JPS6121131A - 感光性耐熱材料 - Google Patents

感光性耐熱材料

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JPS6121131A
JPS6121131A JP14362484A JP14362484A JPS6121131A JP S6121131 A JPS6121131 A JP S6121131A JP 14362484 A JP14362484 A JP 14362484A JP 14362484 A JP14362484 A JP 14362484A JP S6121131 A JPS6121131 A JP S6121131A
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JP
Japan
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formulas
formula
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mathematical
chemical
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JP14362484A
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English (en)
Inventor
Shigeru Kubota
繁 久保田
Norimoto Moriwaki
森脇 紀元
Torahiko Ando
虎彦 安藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)
  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は新規な感光性耐熱材料に関する。
〔従来技術〕
従来、半導体工業において、固体素子の絶縁層やパッシ
ベーション層として、例えば酸化ケイ素などの無機材料
が広く使用さねている。
一方、有機材料は無機材料に比較して低応力性。
平滑性に優れ、高純度であるなどの性質を保持しており
、近年絶縁層やパッシベーション層として使用する技術
が開発さね、一部の半導体素子に実用化されている。
有機材料を前記用途に用いる場合、グイボンディング等
のように加熱作業が多数台まれるため、耐熱性の有機材
料を使用する必要がある。そのため、通常耐熱性に優ね
たポリイミドが広く検討さねでいる。
ポリイミドを固体素子の絶縁層やパッシベーション層と
して利用する場合、上下導体層の導通部や外部リード線
との接続のためのスルーホール孔など微細加工をuhす
工程で汀、一般に、フォトレジスト’6使用するポリイ
ミドの化学エツチング処理が行なわれている。即ち、例
えば、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸を基板にコ
ーティングし、熱処理を行なってポリイミドに愛換した
のち、そのポリイミド膜−ヒに7オトレジストのレリー
フパターンを形成させ、ヒドラジン条エツチング剤によ
りポリイミド膜を選択的に化学エツチングしてレリーフ
パターンをポリイミドに形成させている。
しかし、上記工程におけるポリイミドのパターン化には
、フォトレジストの塗布や剥離などの工程を必要とし、
プロセス工程が全体として非常に煩雑となる。従って微
細加工工程の簡略化を図るため直接光でパターニング可
能な耐熱材料の開発が望捷れていた。上記目面のための
一つとして特公昭49−173’i’4号公報に、ポリ
アミド酸と重クロム酸塩と力)らなる感光性耐熱材料が
提案された。
それによると、前記材料を基板に塗布し乾燥後、通常の
光学手法を用いて露光し、現像処理を経たのち加熱処理
を行なうことにより、ポリイミドのレリーフパターンを
得ることが可能となる。し力)し、該材料は暗反応を伴
うため保存安定性に乏しく、重クロム酸塩を混合して感
光性#熱材料として調製したのち、ただちに使用しなけ
ればならず、さらに重クロム酸塩がその硬化物中に残存
するため該硬化物が絶縁膜としての信頼性に劣るなどの
欠点がある。
また、特開昭49(15541号公報には、例えば−般
式 (式中、Rけ0Hp−0(CHs)OOOC!HaC!
Hs+−および○−OH−0HOOOOH20Hs−の
内の一種である。)で示さね、るピロメリット酸誘導体
とジアミンとを反応させて得られる感光性耐熱材料が提
案された。
しかし、このピロメリット酸誘導体は粘ちょうな液体で
あり、精製は困難であるため得られる樹脂は高価格とな
る。
さらに、特開昭55−45’i’46号公報には、ポリ
アミド酸と、例えばメタクリル酸グリシジルなどの感光
基を有するモノエポキサイドとを反応させて感光性耐熱
材料が得らhると記載さねている。しっ)シ、エポキサ
イドとカルボン酸の反応は反応促進剤が必要であるなど
非常に複雑であり、さらに該反応後の保存安定性も極め
て悪いなどの欠点がある。
〔発明の概要〕
この発明は、上記従来のものの欠点を除去するためにな
されたもので、一般式 %式% (式中、R1は2価の有機基を示す。)で示される芳香
族ジアミン、一般式 (式中、R2Fi3価の有機基を示す。)で示される芳
香族ジアミノアミド、および一般式0式% (式中、R3は4価の有機基を示す。)で示される芳香
族テトラカルボン酸二無水物を反応させて得られるポリ
イミド−インインドロキナゾリンジオン前駆体(A)K
、一般式 (式中、R4け光又は放射線で、2量化又は重合可能な
二重結合を有する基を示す。)で示されるアジリジン化
合物(B)k反応して得られる重合体(I)および一般
式 %式%(5) (式中、R511−j 2価の有機基を示す。)で示さ
れる芳香族ビスアジド(II>を含有するものを用いる
ことにより、保存安定性に優れ、製造工程が簡単で、新
規な感光性耐熱材料を提供することを目的とする。
〔発明の実施例〕
この発明に係わる芳香族ジアミンは、一般式111で示
される構造を持っており、例えば、P−フェニレンジア
ミン、1ll−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′−ベンジジン、3.3’ −ベンジジ
ン、4.4′−ジ(4−アミノフェノキシ)ジフェニル
スルホン、4.4’−シ(3−アミノフェノキシ)ジフ
ェニルスルホンおよび1,5−ジアミノナフタレンの内
の少なくとも一種が好ましく用いられる。
この発明に係わる芳香族ジアミノアミドは、一般式(2
)で示される構造を持っており、例えば、2.5−ジア
ミノ安息香酸アミド、2,4−ジアミノ安息香酸アミド
、4,4′−ジアミノジフェニルエーテル−3−カルボ
ン酸アミド、4.4′−ジアミノジフェニルメタン−3
−カルボン酸アミド、および4,4I−ジアミノジフェ
ニルスルホン−3−カルボン酸アミドの内の少なくとも
一種が好ましく用いられる。
この発明に係わる芳香族テトラカルボン酸二無水物は一
般式(3)で示される構造を持っており、例えば、ピロ
メリット酸二無水物、3.3’、4.4’ −ヘンシフ
エノンテトラカルボン酸二無水物およびビス7タル酸二
無水物の内の少なくとも一種が最終硬化物として優れた
耐熱性を与えるので好ましいが、芳香族のものであれば
、どのようなものを用いても何らさしつの)えない。
また、上記芳香族ジアミン、芳香族ジアミノアミド、お
よび芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させて、ホ
リイミドーインインドロキナゾリンジオン前駆体を得る
場合、上記反応物に不活性で、力)つ得らね−るポリイ
ミド−イソインドロキナゾリンジオン前駆体に対して良
溶媒中で、(芳香族テトラカルボン酸二無水物のモル数
の配合比で反応させるのが好適である。
溶媒として、例えば、N 、N’−ジメチルアセトアミ
ド、N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−
ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホス
ホアミドなどが好適に用いらhる。
オた、こi′1ちの反応は、80℃以下の温度で2〜l
O時間行なわねるのが好適である。80″C以上では、
不溶性となり、2時間以下では反応が不充分である。
この発明に係わる一般式(4)で示されるアジリジン化
合物としては、例えば 0)T2 0H2−OH−,0OOOHzCH2−N  lOH2 0H3CH2 0H2=O−0000HgCHzN  lOH2 OH2 0H2−CHOH2N   l OH2 などの内の少なくとも一種が用いられる。
なお、これらアジリジン化合物とイミド−イソインドロ
キナゾリンジオン前駆体を反応させて重合体(I)全得
る反応は80℃以下、好捷しくけ室温付近で行なわれる
。80℃以上でけ不溶化がおこる。
該反応は塩類、酸化物、塩基等の反応促進剤を用いなく
とも速や力)に進行し、不純物を含まないためこの発明
の感光性耐熱材料は極めて優れた保存安定性を有する。
又、上記反応において、上記アジリジン化合物を上記イ
ミド−イソインドロキナゾリンジオン前駆体中の側鎖の
カルボキシル基に対して0.2〜2.0当量、好ましく
 tri O,5〜1.5当量の範囲内”で反応させる
のが良い。0.2当量以下であると露光による架橋反応
が充分に起らず、レリーフパターン形成能に劣る。又、
2.0当量を越えると、最終工程での熱処理後の硬化物
の熱安定性が劣る。
この発明に係わる芳香族ビスアジドは、一般式(6)で
示される構造を持っており、感光性架橋剤として作用し
、例えば、2,6′−ジ(P−アジドベンザル)−4−
メチルシクロヘキサノン、2,6−ジ(p−アジドベン
ザル)シクロヘキサノン、4.4’−ジアジドベンザル
アセトン、4,4I−ジアジドスチルベン、4.4’−
ジアジドカルコン、4.4’−ジアジドベンゾフェノン
、2,8−ジアジドアクリジン、4,4I−ジアジドジ
フェニルメタンおよヒ414’−ジアジドジフェニルア
ミンの内の少なくとも一種が用いられる。
なお、上記芳香族ビスアジドは、上記重合体(I)に対
して、1〜50重量係の範囲内で添加するのが好ましい
。1重f俤以下の添加では架橋効果が有効に表われず、
50重量%を超えると得られる硬化物の熱安定性が劣る
即ち、この発明の感光性耐熱材料は、ポリイミド−イソ
インドロキナゾリンジオン前駆体(A) VC、アジリ
ジン化合物(B)を反応して得らhる重合体(I)右よ
び芳香族ビスアジド(D)を主成分とするものであり、
このものだけを用いて露光しても鮮明なレリーフパター
ンが得られるが、例えば光増感剤を0.01〜10重量
係含有すれば、著るしい光増感効果を得ることができる
。そのような光増感剤として、例えば、シアノアクリジ
ン、2−クロロ−1,8−フタロイルナフタレン、アン
トラトロン、2′−ブロモ−1,2−ベンゾアントラキ
ノン、2′−クロロ−12−ベンズアントラキノン、1
,2−ベンズアントラキノン、1,8−ジニトロピレン
、1−ニトロピレン、5−ニトロアセナフテンおよびミ
ヒラーズケトンの内の少なくとも−オ重が用いられる。
この発明の感光性耐熱材料を例えばガラス板またげシリ
コンウニ/・−上に回転塗布し、50〜90°Cで乾燥
したのち、所定のパターンマスクを通して結党し、次い
でN−メチル−2−ピロリド/、N、N−ジメチルアセ
トアミドなどの溶剤で現像することにより未露光部は洗
い流さねて端面のシャープなレリーフパターンが得らh
る。50℃以下でに溶媒の揮発が不充分で粘性が残り、
90°C以ヒでは不溶化がおこる。さらに、その後、2
00〜400℃の熱処理ケ行なうことにより、耐熱性、
耐薬品性、および電気的性質の優れた、良好なノ(ター
ンを有する硬化物が得られる。
この発明の感光性耐熱材料げ、室温遮光下で数ケ月間安
定に保存できる。
以下この発明全実姉例に基づいて、さらに詳しく説明す
るが、この発明は力)力)る実施例のみに限定されるも
のではない。
実姉例1 温度計、攪拌機、チッ素導入管、塩化カルシウA 管k
 備、tた300mAの4つロフラスコに、4.4’−
ジアミノジフェニルエーテル8g (0、04モル)と
2.5−ジアミノ安息香酸アミド1.51g (0,0
1モル)と乾燥したN−メチル−2−ピロリドン(以下
NMPと略す) 150gとを人ね溶解させた。この溶
液にピロメリット酸二無水物10.9g(o、o5モル
)を一度に加え、20℃で2時間、80℃で2時間反応
させて、イミド−イソインドロキナゾリンジオン前駆体
を得た。
さらに、2−(1−アジリジニル)エチルメタH2 (0,1モル)を加えて40℃で3時間反応させ5重合
体を得た。
この重合体溶液に2.6−ジ(P−アジドベンザル)−
4−メチルシクロヘキサノンの2、Ig’allaえ均
一に混合して、この発明の一実施例の感光性耐熱材料を
得た。
これをガラス板上にスピンコードし、80℃で15分間
乾燥させたのち、所定のマスクを通して20秒間紫外線
露光を行なった(超高圧水銀灯500Waocm)。露
光後、NMP中に60〜120秒間浸漬することにより
良好なレリーフパターンが得らhた。
別に、上記この発明の一実施例の感光性耐熱材料全銅板
に塗布し、全面に上記の露光装置で光照射全30秒間行
なった後、200℃1時間、チッ素雰囲気下300°C
1時間、400°C30分加熱を行なった。
このようにして得ちねた硬化物の電気特性を測定した結
果、絶縁耐圧300kV/mm 、誘電率2.9 (1
kHz)+体積抵抗率3X1015Ω・amの値が得ら
ね、通常のポリイミドと同程度の電気特性を示すことが
解る。
虜だ、空気中での熱重畦減少を5℃/分の条件で測定し
たところ、重量減少は450℃13)ら開始し、熱安定
性に優れていることが解る。
実施例2〜11 表1に示した各成分の配合量により、実姉例1と同様の
操作でこの発明の実姉例の感光性耐熱材料金得た〇 パターン成形、加熱処理全実施例1と同様に行ない電気
特性、耐熱性の測定を行なった。こねらの結果を表2に
示し、従来のものと同程度の感光性を示すものを区とし
た。
また、その結果、従来のポリイミドと同程度の電気特性
ケ示し、又、熱安定性に優ねていることが解る。
さらに、室温遮光下で3ケ月間放置したのち、実施例1
と同様の画像形成処理を行ない、バターニング性を調べ
、その結果を表2に合わせて示す。
七名によると、従来のもののバターニング可能な保存期
間が室温遮光下で1ケ月間であるのに対し、保存安定性
にも優ねているのが解る。
なお、表1で用いた化合物は以下に示したように略した
ジアミン APDS ジアミノアミド 0NH2 0NH2 芳香族テトラカルボン酸二無水物 アジリジン化合物 H2 CHz=C((!l3)C!0OOH20H2N  I
      Al!iMH2 芳香族ビスアジド Hs 〔発明の効果〕 以上説明したとおり、この発明は、一般式%式%(1) (式中、Rzけ2価の有機基を示す。)で示される芳香
族ジアミン、一般式 (式中、R2に3価の有機基を示す。)で示される芳香
族ジアミノアミド、および一般式(式中、R51dA価
の有機基を示す。)で示される芳香族テトラカルボン酸
二無水物を反応させて得られるポリイミド−イソインド
ロキナゾリンジオン前駆体(A)に、一般式 (式中、R4け光又は放射線で、2量化又は重合可能な
二重結合を有する基を示す、)で示されるアジリジン化
合物(B)を反応して得られる重合体(I)および一般
式 %式%(5) (式中、Ra1d2価の有機基を示す0)で示示さハる
芳香族ビスアジド(ロ)を宮有するものを用いることに
より、保存安定性に優れ、製造工程が簡単で、新規な感
光性耐熱材料を得ることができ、直接光により微細加工
できる絶縁材料として有用であり、例えば半導体等固体
素子の層間絶縁材料やパッシベーション材料、又は磁気
ヘッドおよびサーマルヘッドの絶縁膜、さらにはプリン
ト回路の半田レジスト、高耐熱性のフォトレジスト、リ
フトオフ材などにも適用できる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 H_2N−R_1−NH_2・・・・・・(1) (式中、R_1は2価の有機基を示す。) で示される芳香族ジアミン、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・(2
    ) (式中、R_2は3価の有機基を示す。) で示される芳香族ジアミノアミド、および一般式▲数式
    、化学式、表等があります▼・・・・・・(3) (式中、R_3は4価の有機基を示す。) で示される芳香族テトラカルボン酸二無水物を反応させ
    て得られるポリイミド−イソインドロキナゾリオン前駆
    体(A)に、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・(4
    ) (式中、R_4は光又は放射線で2量化又は重合可能な
    二重結合を有する基を示す。) で示されるアジリジン化合物(B)を反応して得られる
    重合体( I )および一般式 N_3−R_5−N_3・・・・・・(5) (式中、R_5は2価の有機基を示す。) で示される芳香族ビスアジド(II)を含有する感光性耐
    熱材料。
  2. (2)アジリジン化合物(B)をポリイミド−イソイン
    ドロキナゾリンジオン前駆体(A)の側鎖のカルボキシ
    ル基に対して0.2〜2.0当量反応させたものを含有
    する特許請求の範囲第1項記載の感光性耐熱材料。
  3. (3)芳香族ビスアジド(II)を重合体( I )に対し
    て1〜50重量%配合させたものを含有する特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の感光性耐熱材料。
  4. (4)R_1は▲数式、化学式、表等があります▼、▲
    数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表
    等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼および ▲数式、化学式、表等があります▼ の内の一種である特許請求の範囲第1項ないし第3項の
    内の何れかに記載の感光性耐熱材料。
  5. (5)3価の有機基は▲数式、化学式、表等があります
    ▼、▲数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼および ▲数式、化学式、表等があります▼の内の一種である特
    許請求の範囲第1項ないし第3項の何れかに記載の感光
    性耐熱材料。
  6. (6)4価の有機基は▲数式、化学式、表等があります
    ▼、▲数式、化学式、表等があります▼ および▲数式、化学式、表等があります▼の内の一種で
    ある特許請求の範囲第1項ないし第3項の何れかに記載
    の感光性耐熱材料。
  7. (7)R_4はH_2C=CHCOOCH_2CH_2
    −、H_2C=C(CH_3)COOOH_2CH_2
    −、▲数式、化学式、表等があります▼、H_2C=C
    H−CH_2−および▲数式、化学式、表等があります
    ▼ の内の一種である特許請求の範囲第1項ないし第3項の
    何れかに記載の感光性耐熱材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173542A (en) * 1989-12-08 1992-12-22 Raychem Corporation Bistriazene compounds and polymeric compositions crosslinked therewith
JP2011133825A (ja) * 2009-12-25 2011-07-07 Jsr Corp 液晶配向剤、液晶配向膜および液晶表示素子

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