液を
氷冷した溶液中に注ぎ込むと、黄緑色の沈澱物
11.4ｇ（45.8％）を得た。 この沈澱物の精製はカラムクロマトグラフイー
により行つた。即ち、50mmφ×500mlのクロマト
管にワコーゲル（Ｃ−200）200ｇを充填し、ベン
ゼンを展開溶媒として分離し、黄橙色の針状結晶
の４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−3′，5′−ジニト
ロベンゾフエノン9.5ｇを得た。 第三工程 ４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ−3′，5′−ジニト
ロベンゾフエノンの還元 第二工程で得られた４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミ
ノ−3′，5′−ジニトロベンゾフエノン9.5ｇを塩化
第１スズ43.9ｇ、濃塩酸120ml及び酢酸36mlから
なる溶液中に撹拌しながら室温で粉末のまま30〜
40分間で加え反応させた。 更に、90℃で３時間反応を続けた後、室温に戻
し、反応液を23％のアンモニア水200mlの1.5水
溶液を氷冷した溶液中に注ぎ込むと白色懸濁液と
なつた。この白色懸濁液を酢酸エチルで抽出し、
酢酸エチル層を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、酢
酸エチルをエバポレータで除去し、微黄色の鱗片
状結晶の目的物7.3ｇ（還元収率94.4％）を得た。 融点 164〜165℃ 元素分析値 （C₁₅H₁₇N₃Oとして） Ｃ Ｈ Ｎ 実測値(%) 70.90 6.72 16.58 計算値(%) 70.56 6.71 16.46 又、目的物であることは、赤外吸収スペクトル
（図面参照）及びＨ−NMRスペクトルを測定す
ることによつて確認した。 合成例 １ Ｎ−メチル−２−ピロリドン（NMP）7.1mlに
３，3′，４，4′−ビフエニルテトラカルボン酸二
無水物0.96ｇと４−アクリルアミド−３，4′−ジ
アミノジフエルエーテル0.69ｇと４−Ｎ，Ｎ−ジ
メチルアミノ−3′，5′−ジアミノベンゾフエノン
0.18ｇを加え、30℃で24時間撹拌して反応させポ
リアミツク酸を得た。 次に、このポリアミツク酸にNMP26.7mlを加
え希釈したのち、無水酢酸6.64ｇ、ピリジン2.54
ｇ、ベンゼン5.2ml及びNMP4.41mlを加え、50℃
で２時間反応させポリイミド化物を得た。 このポリイミド化物溶液中にメタノールを滴下
して加え、ポリイミドを析出させ濾別して、黄色
のポリイミド粉末を得た。 物性試験 上記合成例１で得たポリイミドについて下記(1)
〜(6)の物性試験を行い下表に示す結果を得た。 (1) ポリイミドの粘度 ポリイミド0.5ｇ／NMP100mlの濃度のポリイ
ミド溶液を30℃で対数粘度を測定した。 (2) ポリイミドの成膜性 厚さ約10μのポリイミドフイルムをガラス板上
に作成し、これを水に浸して剥離し、180゜に折り
曲げ、クラツクのない場合を〇、クラツクありを
△、製膜時にクラツクの生じるものを×とした。 (3) ポリイミドのNMPに対する溶解性 常温においてNMPに対するポリイミドの溶解
度（wt％）を測定した。 (4) ポリイミドフイルムの溶解性 ポリイミドのNMP10％溶液から作成した厚さ
約10μのポリイミドフイルムを室温でNMP中に
浸漬し撹拌し、該フイルムが溶解するまでの時間
で溶解性を測定した。 (5) 熱分解開始温度 理学電気(株)製差動熱天秤TG−DSCにより、重
量減の開始温度を測定した。 (6) 光硬化特性 ポリイミドのNMP10％溶液に2phrのＮ，Ｎ−
ジメチルアミノアントラニル酸メチルを添加して
調整した感光性ポリイミド溶液をガラス板上に回
転塗布機（2000〜5000rpm）を用いて塗布し、圧
力１〜２mmHgの減圧下、50℃で５時間乾燥して
数μの厚さ（下表参照）の薄膜を作成し、この薄
膜について下記の光感度及び解像力の試験に供し
た。 光感度 上記薄膜を、超高圧水銀灯（ジエツトライト
2kW）を用いて、照度7.2mw／cm²（350mμ）で
照射して光硬化させ、光硬化する迄の光照射量
（Ｊ／cm²）を測定した。 解像力 上記薄膜についてテストチヤートとして凸版印
刷(株)製ネガ型テストチヤート（トツパンテストチ
ヤートＮ、最小線巾0.98±0.25μ）を用いてレリ
ーフパターンを形成し、パターンの良否を判定し
た。

【表】 【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例１で合成した新規な芳
香族ジアミン化合物の赤外吸収スペクトルのチヤ
ートを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記式（）で表される、光増感基を含有す
   る新規な芳香族ジアミン化合物。