JPS62135529A - ポリイミド前駆体 - Google Patents

ポリイミド前駆体

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JPS62135529A
JPS62135529A JP27591585A JP27591585A JPS62135529A JP S62135529 A JPS62135529 A JP S62135529A JP 27591585 A JP27591585 A JP 27591585A JP 27591585 A JP27591585 A JP 27591585A JP S62135529 A JPS62135529 A JP S62135529A
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JP
Japan
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polyimide
polyimide precursor
aromatic tetracarboxylic
dianhydride
formulas
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Pending
Application number
JP27591585A
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English (en)
Inventor
Masayuki Oba
正幸 大場
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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)

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〕 本発明はポリイミド前駆体に関し、更に詳しくは透明性
に優れ、ガラス、シリコンウェハなどの基板との接着性
が良好でしかも比較的低温での加熱処理による脱水環化
でポリイミドへの転化が可能なポリイミド前駆体に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
従来、半導体工業における固体素子の層間絶縁膜、なら
びに防湿膜、パッシベーション膜、α線遮蔽膜などの表
面保護膜、更には液晶配向、制御膜としては熱的に安定
でかつ化学薬品におかされない5i02などの無機物質
が用いられてきたが、プロセスが複雑であり、かつ得ら
れた膜が破損し易い欠点があった。無機物質に代る有機
物質としては耐熱性に優れたポリイミドが一般に使用さ
れてきた。通常、ポリイミド膜はポリイミド前駆体であ
るポリアミド酸の溶液をスピンナー塗布、スクリーン印
刷、ハケ塗りなどの方法で固体素子表面に塗布し350
〜400℃の高温での加熱処理により脱水環化して不溶
性のポリイミドに転化している。
しかし近年、半導体素子、集積回路、液晶配向制御膜な
ど半導体装置の製造工程の簡略化、省力化の傾向が大き
く、特にポリイミド前駆体にあってはその加熱処理温度
が200℃以下の低温であることが強く望まれていた。
〔発明の目的〕
本発明は以上の従来の問題点を解消するためになされた
ものであり、200℃以下の低温での加熱処理によりポ
リイミドへ転化することが可能なポリイミド前駆体の提
供を目的とする。
〔発明の概要〕
本発明のポリイミド市駆体は 一般式(1) %式%(1) B□、B2およびB、は同一であっても異なってもよく
、それぞれ、−o−、−s +、 −3o2−、−Co
−。
れるジシアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物との
重合反応により得られるポリイミド前駆体において、ポ
リイミド前駆体の芳香族テトラカルボン酸残基の30モ
ル%以上が3.3’ 、 4.4’ −ベンゾフェノン
テトラカルボン酸残基であることを特徴とするものであ
る。
かかるポリイミド前駆体は低温での加熱処理により脱水
環化(イミド化)が行なわれるため、得、られたポリイ
ミドは黄褐色への着色が著しく小さく透明性に優れ、ガ
ラス、セラミックス、シリコンウェハなどの基板との接
着力を向上させるものである。さらに本発明のポリイミ
ド前駆体はポリイミド本来の耐熱性、電気絶縁性2機械
的特性耐薬品性などの優れた性能を何ら損うことがない
ので半導体装置の製造工程上極めて有利な有機物質と云
える。
本発明において用いられる前記一般式(1)で表わされ
るジアミンの具体例としては、■、3−ビス(4′−ア
ミノフェノキシ)ベンゼン、1.3−ビス(3′−アミ
ノフェノキシ)ベンゼン、1.4−ビス(3′−アミノ
フェノキシ)ベンゼン、1.4ビス(4′−アミノフェ
ノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4’−(4’−7ミ
ノフエノキシ)フェニル〕プロパン、ビス(4−(4’
−アミノフェノキシ)フェニル〕スルホン、ビス(4−
(4’ −アミノフェノキシ)フェニル〕スルフィド、
4.4’ −ビス(4′−7ミノフエノキシ)ジフェニ
ル、ビス〔4−(4′−アミノフェノキシ)フェニルコ
ケトン、4.4′−ビス(4′−アミノフェノキシ)ジ
フェニルメタン、2,2−ビス(4’ −(4“−アミ
ノフェノキシ)フェニル〕へキサフロロプロパン。
などを挙げることができる。これら化合物は単独のみな
らず二種以上混合して用いることも可能である0本発明
においては上記ジアミンに他のジアミンを併用すること
も可能である。併用する場合には一般式(りで示される
ジアミンの20モル%以下の範囲で他のジアミンを置き
かえる。かかる他のジアミンとしてはm−フェニレンジ
アミン、p−)ユニレンジアミン、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
ルスルホン、3,3′−ジアミノジフェニルケトン、4
゜4′−ジアミノジフェニルケトン、4,4′ −ジア
ミノジフェニルメタン、4.4′ −ジアミノジフェニ
ルスルフィド、P−キシリレンジアミン、ビス(3−ア
ミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、■、4−ビ
ス(3′ −アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン
などを挙げることができる。他のジアミンの使用量が2
0モル%を超えるとポリイミド前駆体を200℃以下の
低温加熱処理でポリイミドへ転化することが困難となる
本発明において用いられる芳香族テトラカルボン酸二無
水物の具体例としてはピロメリット酸二無水物、3.3
’ 、 4.4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二
無水物、2.3.3’ 4’ −ビフェニルテトラカル
ボン酸二無水物、3.3’ 、 4.4’ −ビフェニ
ルテトラカルボン酸二無水物、1.2.5.6−ナフタ
レンテトラカルボン酸二無水物、1,4゜5.8−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、ビス(3,4−ジ
カルボキシフェニル)エーテルニ無水物、ビス(3,4
−ジカルボキシフェニル)スルホンニ無水物、2,2−
ビス(3’ 、 4’ −ジカルボキシフェニル)プロ
パンニ無水物、3.4.9゜10−ペリレンテトラカル
ボン酸二無水物、 2.3゜6.7−アセトラセンテト
ラカルボン酸二無水物、1、2.7.8−フェナントレ
ンテトラカルボン酸二無水物などを挙げることができる
。ただしこれら化合物のうち3.3’ 、 4.4’−
ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物をポリイミド
前駆体の芳香族テトラカルボン酸残基の30モル%以上
が3゜3’ 、 4 、4’ −ベンゾフェノンテトラ
カルボン酸残基になるようにすることが必須である。尚
本発明においてポリイミド前駆体の芳香族テトラカルO 〇 一ベンゾフェノンテトラカルボン酸残基という。
本発明においてポリイミド前駆体製造のための重合反応
は公知の方法により行うことができる。
すなわち一般式(りのジアミンおよび芳香族テトラカル
ボン酸二無水物を充分に脱水した有機溶剤に溶解、また
は懸濁せしめ、80℃以下、好ましくは50℃以下の温
度で重合反応を行えば良い。ここで一般式(1)と芳香
族テトラカルボン酸二無水物はモル比で前者/後者が9
0/loo〜100/90の範囲、特に95/100〜
100/95の範囲で使用するのが好ましい。また、こ
こで用いる有機溶剤としては例えばN、N−ジメチルホ
ルムアミド、 N、 N−ジメチルアセトアミド、N−
メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキ
サメチルホスホルアミドなどを挙げることができる。
本発明のポリイミド前駆体はそれ自体充分な基板への接
着力を有するものであるが尚一層の接着力の向上を目的
としてアミノシラン、エポキシシラン、ビニルシランな
どのシランカップリング剤およびチタネートカップリン
グ剤を併用することもできる。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかなように本発明のポリイミド前駆体
は新規なジアミンを用い、かつ芳香族テトラカルボン酸
残基の30モル%以上が3.3’ 、 4゜4′−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸残基であるところから20
0℃以下の低温での加熱処理によりポリイミドへの転化
が可能となったものであり、得られたポリイミドは接着
性、透明性に優れたものとなった。このような特徴を有
するポリイミド前駆体は半導体工業における固体素子の
層間絶縁膜、ならびに防湿膜、パンシベーション膜、α
線遮蔽膜などの表面保護膜、更には液晶配向制御膜など
に用いられ、半導体装置の製造プロセスの簡略化、製品
の信頼性の向上、製造コストの低減に大いに寄与するも
のである。
〔発明の実施例〕
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。実
施例における対数粘度ηinhはN−メチル−2−ピロ
リドン溶剤を用い、0.5 g/du溶液から30℃の
温度で測定し次式により求めた値である。
(式中、tlはポリイミド前駆体溶液の流下時間、t2
は溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンの流下時間で
ある。) またポリイミド前駆体からえられるポリイミド膜の接着
性評価は以下に記載するセロテープ剥離法によった。
NTカッターを用いてポリイミド被膜に切れ目を入れ2
m角の基盤目50個(よこ5個、たて10個)を形成す
る。つぎにこの基盤目上に3M製セロテープを空気をか
み込まないように貼り付け、このセロテープを180度
方向に約50m/分の速度で剥離する。2R1角の一コ
マの半分以上のポリイミド膜が剥離したコマの個数をY
としY750で接着性を表示する。接着性は0150が
最も良く、50150が最低である。
実施例1 ピロメット酸二無水物5.464 g (0,025モ
ル)および3.3’ 、 4.4’ −ベンゾフェノン
テトラカルボン酸二無水物8.088g (0,025
モル)をN、N−ジメチルアセトアミド40gにMff
iした。この懸濁液を0℃に保持して撹拌しなから1,
3−ビス(4′−アミノフエノキシ)ベンゼン14.6
2 g (0,05モル)をN、N−ジメチルアセトア
ミド50gに溶解した溶液を25分かけて徐々に添加し
、その後4時間撹拌を続けた。得られたポリイミド前駆
体のηinhは1.21dQ/ gであった。つぎに得
られたポリイミド前駆体溶液をN、N−ジメチルアセト
アミド164g添加して樹脂分濃度10重量%となし、
スピンナー(500rpmX 5秒+3000 rpm
X30秒)を用いガラス基板に塗布し90℃で30分間
乾燥した。その後このポリイミド前駆体を1.50℃で
30分間、200℃で60分間加熱処理することにポリ
イミドに転化した。得られたポリイミドは透明性が野良
で接着性を測定した結果0150の値を得た。
またポリイミド前駆体溶液をキャスティング法によりガ
ラス基板に塗布し室温から120°Cまで5℃/分の昇
温速度および120℃で20分間乾燥しポリイミド前駆
体のフィルムを得た。このフィルムをガラス基板から剥
離し150℃で30分間、200℃で60分間加熱処理
してポリイ・ミドに転化した。得られたポリイミドフィ
ルムの熱天秤(窒素気流中、10℃/分で昇温)による
熱分解開始@度は530 ℃であり、ポリイミド前駆体
はほぼ完全にポリイミドに転化していることが判った。
比較例1 実施例1で使用した1、3−ビス(4′ −アミノフェ
ノキシ)ベンゼンの代わりに4.4′ −ジアミノジフ
ェニルエーテルを10.01 g (0,05モル)使
用し同様にしてポリイミド前駆体を得た。得られたポリ
イミド前駆体のηinhは1.69dff/gであった
。この前駆体を実施例1と同様にしてガラス基板に塗布
し、ポリイミドに転化した。得られたポリイミドは実施
例1に比べ黄褐色の着色が濃いものであり、その接着性
は/17150であった。又、実施例1と同様にポリイ
ミド前駆体からポリイミドフィルムを得このフィルムの
熱天秤による熱分析の結果、210°C近傍に6.0重
量%の重量減少が認められ、ポリイミド前駆体が大いに
残存していた。
実施例2 実施例1で使用した1、3−ビス(4′ −アミノフェ
ノキシ)ベンゼンの代わりに 31.64 g (0,05モル)を使用して77 i
nh = 0.97dQ/gのポリイミド前駆体溶液を
得た。実施例1と同じ条件でガラス基板りでポリイミド
に転化した。
得られたポリイミドは透明性が良好で接着性は0150
であった。 また、実施例1と同じ条件で得たポリイミ
ドフィルムの熱分解開始温度は489℃であり、ポリイ
ミドに転化していることが判った。
実施例3 3、3’ 、 4.4’ −ベンゾフェノンテトラカル
ボン酸二無水物8.088 g (0,025モル)を
N−メチル−2−ピロリドン(NMP) 30gに懸濁
した。この懸濁液を5℃に保持して撹拌しなから1,4
−ビス(4′−アミノフェノキシ)ベンゼン7.352
 g(0,025モル)を20分かけて添加し、その後
3時間撹拌を続けた。溶液が極めて粘稠になったのでN
MP30gを重合中に追加した。得られたポリイミド前
駆体のηinhは1.37 dQ/ gであった6つぎ
に得られたポリイミド前駆体溶液をN阿P79gを添加
して樹脂分濃度10重量%となしスピンナー(500r
pmX5秒+3000 rpmX 30秒)を用いシリ
コンウェハ上に塗布し以降実施例1と同じ条件でポリイ
ミド“に転化した。得られたポリイミドは透明性が良好
で接着性は0150であった。また実施例1と同じ条件
でポリイミド前駆体から得られたポリイミドの熱分解開
始温度σは536°Cであり、ポリイミドに転化してい
ることが判った。
実施例4 実施例3で用いた1、4−ビス(4′ −アミノフェノ
キシ)ベンゼンの代わりに4,4′ −ビス(4″′−
アミノフェノキシ)ジフェニル9.211 g (0,
025モル)を用いてηjnh=1.31 dQ/ g
のポリイミド前駆体溶液を得た。実施例3と同じ条件で
シリコンウェハ上でポリイミドに転化した。得られたポ
リイミドは透明性が良好で接着性は0150であった。
また実施例1と同じ条件で得たポリイミドフィルムの熱
分解開始温度は493℃であり、ポリイミドに転化して
いることが判った。
実施例5 実施例3で用いた1、4−ビス(4′ −アミノフェノ
キシ)ベンゼンの代りにビス(4−(4’ −アミノフ
ェノキシ)フェニル〕スルホン10.81 g((1,
025モル)を用いて77inh=1.29 dQ/ 
gのポリイミド前駆体を得た。実施例3と同じ条件でシ
リコンウェハ上でポリイミドに転化した。得られたポリ
イミドは透明性が良好で接着性は0150であった。ま
た実施例1と同じ条件で得たポリイミドフィルムの熱分
解開始温度は514°Cであり、 ポリイミドに転化し
ていることが判った。
代理人 弁理士  則 近 憲 体 間     竹 花 喜久男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一般式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) (式中、A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▼ または▲数式、化学式、表等があります▼を示し、 B_1、B_2およびB_3は同一であっても異なって
    もよく、それぞれ、−O−、−S−、−SO_2−、−
    CO−、−CH_2−、▲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▼を示す)
    で表わされるジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水
    物との重合反応により得られるポリイミド前駆体におい
    て、ポリイミド前駆体の芳香族テトラカルボン酸残基の
    30モル%以上が3,3′,4,4′−ベンゾフェノン
    テトラカルボン酸残基であることを特徴とするポリイミ
    ド前駆体。
JP27591585A 1985-12-10 1985-12-10 ポリイミド前駆体 Pending JPS62135529A (ja)

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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63297428A (ja) * 1987-05-13 1988-12-05 バイエル・アクチエンゲゼルシヤフト 特殊なポリイミドの鋳型成形フイルムおよび被覆剤としての使用
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