JPS6173740A - 感光性組成物 - Google Patents

感光性組成物

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JPS6173740A
JPS6173740A JP59195802A JP19580284A JPS6173740A JP S6173740 A JPS6173740 A JP S6173740A JP 59195802 A JP59195802 A JP 59195802A JP 19580284 A JP19580284 A JP 19580284A JP S6173740 A JPS6173740 A JP S6173740A
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JP
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group
formula
polymer
general formula
carbon
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JP59195802A
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English (en)
Inventor
Kanichi Yokota
横田 完一
Akihiko Ikeda
章彦 池田
Hideo Ai
愛 英夫
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6173740A publication Critical patent/JPS6173740A/ja
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/038Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0388Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable with ethylenic or acetylenic bands in the side chains of the photopolymer

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な感光性組成物、さらに詳しくいえば、加
熱処理により耐熱性高分子化合物に変換しうる感光性組
成物に関するものである。
従来、ポリイミドに代表される耐熱性高分子化合物は、
その耐熱性や電気特性などを生か1.て、例えd電気、
自動車、航空機、宇宙、原子力などの分野で、構造部材
、プリント基板材料、耐熱絶縁材料などに広く用いられ
ている。
一方、感光性高分子化合物は、塗料や印刷版などの用途
に広く用いられており、特に最近ではそのリングラフイ
ー特性を生かして、プリント回路作成用レジスト、金属
板エツチング用レジスト、半導体素子作成用レジストな
での微細加工用材料として目覚まし仏進歩がみられるこ
とは周知のところである。
近年、この耐熱性と感光性という、215iの有用な機
能を合わせもつ高分子材料について、特に電子材料や光
学材料用として積極的に開発がなされており、例えばパ
ッシベーション膜、α線遮へい膜、ジャンクションコー
ト膜などの表面保膜膜や多層配線用の層間絶縁膜のよう
な半導体素子用絶縁膜、あるいけ液晶表示素子用配向膜
、薄膜磁気ヘッド用絶縁膜などの用途が検討されている
〔例えば、「機能側斜」、7月号第り〜lタページ(l
りIr3年)および、[フォトグラフィック・サイエン
ス・アンド・エンジニャリング(Photograph
ic ScienceandEngineering)
 J第303〜3θタページ(/り7り年)参照〕。
〔従来の技術〕
従来、耐熱性感光性組成物としては、例えば、ポリイミ
ドの前駆体であるポリアミド酸のエステル側鎖に二重結
合などの活性官能基を導入したポリマーに、光増感剤や
共重合性モノマーを加えた光照射により架橋構造が形成
されうる組成物が知られている(特公昭1!−30,2
07号公報、特公昭jj−1111Jt22号公報)。
このものは、感光性ポリイミドに代表されるリソグラフ
ィー用耐熱性高分子材料の基本的な組成物であるが、光
感度が低く、実用に供するには不十分であるという欠点
を有していた。また、このような欠点を改良した組成物
として前記の側鎖活性官能基にメタクリレート基、また
はアクリレート基を用い、光開始剤としてp−ア七トド
アミドフェニルスルホンアジドなどのアジド化合物を加
えた丸のが提案されている(特開昭j!−/rjjl1
7号公報〕。しかしながら、この組成物は若干光感度が
向上しているものの、まだ十分であるとはいえない。
また、特に、α線遮蔽等に必要な厚膜においては、芳香
族ポリアミド自身の高い光吸収等のため、高感度化は困
難である。
一方、ポリアミド酸と、二重結合などの活性官能基を有
するアミン化合物との混合物に1 ビスアジド化合物を
加えて成る感光性組成物が提案されている(特開昭37
−1119412号公報)。しかしながら、このものは
その溶液の粘度が極めて高いために、より低濃度の溶液
で取扱う必要があり、半導体素子表面の製膜に汎用され
ているスピンコーターなどを用いた場合、厚膜を形成す
ることが困難であるという問題点がある。
これら先行技術に開示されている組成物の使用法につい
ては、いずれも溶液として基体上に塗布シ、乾燥稜、フ
ォトマスクを通して紫外線などの活性光線を照射した後
、適当な現像溶媒で未露光部分を溶解除去して画像を形
成し、次いで高温処理を行なって、イミド環などに閉環
し、同時にポリアミド酸側鎖や架橋鎖、開始剤などを気
化せしめることによシ耐熱性のフィルムを形成せしめる
プロセスが代表的な形態として用いられる。
ところで、一般的なフォトレジストはその目的を果たし
たのち、除去される場合が多いのに対し本発明に係わる
耐熱性感光性材料は、半導体素子などの製品の一構成部
分になるという大きな特徴を有しており、したがって、
前記プロセスにおいて気化すべき部分が確実に蒸散し、
好ましからざS− る不純物を残さないことが必要である。また、加熱処理
により必然的に体積が減少し、膜厚が減少するが、との
減少率が大きすぎると、平たんでない表面に塗布した膜
が熱処理後著しく平たん性が悪くなった抄、段差部分で
割れを生じるし、また気化部分が多すぎると、生成した
フィルム中に空隙を生じ、絶縁性などに好ましからざる
影響を与えることがある。
従来の先行技術においては、側鎖の活性官能基と17て
メタクリレートやアクリレートに限定またはそれらが好
ましい例として推奨されている。しかしながら、これら
の官能基は重合性に富むため、組成物、特にその溶液状
態における放置安定性に問題がある。
さらに、これらは空気中で露光すると十分な表面硬度が
得られないため、窒素中または真空中で露光する必要が
ある。
また、これらの感光性耐熱材料は、良溶媒がすべて高沸
点であるため、熱重合が起こらない温度で乾燥すると長
時間を要するという問題点がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、このような事情に鑑み十分な光感度をも
ち、特に乾燥に長時間を要する厚膜形成においても、熱
安定性に富み、その上熱処理に際し気化部分を減少しう
る耐熱性感光性組成物を提供すべく鋭意研究を重ねた。
〔問題点を解決するだめの手段〕
その結果、必須成分として特定の構造を有する重合体お
よびメルカプト化合物を含有して成る組成物が、その目
的に適合しうろことを見い出し、この知見KGづいて本
発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、0)一般式 c式中のXは(,2+r+)価の炭素環式基または複素
環式基、Yは(,2+m )価の炭素環式基またはいな
い炭素−炭素二重結合を有する基、Wは熱処理によりR
OHを脱離せしめるに際1..−COORのカルボニル
基と反応して環を形成しうる基、nは/またけλ、mは
0./またはλであり、かつC0ORと2は互いにオル
ト位またはべり位の関係にある〕で示される繰返し単位
を有する重合体、(ロ)「反応性」不飽和炭素炭素結合
基を含まず、/分子当り少なくとも一個以上のメルカプ
ト基を有する化合物(以下、ポリチオール化合物と略す
る)および光重合開始剤を必須成分として含有して成る
感光性組成物を提供するものである。
本発明組成物において、0)成分として用いる重合体は
、前記一般式(I)で示される繰返し単位を有するもの
であり、式中のXは三または四価の炭素環式基または複
素環式基であって、このようなXとしては、例えばベン
ゼン環やナフタレン環、アントラセン環などの縮合多環
芳香環、ピリジン、チオフェンなどの複素環式基、およ
び一般式(■1)λ2 1はOlたはlX為はCHs 、またはCF、である〕
で示される基などが挙げられる。これらの中で炭素数7
−/弘の芳香族炭化水素基や、X、が+CHx+tF3 (qはθまたは1である) (Ih)             (Is)で示され
るものが好ましい。
前記一般式(1)におけるYは、二、三または四価の炭
素環式基または複素環式基であって、このよう壜ものと
しては、例えば、ナフタレン、アントラセンなどに由来
する炭素数/θ〜/gの二価の芳香族炭化水素環、ピリ
ジン、イミダゾールなどに由来する複素環式基および式 y、y。
〔式中)y、けH% CHs 、(CHs>20H1O
CH3、C0OH。
ハロゲン原子またはso3■、Y2け+cH2+(ただ
し9H3 0CHs、ハロゲン原子、C0OH、803HまたはN
o2、)およびY6はH,CN、ハロゲン原子、CH2
、OCH3,803HまたはOHである〕 で示される基などが挙げられる。これらの中で炭素数7
0〜/<4の二価の芳香族炭化水素環や、Y2が802
−1O−または−S−で、かつY3およびY4がともに
水素原子である式(15〕で示される基が好ましく、さ
らに式 %式% で示される基が好ましい。
前記一般式(1)におけるWは、熱処理によりROH(
Rは前記と同じ意味をもつ)を脱離せしめるに際し、−
〇〇〇Hのカルボニル基と反応して猿を形成しうる基で
あって、このようなものとしては、特に−C−N′H2
が好適である。また、nとしては、λが好ましい。
さらに1前記一般式+11におけるRは、炭素−炭素二
重結合を有する基であって、このようなもの〔式中のR
1は炭素数l〜/2の二価の炭化水素基、R2およびR
4は水素原子または炭素数l−♂の炭化水素基、R3お
よびR5は水素原子またはメチル基、s h / = 
tlの整数、tおよびu ld Oまたは/である〕 で示される脂肪族炭化水素基、式 で示される脂環式炭化水素基、 一般式 〔式中のR1、RZおよびtは前記と同じ意味をもつ0
〔式中のR1、R2、tおよびUは前記と同じ意味をも
つ〕 で示される芳香族炭化水素基、 一般式 %式%(8 〔式中のR1、R2およびR3は前記と同じ意味をもつ
〕で示される炭素−炭素二重結合とエーテル結合または
、二重結合と共役したエステル結合を有する基等が挙げ
られる。
これらの中で、一般式 %式%(11 〔式中のR(は炭素数/〜乙の二価の炭化水素基、Rを
は水素原子または炭素数/−Jのアルキル基であ抄、g
は0またけl〕 で示される基が好まL < 、さらに好ましくは、アリ
ル基およびλ−アリロキシエチル基である。
本発明組成物において、(ロ)成分として用いるポリチ
オール化合物は、周知のものであり、例えに[チオール
/アクリレートハイブリッドシステムズ」モダンペイン
トアンドシーティングズ//月号、/り7g年、P!r
l、Atに記載されている。これらポリチオール類は、
一般式 %式%( で例示できる。ただし、nは少なくとも−であシ、R8
は「反応性」不飽和炭素炭素結合基を含まない。
−/を− し九がって、R8は環状基および少量のN、S、P t
たは0のような異部原子を含んでもよいが、主として「
反応性」不飽和炭素炭素結合基のない鎖状結合を含む炭
素−水素、炭素−酸素、あるいはケイ素−酸素結合を含
む。
本発明において該重合体とともに使用されるポリチオー
ルの一つの組は、一般式 %式% 〔ただし、R8け「反応性」不飽和炭素炭素結合基を含
tikい有機部分である〕 のチオールを含む酸と、一般式 %式%) 〔ただし、R,。け「反応性」不飽和炭素炭素結合基を
含まない有機部分であり、nFiコまたはそれ以上であ
石〕 のポリヒドロキシ化合物とのエステルである。これらの
化合物は適当な条件下で反応して一般的構造 〔ただし、R9とRIGは「反応性」不飽和炭素炭素結
合基を含まない有機部分であり、nけ2またはそれ以上
である〕 をもつポリチオールを与える。
ここで、「反応性」不飽和炭素炭素結合基とい味する。
脂肪族モノマーポリチオール(エタンジチオール、ヘキ
サメチレンジチオール、デカメチレンジチオール、トリ
レン−2,リージチオール等)およびチオール末端エチ
ルシクロヘキシルジメルカプタンボリマー蝉のようない
くつかのポリマーポリチオールのようないくつかのポリ
チオールは本発明に使用できる。
本発明に適切なポリチオール化合物の例には、チオグリ
コール酸(H8−CH2COOH)、α−メルカプトプ
ロピオン酸(H8−CH(CH3)−C00H)および
β−メルカプトプロピオン酸(US CH2CH2C0
OH)とグリコール、トリオール、テトラオール、ペン
タオー/I− −ル、ヘキサオール等のようなポリヒドロキシ化合物と
のエステルが含まれるが、それらに限定されゐわけでは
々い。適切なポリチオールの特定の例には、エチレング
リコールジチオグリコレート、エチレングリコールジ(
3−メルカプトプロピオネート)、トリメチロールプロ
ノ)ントリチオグ1ノコレート、トリメチロールプロノ
(ントリ(3−メルカプトプロピオレート)、ペンタエ
リスリトールテトラチオグリコレート、ペンタエリスリ
トールケトン(3−メルカプトプロピオネート)、トリ
メチロールエタントリチオグリコレート、トリメチロー
ルエタントリ(3−メルカプトプロピオネート、ジペン
タエリスリトールヘキサ(3−メルカプトプロピオネー
ト)等が挙げられるが、これらKla定されるものでは
ない。また、ポリマーポリチオールの特定の例は、ポリ
エチレング1ノコールジメルカブトアセテート〔エノぐ
ンスケメテイクス(Bvans Ch@meties 
)分子量コタf311λ、rat、7I11のもの〕お
よびポリエチレングリコールジ(3−メルカプトプロピ
オネート)(エバンスケメテイクス、分子量326,3
70.374.777のもの)である。これらのポリチ
オールは、該重合体に対して0./〜、20重量優添加
され、好ましくは、5〜13重量%添加される。また、
これらのポリチオールは、単独で使用されるだけでなく
、何種類かの組み合わせでも用いることができる。
また、本発明において、(ハ)成分と1〜で用いられる
光重合開始剤は周知のものであり、以下に例を示す。
ベンゾフェノン、アセトフェノン、アセナフテン−キノ
ン、メチルエチルケトン、ノくレロフエノン、ヘキサフ
ェノン、γ−フェニルブチロフェノン、p−モルホリノ
プロピオフェノン、ジペンゾスベロン、ψ−モルホリノ
ベンゾフェノン、V′−モルホリノデオキシベンゾイン
、p−ジアセチルベンゼン、≠−アミノベンゾフェノン
 F/−メトキシアセトフェノン、ベンズアルデヒド、
α−テトラロン、ターアセチルフェナントレン、シーア
セチルフエナントレン、IO−チオキサンテノン、3−
アセチルフェナントレン、3−アセチルインドール、タ
ーフルオレノン、l−ベンゼン/、へJ、j−トリアセ
チルペンゼ/、チオキサンチン−ターオン、キサンチン
−ターオン、7−H−ベンズCde〕アントラセン−7
−オン、l−ナツトアルデヒド、フルオレン−ターオン
 /J−アセトナフトン、λ′−アセトナフトン1.2
.3−ブタンジオン、ミヒラーケトン、ベンジル、芳香
族オキシム類、およびフェニル−j−メルカプト−/H
−テトラゾール尋が含まれるが、これらに限定されるわ
けではない。
感光性組成物としてこれらの開始剤は、該重合体に対し
o、i−,2oチ添加され、好ましくは、0.2〜タチ
添加される。これらの開始剤は、単独または数種類の混
合物で用いられる。
適切な開始剤の特定の例は、ミヒラーケトン、ベンジル
およびl−フェニル−!−メルカプトー/■−テトラゾ
ールの組み合わせまたは、ミヒラーケトン、オキシム型
開始剤(例えば、ワード・プレンキンツブ(W&rd 
Blenkinsop )のカンタキュア(Quant
aqure)PDO、)およびl−フェニル−!−メル
カブ)−/H−テトラゾールの組み合わせである。
本発明の感光性組成物とともに用いられる常用の禁止剤
または抑制剤には、ヒドロキノン;p−tert−ブチ
ルカテコール;2.t−ジjert〜ブチルーp−メチ
ルフェノール;フェノチアジン;N−フェニルナフチル
アミンおよびN−二トロンジフェニルアミンが含まれる
が、これらに限定されるわけではない。これらは、該重
合体に対し0.7〜5重量%用いられ、また本発明の感
光性組成物は印(ロ)G−→成分の他に、少なくとも2
以上の反応性二重結合をもつ低分子量の化合物(モノマ
ー)を加えることができる。これらは、好ましくは、l
OOないし/、000の分子量をもつものであり、例え
ばジアリリデンペンタエリスリット、トリアリリデンソ
ルビット、エチレングリコールシア/ IJレート、ポ
リエチレングリコールジアクリレー)(n=グ〜/l)
、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエ
リスリットトリアクリレートおよび以上のうちアクリレ
ートをメタクリレートに変えたもの等が挙げられるが、
これらに限定され−,L2− るものでは々い。これらのモノマーは、該重合体に対し
O/〜、20重量%添加され、好ましくは、5〜75重
量%添加される。また、これらのモノマーは、単独で使
用されるだけでなく、何種類かの組み合わせでも用いる
ことができる。
本発明組成物において、(イ)成分として用いる重合体
は、一般式 で示される化合物と、一般式 で示される化合物とを重縮合または重付加するととKよ
り得られる。前記一般式Mにおけるzlの例としては、
−〇〇〇H(Vl) 、−COCI (V2) 、−N
GO(Vl )、−NH2(V4 )、 OH(Vs 
)があり、それぞれに対応する一般式Mの略号を0内に
示す。また、一般式(6)におけ6220例としては、
−COCI (% )、−〇〇OH(■* )、−N 
Co (Vis ) 、NH2(M4 )があり、それ
ぞれに対応する一般式(9)の略号を0内に示す。なお
、X、R,YおよびWは前記と同じ意味をもつ。
前記の一般式(2)で示される化合物と一般式(9)で
示される化合物との重縮合または重付加反応により、Z
lと22−とが反応して結合鎖2が形成する。
この際のZlと22との好ましい組み合わせ、生成する
2の種類および得られた重合体を加熱処理したときに生
成する環構造基をまとめて第7表に示す。
(以下余白) [注]*/3J構造 1M : イミド環 QD : キナゾリンジオン環 OD : オキサジンジオン環 一 、2t− なお、第1表における番号lおよびl′の組合わせで、
WがCo NH2の場合は、加熱処理によりイソインド
ロキナゾリンジオン環が形成され、この構造のものは特
に高(0耐熱性を示すので好ましい。
また、(イ)成分の重合体は次に示す方法によっても製
造することができる。すなわち、一般式1式% 〔式中のXは前記と同じ意味をもつ〕 で示される化合物を前記一般式CMa)または(■4)
で示される化合物と反応させて得られた生成物の2t− カルボキシル基を、一般式 U 〔式中のRは前記と同じ意味をもつ〕 で示されるエポキシ化合物と反応させることによ沙、該
重合体が得られる。この反応における好ましい組合わせ
と反応式を式(■1)、(■2)および(W3)に示す
(以下余白) 〒 ポー十 十 甲 一、2J’ − 十               ト ■ 架 ハ       /\ 前記の一般式(Vi)で示される化合物は、例えば一般
式(V6)で示される酸無水物をROH(Rは前記と同
じ意味をもつ)で開環させて得られる。該酸無水物(V
6)としては、例えば無水ピロメリット酸、3.3’、
’l、’I’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水
物、J−?’+u+4” −ジフェニルエーテルテトラ
カルボン酸二無水物、3.3’、’I、’I’−ジフェ
ニルテトラカルホン酸二無水物、3.3’、It、ψ−
ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物1.2.
J、 J、 7−ナフタレンテトラカルボン酸無水物、
チオフェン−2,3゜F、 t−テトラカルボン酸無水
物、λ1.2−ビスー(3、クービスカルボキシフェニ
ル)プロパン無水物等が挙けられ、アルコールROMと
しては、例えばアリルアルコール、クロチルアルコール
、ケラニオール、ネロール、シトロネロール、ペリリル
アルコール、ヒドロキシメチルスチレンQl!挙lfら
れる。これらの酸無水物(v6)をアルコールROMと
反応させるに際して、ピリジン、ジメチルアミノピリジ
ン等を添加することにより反応が加速される。
前記の第1表における番号/および/′の組合わせは好
ましい実施態様の7例であり、この組合わせで用いられ
る一般式(■4)で示されるジアミンとしては、例えば
、<z4’−ジアミノジフェニルエーテル、p4’−ジ
アミノビフェニル、2.≠−ジアミノトルエン、u、F
’−ジアミノベンゾフェノン、り。
≠′−ジアミノジフェニルスルホン、フェニルインダン
ジアミン、μ、弘′−ジアミノジフェニルメタン、p−
フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、へj−
ジアミノナフタレン、3.3’−ジメトキシ−p、 g
’−ジアミノビフェニル、3.3’−ジメチル−≠、V
′−ジアミノビフェニル、o−トルイジンスルホン1.
2.2−ビス(クーアミノフェノキシフェニル)プロパ
ン、ビス(クーアミノフェノキシフェニル)スルホン、
ビス(4I−アミノフェノキシフェニル)スルフィド、
/、F−ビス(クーアミノフェノキシ)ベンゼン、l、
3−ビス(クーアミノフェノキシ)ベンゼン、J、F’
−ジアミノジフェニルエーテル、り、タービス(クーア
ミノフェニル)アントラセン−(lo)、り、タービス
(弘−アミンフェニル)フルオレン、3.3’−ジアミ
ノジフェニルスルホン、り、I/l′−ジー(3−アミ
ノフェノキシ)ジフェニルスルホン、II、II’−ジ
アミノベンズアニリド、J、F’−ジアミノジフェニル
エーテル、≠、ψ′−(/、J−フェニレンビス(/−
メチル記チリデン)〕、グ、4/’−[/、クーフエニ
レンビス(/−メチルエチリデン)〕、≠+ 4” −
(m−フェニレンジイソプロピリデン)ビス(m−)ル
イジン)、p、p’−(p−フェニレンジイソプロピリ
デン)ビス(m−トルイジン)等が挙げられる。
この組合わせのうち、一般式(vl)で示される化合物
と一般式(■4)で示される化合物との反応は、カルボ
ジイミド型脱水縮合剤、例えば、ジシクロへキシルカル
ボジイミドを用いて行々うことができる。溶媒として、
例えば、ジメチルホルムアミド、ヘキサメチルホスホリ
ックトリアミ)”、N−メチルピロリドン、N、N−ジ
メチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、γ−ブチロ
ラクトン等の非プロトン性極性溶媒を用いることが好ま
しい。反応温度は一り0℃〜gθ℃、好ましくは−lo
℃〜30℃であシ、反応時間は1〜700時間、好まし
くはλ〜2≠時間である。なお、このカルボジイミド類
を用いるポリアミドめ合成方法は、本発明者である池田
、愛6よって発明されたものであり、特許出願中である
また、化合物fft)と化合物(■4)とのモル比を変
えることにより、得られる重合体の分子量を調節するこ
とができる。さらに、一方の成分が過剰の条件で反応を
行なう場合は、残存する末端基の封  ゛止剤を加える
ことが好ましい。との封止剤と;−ては、化合物(vl
)が過剰の場合、例えば、メタノール、エタノール、R
OM(Rは前記と同じ意味をもつ)等のアルコールやブ
チルアミン、アニリン等のアミンが好適である。
また、反応混合物から生成重合体を単離する拠は、反応
混合物をアルコール類に少量ずつ加える方法を用いるこ
とが好ましい。このようにして得られた固体を、さらに
テトラヒドロフランに溶解し、水中に少量ずつ加えて再
沈殿させることにより精製する。
−3グー また、前記一般式(v2)で示される化合物は、一般式
(vl)で示される半エステルに塩化チオニルや五塩化
リンなどを反応させるととKよシ得ることができる。一
般式(v2)で示される化合物と一般式(■4)で示さ
れる化合物との反応においては、化合物(vl)との反
応と同じ溶媒を用いることができる。
ただし、テトラヒドロフランまたは、γ−ブチロラクト
ンを用いる場合は、ピリジンやトリエチルアミンなどの
アミンを脱塩酸剤として加える必要がある。
また、反応混合物から生成重合体を単離するには、反応
混合物を多量の水中に少量ずつ加える方法を用いること
が好ましい。このようKして得られた固体はさらに細か
く粉砕して洗浄するか、再度反応に用いうるような有機
溶媒に溶解し、水に加えて再沈殿させることを繰り返す
ことにより精製する。
本発明組成物は、該組成物中のすべての成分を溶解しう
る溶媒に溶解して所定の基体上に塗布する。この際、基
体との密着性を高めるために、例えば、トリエトキシビ
ニルシラン、トリ(メトキシエトキシ)ビニルシランな
どのシランカップリング剤を加えることが好ましい。前
記溶媒としては極性溶媒が好ましく、例えば、ジメチル
ホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジメチルアセト
アミドなど沸点が高すぎないものが望ましい。さらに、
アルコール、芳香族炭化水素、エーテル、エステルなど
の溶媒を成分を析出させない範囲で加えることもできる
基体上に塗布する方法としては、前記のようにして得ら
れた溶液を、例えば、スピンコーター、バーコーター、
ブレードコーター、スクリーン印刷法などで基体に塗布
する方法、基体を該溶液に浸漬する方法、該溶液を基体
に噴霧する方法などを用いることができる。基体として
は、例えば、金属、ガラス、シリコン半導体、金属酸化
物絶縁体、窒化ケイ素などの耐熱材料が好ましく、また
加熱処理しない場合は、銅張ガラスエポキシ積層板など
の材料を用いることができる。
次に、このようにして得られた塗膜を風乾、加熱乾燥、
真空乾燥などを組み合わせて乾燥したのち、通常フォト
マスクを通して露光を行なう。この際、用いる活性光線
としては、例えば、紫外線、X線、電子線などが挙げら
れ、これらの中で紫外線が好ましく、その光源としては
、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハ
ロゲンランプ、殺菌灯などが挙けられる。これらの光源
の中で超高圧水銀灯が好適である。また、露光は窒素雰
囲気下で行なうことが好ましい。
このようにして露光したのち、未照射部を除去すべく、
浸漬法やスプレー法などを用いて現像を行なう。この除
用いる現像液としては、未露光膜を適当な時間内に完全
に溶解除去しうるようなものが好ましく、例えば、N−
メチルピロリドン、N−アセチル−λ−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リ
ックトリアミド、N−ベンジル−2−ピロリド、ナトの
非プロトン性極性溶媒を単独で用いてもよいし、あるい
はこれらに第コ成分として、例えd1エタノール、イソ
プロパツールなどのアルコール、トルエン、キシレンな
どの芳香族炭化水素化合物、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトンなどのケトン、酢酸エチル、プロピ
オン酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル、テ
トラヒドロフラン、ジオキサンのようなエーテルなどの
溶媒を混合して用いてもよい。さらに、現像直後に前記
第2成分として示したような溶媒でリンスすることが好
ましい。
このようにして得られた画像は乾燥後、ljθ〜り50
℃の温度範囲で加熱することにより、イミド環、インイ
ンドロキナゾリンジオン環、オキサジンジオン環、キナ
ゾリンジオン環などを有する耐熱性高分子化合物に変換
される。
〔発明の効果〕
本発明の耐熱性組成物は、従来の組成物に比べて多くの
利点を有している。この利点としては、まず高い光感度
が達成されたことが挙げられ、また、フォトレジストの
特性として重要視されているリソグラフィー特性も著し
く改良されたことが3r− 挙げられる。これらの結果として、本発明組成物は低露
光量で高解像度を示すというフォトレジストとして理想
的な特性を有していることが分る。
さらに1該組成物においては、側鎖の活性官能基として
ラジカル重合性の低い二重結合を有した重合体を用いて
いるため、保存時や塗膜乾燥時における好ましからざる
ゲル化が防止されうるという利点がある。また、架橋反
応は基本的に二重結合とメルカプタンから発生したテー
ルラジカルとの反応と考えられ、高重合の架橋部分がな
いためか、加熱処理に際して容易に不要部分が気化する
という特徴もある。
また、この反応は、酸素阻害を受けKくぃため露光時に
系内の空気を完全に置換しなくても十分な表面硬度が得
られるという利点がある。その上本発明で示した側鎖基
Rの中から分子量の低い構造のものを選ぶことも可能で
あり、この場合、より気化しやすく、また気化量も少々
いために1装置の汚染も少なく、さらに加熱処理後の膜
の減少率が小さいことから、凹凸のある表面もより平た
んな硬化膜を形成せしめることが可能となる。従来の無
機系絶縁膜においては、平たんな層を形成するととがで
きず、このことけ、絶縁膜と[7て有機材料に注目が集
まっている一つの大きな理由となっている。
本発明組成物は、半導体素子用の層間絶縁膜や表面保護
膜などに用いれば、前記の特性を反映してプロセスがよ
り短縮され、かつ微細加工が容易となり、その上よシ平
たんな層を形成しうるなどの特徴を発揮する。
〔実 施 例〕
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本
発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない
参考例/ かきまぜ機、乾燥管を付けた還流冷却器、温度計ヲ備え
た四つ目フラスコに、アリルアルコール3ゲタt ト3
.3’−II、ll′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸二無水物j00fを加え、油浴中で100℃で3時間
かきまぜた。放冷の後、反応混合物がらエバポレーター
によりアリルアルコールを留去し、真空乾燥して471
1 tの固体を得た。この生成物をC−/とする。C−
/の核磁気共鳴スペクトル(100M出、溶媒CDCl
5)は、次の吸収を示した。
(δ値4Arp、二重線、グH相当分)、(J:/−よ
t。
多重線、グH)、(よ7〜乙、コ、多重線、λH)、(
’zf−rjz多重線、JH)、(lり、−重線、コH
)。
参考例λ エチレンクリコールモノアリルエーテル2tθ2と、3
.3’−F、<Z’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸
二無水物1tIIyを用いて、参考例1と同様な反応を
行ない、反応混合物からエバポレーターによりエチレン
グリコールモノアリルエーテルを留去してコt3fの固
体を得た。この生成物をC−,2とする。とのC−,2
の核磁気共鳴スペクトルを重りpロホルム溶媒で測定し
、得られた吸収パターンを参考例1と同様の表示法で示
す。C3,IP、三重線、グ■)、(44八二重線、p
H)、(lAjl三重線、グH)、(よ/〜j、lI、
多重線、4’H)、(よ7〜t2.多重線、2H)、(
7,7〜tグ、多重線、tH)、(rり、−重線、2H
)。
参考例3 .200−容ノセパラブル7ラスコKXC−/ 、2.
!、、22、γ−プf o 5クト77/、4tml、
 ビリジ7 R/ldおよびp、 p’−ジアミノジフ
ェニルエーテルIfを加え、室温で30分間かきまぜて
均一な溶液とした。この溶液に氷/水による冷却下、ジ
シクロへキシルカルボジイミド20.tfを加え、3時
間がきまぜた後、エタノールj−を加え、さらに7時間
かきまぜた。反応混合物を一過しp液を攪拌している。
2Jのメタノールに滴下し、デカンテーションにより生
成した沈殿を分離した。この沈殿を、/It−のTHF
に溶かし、かきまぜているfjlのイオン交換水に滴下
した。生成した沈殿を一過、風乾後、真空乾燥した。こ
の生成物をC−Jとする。このよう圧して得られたC−
3をd6−DMSOと重クロロホルムとの混合溶媒に溶
解し、核磁気共鳴スペクトルを測定したところ、次の吸
収を示した。(4/、7〜4<ター、ブロードな多重線
、、2H)、−−1tj−− (&/ NJ:&、多重線、2H)、(j:f NA、
F、 多重線、JH)、(A、9J N79.2組の二
重線、<4H)、(zr 〜、r:a、  多重線、3
H)、(10,7,ブロードか一重線、/H)、また、
C−3のN−メチルピロリドン溶液の固有粘度〔η〕を
オストワルド粘度計を用いて30℃で測定したとζろ、
0./’Iであった。なお、〔η〕の計算においてポリ
マー濃度の単位は117100m1を用いた。
参考例≠ 参考例jtvC−/lc−,2,21,3y  K代え
て全く同様の方法で、生成物C−μを得た。このものの
N−メチルピロリドン溶液の固有粘度は0./!であっ
た。
参考例よ 参考例/において3.3’ −F、 F’−ベンシブエ
ノンテトラカルポン酸二無水物の代わりに無水ピロメリ
ト酸33りfを用いる以外は、参考例/と同様の方法で
反応を行なった。得られた生成物をC−tとする。
参考例t /18のセパラブルフラスコに、化合物VとしてC−j
 j3.4’fX溶媒/としてγ−ブチロラクトン 3
30−およびピリジンj2.j−を加え、室温で30分
間かきまぜて均一な溶液とした。この溶液に氷/塩寒剤
による冷却下、塩化チオニル、23.♂tを加えて内温
O〜−3℃の範囲で30分間かきまぜた。さらに寒剤浴
を外して室温で1時間半かきまぜたのち、乞F’−ジ(
3−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン(以下J 
−BAPS ト略t )31tと溶媒コとしてγ−ブチ
ロラクトン/7に−とからなる溶液を加えたところ、内
温は30’Cまで上昇した。このまま2時間攪拌した後
、化合物■としてエタノール 10−加え、/を時間静
置した。
反応混合物を激しくかt!まぜている≠lのイオン交換
水にゆっくり滴下して生成した沈殿をト過し、さらにJ
−7のイオン交換水で5回洗浄したのち、真空乾燥を行
々つだ。この生成物をC−+とする。
このもののN−メチルピロリドン溶液の固有粘度は0.
2にであった。
参考例7〜10 第2表に示した原材料を用い、参考例tと同様な方法で
反応を行なった。得られた生成物をそれぞれC−7〜C
−/θとする。
(以下余白) 一グj− −グ乙− 参考例1/ lll容セパラブルフラスコに、3,3:’I、’I’
−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物3jt
r?。
7 jl k7に2−k /jJfJ?XびHMPA 
9jffを加え、30℃で、2f時間かきまぜた。次い
で、水冷下塩化チオニル、2 J、l’ fを加えて室
温で3時間かきまぜ、さらにm−フェニレンジアミン/
、2fをIQ−のHMPA K溶解して加えたのち、室
温でV時間かきまぜた。さらに、塩化アセチル109を
加えてr時間かきまぜた。得られた反応混合物を紡口を
通して水流中に押し出して生成物を単離したのち、十分
に水とアセトンで洗浄し、乾燥した。このものの〔η〕
はo、2グであった。この生成物をC−//とする。
参考例7.2 /lj容セパラブルフラスコに、3,3;’I、<1’
−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物3/l
ゲラニオール33.2t1 ピリジン、20g!および
ジエチルエーテル/θotIllを加え、室温で4時間
がきまぜた。次いで、水冷下塩化チオニル23.Ifを
加えて30分間かきまぜ、さらに氷水浴を外して室温で
2時間かきまぜた。次に1このものに、≠、り′−ジア
ミノジフェニルエーテルu f、(Ifを/θ0−のN
−メチルピロリドンに溶解したものを加え、室温でv時
間かきまぜたのち、さらにエタノール30fを加えて/
j待時間きまぜた。この反応混合物を紡口から水流中に
押し出し、微細な反応生成物を得た。この本のを十分に
乾燥して〔η〕を測定したところ、0./lrであった
。この生成物をC−/、2とする。
参考例/3 3.3’、11.4t’−ジフェニルテトラカルボン酸
と<z、p’−ジアミノジフェニルエーテルから成るポ
リアミド酸 101と20θdのHMP Aとの混合物
を/11容セパラブルフラスコに入れ、さらにトリエチ
ルアミン2f、アリルグリシジルエーテルjOfを加え
て70℃で72時間かきまぜた。この反応混合物に20
0−〇N−メチルピロリドンを加え、紡口を通してかき
まぜているVノの水の中に落とした。
次いで、デ′カン誉−ションを繰り返して水洗し、乾燥
した生成物をN−メチルピロリドンに溶解し再度、同様
の方法で再沈殿精製を行かった。このようKして得られ
たポリマーを乾録して〔η〕を同様の方法で測定したと
ころ、o、、2rであった。このポリマーをC−/Jと
する。
参考例/グ /l容セパラブルフラスコに、N−メチルビ付リドン2
00ゴ、3,3′−ジカルボキシーグ、4t′−ジアミ
ノジフェニル、2f、AS’、)リエテレンジアミンj
fを加え、≠θ℃でかきまぜながら、このものにトリレ
ンジイソシアナート/r、2fを内温がVj℃を超えな
いように注意しながら加え、さらに≠θ℃で2f時間か
きまぜた。次に1アリルグリシジルエーテルjθ2を加
えたのち、以下の操作は、参考例13におけるアリルグ
リシジルエーテル添加彼の操作と同様にして行なった。
得られた生成物をC−/Fとする。このものの〔η〕は
0./Iであった。
実施例1 ポリマーとして、C−32j?、ポリチオール−ゲタ− としてペンタエリスリトールテトラ(3−メルカプトグ
ロピオネート)(以下PETPと略す)/、、2jfお
よび添加剤として、ワード・プレンキンツブ(′vhr
d Blenkinsop )のカンタキュア(Qua
ntaqure )PDO/、Of、  ミヒラーケト
ン0.1?およびl−フェニル−j−メルカプト−/H
−テトラゾール0、/、2jfを用い、これらをlター
のN−メチルピロリドンと/j−のシクロペンタノンの
混合溶媒に溶かし1て均一溶液を得た。この溶液を接着
助剤A tr7(NUCシリコーン)で前処理したシリ
コーンウェハー上に滴下し、l100Orpの回転数で
7秒間スビンシートシ、得られた塗膜を70℃で3時間
乾燥した。その膜厚をダイヤルゲージで測定したところ
、jOμであった。次に、窒素雰囲気下、超高圧水釧灯
(r mW/cd )を用い、21段ステップタブレッ
ト(コダック)の上から5分間露光した。
次いで、スプレ一式現像機を用い、γ−ブチロラクトン
とキシレンの等量混合液で30秒間現僚を行なったのち
、70秒間キシレンをスプレーしてリンスを行ない、窪
素スプレーによる乾燥後、各 SO− ステップの硬化状態をみた。感度の表示法としてマスク
の各ステップを通して照射された露光量をとった。(ス
テップ露光量と定義する)本実施例ではグ♂OmJ/c
ll!の露光量で十分な表面硬度が得られた。また、z
Oμのラインを解像していることを確認した。次に、露
光、現像後のウェハーをIIoθ℃で7時間加熱した。
この熱処理後の膜厚を測定し、熱処理前の膜厚で除した
値(TT”と定義する)を求めたとζろ、30.71で
あった。
実施例λ PFTPが174Ffである以外、実施例1と同一の組
成物を用い、これら1目−のN−メチルピロリドンに溶
かして均一溶液を得た。この溶液を200Or−の回転
数で、20秒間スピンコードし、得られた塗膜を7θ℃
で3θ分間乾燥した。その膜厚を接触式膜厚計(タリス
テップ、テーラーボグソン社製)で測定したところ、<
<、rμであった0次に実施例/と同様に露光し、γ−
ブチロラクトンとキシレンの等景況合液で5秒間現像を
行なったのち、10秒間キシレンでリンスし、素案スプ
レーによシ乾燥した。その後、膜厚を各ステップ露光量
ごとに測定した。この膜厚を露光前の膜厚で除した値を
“TD”とする。
感度の表示法として、’l’D=O,jKなる露光量を
ng[tθ〕、T D = 0. rになる露光量をD
gcro〕ト定義すると、本実施例では、Dg C! 
0 ) =j OmJ/7 %Dgcro〕=70mJ
/−であった。また、jμのラインを解像していること
を確認した。  TTは0.71であった。
実施例3 ポリマーとして、C−t、ljf、ポリチオールとして
PETP /、23fおよび添加剤として、PDO/、
 Of %ミヒラーケトン式0tおよびl−フェニル−
!−メルカプトー/H−テトラゾール0./、2jfを
用い、これらをll4tdのN−メチルピロリドンに溶
かして均一溶液を得た。以下実施例コと全く同様の操作
を行々つた。その結果、膜厚jμ、Dg(10)= /
90rnJ/i、 Dg[:rl=コタOmJ/cel
l %  T T  は0、A2であった。
比較例1 ポリマーと[2て、ピロメリト酸二無水物、F、F’−
ジアミノ−ジフェニルエーテルおよび!−ヒドロキシエ
チルメタクリレートを原料とし特公昭31−’I/11
.22号公報の実施例2に従って合成した側鎖にメタク
リレート基を有するポリアミド酸(P−/と称す、〔η
〕け0./Iであった)を用い、特開昭11,1り57
号公報の実施例に従って合成したアジドスルホニルフェ
ニルマレイミド/fとミヒラーケトン0.2!!fとを
用いる以外は、実施例コと全く同様の操作を行なった。
その結果はDg(to)はj jOmJz’csf %
 Dg (ざθ〕はI00mJ/di 、T Tは0.
に0テあった。
比較例2 アシドスルホニルフェニルマレイミド0.3fとミヒラ
ーケトンθ、jfとを用いる以外は、比較例1と同一の
組成物で、実施例/と全く同様の操作を行なった。その
結果は、塗布膜厚tθμ、感度/3!θmJ/cj、T
Tけ0.20であった。
j3− 実施例弘〜/7 第3表に示した組成で、実施例弘、j17、r1/θ、
/コ、/3は、実施例1と同様な操作を行ない、実施例
t、?、//、/、2、/4A、/7は、実施例コと同
様の操作を行につだ。その結果を同表に示す。
(以下余白) −j弘− 〔注〕 */ ペンタエリスリトールテトラ(3−メルカプトプ
ロピオネート) *コ トリノチロールプロパントリチオグリコレート*
3 ペンタエリスリトールテトラチオグリコレート*≠
 トリメチロールエタントリ(3−メルカプトプロピオ
ネート) *j ポリエチレングリコールジメルカプトアセテート
(分子量3グ2) *t ポリエチレングリコールジ(3−メルカプトプロ
ピオネート)(分子量370) *7 ジペンタエリスリトールヘキサ(3−メルカプト
プロピオネート) *l ワード・ブレンキンソゲ(W&rd Blenk
insop )のカンタキュア(Quat+taqur
s ) PDO*タ ミヒラーケトン *10/−フェニル−j−メルカグトー/H−テトラゾ
ール*//ベンゾフェノン */2ベンジル *13ジアリリデンペンタエリスリット*/4’N−メ
チルピロリドン */jシクロペンタノン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、(イ)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中のXは(2+n)価の炭素環式基または複素環式
    基、Yは(2+m)価の炭素環式基または複素環式基、
    z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▼または▲数式、化学
    式、表等があります▼、 Rは炭素−炭素二重結合を有する基、Wは熱処理により
    ROHを脱離せしめるに際し、−COORのカルボニル
    基と反応して環を形成しうる基、nは1または2、mは
    0、1または2であり、かつCOORとZは互いにオル
    ト位またはペリ位の関係にある。〕 で示される繰返し単位を有する重合体、 (ロ)1分子当り少なくとも2個以上のメルカプト基を
    有する化合物、および (ハ)光重合開始剤を必須成分として含有して成る感光
    性組成物。
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