JPWO2010038837A1 - Photosensitive resin composition, article using the same, and negative pattern forming method - Google Patents

Photosensitive resin composition, article using the same, and negative pattern forming method Download PDF

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Abstract

高感度で、ポリイミド前駆体の種類を問わず溶解性コントラストを得られ、結果的に十分なプロセスマージンを保ちつつ、形状が良好なパターンを得ることができる感光性樹脂組成物を提供する。一般式(I)で表される光塩基発生剤、及びポリイミド前駆体を含有する、感光性樹脂組成物。(各符号は、明細書中で定義したとおりである。)Disclosed is a photosensitive resin composition that can obtain a high-sensitivity, solubility contrast regardless of the type of polyimide precursor and, as a result, can obtain a pattern having a good shape while maintaining a sufficient process margin. The photosensitive resin composition containing the photobase generator represented by general formula (I), and a polyimide precursor. (Each symbol is as defined in the specification.)

Description

本発明は、解像性に優れ、低コストで、ポリイミド前駆体の構造上適用可能な選択肢の範囲が広い感光性樹脂組成物に関し、特に、電磁波によるパターニング工程を経て形成される製品又は部材の材料(例えば、電子部品、光学製品、光学部品の成形材料、層形成材料又は接着剤など)として好適に利用することが出来る感光性樹脂組成物、及び、当該樹脂組成物を用いて作製した物品、並びに当該樹脂組成物を用いたネガ型パターン形成方法に関するものである。   The present invention relates to a photosensitive resin composition having excellent resolution, low cost, and a wide range of options applicable to the structure of a polyimide precursor, and in particular, a product or member formed through a patterning process using electromagnetic waves. Photosensitive resin composition that can be suitably used as a material (for example, an electronic component, an optical product, a molding material of an optical component, a layer forming material, or an adhesive), and an article manufactured using the resin composition And a negative pattern forming method using the resin composition.

従来から、半導体素子の表面保護膜や層間絶縁膜、電子部品の絶縁材料として、耐熱性、電気特性、機械特性に優れたポリイミド樹脂が使用されてきた(非特許文献1)。
半導体集積回路やプリント基板上の回路パターン形成は、素材表面へのレジスト剤の造膜、所定箇所への露光、エッチング等による不要箇所の除去、基板表面の洗浄作業等の煩雑で多岐に亘る工程を経て行われることから、回路パターンの製造工程を簡略化するために、露光、現像によるパターン形成後も必要な部分のレジストを絶縁材料としてそのまま残して用いることができる耐熱感光性材料が望まれている。これらの材料として、ポリイミドをベースポリマーとした耐熱感光性材料が提案されている。
Conventionally, a polyimide resin having excellent heat resistance, electrical characteristics, and mechanical characteristics has been used as a surface protective film for semiconductor elements, an interlayer insulating film, and an insulating material for electronic components (Non-patent Document 1).
Circuit pattern formation on a semiconductor integrated circuit or printed circuit board is a complicated and diverse process such as film formation of a resist agent on the surface of the material, exposure to a predetermined location, removal of unnecessary portions by etching, etc., cleaning operation of the substrate surface, etc. Therefore, in order to simplify the manufacturing process of the circuit pattern, a heat-resistant photosensitive material that can be used by leaving a necessary portion of the resist as an insulating material after pattern formation by exposure and development is desired. ing. As these materials, heat-resistant photosensitive materials using polyimide as a base polymer have been proposed.

このような感光性ポリイミドとしては、例えば、特許文献1において、ポリイミド前駆体と重クロム酸塩からなる系が最初に提案された。しかしながら、この材料は、実用的な光感度を有するとともに膜形成能が高いなどの長所を有する反面、保存安定性に欠け、またポリイミド中にクロムイオンが残存することなどの欠点があり、実用には至らなかった。さらに、特許文献2には、ポリイミド前駆体であるポリアミック酸に感光性基をエステル結合で導入した化合物が、特許文献3には、ポリイミド前駆体にメタクリロイル基を持つアミン化合物をポリアミック酸に添加し、アミノ基とカルボキシル基をイオン結合させた化合物が紹介されている。しかしながら、エステル結合に代表される共有結合型感光性ポリイミドは、合成プロセスが煩雑であり、コストが嵩む点が問題点として挙げられる。また、イオン結合型感光性ポリイミドは、ポリイミド骨格と感光性基の結合力が小さく、露光部も溶解されることから残膜率が低下し、厚膜化が困難である点が問題点として挙げられる(非特許文献2)。また、これらの化合物の多くは、有機溶剤現像性のものであり、コスト面および環境負荷面を鑑みると、アルカリ水溶液により現像可能な化合物の方が望ましい。   As such photosensitive polyimide, for example, in Patent Document 1, a system composed of a polyimide precursor and dichromate was first proposed. However, this material has practical advantages such as high photosensitivity and high film forming ability, but lacks storage stability and has the disadvantage that chromium ions remain in polyimide. Did not come. Furthermore, in Patent Document 2, a compound in which a photosensitive group is introduced into a polyamic acid which is a polyimide precursor by an ester bond is added, and in Patent Document 3, an amine compound having a methacryloyl group is added to a polyamic acid in a polyimide precursor. A compound in which an amino group and a carboxyl group are ion-bonded has been introduced. However, the covalent bond type photosensitive polyimide represented by the ester bond has a problem in that the synthesis process is complicated and the cost is increased. In addition, the ion-bonded photosensitive polyimide has a problem that the bonding force between the polyimide skeleton and the photosensitive group is small and the exposed part is dissolved, so that the remaining film ratio is lowered and it is difficult to increase the film thickness. (Non-Patent Document 2). Many of these compounds are organic solvent developable, and in view of cost and environmental burden, compounds that can be developed with an alkaline aqueous solution are more desirable.

このようなポリイミド前駆体は、耐熱性、機械特性に優れるように芳香族系モノマーを基本骨格に用いている。一般的に、芳香族環を基本骨格に有するポリイミド前駆体は、波長400nm以下の紫外−可視領域、特にi線(波長:365nm)以下の波長領域に広い吸収帯を有していることから、紫外−可視光照射時において透光性が低い。そのため、感光性ポリイミドは、露光部において光化学反応が十分に進行せず、低感度であったり、パターンの形状が悪化するという問題があった。耐熱感光性材料の適用範囲が広がるにつれ、材料要求は多種多様のものになってきており、感光性ポリイミドに厚膜形成能が求められている。形成パターンが厚膜の場合においては、光透過性が低い問題はさらに深刻になる。そのため、膜物性および感度の面において共に優れた耐熱性感光性樹脂を実現するためには、g線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)、i線(波長:365nm)領域に、光反応活性を有する感光性システムの構築が必要不可欠であり、特にg線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)領域に光反応活性を有する感光性システムの構築が望ましい。   Such a polyimide precursor uses an aromatic monomer as a basic skeleton so as to be excellent in heat resistance and mechanical properties. In general, a polyimide precursor having an aromatic ring as a basic skeleton has a broad absorption band in the ultraviolet-visible region having a wavelength of 400 nm or less, particularly in the wavelength region of i-line (wavelength: 365 nm) or less. Low translucency when irradiated with ultraviolet-visible light. For this reason, the photosensitive polyimide has a problem that the photochemical reaction does not proceed sufficiently in the exposed portion, and the sensitivity is low or the shape of the pattern is deteriorated. As the application range of heat-resistant photosensitive materials widens, material requirements are becoming increasingly diverse, and a thick film forming ability is required for photosensitive polyimide. When the formation pattern is a thick film, the problem of low light transmission becomes more serious. Therefore, in order to realize a heat-resistant photosensitive resin excellent in both film physical properties and sensitivity, in the g-line (wavelength: 436 nm), h-line (wavelength: 405 nm), i-line (wavelength: 365 nm) region, Construction of a photosensitive system having photoreactive activity is indispensable, and in particular, construction of a photosensitive system having photoreactive activity in the g-line (wavelength: 436 nm) and h-line (wavelength: 405 nm) regions is desirable.

近年、新しいパターン形成材料の1つとして、光塩基発生剤が注目されている。たとえば非特許文献3には、光塩基発生剤として、2−ニトロベンジルオキシカルボニルシクロヘキシルアミンが開示されている。しかしながら、この化合物はh線に対する感度を有しないため、h線により塩基を発生させることは困難である。   In recent years, photobase generators have attracted attention as one of new pattern forming materials. For example, Non-Patent Document 3 discloses 2-nitrobenzyloxycarbonylcyclohexylamine as a photobase generator. However, since this compound has no sensitivity to h-rays, it is difficult to generate a base by h-rays.

また、特許文献4には、エポキシ樹脂と次の一般式にて示される基を分子内に2個以上有する化合物を含む潜在硬化性エポキシ樹脂組成物が開示されている。しかしながら、特許文献4では、当該エポキシ樹脂組成物に対して超高圧水銀灯を用いて光照射し、次いで加熱したものが硬化したことが開示されているのみである。   Patent Document 4 discloses a latent curable epoxy resin composition containing an epoxy resin and a compound having two or more groups represented by the following general formula in the molecule. However, Patent Document 4 only discloses that the epoxy resin composition is cured by light irradiation using an ultrahigh pressure mercury lamp and then heating.

Figure 2010038837
(上記式においてRは水素、アルキル基またはアリール基である。)
Figure 2010038837
(In the above formula, R is hydrogen, an alkyl group or an aryl group.)

さらに、特許文献5には、塩基を発生する化合物として、2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニルシクロヘキシルアミンとスチレン−アクリル酸共重合体を用いたレジスト形成材料が開示されている。しかしながら、特許文献5で開示された塩基を発生する化合物はi線に感度を持つものの、h線に感度を有したとの記載はない。
また、特許文献6には、光塩基発生剤とポリイミド前駆体を含む感光性樹脂組成物が開示されている。
Further, Patent Document 5 discloses a resist forming material using 2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonylcyclohexylamine and a styrene-acrylic acid copolymer as a compound that generates a base. However, although the compound generating a base disclosed in Patent Document 5 has sensitivity to i-line, there is no description that it has sensitivity to h-line.
Patent Document 6 discloses a photosensitive resin composition containing a photobase generator and a polyimide precursor.

特公昭49−17374号公報Japanese Patent Publication No.49-17374 特公昭55−30207号公報Japanese Patent Publication No.55-30207 特開昭54−145794号公報JP 54-145794 A 特公昭51−46159号公報Japanese Patent Publication No. 51-46159 特開平6−345711号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-345711 特開2006−189591号公報JP 2006-189591 A

「最新ポリイミド〜基礎と応用」,株式会社エヌー・ティー・エス,2002年,p.327〜338“Latest Polyimide: Fundamentals and Applications”, ENTS, 2002, p. 327-338 「電子部品用高分子材料の最新動向III」,株式会社住ベテクノリサーチ, 2004年,p.36〜39“Latest Trends in Polymer Materials for Electronic Components III”, Sumibe Techno Research, 2004, p. 36-39 J. Am Chem. Soc., 1991, 113, p.4303-4313J. Am Chem. Soc., 1991, 113, p. 4303-4313

既存の光塩基発生剤をポリイミド前駆体の系に適用するには吸収波長の点に問題があった。すなわち、既存の光塩基発生剤は400nm以下に吸収波長を持つものが多く、光反応によるイミド化促進剤としてポリイミド前駆体に添加すると、ポリイミド前駆体と光塩基発生剤の吸収波長が重なることから感度面で問題が生じる。更に、後述する比較例でも示したように、既存の光塩基発生剤は、400nm以上に吸収波長を有していた場合であっても、400nm以上の波長領域における光反応活性が見られなかった。そのため、耐熱性、機械特性および、感度の面において、共に優れた耐熱性感光性樹脂を実現するために、400nm以上の波長領域、例えばg線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)領域に、光反応活性を有する塩基発生剤が求められている。   In order to apply an existing photobase generator to a polyimide precursor system, there is a problem in terms of absorption wavelength. That is, many existing photobase generators have an absorption wavelength of 400 nm or less, and when added to a polyimide precursor as an imidization accelerator by photoreaction, the absorption wavelength of the polyimide precursor and the photobase generator overlaps. There is a problem with sensitivity. Furthermore, as shown in the comparative example described later, even if the existing photobase generator had an absorption wavelength of 400 nm or more, no photoreactive activity was observed in the wavelength region of 400 nm or more. . Therefore, in order to realize a heat-resistant photosensitive resin that is excellent in terms of heat resistance, mechanical properties, and sensitivity, a wavelength region of 400 nm or more, for example, g-line (wavelength: 436 nm), h-line (wavelength: 405 nm) There is a need for a base generator having photoreactive activity in the region.

本発明は上記実情を鑑みて成し遂げられたものであり、その第一の目的は、高感度で、ポリイミド前駆体の種類を問わず溶解性コントラストを得られ、結果的に十分なプロセスマージンを保ちつつ、形状が良好なパターンを得ることができる感光性樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、400nm以上の波長領域、例えばg線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)領域に、光反応活性を有する感光性樹脂組成物を提供することにある。
The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and a first object of the invention is high sensitivity, a solubility contrast can be obtained regardless of the type of polyimide precursor, and as a result, a sufficient process margin can be maintained. An object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition capable of obtaining a pattern having a good shape.
The second object of the present invention is to provide a photosensitive resin composition having photoreactive activity in a wavelength region of 400 nm or more, for example, g-line (wavelength: 436 nm), h-line (wavelength: 405 nm) region. It is in.

本発明に係る感光性樹脂組成物は、一般式(I)で表される光塩基発生剤、及びポリイミド前駆体を含有する。   The photosensitive resin composition according to the present invention contains a photobase generator represented by the general formula (I) and a polyimide precursor.

Figure 2010038837
(上記一般式(I)において、R1及びR2はそれぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R1とR2とが連結して置換基を有してもよい炭素数1〜24のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜24のアリーレン基を形成してもよく、
3及びR4はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R3およびR4の少なくとも1つは水素原子ではなく、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成してもよく、
5〜R9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、ニトロ基、又は炭素数1〜12のアシル基を示す。)
Figure 2010038837
(In the above general formula (I), R 1 and R 2 are each independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms. R 1 and R 2 are linked to form an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent or an arylene group having 6 to 24 carbon atoms which may have a substituent. You can,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 3 And at least one of R 4 is not a hydrogen atom, but R 3 and R 4 may be linked to form a cyclic structure that may contain a hetero atom,
R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, an amino group, or a carbon number. An alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, or an acyl group having 1 to 12 carbon atoms; )

本発明者らは、上記一般式(I)で表される、N(α−芳香族置換−2−ニトロ−4,5−ジアルコキシベンジルオキシカルボニル)アミン化合物が、400nm以上の波長領域において光反応活性を有する光塩基発生剤として機能し、ポリイミド前駆体と組み合わせることにより高感度の感光性ポリイミドを達成し得ることを見出し、本発明に至った。
本発明に用いられる上記式(I)で表される光塩基発生剤は、OR1およびOR2によってニトロベンジル基にアルコキシ基が導入されていることにより、化合物が吸収する光の波長が長くなっている。またニトロベンジル基のα位に芳香族基を導入することにより、h線に対する感度が上昇している。
本発明に用いられる上記式(I)で表される光塩基発生剤は、電磁波を照射するとベンジル位の水素が引き抜かれた後、ラジカル的に結合が開裂し、塩基性物質であるアミンを発生させるので、塩基の作用によって最終生成物への反応が促進されるポリイミド前駆体に対して、非常に有効な感光性成分として作用する。
The present inventors have shown that the N (α-aromatic substituted-2-nitro-4,5-dialkoxybenzyloxycarbonyl) amine compound represented by the above general formula (I) does not emit light in a wavelength region of 400 nm or more. It has been found that it can function as a photobase generator having reaction activity and can achieve a highly sensitive photosensitive polyimide by combining with a polyimide precursor.
In the photobase generator represented by the above formula (I) used in the present invention, the wavelength of light absorbed by the compound is increased by introducing an alkoxy group into the nitrobenzyl group by OR 1 and OR 2 . ing. Further, by introducing an aromatic group at the α-position of the nitrobenzyl group, the sensitivity to h rays is increased.
The photobase generator represented by the above formula (I) used in the present invention generates an amine, which is a basic substance, by radically cleaving the bond after radical hydrogen is extracted when irradiated with electromagnetic waves. Therefore, it acts as a very effective photosensitive component for the polyimide precursor whose reaction to the final product is promoted by the action of the base.

上記光塩基発生剤は、上記特定の構造を有することにより、400nm以上の波長領域に光反応活性を有し得るため、i線(波長:365nm)領域に広い吸収帯を有している芳香族環を基本骨格に有するポリイミド前駆体と吸収波長が重なることなく、高感度の光塩基発生剤として機能する。そのため、本発明によれば、感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上の電磁波照射部位と非照射部位の間での溶解性差を大きくでき、結果的に、十分なプロセスマージンを保ちつつ、形状が良好なパターンを得ることができる。   Since the photobase generator has photoreactivity in the wavelength region of 400 nm or more by having the specific structure, an aromatic having a wide absorption band in the i-line (wavelength: 365 nm) region. The polyimide precursor having a ring as a basic skeleton functions as a highly sensitive photobase generator without overlapping the absorption wavelength. Therefore, according to the present invention, it is possible to increase the difference in solubility between an electromagnetic wave irradiation site and a non-irradiation site on the coating film or molded body of the photosensitive resin composition, and as a result, while maintaining a sufficient process margin, A pattern having a good shape can be obtained.

本発明の感光性樹脂組成物においては、前記光塩基発生剤において、R3及びR4は水素原子又は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基であることが好ましく、更に、R3及びR4は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基であることが、発生する塩基性物質の触媒効果が大きい点から好ましい。
また、本発明の感光性樹脂組成物においては、前記光塩基発生剤において、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成していることが、発生する塩基性物質の触媒効果が大きい点から好ましい。
In the photosensitive resin composition of the present invention, in the photobase generator, R 3 and R 4 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. R 3 and R 4 are preferably an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, from the viewpoint of a large catalytic effect of the generated basic substance.
Further, in the photosensitive resin composition of the present invention, it is generated that the photobase generator generates a basic structure in which R 3 and R 4 are linked to form a cyclic structure which may contain a hetero atom. This is preferable because the catalytic effect of the substance is large.

前記一般式(I)で表される光塩基発生剤において、R1とR2がメチル基であることが単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から好ましい。In the photobase generator represented by the general formula (I), R 1 and R 2 are preferably methyl groups from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and the ease of production.

本発明の感光性樹脂組成物に用いられるポリイミド前駆体としては、それ自体が塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進される化合物、中でも、それ自体が塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進され、且つ加熱により溶解性が変化する化合物として、ポリアミック酸のようなポリイミド前駆体を用いることが好ましい。このようなポリイミド前駆体を用いると、耐熱性及び機械特性に優れた感光性ポリイミド樹脂組成物を得ることができる。
本発明によれば、従来、露光部と未露光部の間で溶解性のコントラストを取りにくかったポリイミド前駆体についても、溶解阻害剤、溶解抑制剤の適用なしで良好なパターン形状を得ることができる。
The polyimide precursor used in the photosensitive resin composition of the present invention is a compound that itself promotes the reaction to the final product by the action of a basic substance, and in particular, the final precursor by the action of a basic substance. It is preferable to use a polyimide precursor such as polyamic acid as the compound that promotes the reaction to the product and changes its solubility by heating. When such a polyimide precursor is used, a photosensitive polyimide resin composition excellent in heat resistance and mechanical properties can be obtained.
According to the present invention, it is possible to obtain a good pattern shape without applying a dissolution inhibitor or a dissolution inhibitor, even for a polyimide precursor that has conventionally been difficult to obtain a solubility contrast between an exposed area and an unexposed area. it can.

本発明の一実施形態においては、感光性樹脂組成物に増感剤を添加することにより、照射感度を向上させることができる。   In one embodiment of the present invention, irradiation sensitivity can be improved by adding a sensitizer to the photosensitive resin composition.

本発明の感光性樹脂組成物においては、前記光塩基発生剤の5%重量減少温度が170℃以上であることが、当該感光性樹脂組成物の塗膜に対して露光後現像前に行うイミド化の温度において光塩基発生剤が分解し難くなる点から好ましい。   In the photosensitive resin composition of the present invention, the 5% weight reduction temperature of the photobase generator is 170 ° C. or more, so that the imide is formed on the coating film of the photosensitive resin composition after exposure and before development. It is preferable because the photobase generator becomes difficult to decompose at the temperature of the conversion.

また、上記本発明の感光性樹脂組成物は、広範な構造のポリイミド前駆体を選択できる為、それによって得られる硬化物は、耐熱性、寸法安定性、絶縁性等のポリイミドが特徴的に有する機能を付与することが可能であることから、ポリイミドが適用されている公知の全ての部材用のフィルム、塗膜又は3次元構造物として好適である。
特に、本発明に係る感光性組成物は、主にパターン形成材料(レジスト)として用いられ、それによって形成されたパターンは、永久膜として耐熱性や絶縁性を付与する成分として機能し、例えば、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、その他の光学部材、又は建築材料を形成するのに適している。
Moreover, since the photosensitive resin composition of the said invention can select the polyimide precursor of a wide structure, the hardened | cured material obtained by it has characteristically polyimides, such as heat resistance, dimensional stability, and insulation. Since the function can be imparted, it is suitable as a film, coating film or three-dimensional structure for all known members to which polyimide is applied.
In particular, the photosensitive composition according to the present invention is mainly used as a pattern forming material (resist), and the pattern formed thereby functions as a component imparting heat resistance and insulation as a permanent film, for example, Suitable for forming color filters, flexible display films, semiconductor devices, electronic parts, interlayer insulation films, wiring coating films, optical circuits, optical circuit parts, antireflection films, other optical members, or building materials .

さらに本発明は、前記本発明に係る感光性樹脂組成物又はその硬化物により少なくとも一部分が形成されている、印刷物、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム、光学部材又は建築材料いずれかの物品を提供する。   Furthermore, the present invention provides a printed material, a color filter, a film for flexible display, a semiconductor device, an electronic component, an interlayer insulating film, a wiring coating, which is at least partially formed by the photosensitive resin composition according to the present invention or a cured product thereof. An article of any one of a covering film, an optical circuit, an optical circuit component, an antireflection film, a hologram, an optical member, and a building material is provided.

さらに本発明は、上記感光性樹脂組成物を用いるネガ型パターン形成方法を提供するものでもある。本発明に係るネガ型パターン形成方法は、上記感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体の表面に、所定のパターン状に電磁波を照射し、必要に応じて後処理(通常は、加熱処理)を行って前記塗膜又は成形体の電磁波照射部位の溶解性を選択的に低下させた後、現像することを特徴とする。
上記ネガ型パターン形成方法においては、ポリイミド前駆体と、光塩基発生剤として上記式(I)で表されるような光塩基発生剤を組み合わせて用いることにより、感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体の表面を現像液から保護するためのレジスト膜を用いずに、現像を行うネガ型パターン形成が可能である。
Furthermore, this invention also provides the negative pattern formation method using the said photosensitive resin composition. The negative pattern forming method according to the present invention irradiates the surface of a coating film or molded body made of the photosensitive resin composition with an electromagnetic wave in a predetermined pattern, and performs post-treatment (usually heat treatment) as necessary. ) To selectively reduce the solubility of the electromagnetic wave irradiation site of the coating film or molded product, and then developing.
In the said negative pattern formation method, the coating film which consists of a photosensitive resin composition by using together a polyimide precursor and a photobase generator as represented by the said Formula (I) as a photobase generator. Alternatively, it is possible to form a negative pattern for development without using a resist film for protecting the surface of the molded body from the developer.

以上に述べたように、本発明によれば、400nm以上のg線(波長:436nm)、h線(波長:405nm)領域に光反応活性を有する新規な光塩基発生剤を用いて、ポリイミド前駆体に添加剤を混合するという簡便な手法で、感光性ポリイミド樹脂組成物を調製し用いることができる。上記式(I)で表される光塩基発生剤は、電磁波を照射するとベンジル位の水素が引き抜かれた後、ラジカル的に結合が開裂し、塩基性物質であるアミンを発生させるので、塩基が触媒として作用する反応を有する種々の構造のポリイミド前駆体に適用することができる。
したがって、本発明に係る感光性樹脂組成物は、パターン形成プロセスに制限を受けることなく、最終的なポリイミドの構造を広範囲から選択することができ、耐熱性、機械特性に優れる感光性ポリイミド樹脂組成物として利用できる。
本発明によれば、従来、露光部と未露光部の間で溶解性のコントラストを取りにくかったポリイミド前駆体について、溶解阻害剤、溶解抑制剤の適用なしで良好なパターン形状を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a polyimide precursor can be obtained using a novel photobase generator having photoreactive activity in g-line (wavelength: 436 nm) and h-line (wavelength: 405 nm) regions of 400 nm or more. A photosensitive polyimide resin composition can be prepared and used by a simple method of mixing an additive with the body. When the photobase generator represented by the above formula (I) is irradiated with electromagnetic waves, the hydrogen at the benzyl position is extracted, and then the bond is radically cleaved to generate an amine that is a basic substance. The present invention can be applied to polyimide precursors having various structures having a reaction that acts as a catalyst.
Therefore, the photosensitive resin composition according to the present invention can be selected from a wide range of final polyimide structures without being limited by the pattern formation process, and is excellent in heat resistance and mechanical properties. Available as a thing.
According to the present invention, a good pattern shape can be obtained without applying a dissolution inhibitor or a dissolution inhibitor for a polyimide precursor that has conventionally had difficulty in obtaining a solubility contrast between an exposed portion and an unexposed portion. .

図1は、フィルター1とフィルター2の透過率曲線を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing transmittance curves of the filter 1 and the filter 2. 図2は、感光性樹脂組成物に未露光の場合と露光後の場合におけるイミド化率と熱硬化処理温度との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the imidization ratio and the thermosetting temperature when the photosensitive resin composition is unexposed and after the exposure.

本発明は、光塩基発生剤を用いた感光性樹脂組成物、及び当該感光性樹脂組成物を用いた物品、及びネガ型パターン形成方法を含むものである。以下、感光性樹脂組成物から順に説明する。
なお、本発明において、上記式(I)で表されるような光塩基発生剤の結合を開裂させる電磁波とは、水素引き抜き反応を引き起こすことが可能なものであればよく、可視及び非可視領域の波長の電磁波だけでなく、電子線のような粒子線、及び、電磁波と粒子線を総称する放射線又は電離放射線が含まれる。
The present invention includes a photosensitive resin composition using a photobase generator, an article using the photosensitive resin composition, and a negative pattern forming method. Hereinafter, it demonstrates in order from the photosensitive resin composition.
In the present invention, the electromagnetic wave that cleaves the bond of the photobase generator as represented by the above formula (I) may be anything that can cause a hydrogen abstraction reaction, and visible and invisible regions. In addition to electromagnetic waves having a wavelength of, a particle beam such as an electron beam, and radiation or ionizing radiation that collectively refers to electromagnetic waves and particle beams are included.

本発明の感光性樹脂組成物は、一般式(I)で表される光塩基発生剤、及びポリイミド前駆体を含有する。   The photosensitive resin composition of the present invention contains a photobase generator represented by general formula (I) and a polyimide precursor.

Figure 2010038837
(上記一般式(I)において、R1及びR2はそれぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R1とR2とが連結して置換基を有してもよい炭素数1〜24のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜24のアリーレン基を形成してもよく、
3及びR4はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R3およびR4の少なくとも1つは水素原子ではなく、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成してもよく、
5〜R9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、ニトロ基、又は炭素数1〜12のアシル基を示す。)
Figure 2010038837
(In the above general formula (I), R 1 and R 2 are each independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms. R 1 and R 2 are linked to form an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent or an arylene group having 6 to 24 carbon atoms which may have a substituent. You can,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 3 And at least one of R 4 is not a hydrogen atom, but R 3 and R 4 may be linked to form a cyclic structure that may contain a hetero atom,
R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, an amino group, or a carbon number. An alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, or an acyl group having 1 to 12 carbon atoms; )

本発明に用いられる上記式(I)で表される光塩基発生剤は、電磁波を照射するとベンジル位の水素が引き抜かれた後、ラジカル的に結合が開裂し、塩基性物質であるアミンを発生させる。一方、ポリイミド前駆体は、例えば、塩基性物質の触媒作用によって、イミド化反応が開始される温度を下げることができる。つまり、ポリイミド前駆体を光塩基発生剤と共存させておき、電磁波の照射により塩基を発生させることで、電磁波の照射された部位は、ポリイミド前駆体の最終生成物への反応が促進され、より低温でイミド化を進行させることができる。本発明の感光性樹脂組成物を用いて、パターンを得るには、例えば、パターンを残したい場所に電磁波を照射した後、塩基性物質が存在する場所ではイミド化が進行し、塩基性物質の存在していない場所ではイミド化が進行しない温度で、加熱を行う。その結果、塩基性物質が存在する場所、すなわち、電磁波を照射した場所のみイミド化が進行し溶解性が低下する為、所定の現像液(有機溶媒や、アルカリ水溶液等)で現像することで、パターンを得ることができる。その後、目的に応じて、更に加熱を行って、ポリイミドパターンとすることができる。   The photobase generator represented by the above formula (I) used in the present invention generates an amine, which is a basic substance, by radically cleaving the bond after radical hydrogen is extracted when irradiated with electromagnetic waves. Let On the other hand, the polyimide precursor can lower the temperature at which the imidization reaction is initiated, for example, by the catalytic action of a basic substance. In other words, by allowing the polyimide precursor to coexist with the photobase generator and generating a base by irradiation with electromagnetic waves, the site irradiated with electromagnetic waves promotes the reaction to the final product of the polyimide precursor, and more Imidization can proceed at a low temperature. In order to obtain a pattern using the photosensitive resin composition of the present invention, for example, after irradiating an electromagnetic wave to a place where the pattern is to be left, imidization proceeds in a place where the basic substance is present, Heating is performed at a temperature where imidization does not proceed in a place where it does not exist. As a result, since the imidization proceeds only in the place where the basic substance exists, that is, the place irradiated with the electromagnetic wave and the solubility is lowered, by developing with a predetermined developer (organic solvent, alkaline aqueous solution, etc.), A pattern can be obtained. Then, according to the objective, it can heat further and can be set as a polyimide pattern.

本発明に用いられる上記式(I)で表される光塩基発生剤は、特に、OR1およびOR2によってニトロベンジル基にアルコキシ基が導入されていることにより、化合物が吸収する光の波長が長くなっている。またニトロベンジル基のα位に芳香族基を導入することにより、h線に対する感度が上昇している。このようにして、本発明に用いられる光塩基発生剤は、400nm以上の波長領域に光反応活性を有するため、i線(波長:365nm)領域に広い吸収帯を有している芳香族環を基本骨格に有するポリイミド前駆体と吸収波長が重なることなく、高感度の光塩基発生剤として機能するので、感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上の電磁波照射部位と非照射部位の間での溶解性差を大きくでき、結果的に、十分なプロセスマージンを保ちつつ、形状が良好なパターンを得ることができる。The photobase generator represented by the above formula (I) used in the present invention has a wavelength of light absorbed by the compound, particularly when an alkoxy group is introduced into the nitrobenzyl group by OR 1 and OR 2 . It is getting longer. Further, by introducing an aromatic group at the α-position of the nitrobenzyl group, the sensitivity to h rays is increased. Thus, since the photobase generator used in the present invention has photoreactive activity in a wavelength region of 400 nm or more, an aromatic ring having a wide absorption band in the i-line (wavelength: 365 nm) region is used. Since it functions as a high-sensitivity photobase generator without overlapping the absorption wavelength with the polyimide precursor in the basic skeleton, between the electromagnetic wave irradiation site and the non-irradiation site on the coating film or molded body of the photosensitive resin composition As a result, a pattern having a good shape can be obtained while maintaining a sufficient process margin.

まず、上記一般式(I)で表される光塩基発生剤について説明する。光塩基発生剤とは、光照射によりその化学構造が分解し、塩基性物質を発生するものをいう。
<R1及びR2について>
上記一般式(I)において、R1及びR2はそれぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R1とR2とが連結して置換基を有してもよい炭素数1〜24のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜24のアリーレン基を形成することにより環状構造を形成してもよい。OR1およびOR2はアルコキシ基を構成し、このようなアルコキシ基がニトロベンジル基に導入されていることにより、一般式(I)で表される化合物は吸収する光の波長を長くすることができる。その結果、本発明に用いられる一般式(I)で表される化合物は、h線を吸収して塩基を発生することができる。
First, the photobase generator represented by the general formula (I) will be described. The photobase generator means a substance that decomposes its chemical structure upon irradiation with light and generates a basic substance.
<For R 1 and R 2>
In the general formula (I), R 1 and R 2 are each independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms. R 1 and R 2 are linked to form an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent or an arylene group having 6 to 24 carbon atoms which may have a substituent. An annular structure may be formed. OR 1 and OR 2 constitute an alkoxy group, and by introducing such an alkoxy group into the nitrobenzyl group, the compound represented by the general formula (I) can increase the wavelength of light to be absorbed. it can. As a result, the compound represented by the general formula (I) used in the present invention can generate a base by absorbing h rays.

前記置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の中でも、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から置換基を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、置換基を有してもよい炭素数1〜3のアルキル基がより好ましい。前記置換基の例としては、メトキシ基、フェニル基、2−チオキサンチル基などが挙げられる。
置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基などを挙げることができる。これらの中では、単位重量あたりの塩基発生量の点からメチル基、エチル基、中でもメチル基が好ましい。なお、本発明において、「置換基を有してもよい炭素数1〜12(1〜6、1〜3)のアルキル基」の炭素数は、アルキル基部分の炭素数であり、置換基中の炭素数は含めないものとする。
前記置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基の中でも、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から置換基を有してもよい炭素数6のアリール基が好ましい。前記置換基の例としては、置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、トルイル基があげられる。なお、本発明において、「置換基を有してもよい炭素数6〜12(6)のアリール基」の炭素数は、アリール基部分の炭素数であり、置換基中の炭素数は含めないものとする。
また、R1とR2とが連結してアルキレン基またはアリーレン基を形成することにより環状構造を形成してもよいが、この環上には置換基が結合していてもよい。前記置換基の例としては、メチル基、エチル基、メトキシ基、フェニル基等が挙げられる。R1とR2とが連結して環状構造を形成する場合のR1とR2とが構成する基の例としては、メチレン基、エチレン基、1,3−プロピレン基、1,2−フェニレン基などが挙げられる。なお、本発明において、「置換基を有してもよい炭素数1〜24のアルキレン基」および「置換基を有してもよい炭素数6〜24のアリーレン基」の炭素数は、それぞれアルキレン基およびアリーレン基部分の炭素数であり、置換基中の炭素数は含めないものとする。
Among the alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms that may have a substituent, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms that may have a substituent from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and the ease of production. Group is preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms which may have a substituent is more preferable. Examples of the substituent include a methoxy group, a phenyl group, and a 2-thioxanthyl group.
Examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group and an i-butyl group. Can do. Among these, a methyl group, an ethyl group, and particularly a methyl group is preferable from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight. In addition, in this invention, carbon number of "the C1-C12 (1-6, 1-3) alkyl group which may have a substituent" is carbon number of an alkyl group part, The number of carbon atoms is not included.
Among the aryl groups having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent, an aryl group having 6 carbon atoms which may have a substituent from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and the ease of production. preferable. As an example of the said substituent, the thing similar to what was mentioned by description of a C1-C12 alkyl group which may have a substituent is mentioned.
Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent include a phenyl group, a naphthyl group, and a toluyl group. In the present invention, the carbon number of the “aryl group having 6 to 12 carbon atoms (6) which may have a substituent” is the carbon number of the aryl group portion, and does not include the carbon number in the substituent. Shall.
In addition, R 1 and R 2 may be linked to form an alkylene group or an arylene group to form a cyclic structure, and a substituent may be bonded on this ring. Examples of the substituent include a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, and a phenyl group. Examples of the group composed of R 1 and R 2 when R 1 and R 2 are linked to form a cyclic structure include a methylene group, an ethylene group, a 1,3-propylene group, and 1,2-phenylene. Group and the like. In the present invention, the carbon number of the “optionally substituted alkylene group having 1 to 24 carbon atoms” and the “optionally substituted aryl group having 6 to 24 carbon atoms” is alkylene. It is the carbon number of the group and the arylene group part, and does not include the carbon number in the substituent.

<R3及びR4について>
上記一般式(I)において、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R3及びR4の少なくとも1つは水素原子ではなく、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成してもよいものである。R3及びR4の少なくとも1つは水素原子ではないが、これは、両方とも水素原子であると、化合物の安定性が悪く、発生するアミンもアンモニアとなってしまうため塩基発生剤として有用ではないからである。
<For R 3 and R 4>
In the general formula (I), R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or an optionally substituted carbon group having 6 carbon atoms. ~ 12 aryl groups, wherein at least one of R 3 and R 4 is not a hydrogen atom, but R 3 and R 4 may be linked to form a cyclic structure that may contain a hetero atom. . At least one of R 3 and R 4 is not a hydrogen atom. However, if both are hydrogen atoms, the compound is not stable, and the generated amine is also ammonia, which is useful as a base generator. Because there is no.

3及びR4の位置に導入する水素原子の数ならびに置換基の種類を変更することにより、アミンの塩基性度や熱物性、溶解度などの物性を変化させることが可能である。より塩基性度の高いアミンの方が、例えば後述するポリイミド前駆体のイミド化における脱水縮合反応等に対する触媒作用が強く、より少量の添加で、より低い温度での脱水縮合反応等における触媒効果の発現が可能となる。つまりは、上記式(I)で表される化合物自身の電磁波に対する感度が低い場合でも、発生した塩基性物質の触媒効果が大きい為、感光性樹脂組成物としての見た目の感度は向上する。
上記のような触媒効果等の、発生した塩基性物質が与える効果が大きい点から、上記式(I)で表される化合物の電磁波の吸収に伴う解裂反応によって発生する塩基性物質は、脂肪族アミンが好ましい。その中でも、塩基性の観点からは2級の脂肪族アミンが好ましい。しかしながら脂肪族1級アミンを用いた場合でも、芳香族アミンを用いた場合に比べて、十分な触媒効果を得ることができる。そのため、脂肪族アミンの中でも、更に、5%重量減少温度や50%重量減少温度、熱分解温度といった熱物性や、溶解性といった他の物性面や、合成の簡便性やコストといった観点から、アミンを適宜選択することが望ましい。
By changing the number of hydrogen atoms introduced at the positions of R 3 and R 4 and the type of the substituent, it is possible to change the physical properties of the amine, such as basicity, thermal properties, and solubility. The amine having higher basicity has a stronger catalytic effect on the dehydration condensation reaction in the imidation of the polyimide precursor described below, for example, and the catalytic effect in the dehydration condensation reaction at a lower temperature can be reduced by adding a smaller amount. Expression is possible. That is, even when the sensitivity of the compound represented by the above formula (I) to the electromagnetic wave itself is low, the apparent sensitivity as the photosensitive resin composition is improved because the generated basic substance has a large catalytic effect.
The basic substance generated by the cleavage reaction accompanying the electromagnetic wave absorption of the compound represented by the above formula (I) is a fat because the effect of the generated basic substance such as the catalytic effect is large. Group amines are preferred. Among these, secondary aliphatic amines are preferable from the viewpoint of basicity. However, even when an aliphatic primary amine is used, a sufficient catalytic effect can be obtained as compared with the case where an aromatic amine is used. Therefore, among aliphatic amines, from the viewpoints of thermal properties such as 5% weight loss temperature, 50% weight loss temperature, thermal decomposition temperature, other physical properties such as solubility, ease of synthesis and cost, etc. It is desirable to select as appropriate.

このような脂肪族アミンを発生させ、高感度を達成し、さらには、露光部未露光部の溶解性コントラストを大きくする観点から、R3及びR4は水素原子又は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基である(但し、R3、R4の両方が水素原子である場合を除く)ことが好ましい。中でも特に、R3及びR4は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基であることが好ましい。
このような置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基としては、直鎖アルキル基、分岐アルキル基、及び、環状アルキル基、又はこれらの組み合わせからなるアルキル基が挙げられる。なお、当該アルキル基は、芳香族基等の置換基を有していても良く、或いは、炭化水素鎖中にヘテロ原子等の炭化水素以外の結合を含んでいても良い。例えば、炭素数1〜12の直鎖又は分岐の飽和又は不飽和アルキル基、炭素数4〜12のシクロアルキル基、炭素数7〜12のフェノキシアルキル基、炭素数7〜12のアリールアルキル基、炭素数1〜12のヒドロキシアルキル基などが挙げられる。
R 3 and R 4 may have a hydrogen atom or a substituent from the viewpoint of generating such an aliphatic amine, achieving high sensitivity, and increasing the solubility contrast of the unexposed area. It is preferably a good alkyl group having 1 to 12 carbon atoms (except when both R 3 and R 4 are hydrogen atoms). Especially, it is preferable that R < 3 > and R < 4 > is a C1-C12 alkyl group which may have a substituent.
Examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have such a substituent include an alkyl group composed of a linear alkyl group, a branched alkyl group, a cyclic alkyl group, or a combination thereof. In addition, the said alkyl group may have substituents, such as an aromatic group, or may contain bonds other than hydrocarbons, such as a hetero atom, in a hydrocarbon chain. For example, a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group having 4 to 12 carbon atoms, a phenoxyalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 12 carbon atoms, Examples thereof include a hydroxyalkyl group having 1 to 12 carbon atoms.

上記炭素数1〜12のアルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、エチニル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基、イソボルニル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ベンジル基等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include methyl group, ethyl group, ethynyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, cyclohexyl group, isobornyl group, norbornyl group. , An adamantyl group, a benzyl group and the like, but are not limited thereto.

また、R3とR4は、連結して環状構造を形成していてもよく、互いに連結して環状になってR3及びR4が結合している窒素原子を含む複素環構造を形成していても良い。このような場合も、発生する塩基性物質の触媒効果が大きい点から好ましい。
このようなR3及びR4の2つが連結して環状になって、R3及びR4が結合している窒素原子を含む複素環構造を形成している場合の複素環構造としては、例えば、アジリジン(3員環)、アゼチジン(4員環)、ピロリジン(5員環)、ピペリジン(6員環)、アゼパン(7員環)、アゾカン(8員環)等が挙げられる。更に、環状構造には、R3及びR4が結合している窒素原子の他にヘテロ原子を含んでいても良く、このような複素環構造としては、モルホリン、チオモルホリン、オキサゾリジン、チアゾリジンなどが挙げられる。これら複素環構造には直鎖又は分岐アルキル基等の置換基を有していても良く、例えば、アルキル置換体として、メチルアジリジンなどのモノアルキルアジリジン、ジメチルアジリジンなどのジアルキルアジリジン、メチルアゼチジンなどのモノアルキルアゼチジン、ジメチルアゼチジンなどのジアルキルアゼチジン、トリメチルアゼチジンなどのトリアルキルアゼチジン、メチルピロリジンなどのモノアルキルピロリジン、ジメチルピロリジンなどのジアルキルピロリジン、トリメチルピロリジンなどのトリアルキルピロリジン、テトラメチルピロリジンなどのテトラアルキルピロリジン、メチルピペリジンなどのモノアルキルピペリジン、ジメチルピペリジンなどのジアルキルピペリジン、トリメチルピペリジンなどのトリアルキルピペリジン、テトラメチルピペリジンなどのテトラアルキルピペリジン、ペンタメチルピペリジンなどのペンタアルキルピペリジン等が挙げられる。
R 3 and R 4 may be connected to form a cyclic structure, or may be connected to each other to form a heterocyclic structure containing a nitrogen atom to which R 3 and R 4 are bonded. May be. Such a case is also preferable in view of the large catalytic effect of the generated basic substance.
Such is annularly two of R 3 and R 4 linked, the heterocyclic structure when forming a heterocyclic structure containing a nitrogen atom and R 3 and R 4 are attached, for example, Aziridine (3-membered ring), azetidine (4-membered ring), pyrrolidine (5-membered ring), piperidine (6-membered ring), azepan (7-membered ring), azocane (8-membered ring) and the like. Furthermore, the cyclic structure may contain a hetero atom in addition to the nitrogen atom to which R 3 and R 4 are bonded. Examples of such a heterocyclic structure include morpholine, thiomorpholine, oxazolidine, thiazolidine and the like. Can be mentioned. These heterocyclic structures may have a substituent such as a linear or branched alkyl group, for example, as an alkyl substituent, a monoalkylaziridine such as methylaziridine, a dialkylaziridine such as dimethylaziridine, methylazetidine, etc. Dialkyl azetidine such as monoalkyl azetidine, dimethyl azetidine, trialkyl azetidine such as trimethyl azetidine, monoalkyl pyrrolidine such as methyl pyrrolidine, dialkyl pyrrolidine such as dimethyl pyrrolidine, trialkyl pyrrolidine such as trimethyl pyrrolidine, tetramethyl Tetraalkylpyrrolidines such as pyrrolidine, monoalkylpiperidines such as methylpiperidine, dialkylpiperidines such as dimethylpiperidine, trialkylpiperidines such as trimethylpiperidine Jin, tetraalkyl piperidine such as tetramethylpiperidine, penta-alkyl piperidines such as such as pentamethyl piperidine.

前記置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の中でも、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から置換基を有してもよい炭素数1〜8のアルキル基が好ましく、置換基を有してもよい炭素数1〜6のアルキル基がより好ましい。前記置換基の例としては、R1およびR2の置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。
また、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から、上記置換基を有してもよい複素環構造は、炭素数が1〜12であることが好ましく、更に1〜8であることが好ましい。この場合の置換基としては、直鎖または分岐アルキル基が好ましい。
Among the alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms that may have a substituent, the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms that may have a substituent from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and the ease of production. Group is preferable, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent is more preferable. Examples of the substituent are the same as those described in the description of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent of R 1 and R 2 .
In addition, from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and ease of production, the heterocyclic structure which may have the above substituent preferably has 1 to 12 carbon atoms, and more preferably 1 to 8 carbon atoms. It is preferable. In this case, the substituent is preferably a linear or branched alkyl group.

前記置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基の例としては、R1およびR2の置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms that may have a substituent include those mentioned in the description of the alkyl group having 1 to 12 carbon atoms that may have a substituent for R 1 and R 2. The same thing is mentioned.

<R5〜R9について>
上記一般式(I)において、R5〜R9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、ニトロ基、又は炭素数1〜12のアシル基を示す。
本発明においては、ニトロベンジル基のα位に芳香族基を導入したことにより、h線に対する感度が上昇している。従って、R5〜R9は全て水素原子であっても良い。
<For R 5 ~R 9>
In the general formula (I), R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, A cyano group, an amino group, an alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, or an acyl group having 1 to 12 carbon atoms is shown.
In the present invention, introduction of an aromatic group at the α-position of the nitrobenzyl group increases the sensitivity to h-rays. Therefore, all of R 5 to R 9 may be hydrogen atoms.

芳香族の置換基R5〜R9については、感度を向上させたり、吸収波長を調整する観点から、比較的自由に置換基の種類を選択して導入することが可能である。これにより、組み合わせるポリイミド前駆体の吸収波長も考慮しながら、感光性樹脂組成物の感度を向上させることが可能である。例えば、芳香族の置換基の結合により、吸収波長を長波長側にシフトさせることができる。シフトする程度(シフト値)は、置換基の種類によって相違する。このシフト値については、「有機化学のスペクトルによる同定法 第5版(R.M.Silverstein著、281頁、1993年東京化学同人発行)」に記載の表が参考となる。The aromatic substituents R 5 to R 9 can be introduced by selecting the type of the substituent relatively freely from the viewpoint of improving the sensitivity or adjusting the absorption wavelength. Thereby, it is possible to improve the sensitivity of the photosensitive resin composition in consideration of the absorption wavelength of the polyimide precursor to be combined. For example, the absorption wavelength can be shifted to the longer wavelength side by bonding of an aromatic substituent. The degree of shift (shift value) varies depending on the type of substituent. For this shift value, the table described in “Identification Method by Spectrum of Organic Chemistry 5th Edition (RMSilverstein, 281, published by Tokyo Chemical Dojin)” is a reference.

前記炭素数1〜12のアルキル基の中でも、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましい。炭素数1〜12のアルキル基の例としては、R3およびR4の説明で挙げたものと同様のものが挙げられる。Among the alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is more preferable from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and ease of production. Examples of alkyl group having 1 to 12 carbon atoms include the same as those exemplified in the description of R 3 and R 4.

前記炭素数6〜12のアリール基の中でも、単位重量あたりの塩基発生量および製造の容易さの点から炭素数6のアリール基が好ましい。置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基の例としては、上記R1およびR2について例示したものと同様のものが挙げられる。
前記炭素数1〜12のアルコキシ基としては、たとえばメトキシ基およびエトキシ基が挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、塩素原子および臭素原子が挙げられる。
前記炭素数1〜12のアルキルアミノ基のアルキルの例としては、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられる。
前記炭素数1〜12のアシルオキシ基の例としては、アセトキシル基、プロピオニルオキシ基が挙げられる。
前記炭素数1〜12のアシル基の例としては、ホルミル基、アセチル基の他、ベンゾイル基など芳香族基を含むアロイル基が挙げられる。
Among the aryl groups having 6 to 12 carbon atoms, aryl groups having 6 carbon atoms are preferable from the viewpoint of the amount of base generated per unit weight and ease of production. Examples of the aryl group having 6 to 12 carbon atoms which may have a substituent include the same groups as those exemplified for R 1 and R 2 above.
Examples of the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms include a methoxy group and an ethoxy group.
Examples of the halogen atom include a chlorine atom and a bromine atom.
Examples of the alkyl of the alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group.
Examples of the acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms include an acetoxyl group and a propionyloxy group.
As an example of the said C1-C12 acyl group, the aroyl group containing aromatic groups, such as a benzoyl group other than a formyl group and an acetyl group, is mentioned.

一般式(I)で表される光塩基発生剤としては、たとえば、以下の化学式で表されるものが例示できるが、これらに限定されるものではない。   Examples of the photobase generator represented by the general formula (I) include, but are not limited to, those represented by the following chemical formula.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

本発明の化合物は、例えば、Grignard反応などの炭素求核剤を利用した方法により製造することができる。具体的には、下記一般式(II)で表されるアルデヒド化合物と下記一般式(III)で表される芳香族化合物とを反応させた後、生成物を単離するかまたは単離することなく下記一般式(IV)で表される化合物を反応させることにより製造することができる。   The compound of the present invention can be produced, for example, by a method using a carbon nucleophile such as the Grignard reaction. Specifically, after reacting an aldehyde compound represented by the following general formula (II) with an aromatic compound represented by the following general formula (III), the product is isolated or isolated It can manufacture by making the compound represented with the following general formula (IV) react.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

上記一般式(II)において、R1及びR2はそれぞれ前記一般式(I)におけるR1およびR2と同様である。
上記一般式(III)において、R5〜R9はそれぞれ前記一般式(I)におけるR5〜R9と同様であり、Mは金属を含有する置換基であり、その金属は、Mg、Zn、Li、SnまたはCuである。Mとしては、その金属に、ハロゲン原子またはアルコキシ基が配位したものを例示でき、Mの具体例としては、Li、MgCl、MgBr、ZnClなどが挙げられる。
上記一般式(IV)において、R3およびR4はそれぞれ前記一般式(I)におけるR3およびR4と同様であり、Xはフッ素、塩素、臭素、よう素より選ばれるハロゲン原子である。
In the general formula (II), R 1 and R 2 are the same as R 1 and R 2 in the general formula respectively (I).
The general formula (III), is the same as R 5 to R 9 in R 5 to R 9 are each the formula (I), M is a substituent containing a metal, the metal, Mg, Zn Li, Sn or Cu. Examples of M include those in which a halogen atom or an alkoxy group is coordinated to the metal. Specific examples of M include Li, MgCl, MgBr, and ZnCl.
The general formula (IV), is the same as R 3 and R 4 in the R 3 and R 4 each general formula (I), X is fluorine, chlorine, bromine, a principal halogen atom selected from iodine.

この反応の具体的な例としては、2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンズアルデヒドを臭化フェニルマグネシウムと反応させた後、単離するかまたは単離することなくモルホリンカルボニルクロライドと反応させることにより、α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニルモルホリンを得る反応を挙げることができる。   A specific example of this reaction is by reacting 2-nitro-4,5-dimethoxybenzaldehyde with phenylmagnesium bromide and then with or without morpholine carbonyl chloride. A reaction for obtaining α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonylmorpholine can be mentioned.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

また、別の方法としては、下記一般式(VI)で表されるカルビノール化合物と、下記一般式(IV)で表される化合物または下記一般式(V)で表されるイソシアネート化合物とを反応させることにより製造することができる。   As another method, a carbinol compound represented by the following general formula (VI) is reacted with a compound represented by the following general formula (IV) or an isocyanate compound represented by the following general formula (V). Can be manufactured.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

上記一般式(VI)において、R1及びR2はそれぞれ前記一般式(I)におけるR1及びR2と同様であり、R5〜R9はそれぞれ前記一般式(I)におけるR5〜R9と同様である。この一般式(VI)で表される化合物は、上記説明した一般式(II)で表されるアルデヒド化合物と一般式(III)で表される芳香族化合物とを反応させることで得られるが、そのほか公知の方法により合成することができる。たとえば、Tetrahedron, 63, (2007), 474、およびMolecules, 1999, 4, M113に記載の方法により合成することができる。
上記一般式(IV)において、R3およびR4はそれぞれ前記一般式(I)におけるR3およびR4と同様である。
上記一般式(V)において、R4は前記一般式(I)におけるR4と同様である。
In the general formula (VI), R 1 and R 2 are the same as R 1 and R 2 in the general formula respectively (I), R in R 5 to R 9 each Formula (I) 5 to R Same as 9 . The compound represented by the general formula (VI) can be obtained by reacting the aldehyde compound represented by the general formula (II) described above with the aromatic compound represented by the general formula (III). In addition, it can be synthesized by a known method. For example, it can be synthesized by the method described in Tetrahedron, 63, (2007), 474, and Molecules, 1999, 4, M113.
In the general formula (IV), R 3 and R 4 are each same as R 3 and R 4 in the general formula (I).
In the above general formula (V), R 4 is the same as R 4 in formula (I).

更に、別の方法としては、本発明の化合物は、下記一般式(VI)で表されるカルビノール化合物と、下記一般式(VII)で表されるカルボニル化合物とを反応させて、下記一般式(VIII)で表されるエステル化合物を合成し、このエステル化合物を下記一般式(IX)で示されるアミン化合物と反応させることにより製造することができる。この場合、前記カルビノール化合物と下記一般式(VII)で表されるカルボニル化合物とを反応させてできるエステル化合物を単離した後に、エステル化合物を一般式(IX)で表されるアミン化合物と反応させてもよいが、単離することなく反応させることもできる。   Furthermore, as another method, the compound of the present invention is obtained by reacting a carbinol compound represented by the following general formula (VI) with a carbonyl compound represented by the following general formula (VII), It can be produced by synthesizing an ester compound represented by (VIII) and reacting this ester compound with an amine compound represented by the following general formula (IX). In this case, after isolating an ester compound formed by reacting the carbinol compound with a carbonyl compound represented by the following general formula (VII), the ester compound is reacted with an amine compound represented by the general formula (IX). The reaction may be carried out without isolation.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

上記一般式(VI)および一般式(VIII)において、R1およびR2はそれぞれ前記一般式(I)におけるR1およびR2と同様であり、R5〜R9はそれぞれ前記一般式(I)におけるR5〜R9と同様である。
上記一般式(VII)において、Zは塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トリクロロメトキシ基または1−イミダゾリル基である。
上記一般式(VII)および(VIII)において、R10は塩素原子、トリクロロメトキシ基、1−イミダゾリル基、フェノキシ基、4−ニトロフェノキシ基または4−シアノフェノキシ基である。
このような一般式(VII)で表わされる化合物としては、上記一般式(IX)と反応させる際にR10が脱離基として作用しやすくまた工業的に入手可能であることから、ホスゲン、クロロ蟻酸トリクロロメチル、トリホスゲン、カルボニルジイミダゾール、クロロ蟻酸−p−ニトロフェニルおよびクロロ蟻酸−p−シアノフェニルが好ましい。
また、上記一般式(IX)において、R3およびR4はそれぞれ前記一般式(I)におけるR3およびR4と同様である。
この方法によれば、アミンを導入するための上記一般式(IV)で表される化合物の入手が困難な場合でも、所望の対応する2級アミン型の本発明の化合物を合成することができる。
The general formula (VI) and the general formula (VIII), R 1 and R 2 are each same as R 1 and R 2 in the general formula (I), R 5 ~R 9 each Formula (I It is the same as R 5 to R 9 in ).
In the general formula (VII), Z represents a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a trichloromethoxy group, or a 1-imidazolyl group.
In the general formulas (VII) and (VIII), R 10 is a chlorine atom, a trichloromethoxy group, a 1-imidazolyl group, a phenoxy group, a 4-nitrophenoxy group, or a 4-cyanophenoxy group.
Such a compound represented by the general formula (VII) includes phosgene, chlorobenzene because R 10 easily acts as a leaving group when reacted with the above general formula (IX) and is industrially available. Trichloromethyl formate, triphosgene, carbonyldiimidazole, chloroformate-p-nitrophenyl and chloroformate-p-cyanophenyl are preferred.
Similarly, the general formula (IX), R 3 and R 4 are each same as R 3 and R 4 in the general formula (I).
According to this method, even when it is difficult to obtain a compound represented by the above general formula (IV) for introducing an amine, a desired corresponding secondary amine type compound of the present invention can be synthesized. .

式(I)で表される光塩基発生剤の分解時に発生する塩基性物質としては、n−ブチルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、アマンタジン、ベンジルアミンなどの第1級アミン類、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、などの直鎖状2級アミン類、アジリジン、アゼチジン、ピロリジン、ピペリジン、アゼパン、アゾカンなどの環状2級アミンおよびこれらのアルキル置換体のような第2級アミン類などが挙げられる。窒素原子の他にヘテロ原子を含んでいる複素環構造を有する塩基性物質としては、モルホリン、チオモルホリン、オキサゾリジン、チアゾリジンなどが挙げられる。   Examples of the basic substance generated during the decomposition of the photobase generator represented by the formula (I) include primary amines such as n-butylamine, amylamine, hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, amantadine, and benzylamine, Linear secondary amines such as diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine, and the like, secondary secondary amines such as aziridines, azetidines, pyrrolidines, piperidines, azepanes, azocans, and alkyl substitutions thereof. Secondary amines and the like. Examples of the basic substance having a heterocyclic structure containing a hetero atom in addition to the nitrogen atom include morpholine, thiomorpholine, oxazolidine, thiazolidine and the like.

本発明の前記式(I)で表される光塩基発生剤、および上記式(I)で表される光塩基発生剤の光分解反応により生じる塩基性物質は、本発明の光塩基発生剤を含有する感光性樹脂組成物の塗膜に対して露光後現像前に行う、加熱の温度(パターン形成用の部分的なイミド化の温度)において分解しないことが好ましい。具体的には、上記式(I)で表される光塩基発生剤や、光分解反応により生じる塩基性物質を加熱して初期の重量から5%重量が減少したときの温度(5%重量減少温度)は170℃、更に好ましくは200℃以上であることが望ましい。   The basic substance produced by the photodecomposition reaction of the photobase generator represented by the formula (I) and the photobase generator represented by the formula (I) of the present invention is the photobase generator of the present invention. It is preferable that the coating film of the photosensitive resin composition contained does not decompose at the heating temperature (temperature for partial imidization for pattern formation) performed after exposure and before development. Specifically, the temperature when the photobase generator represented by the above formula (I) or the basic substance produced by the photolysis reaction is heated to reduce 5% weight from the initial weight (5% weight reduction) The temperature is preferably 170 ° C., more preferably 200 ° C. or higher.

更には、本発明の光塩基発生剤を含有する感光性樹脂組成物が、製品として用いられる場合、感光性樹脂組成物中に塩基性物質が残存しないことが好ましいので、現像後に行う加熱のプロセス(完全イミド化のプロセス)で分解、または揮発してしまう塩基性物質であることが好ましい。具体的には、光分解反応により生じる塩基性物質を加熱して初期の重量から50%重量が減少したときの温度(50%重量減少温度)が400℃以下であることが好ましい。   Furthermore, when the photosensitive resin composition containing the photobase generator of the present invention is used as a product, it is preferable that the basic substance does not remain in the photosensitive resin composition. A basic substance that decomposes or volatilizes in the (complete imidization process) is preferable. Specifically, it is preferable that the temperature (50% weight reduction temperature) when the basic substance generated by the photolysis reaction is heated to reduce 50% weight from the initial weight is 400 ° C. or less.

一般的な露光光源である高圧水銀灯の代表的な発光波長は、436nm、405nm、365nmであるが、芳香族環を基本骨格に有するポリイミド前駆体は、365nmに広い吸収帯を有している場合が多い為、本発明の前記式(I)で表される光塩基発生剤は、400nm以上の波長の電磁波の吸収を有することが好ましい。
光塩基発生剤が400nm以上の波長の電磁波の吸収を有する場合には、ポリイミド前駆体と光塩基発生剤の吸収波長が重なることなく、感度を向上することが可能になるからである。一般的な露光光源である高圧水銀灯の代表的な発光波長を用いる点からは、中でも前記光塩基発生剤は、436nm、及び405nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長に吸収を有することが好ましい。
Typical emission wavelengths of a high-pressure mercury lamp, which is a general exposure light source, are 436 nm, 405 nm, and 365 nm, but a polyimide precursor having an aromatic ring as a basic skeleton has a wide absorption band at 365 nm Therefore, it is preferable that the photobase generator represented by the formula (I) of the present invention has absorption of electromagnetic waves having a wavelength of 400 nm or more.
This is because when the photobase generator has absorption of an electromagnetic wave having a wavelength of 400 nm or more, the sensitivity can be improved without the absorption wavelengths of the polyimide precursor and the photobase generator overlapping. From the viewpoint of using a typical emission wavelength of a high-pressure mercury lamp, which is a general exposure light source, it is preferable that the photobase generator has an absorption at least at one of electromagnetic waves having wavelengths of 436 nm and 405 nm. .

また、本発明の前記式(I)で表される光塩基発生剤は、400nm以上、更に400nm〜500nmの波長の電磁波に対して光分解性を有することが好ましい。
中でも前記光塩基発生剤は、436nm、及び405nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長に吸収を有するだけでなく、436nm、405nmのうち少なくとも1つの波長の電磁波に対して光分解性を有することが好ましい。436nm、及び405nmの波長の電磁波のうち少なくとも1つの波長に吸収を有していてもこのような波長の電磁波に対して光分解性を有しない場合もある。
405nm以上の波長の電磁波に対して光分解性を有するかどうかは、例えば、i線(波長:365nm)以下の波長を全く通さないフィルターを介して高圧水銀灯を用いて光塩基発生剤に照射して、光塩基発生剤が分解するか否か、或いは塩基性物質を発生させるか否かを観測することによって判断できる。同様に436nm以上の波長の電磁波に対して光分解性を有するかどうかは、例えば、h線(波長:405nm)以下の波長を全く通さないフィルターを介して高圧水銀灯を用いて光塩基発生剤に照射して、光塩基発生剤が分解するか否か、或いは塩基性物質を発生させるか否かを観測することによって判断できる。
Moreover, it is preferable that the photobase generator represented by the formula (I) of the present invention has photodegradability with respect to electromagnetic waves having a wavelength of 400 nm or more, and further 400 nm to 500 nm.
Above all, the photobase generator not only absorbs at least one of electromagnetic waves having wavelengths of 436 nm and 405 nm, but also has photodegradability with respect to electromagnetic waves of at least one wavelength of 436 nm and 405 nm. Is preferred. In some cases, even if absorption occurs in at least one wavelength of electromagnetic waves having wavelengths of 436 nm and 405 nm, the electromagnetic waves having such wavelengths may not be photodegradable.
Whether or not it has photodegradability with respect to electromagnetic waves having a wavelength of 405 nm or more is determined by, for example, irradiating the photobase generator using a high-pressure mercury lamp through a filter that does not pass i-line (wavelength: 365 nm) or less. Thus, it can be determined by observing whether the photobase generator is decomposed or whether a basic substance is generated. Similarly, whether it has photodegradability with respect to electromagnetic waves having a wavelength of 436 nm or more can be determined by, for example, using a high-pressure mercury lamp through a filter that does not pass a wavelength of h line (wavelength: 405 nm) or less as a photobase generator It can be determined by irradiating and observing whether the photobase generator is decomposed or whether a basic substance is generated.

次に、ポリイミド前駆体について説明する。
本発明に用いるポリイミド前駆体は、なんらかの溶媒(有機溶剤、又は水溶液)に可溶なものであることが好ましい。溶媒(有機溶剤、又は水溶液)に可溶なものであると、ポリイミド前駆体の当該溶媒に対する溶解性を変化させることにより、その可溶な溶媒を現像液として用いて、適宜、有機溶剤、塩基性水溶液、酸性水溶液、又は中性水溶液による現像をすることが可能になる。
ここで、ある溶媒に可溶とは、具体的には、基板上に形成された塗膜の25℃における当該溶媒に対する溶解速度が、100Å/sec以上を目安とする。当該溶解速度は1000Å/sec以上であることがさらに好ましい。
例えば、塩基性水溶液に可溶なものは、具体的には、基板上に形成された塗膜の25℃における0.1wt%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に対する溶解速度が、100Å/sec以上である。当該溶解速度は1000Å/sec以上であることがさらに好ましい。さらには、より一般的に用いられる現像液である2.38重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が、100Å/sec以上であることが好ましく、1000Å/sec以上であることがさらに好ましい。上記定義による溶解速度が100Å/secより小さい場合、現像時間が遅くなり作業性、生産性が悪くなると共に、露光部、未露光部間の溶解性コントラストが得にくくなる。
したがって、本発明の感光性樹脂組成物のある溶媒に対しての溶解速度は、25℃における当該溶媒に対する溶解速度が、100Å/sec以上であることが好ましく、1000Å/sec以上であることがさらに好ましい。
Next, the polyimide precursor will be described.
The polyimide precursor used in the present invention is preferably soluble in any solvent (organic solvent or aqueous solution). If it is soluble in a solvent (an organic solvent or an aqueous solution), the solubility of the polyimide precursor in the solvent is changed, and the soluble solvent is used as a developer. It is possible to perform development with a neutral aqueous solution, an acidic aqueous solution, or a neutral aqueous solution.
Here, the term “soluble in a solvent” specifically means that the dissolution rate of the coating film formed on the substrate at 25 ° C. in the solvent is 100 Å / sec or more. The dissolution rate is more preferably 1000 kg / sec or more.
For example, what is soluble in a basic aqueous solution is specifically that the dissolution rate of a coating film formed on a substrate in a 0.1 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 25 ° C. It is more than sec. The dissolution rate is more preferably 1000 kg / sec or more. Furthermore, the dissolution rate with respect to a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, which is a more commonly used developer, is preferably 100 kg / sec or more, and more preferably 1000 kg / sec or more. . When the dissolution rate according to the above definition is less than 100 Å / sec, the development time is delayed, workability and productivity are deteriorated, and it is difficult to obtain a solubility contrast between the exposed and unexposed areas.
Accordingly, the dissolution rate of the photosensitive resin composition of the present invention in a solvent is preferably 100 Å / sec or more, more preferably 1000 Å / sec or more, at 25 ° C. preferable.

上記溶解速度を測定する具体的手順としては、無アルカリガラス等の基板上に形成されたポリイミド前駆体の塗膜を、25℃に調温され、撹拌された現像液(0.1重量%TMAH水溶液または、2.38重量%TMAH水溶液等の塩基性水溶液、有機溶剤等)に一定時間、浸漬し、蒸留水でリンス後、乾燥させた後で測定した膜厚と、初期膜厚との差を、膜減り量とし、その膜減り量を、現像液に浸漬した時間で割ったものが、25℃における単位時間当たりの溶解速度ということになる。   As a specific procedure for measuring the dissolution rate, a polyimide precursor coating film formed on a substrate such as an alkali-free glass was adjusted to 25 ° C. and stirred with a developer (0.1 wt% TMAH). Difference between the initial film thickness and the film thickness measured after being immersed in an aqueous solution or a basic aqueous solution such as a 2.38 wt% TMAH aqueous solution, an organic solvent, etc., rinsed with distilled water and dried. Is the amount of film reduction, and the amount of film reduction divided by the time immersed in the developer is the dissolution rate per unit time at 25 ° C.

また、露光部と未露光部の間に十分な溶解性コントラストを得るために、感光性樹脂組成物を実際に所定の感光パターン形成プロセスにおいて用いた時に、パターン状露光、及び、必要に応じて後工程(通常は加熱工程)を行って得られる、現像工程前における未露光部位と露光部位の現像液に対する溶解性の比(未露光部位の現像液に対する単位時間当たりの溶解速度/露光部位の現像液に対する単位時間当たりの溶解速度)が、10以上であることが好ましい。
単位時間当たりの溶解速度は、上記の方法と同様にして求められ、感光性樹脂組成物の塗膜にパターン露光を行い、露光後の加熱を行った後に、露光部、未露光部の溶解速度を、それぞれ求める。
In addition, when a photosensitive resin composition is actually used in a predetermined photosensitive pattern formation process in order to obtain sufficient solubility contrast between the exposed area and the unexposed area, pattern exposure and, if necessary, The ratio of the solubility of the unexposed part and the exposed part in the developing solution before the developing process, obtained by performing the post-process (usually the heating process) The dissolution rate per unit time in the developer is preferably 10 or more.
The dissolution rate per unit time is determined in the same manner as in the above method. After the pattern exposure is performed on the coating film of the photosensitive resin composition and the heating after the exposure is performed, the dissolution rate of the exposed area and the unexposed area is determined. For each.

本発明においては、塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進されるポリイミド前駆体が用いられる。ここで、ポリイミド前駆体が、塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進される態様には、ポリイミド前駆体が塩基性物質の作用のみによって最終生成物に変化する態様のみならず、塩基性物質の作用によってポリイミド前駆体の最終生成物への反応温度が、塩基性物質の作用がない場合に比べて低下するような態様が含まれる。
このような塩基性物質の存在の有無により反応温度差が出来る場合には、反応温度差を利用して、塩基性物質と共存するポリイミド前駆体のみが最終生成物へと反応する適切な温度で加熱することにより、塩基性物質と共存するポリイミド前駆体のみが最終生成物へと反応しある溶媒への溶解性が変化する。従って、塩基性物質の存在の有無によって、ポリイミド前駆体のある溶媒への溶解性を変化させることが可能となり、ひいては当該溶媒を現像液として用いて現像によるパターニングが可能になる。よって、本発明に用いられるポリイミド前駆体としては、塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進され、且つ、加熱により溶解性が、加熱前に比べて低く変化するポリイミド前駆体が好適に用いられる。
In the present invention, a polyimide precursor whose reaction to the final product is promoted by the action of a basic substance is used. Here, in the aspect in which the reaction to the final product is promoted by the action of the basic substance, the polyimide precursor is not only the form in which the polyimide precursor is changed to the final product only by the action of the basic substance, A mode is included in which the reaction temperature of the polyimide precursor to the final product is lowered by the action of the basic substance as compared with the case where the action of the basic substance is absent.
If there is a difference in reaction temperature depending on the presence or absence of such a basic substance, the reaction temperature difference can be used at an appropriate temperature at which only the polyimide precursor coexisting with the basic substance reacts with the final product. By heating, only the polyimide precursor coexisting with the basic substance reacts with the final product, and the solubility in the solvent changes. Therefore, the solubility of the polyimide precursor in a certain solvent can be changed depending on the presence or absence of the basic substance, and consequently, patterning by development using the solvent as a developer becomes possible. Therefore, as the polyimide precursor used in the present invention, a polyimide precursor whose reaction to the final product is promoted by the action of a basic substance and whose solubility changes lower than before heating is suitable. Used for.

ここで、ポリイミド前駆体としては、下記式(X)で表されるようなポリアミック酸が好適に用いられる。   Here, as the polyimide precursor, a polyamic acid represented by the following formula (X) is preferably used.

Figure 2010038837
(式(X)中、R11は4価の有機基である。R12は2価の有機基である。)
Figure 2010038837
(In formula (X), R 11 is a tetravalent organic group. R 12 is a divalent organic group.)

なお、R11の4価は酸と結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。同様に、R12の2価はアミンと結合するための価数のみを示しているが、他に更なる置換基を有していても良い。
ポリアミック酸は、酸2無水物とジアミンを溶液中で混合するのみで得られるので、1段階の反応で合成することができ、合成が容易で低コストで入手できるので好ましい。
Incidentally, tetravalent R 11 represents only valence for bonding with the acid, but may have further substituents other. Similarly, the divalent value of R 12 indicates only the valence for bonding with the amine, but may have other substituents.
Since polyamic acid can be obtained only by mixing acid dianhydride and diamine in a solution, it can be synthesized by a one-step reaction, is easy to synthesize and can be obtained at low cost, and is preferable.

ポリアミック酸のように、塩基の触媒作用によって熱硬化温度が低下するポリイミド前駆体を用いる場合には、先ず、そのようなポリアミック酸と、前記光塩基発生剤を組み合わせた感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上のパターンを残したい部分に電磁波を照射する。すると、照射部には、塩基性物質が発生し、その部分のイミド化温度が選択的に低下する。次に、照射部はイミド化反応が起こるが、非照射部はイミド化反応が起こらない処理温度で加熱し、照射部のみ少なくとも現像液に溶解しない程度に部分的にイミド化させる。次に、所定の現像液(有機溶媒や塩基性水溶液等)で非照射部を溶解して熱硬化物からなるパターンを形成する。このパターンを、更に必要に応じ更に加熱してイミド化を完結させる。以上の工程によって、所望の2次元樹脂パターン(一般的な平面パターン)又は3次元樹脂パターン(立体的に成形された形状)が得られる。   When using a polyimide precursor whose thermosetting temperature is lowered by the catalytic action of a base, such as a polyamic acid, first, a photosensitive resin composition in which such a polyamic acid is combined with the photobase generator is applied. Irradiate an electromagnetic wave to the portion of the film or molded body where the pattern is to be left. Then, a basic substance is generated in the irradiated portion, and the imidization temperature of that portion is selectively lowered. Next, the irradiated part undergoes an imidization reaction, while the non-irradiated part is heated at a processing temperature at which the imidization reaction does not occur, and only the irradiated part is partially imidized to the extent that it does not dissolve in the developer. Next, a non-irradiated portion is dissolved with a predetermined developer (such as an organic solvent or a basic aqueous solution) to form a pattern made of a thermoset. This pattern is further heated as necessary to complete imidization. Through the above steps, a desired two-dimensional resin pattern (general plane pattern) or three-dimensional resin pattern (three-dimensionally shaped shape) is obtained.

本発明においては、上記式(I)で表されるような化合物が、高感度の光塩基発生剤として機能し、感光性樹脂組成物の塗膜又は成形体上の電磁波照射部位と非照射部位の間での溶解性差を大きくできるので、有機溶媒ではなく、塩基性水溶液を用いる場合でも優れた現像性が得られる。
副次的な効果として、用いるポリイミド前駆体がポリアミック酸である場合、塩基性物質の触媒効果によりイミド化に要する温度が低くても充分な為、最終キュア温度を300℃未満、更に好ましくは250℃以下まで下げることが可能である。従来のポリアミック酸はイミド化するために最終キュア温度を300℃以上とする必要があった為、用途が制限されていたが、最終キュア温度を下げることが可能になったことによって、より広範囲の用途に適用が可能である。
In the present invention, the compound represented by the above formula (I) functions as a high-sensitivity photobase generator, and an electromagnetic wave irradiation site and a non-irradiation site on the coating film or molded body of the photosensitive resin composition. Therefore, even when a basic aqueous solution is used instead of an organic solvent, excellent developability can be obtained.
As a secondary effect, when the polyimide precursor to be used is a polyamic acid, it is sufficient that the temperature required for imidization is low due to the catalytic effect of the basic substance. It can be lowered to below ℃. In order to imidize the conventional polyamic acid, the final cure temperature had to be 300 ° C. or higher, so the use was limited. However, it became possible to lower the final cure temperature, so a wider range Applicable to usage.

また、ポリイミド前駆体に関して、最終的に得られるポリイミドの耐熱性及び寸法安定性の要求が厳しい用途に対しては、酸二無水物由来の部分が芳香族構造を有し、さらにジアミン由来の部分も芳香族構造を含む全芳香族ポリイミド前駆体であることが好ましい。それゆえジアミン成分由来の構造も芳香族ジアミンから誘導される構造であることが好ましい。
ここで、全芳香族ポリイミド前駆体とは、芳香族酸成分と芳香族アミン成分の共重合、又は、芳香族酸/アミノ成分の重合により得られるポリイミド前駆体及びその誘導体である。また、芳香族酸成分とは、ポリイミド骨格を形成する4つの酸基が全て芳香族環上に置換している化合物であり、芳香族アミン成分とは、ポリイミド骨格を形成する2つのアミノ基が両方とも芳香族環上に置換している化合物であり、芳香族酸/アミノ成分とはポリイミド骨格を形成する酸基とアミノ基がいずれも芳香族環上に置換している化合物である。ただし、後述する原料の具体例から明らかなように、全ての酸基又はアミノ基が同じ芳香環上に存在する必要はない。
In addition, regarding the polyimide precursor, for applications where the heat resistance and dimensional stability of the finally obtained polyimide are severe, the part derived from acid dianhydride has an aromatic structure, and the part derived from diamine Is preferably a wholly aromatic polyimide precursor containing an aromatic structure. Therefore, the structure derived from the diamine component is also preferably a structure derived from an aromatic diamine.
Here, the wholly aromatic polyimide precursor is a polyimide precursor obtained by copolymerization of an aromatic acid component and an aromatic amine component, or polymerization of an aromatic acid / amino component, and a derivative thereof. The aromatic acid component is a compound in which all four acid groups forming the polyimide skeleton are substituted on the aromatic ring, and the aromatic amine component is the two amino groups forming the polyimide skeleton. Both are compounds substituted on the aromatic ring, and the aromatic acid / amino component is a compound in which both the acid group and amino group forming the polyimide skeleton are substituted on the aromatic ring. However, as is clear from the specific examples of raw materials described later, it is not necessary for all acid groups or amino groups to be present on the same aromatic ring.

本発明のポリイミド前駆体を製造する方法としては、従来公知の手法を適用することができる。例えば、(1)酸二無水物とジアミンから前駆体であるポリアミック酸を合成する手法。(2)酸二無水物に1価のアルコールやアミノ化合物、エポキシ化合物等を反応させ合成した、エステル酸やアミド酸モノマーのカルボン酸に、ジアミノ化合物やその誘導体を反応させてポリイミド前駆体を合成する手法などが挙げられるがこれに限定されない。   As a method for producing the polyimide precursor of the present invention, a conventionally known method can be applied. For example, (1) A technique of synthesizing a polyamic acid as a precursor from an acid dianhydride and a diamine. (2) A polyimide precursor is synthesized by reacting a carboxylic acid such as an ester acid or an amic acid monomer with a monohydric alcohol, an amino compound, or an epoxy compound synthesized with an acid dianhydride. However, the method is not limited to this.

本発明のポリイミド前駆体に適用可能な酸二無水物としては、例えば、エチレンテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、メチルシクロブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物などの脂肪族テトラカルボン酸二無水物;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、2,2’,3,3’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3’,3,4’−ベンゾフェノン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、2,2’,3,3’−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’,6,6’−ビフェニル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、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)エーテル二無水物、ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)スルホン二無水物、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(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)メタン二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−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)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、1,3−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、1,4−ビス〔(3,4−ジカルボキシ)ベンゾイル〕ベンゼン二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、   Examples of the acid dianhydride applicable to the polyimide precursor of the present invention include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, and methylcyclobutane tetracarboxylic dianhydride. , Aliphatic tetracarboxylic dianhydrides such as cyclopentanetetracarboxylic dianhydride; pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′ , 3,3′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,3 ′, 3,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3 ′, 3,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 , 6,6'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) propane dianhydride , Bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) sulfone dianhydride, 1,1-bis (2,3-dicarboxyphenyl) ethane dianhydride Bis (2,3-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) methane dianhydride, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) -1,1, 1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, , 3-bis [( , 4-Dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2- Dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride,

2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}プロパン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、4,4’−ビス〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、4,4’−ビス〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕ビフェニル二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}ケトン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルホン二無水物、ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}スルフィド二無水物、2,2−ビス{4−〔4−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,2−ビス{4−〔3−(1,2−ジカルボキシ)フェノキシ〕フェニル}−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2,2−ビス(2,3−又は3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4−ベンゼンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10−ぺリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7−アン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、ピリジンテトラカルボン酸二無水物、スルホニルジフタル酸無水物、m−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物、p−ターフェニル−3,3’,4,4’−テトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。これらは単独あるいは2種以上混合して用いられる。そして、特に好ましく用いられるテトラカルボン酸二無水物として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、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,6,6’−ビフェニル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)エーテル二無水物、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン二無水物が挙げられる。 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} propane dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride Bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, 4,4′-bis [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, 4,4′-bis [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] biphenyl dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis { 4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} ketone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarbo Cis) phenoxy] phenyl} sulfone dianhydride, bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) Phenoxy] phenyl} sulfide dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 2,3,6 , 7-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2,2-bis (2,3- or 3,4-dicarboxyphenyl) propane dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetraca Boronic acid dianhydride, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzenetetracarboxylic dianhydride, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic Acid dianhydride, 2,3,6,7-anthracenetetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrenetetracarboxylic dianhydride, pyridinetetracarboxylic dianhydride, sulfonyldiphthalic anhydride , Aromatic tetra such as m-terphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride, p-terphenyl-3,3 ′, 4,4′-tetracarboxylic dianhydride Examples thereof include carboxylic dianhydrides. These may be used alone or in combination of two or more. And as a particularly preferred tetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetra Carboxylic dianhydride, 2,2 ′, 6,6′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, bis (3,4-dicarboxyphenyl) ether dianhydride, 2,2-bis (3,4-di Carboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride.

併用する酸二無水物としてフッ素が導入された酸二無水物や、脂環骨格を有する酸二無水物を用いると、透明性をそれほど損なわずに溶解性や熱膨張率等の物性を調整することが可能である。また、ピロメリット酸無水物、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物などの剛直な酸二無水物を用いると、最終的に得られるポリイミドの線熱膨張係数が小さくなるが、透明性の向上を阻害する傾向があるので、共重合割合に注意しながら併用してもよい。   When acid dianhydride into which fluorine is introduced or acid dianhydride having an alicyclic skeleton is used as the acid dianhydride to be used in combination, the physical properties such as solubility and thermal expansion coefficient are adjusted without significantly impairing transparency. It is possible. Also, rigid acid dianhydrides such as pyromellitic acid anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, etc. If used, the linear thermal expansion coefficient of the finally obtained polyimide becomes small, but it tends to inhibit the improvement of transparency, so it may be used in combination while paying attention to the copolymerization ratio.

一方、アミン成分も、1種類のジアミン単独で、または2種類以上のジアミンを併用して用いることができる。用いられるジアミン成分は限定されるわけではないが、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、o−フェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルエーテル、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、3,3’−ジアミノジフェニルスルフィド、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、3,3’−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ホン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノベンゾフェノン、4,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,4’−ジアミノベンゾフェノン、3,3’−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メタン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)プロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ジ(3−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ジ(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2−(3−アミノフェニル)−2−(4−アミノフェニル)−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,1−ジ(3−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ジ(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1−(3−アミノフェニル)−1−(4−アミノフェニル)−1−フェニルエタン、1,3−ビス(3−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、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、1,3−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノベンゾイル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノ−α,α−ジトリフルオロメチルベンジル)ベンゼン、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゾニトリル、2,6−ビス(3−アミノフェノキシ)ピリジン、4,4’−ビス(3−アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルフィド、   On the other hand, the amine component can also be used alone or in combination of two or more diamines. The diamine component used is not limited, but p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 3,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diamino. Diphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl sulfide, 3,4′-diaminodiphenyl sulfide, 4,4′-diaminodiphenyl sulfide, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, 3,4′-diaminodiphenyl sulfone, 4,4 '-Diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 3,4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,4' -Diaminodiph Nylmethane, 2,2-di (3-aminophenyl) propane, 2,2-di (4-aminophenyl) propane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) propane, 2,2 -Di (3-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-di (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexa Fluoropropane, 2- (3-aminophenyl) -2- (4-aminophenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 1,1-di (3-aminophenyl) -1 -Phenylethane, 1,1-di (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1- (3-aminophenyl) -1- (4-aminophenyl) -1-phenylethane, 1,3-bis ( 3-Aminophenoxy) benzene, 1,3 Bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (3-aminophenoxy) benzene, 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene, 1,3-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1, 3-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (3-aminobenzoyl) benzene, 1,4-bis (4-aminobenzoyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α -Dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,4-bis ( 4-amino-α, α-dimethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,3-bis (4-amino-α, α-dito Trifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (3-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 1,4-bis (4-amino-α, α-ditrifluoromethylbenzyl) benzene, 2 , 6-bis (3-aminophenoxy) benzonitrile, 2,6-bis (3-aminophenoxy) pyridine, 4,4′-bis (3-aminophenoxy) biphenyl, 4,4′-bis (4-amino) Phenoxy) biphenyl, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ketone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfide, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfide,

ビス[4−(3−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]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[3−(3−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,3−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(3−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、1,4−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)−α,α−ジメチルベンジル]ベンゼン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)ベンゾイル]ジフェニルエーテル、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ベンゾフェノン、4,4’−ビス[4−(4−アミノ−α,α−ジメチルベンジル)フェノキシ]ジフェニルスルホン、4,4’−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ]ジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4,4’−ジビフェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−フェノキシベンゾフェノン、3,3’−ジアミノ−4−ビフェノキシベンゾフェノン、6,6’−ビス(3−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダン、6,6’−ビス(4−アミノフェノキシ)−3,3,3’,3’−テトラメチル−1,1’−スピロビインダンのような芳香族アミン; Bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] ether, bis [4- (4-amino) Phenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [3- (3-Aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] -1,1,1,3 3,3-hexafluoropropane, 1,3-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] ben 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl] benzene, 1,3-bis [4- (3-amino Phenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,3-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (3-aminophenoxy) -Α, α-dimethylbenzyl] benzene, 1,4-bis [4- (4-aminophenoxy) -α, α-dimethylbenzyl] benzene, 4,4'-bis [4- (4-aminophenoxy) benzoyl ] Diphenyl ether, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzyl) phenoxy] benzophenone, 4,4′-bis [4- (4-amino-α, α-dimethylbenzen) ) Phenoxy] diphenylsulfone, 4,4′-bis [4- (4-aminophenoxy) phenoxy] diphenylsulfone, 3,3′-diamino-4,4′-diphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4 , 4′-Dibiphenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-phenoxybenzophenone, 3,3′-diamino-4-biphenoxybenzophenone, 6,6′-bis (3-aminophenoxy) -3,3 Like 3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 6,6′-bis (4-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane Aromatic amines;

1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、1,3−ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノプロピル)ポリジメチルシロキサン、α,ω−ビス(3−アミノブチル)ポリジメチルシロキサン、ビス(アミノメチル)エーテル、ビス(2−アミノエチル)エーテル、ビス(3−アミノプロピル)エーテル、ビス(2−アミノメトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(2−アミノエトキシ)エチル]エーテル、ビス[2−(3−アミノプロトキシ)エチル]エーテル、1,2−ビス(アミノメトキシ)エタン、1,2−ビス(2−アミノエトキシ)エタン、1,2−ビス[2−(アミノメトキシ)エトキシ]エタン、1,2−ビス[2−(2−アミノエトキシ)エトキシ]エタン、エチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、ジエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−アミノプロピル)エーテル、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,5−ジアミノペンタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカンのような脂肪族アミン;   1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis (3-aminopropyl) polydimethylsiloxane, α, ω -Bis (3-aminobutyl) polydimethylsiloxane, bis (aminomethyl) ether, bis (2-aminoethyl) ether, bis (3-aminopropyl) ether, bis (2-aminomethoxy) ethyl] ether, bis [ 2- (2-aminoethoxy) ethyl] ether, bis [2- (3-aminoprotoxy) ethyl] ether, 1,2-bis (aminomethoxy) ethane, 1,2-bis (2-aminoethoxy) ethane 1,2-bis [2- (aminomethoxy) ethoxy] ethane, 1,2-bis [2- (2-aminoethoxy) ethoxy] ethane Ethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, diethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, triethylene glycol bis (3-aminopropyl) ether, ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminobutane, 1 , 5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, 1,11-diaminoundecane, 1,12 An aliphatic amine such as diaminododecane;

1,2−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,2−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,3−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(2−アミノエチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロへキシル)メタン、2,6−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、2,5−ビス(アミノメチル)ビシクロ[2.2.1]ヘプタンのような脂環式ジアミンなどが挙げられる。グアナミン類としては、アセトグアナミン、ベンゾグアナミンなどを挙げることができ、また、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てをフルオロ基、メチル基、メトキシ基、トリフルオロメチル基、又はトリフルオロメトキシ基から選ばれた置換基で置換したジアミンも使用することができる。
さらに目的に応じ、架橋点となるエチニル基、ベンゾシクロブテン−4’−イル基、ビニル基、アリル基、シアノ基、イソシアネート基、及びイソプロペニル基のいずれか1種又は2種以上を、上記ジアミンの芳香環上水素原子の一部若しくは全てに置換基として導入しても使用することができる。
1,2-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,2-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,3-di (2-aminoethyl) cyclohexane, 1,4 -Di (2-aminoethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 2,6-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] Alicyclic diamines such as heptane. Examples of guanamines include acetoguanamine, benzoguanamine, and the like, and some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of the diamine are fluoro group, methyl group, methoxy group, trifluoromethyl group, or trifluoromethoxy group. Diamines substituted with substituents selected from the group can also be used.
Furthermore, depending on the purpose, any one or two or more of the ethynyl group, benzocyclobuten-4′-yl group, vinyl group, allyl group, cyano group, isocyanate group, and isopropenyl group serving as a crosslinking point, Even if it introduce | transduces into some or all of the hydrogen atoms on the aromatic ring of diamine as a substituent, it can be used.

ジアミンは、目的の物性によって選択することができ、p−フェニレンジアミンなどの剛直なジアミンを用いれば、最終的に得られるポリイミドは低膨張率となる。剛直なジアミンとしては、同一の芳香環に2つアミノ基が結合しているジアミンとして、p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、1,4−ジアミノナフタレン、1,5−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、2,7−ジアミノナフタレン、1,4−ジアミノアントラセンなどが挙げられる。
さらに、2つ以上の芳香族環が単結合により結合し、2つ以上のアミノ基がそれぞれ別々の芳香族環上に直接又は置換基の一部として結合しているジアミンが挙げられ、例えば、下記式(XI)により表されるものがある。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。
The diamine can be selected depending on the desired physical properties. If a rigid diamine such as p-phenylenediamine is used, the finally obtained polyimide has a low expansion coefficient. Rigid diamines include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 1,4-diaminonaphthalene, 1,5-diaminonaphthalene, 2, 6 as diamines in which two amino groups are bonded to the same aromatic ring. -Diaminonaphthalene, 2,7-diaminonaphthalene, 1,4-diaminoanthracene and the like can be mentioned.
In addition, diamines in which two or more aromatic rings are bonded by a single bond, and two or more amino groups are each bonded directly or as part of a substituent on a separate aromatic ring, for example, Some are represented by the following formula (XI). Specific examples include benzidine and the like.

Figure 2010038837
(aは1以上の自然数、アミノ基はベンゼン環同士の結合に対して、メタ位または、パラ位に結合する。)
Figure 2010038837
(A is a natural number of 1 or more, and the amino group is bonded to the meta position or the para position with respect to the bond between the benzene rings.)

さらに、上記式(XI)において、他のベンゼン環との結合に関与せず、ベンゼン環上のアミノ基が置換していない位置に置換基を有するジアミンも用いることができる。これら置換基は、1価の有機基であるがそれらは互いに結合していてもよい。
具体例としては、2,2’−ジメチル−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、3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジメトキシ−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等が挙げられる。
また、最終的に得られるポリイミドを光導波路、光回路部品として用いる場合には、芳香環の置換基としてフッ素を導入すると1μm以下の波長の電磁波に対しての透過率を向上させることができる。
Further, in the above formula (XI), a diamine having a substituent at a position where the amino group on the benzene ring is not substituted and which does not participate in the bond with another benzene ring can also be used. These substituents are monovalent organic groups, but they may be bonded to each other.
Specific examples include 2,2′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 2,2′-ditrifluoromethyl-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dichloro-4,4′-diamino. Biphenyl, 3,3′-dimethoxy-4,4′-diaminobiphenyl, 3,3′-dimethyl-4,4′-diaminobiphenyl and the like can be mentioned.
When the finally obtained polyimide is used as an optical waveguide or an optical circuit component, the transmittance for electromagnetic waves having a wavelength of 1 μm or less can be improved by introducing fluorine as a substituent of the aromatic ring.

一方、ジアミンとして、1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサンなどのシロキサン骨格を有するジアミンを用いると、最終的に得られるポリイミドの弾性率が低下し、ガラス転移温度を低下させることができる。
ここで、選択されるジアミンは耐熱性の観点より芳香族ジアミンが好ましいが、目的の物性に応じてジアミンの全体の60モル%、好ましくは40モル%を超えない範囲で、脂肪族ジアミンやシロキサン系ジアミン等の芳香族以外のジアミンを用いても良い。
On the other hand, when a diamine having a siloxane skeleton such as 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane is used as the diamine, the elastic modulus of the finally obtained polyimide is lowered and the glass transition temperature is lowered. be able to.
Here, the selected diamine is preferably an aromatic diamine from the viewpoint of heat resistance. However, depending on the desired physical properties, the diamine may be an aliphatic diamine or siloxane within a range not exceeding 60 mol%, preferably not exceeding 40 mol%. Non-aromatic diamines such as diamines may be used.

一方、ポリイミド前駆体を合成するには、例えば、アミン成分として4,4’−ジアミノジフェニルエーテルをN−メチルピロリドンなどの有機極性溶媒に溶解させた溶液を冷却しながら、そこへ等モルの3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を徐々に加え撹拌し、ポリイミド前駆体溶液を得ることができる。
このようにして合成されるポリイミド前駆体は、最終的に得られるポリイミドに耐熱性及び寸法安定性を求める場合には、芳香族酸成分及び/又は芳香族アミン成分の共重合割合ができるだけ大きいことが好ましい。具体的には、イミド構造の繰り返し単位を構成する酸成分に占める芳香族酸成分の割合が50モル%以上、特に70モル%以上であることが好ましく、イミド構造の繰り返し単位を構成するアミン成分に占める芳香族アミン成分の割合が40モル%以上、特に60モル%以上であることが好ましく、全芳香族ポリイミドであることが特に好ましい。
On the other hand, in order to synthesize a polyimide precursor, for example, while cooling a solution in which 4,4′-diaminodiphenyl ether as an amine component is dissolved in an organic polar solvent such as N-methylpyrrolidone, 3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride is gradually added and stirred to obtain a polyimide precursor solution.
The polyimide precursor synthesized in this way has a copolymerization ratio of the aromatic acid component and / or aromatic amine component as large as possible when the final polyimide obtained is required to have heat resistance and dimensional stability. Is preferred. Specifically, the proportion of the aromatic acid component in the acid component constituting the repeating unit of the imide structure is preferably 50 mol% or more, particularly preferably 70 mol% or more, and the amine component constituting the repeating unit of the imide structure The proportion of the aromatic amine component in the total is preferably 40 mol% or more, particularly preferably 60 mol% or more, and particularly preferably wholly aromatic polyimide.

ポリイミド前駆体は、感光性樹脂組成物とした際の感度を高め、マスクパターンを正確に再現するパターン形状を得るために、5μmの膜厚のときに、露光波長に対して少なくとも5%以上の透過率を示すことが好ましく、15%以上の透過率を示すことが更に好ましい。
露光波長に対してポリイミド前駆体の透過率が高いということは、それだけ、光のロスが少ないということであり、高感度の感光性樹脂組成物を得ることができる。
In order to increase the sensitivity when the polyimide precursor is a photosensitive resin composition and obtain a pattern shape that accurately reproduces the mask pattern, the polyimide precursor has a thickness of at least 5% with respect to the exposure wavelength when the film thickness is 5 μm. It preferably exhibits a transmittance, and more preferably exhibits a transmittance of 15% or more.
That the transmittance | permeability of a polyimide precursor is high with respect to an exposure wavelength means that there is little loss of light, and a highly sensitive photosensitive resin composition can be obtained.

また、一般的な露光光源である高圧水銀灯を用いて露光を行う場合には、少なくとも436nm、405nm、365nmの波長の電磁波のうち1つの波長の電磁波に対する透過率が、厚み5μmのフィルムに成膜した時で好ましくは5%以上、更に好ましくは15%、より更に好ましくは50%以上である。
中でも、前記本発明に係る光塩基発生剤と組み合わせる点から、405nmの波長の電磁波に対する透過率が、厚み5μmのフィルムに成膜した時で好ましくは5%以上、更に好ましくは15%、より更に好ましくは50%以上であることが望ましい。
In addition, when exposure is performed using a high-pressure mercury lamp, which is a general exposure light source, a transmittance with respect to an electromagnetic wave having a wavelength of at least 436 nm, 405 nm, and 365 nm is formed on a film having a thickness of 5 μm. Is preferably 5% or more, more preferably 15%, and still more preferably 50% or more.
Among them, from the point of combination with the photobase generator according to the present invention, the transmittance with respect to an electromagnetic wave having a wavelength of 405 nm is preferably 5% or more, more preferably 15%, even more preferably when formed on a film having a thickness of 5 μm. Preferably it is 50% or more.

ポリイミド前駆体の重量平均分子量は、その用途にもよるが、3,000〜1,000,000の範囲であることが好ましく、5,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましく、10,000〜500,000の範囲であることがさらに好ましい。重量平均分子量が3,000未満であると、塗膜又はフィルムとした場合に十分な強度が得られにくい。また、加熱処理等を施しポリイミドなどの高分子とした際の膜の強度も低くなる。一方、重量平均分子量が1,000,000を超えると粘度が上昇し、溶解性も落ちてくるため、表面が平滑で膜厚が均一な塗膜又はフィルムが得られにくい。
ここで用いている分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の値のことをいい、ポリイミド前駆体そのものの分子量でも良いし、無水酢酸等で化学的イミド化処理を行った後のものでも良い。
The weight average molecular weight of the polyimide precursor is preferably in the range of 3,000 to 1,000,000, more preferably in the range of 5,000 to 500,000, although it depends on the application. More preferably, it is in the range of 3,000 to 500,000. When the weight average molecular weight is less than 3,000, it is difficult to obtain sufficient strength when a coating film or film is used. In addition, the strength of the film is reduced when heat treatment or the like is performed to obtain a polymer such as polyimide. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 1,000,000, the viscosity increases and the solubility decreases, so that it is difficult to obtain a coating film or film having a smooth surface and a uniform film thickness.
The molecular weight used here refers to a value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC), may be the molecular weight of the polyimide precursor itself, or after chemical imidization treatment with acetic anhydride or the like. Things can be used.

なお、ポリイミド前駆体合成時における溶媒は、極性溶媒が望ましく、代表的なものとして、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、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等があり、これらの溶媒は単独であるいは2種類以上を組み合わせて用いられる。この他にも溶媒として組合せて用いられるものとしてベンゼン、ベンゾニトリル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、ブチロラクトン、キシレン、トルエン、シクロヘキサノン等の非極性溶媒が挙げられ、これらの溶媒は、原料の分散媒、反応調節剤、あるいは生成物からの溶媒の揮散調節剤、皮膜平滑剤などとして使用される。   The solvent for the synthesis of the polyimide precursor is preferably a polar solvent, and representative examples include N-methyl-2-pyrrolidone, N-acetyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethyl. Acetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, pyridine, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, diethylene glycol dimethyl ether, There are cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone and the like, and these solvents are used alone or in combination of two or more. In addition to these, non-polar solvents such as benzene, benzonitrile, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, butyrolactone, xylene, toluene, cyclohexanone, and the like can be used as a solvent. It is used as a reaction regulator, a volatilization regulator of a solvent from the product, a film smoothing agent, and the like.

本発明に係る感光性樹脂組成物は、前記光塩基発生剤と、前記ポリイミド前駆体と、溶媒だけの単純な混合物であってもよいが、さらに、増感剤、光又は熱硬化性成分、ポリイミド前駆体以外の非重合性バインダー樹脂、その他の成分を配合して、感光性樹脂組成物を調製してもよい。
感光性樹脂組成物を溶解、分散又は希釈する溶剤としては各種の汎用溶剤を用いることが出来る。また、ポリイミド前駆体としてポリアミック酸を用いる場合には、ポリアミック酸の合成反応により得られた溶液をそのまま用い、そこに必要に応じて他の成分を混合しても良い。
The photosensitive resin composition according to the present invention may be a simple mixture of the photobase generator, the polyimide precursor, and a solvent, but further, a sensitizer, a light or thermosetting component, A photosensitive resin composition may be prepared by blending a non-polymerizable binder resin other than the polyimide precursor and other components.
Various general-purpose solvents can be used as a solvent for dissolving, dispersing or diluting the photosensitive resin composition. Moreover, when using a polyamic acid as a polyimide precursor, you may use the solution obtained by the synthesis reaction of the polyamic acid as it is, and mix other components there as needed.

前記光塩基発生剤の吸収波長がポリイミド前駆体の吸収波長と重なる部分があり、十分な感度が得られない場合において、感度向上の手段として、増感剤の添加が効果を発揮する場合がある。また、ポリイミド前駆体を透過する電磁波の波長帯に前記光塩基発生剤が吸収波長を有する場合においても、感度向上の手段として、増感剤を添加することができる。ただし、増感剤の添加によるポリイミド前駆体の含有率の減少に伴う、得られるパターンの膜物性、特に膜強度や耐熱性の低下に関して考慮に入れる必要がある。
増感剤と呼ばれる化合物の具体例としては、チオキサントン及び、ジエチルチオキサントンなどのその誘導体、シアニン及び、その誘導体、メロシアニン及び、その誘導体、クマリン系及び、その誘導体、ケトクマリン及び、その誘導体、ケトビスクマリン、及びその誘導体、シクロペンタノン及び、その誘導体、シクロヘキサノン及び、その誘導体、チオピリリウム塩及び、その誘導体、キノリン系及び、その誘導体、スチリルキノリン系及び、その誘導体、チオキサンテン系、キサンテン系及び、その誘導体、オキソノール系及び、その誘導体、ローダミン系及び、その誘導体、ピリリウム塩及び、その誘導体等が挙げられる。
When there is a portion where the absorption wavelength of the photobase generator overlaps with the absorption wavelength of the polyimide precursor and sufficient sensitivity cannot be obtained, addition of a sensitizer may be effective as a means for improving sensitivity. . Further, even when the photobase generator has an absorption wavelength in the wavelength band of electromagnetic waves that pass through the polyimide precursor, a sensitizer can be added as a means for improving sensitivity. However, it is necessary to take into consideration the film physical properties of the resulting pattern, particularly the decrease in film strength and heat resistance, accompanying the decrease in the content of the polyimide precursor due to the addition of a sensitizer.
Specific examples of compounds called sensitizers include thioxanthone and derivatives thereof such as diethylthioxanthone, cyanine and derivatives thereof, merocyanine and derivatives thereof, coumarins and derivatives thereof, ketocoumarins and derivatives thereof, and ketobiscoumarins. And derivatives thereof, cyclopentanone and derivatives thereof, cyclohexanone and derivatives thereof, thiopyrylium salts and derivatives thereof, quinoline derivatives and derivatives thereof, styrylquinoline derivatives and derivatives thereof, thioxanthene derivatives, xanthene derivatives and Derivatives, oxonol-based and derivatives thereof, rhodamine-based and derivatives thereof, pyrylium salts and derivatives thereof.

シアニン、メロシアニン及び、その誘導体の具体例としては、3,3’−ジカルボキシエチル−2,2’チオシアニンブロミド、1−カルボキシメチル−1’−カルボキシエチル−2,2’−キノシアニンブロミド、1,3’−ジエチル−2,2’−キノチアシアニンヨ−ジド、3−エチル−5−[(3−エチル−2(3H)−ベンゾチアゾリデン)エチリデン]−2−チオキソ−4−オキサゾリジン等が挙げられる。
クマリン、ケトクマリン及び、その誘導体の具体例としては、3−(2’−ベンゾイミダゾール)−7−ジエチルアミノクマリン、3,3’−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)、3,3’−カルボニルビスクマリン、3,3’−カルボニルビス(5,7−ジメトキシクマリン)、3,3’−カルボニルビス(7−アセトキシクマリン)等が挙げられる。
チオキサントン及び、その誘導体の具体例としては、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントンなどが挙げられる。
Specific examples of cyanine, merocyanine and derivatives thereof include 3,3′-dicarboxyethyl-2,2′thiocyanine bromide, 1-carboxymethyl-1′-carboxyethyl-2,2′-quinocyanine bromide, 1,3′-diethyl-2,2′-quinothiocyanine iodide, 3-ethyl-5-[(3-ethyl-2 (3H) -benzothiazolidene) ethylidene] -2-thioxo-4- And oxazolidine.
Specific examples of coumarin, ketocoumarin and derivatives thereof include 3- (2′-benzimidazole) -7-diethylaminocoumarin, 3,3′-carbonylbis (7-diethylaminocoumarin), and 3,3′-carbonylbiscoumarin. 3,3′-carbonylbis (5,7-dimethoxycoumarin), 3,3′-carbonylbis (7-acetoxycoumarin) and the like.
Specific examples of thioxanthone and derivatives thereof include diethyl thioxanthone and isopropyl thioxanthone.

さらに他にはベンゾフェノン、アセトフェノン、アントロン、p,p’−テトラメチルジアミノベンゾフェノン(ミヒラーケトン)、フェナントレン、2−ニトロフルオレン、5−ニトロアセナフテン、ベンゾキノン、N−アセチル−p−ニトロアニリン、p−ニトロアニリン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、N−アセチル−4−ニトロ−1−ナフチルアミン、ピクラミド、1,2−ベンズアンスラキノン、3−メチル−1,3−ジアザ−1,9−ベンズアンスロン、p,p’−テトラエチルジアミノベンゾフェノン、2−クロロ−4−ニトロアニリン、ジベンザルアセトン、1,2−ナフトキノン、2,5−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−シクロペンタン、2,6−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−シクロヘキサノン、2,6−ビス−(4’−ジメチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロヘキサノン、2,6−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−4−メチル−シクロヘキサノン、4,4’−ビス−(ジメチルアミノ)−カルコン、4,4’−ビス−(ジエチルアミノ)−カルコン、p−ジメチルアミノベンジリデンインダノン、1,3−ビス−(4’−ジメチルアミノベンザル)−アセトン、1,3−ビス−(4’−ジエチルアミノベンザル)−アセトン、N−フェニル−ジエタノールアミン、N−p−トリル−ジエチルアミン、などが挙げられる。
本発明ではこれらの増感剤を1種または2種以上使用することができる。
In addition, benzophenone, acetophenone, anthrone, p, p'-tetramethyldiaminobenzophenone (Michler ketone), phenanthrene, 2-nitrofluorene, 5-nitroacenaphthene, benzoquinone, N-acetyl-p-nitroaniline, p-nitro Aniline, 2-ethylanthraquinone, 2-tertiarybutylanthraquinone, N-acetyl-4-nitro-1-naphthylamine, picramide, 1,2-benzanthraquinone, 3-methyl-1,3-diaza-1,9- Benzanthrone, p, p'-tetraethyldiaminobenzophenone, 2-chloro-4-nitroaniline, dibenzalacetone, 1,2-naphthoquinone, 2,5-bis- (4'-diethylaminobenzal) -cyclopentane, 2,6-bis- (4′-diethyla Minobenzal) -cyclohexanone, 2,6-bis- (4′-dimethylaminobenzal) -4-methyl-cyclohexanone, 2,6-bis- (4′-diethylaminobenzal) -4-methyl-cyclohexanone, 4, 4'-bis- (dimethylamino) -chalcone, 4,4'-bis- (diethylamino) -chalcone, p-dimethylaminobenzylideneindanone, 1,3-bis- (4'-dimethylaminobenzal) -acetone 1,3-bis- (4′-diethylaminobenzal) -acetone, N-phenyl-diethanolamine, Np-tolyl-diethylamine, and the like.
In the present invention, one or more of these sensitizers can be used.

また、組成物に使用される溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、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、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等のエーテル類;エチレングリコ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、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のグリコールモノエーテル類(いわゆるセロソルブ類);メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、前記グリコールモノエーテル類の酢酸エステル(例えば、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテート)、メトキシプロピルアセテート、エトキシプロピルアセテート、蓚酸ジメチル、乳酸メチル、乳酸エチル等のエステル類;エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類;塩化メチレン、1,1−ジクロロエタン、1,2−ジクロロエチレン、1−クロロプロパン、1−クロロブタン、1−クロロペンタン、クロロベンゼン、ブロムベンゼン、o−ジクロロベンゼン、m−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド等のアミド類;N−メチルピロリドンなどのピロリドン類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類;ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、その他の有機極性溶媒類等が挙げられ、更には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、及び、その他の有機非極性溶媒類等も挙げられる。これらの溶媒は単独若しくは組み合わせて用いられる。
中でも、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、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、N−アセチル−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒が好適なものとして挙げられる。
Examples of the solvent used in the composition include ethers such as diethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol Glycol monoethers (so-called cellosolves) such as monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether; methyl ethyl ketone, acetone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, etc. Ketones; ethyl acetate, acetic acid Chill, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, acetate esters of the glycol monoethers (for example, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate), methoxypropyl acetate, ethoxypropyl acetate, Esters such as dimethyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate; alcohols such as ethanol, propanol, butanol, hexanol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin; methylene chloride, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethylene, Halogenated hydrocarbons such as 1-chloropropane, 1-chlorobutane, 1-chloropentane, chlorobenzene, bromobenzene, o-dichlorobenzene, m-dichlorobenzene; N, N- Amides such as methylformamide, N, N-diethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide; Pyrrolidones such as N-methylpyrrolidone; Lactones such as γ-butyrolactone; Sulfoxides such as dimethylsulfoxide And other organic polar solvents, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and xylene, and other organic nonpolar solvents. These solvents are used alone or in combination.
Among them, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethylmethoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexa Polar solvents such as methylphosphoamide, N-acetyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone It is mentioned as a suitable thing.

光硬化性成分としては、エチレン性不飽和結合を1つ又は2つ以上有する化合物を用いることができ、例えば、アミド系モノマー、(メタ)アクリレートモノマー、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー、ポリエステル(メタ)アクリレートオリゴマー、エポキシ(メタ)アクリレート、及びヒドロキシル基含有(メタ)アクリレート、スチレン等の芳香族ビニル化合物を挙げることができる。また、ポリイミド前駆体が、ポリアミック酸等のカルボン酸成分を構造内に有する場合には、3級アミノ基を有するエチレン性不飽和結合含有化合物を用いると、ポリイミド前駆体のカルボン酸とイオン結合を形成し、感光性樹脂組成物としたときの露光部、未露光部の溶解速度のコントラストが大きくなる。   As the photocurable component, a compound having one or more ethylenically unsaturated bonds can be used. For example, an amide monomer, a (meth) acrylate monomer, a urethane (meth) acrylate oligomer, a polyester (meth) Aromatic vinyl compounds such as acrylate oligomers, epoxy (meth) acrylates, hydroxyl group-containing (meth) acrylates, and styrene can be exemplified. In addition, when the polyimide precursor has a carboxylic acid component such as polyamic acid in the structure, the use of an ethylenically unsaturated bond-containing compound having a tertiary amino group causes the carboxylic acid of the polyimide precursor to have an ionic bond. When the photosensitive resin composition is formed, the contrast of the dissolution rate of the exposed area and the unexposed area is increased.

このようなエチレン性不飽和結合を有する光硬化性化合物を用いる場合には、さらに光ラジカル発生剤を添加してもよい。光ラジカル発生剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル及びベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインとそのアルキルエーテル;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン及び2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノ−プロパン−1−オン等のアセトフェノン;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリ-ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン及び2−アミルアントラキノン等のアントラキノン;2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン及び2,4−ジイソピルチオキサントン等のチオキサントン;アセトフェノンジメチルケタール及びベンジルジメチルケタール等のケタール;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等のモノアシルホスフィンオキシドあるいはビスアシルホスフィンオキシド類;ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;並びにキサントン類等が挙げられる。   When using a photocurable compound having such an ethylenically unsaturated bond, a photoradical generator may be further added. Examples of the photo radical generator include benzoin such as benzoin, benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether and benzoin isopropyl ether and alkyl ethers thereof; acetophenone, 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,2-diethoxy-2 Acetophenones such as phenylacetophenone, 1,1-dichloroacetophenone, 1-hydroxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone and 2-methyl-1- [4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-propan-1-one Anthraquinones such as 2-methylanthraquinone, 2-ethylanthraquinone, 2-tertiary-butylanthraquinone, 1-chloroanthraquinone and 2-amylanthraquinone; 2,4-dimethyl Thioxanthone such as luthioxanthone, 2,4-diethylthioxanthone, 2-chlorothioxanthone and 2,4-diisopropylthioxanthone; ketals such as acetophenone dimethyl ketal and benzyldimethyl ketal; 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide Monoacylphosphine oxides or bisacylphosphine oxides; benzophenones such as benzophenone; and xanthones.

本発明に係る樹脂組成物に加工特性や各種機能性を付与するために、その他に様々な有機又は無機の低分子又は高分子化合物を配合してもよい。例えば、染料、界面活性剤、レベリング剤、可塑剤、微粒子等を用いることができる。微粒子には、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機微粒子、コロイダルシリカ、カーボン、層状珪酸塩等の無機微粒子等が含まれ、それらは多孔質や中空構造であってもよい。また、その機能又は形態としては顔料、フィラー、繊維等がある。   In order to impart processing characteristics and various functionalities to the resin composition according to the present invention, various organic or inorganic low-molecular or high-molecular compounds may be blended. For example, dyes, surfactants, leveling agents, plasticizers, fine particles and the like can be used. The fine particles include organic fine particles such as polystyrene and polytetrafluoroethylene, inorganic fine particles such as colloidal silica, carbon, and layered silicate, and these may have a porous or hollow structure. The function or form includes pigments, fillers, fibers, and the like.

本発明に係る感光性樹脂組成物において、前記ポリイミド前駆体(固形分)は、得られるパターンの膜物性、特に膜強度や耐熱性の点から、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、30重量%以上、50重量%以上含有することが好ましい。また、前記式(I)で表される光塩基発生剤は、感光性樹脂組成物に含まれるポリイミド前駆体の固形分100重量部に対し、通常、0.01〜50重量部、好ましくは0.1〜30重量部の範囲内で含有させることが好ましい。0.01重量部未満であると環化反応促進効果が不十分となる傾向があり、50重量部を超えると最終的に得られる樹脂硬化物に求められる諸物性を満たしにくくなる。
また、上記増感剤の配合量はポリイミド前駆体の固形分100重量部に対して50重量部未満とすることが好ましく、30重量部未満とすることがより好ましい。また、最終的に得られる樹脂硬化物に求められる諸物性の低下を防ぐため、前記本発明に係る式(I)で表される光塩基発生剤と増感剤の合計がポリイミド前駆体100重量部に対して50重量部以下であることが望ましい。
また、その他の任意成分の配合割合は、感光性樹脂組成物の固形分全体に対し、0.1重量%〜20重量%の範囲が好ましい。0.1重量%未満だと、添加物を添加した効果が発揮されにくく、20重量%を超えると、最終的に得られる樹脂硬化物の特性が最終生成物に反映されにくい。なお、感光性樹脂組成物の固形分とは溶剤以外の全成分であり、液状のモノマー成分も固形分に含まれる。
In the photosensitive resin composition according to the present invention, the polyimide precursor (solid content) is obtained from the film properties of the pattern obtained, particularly from the viewpoint of film strength and heat resistance, with respect to the entire solid content of the photosensitive resin composition, It is preferable to contain 30% by weight or more and 50% by weight or more. Moreover, the photobase generator represented by the formula (I) is usually 0.01 to 50 parts by weight, preferably 0 with respect to 100 parts by weight of the solid content of the polyimide precursor contained in the photosensitive resin composition. It is preferable to make it contain in the range of 0.1-30 weight part. If it is less than 0.01 part by weight, the effect of promoting cyclization reaction tends to be insufficient, and if it exceeds 50 parts by weight, it becomes difficult to satisfy various physical properties required for the finally obtained resin cured product.
Moreover, it is preferable to set it as less than 50 weight part with respect to 100 weight part of solid content of a polyimide precursor, and, as for the compounding quantity of the said sensitizer, it is more preferable to set it as less than 30 weight part. Further, in order to prevent deterioration of various physical properties required for the finally obtained resin cured product, the total of the photobase generator and the sensitizer represented by the formula (I) according to the present invention is 100% by weight of the polyimide precursor. The amount is desirably 50 parts by weight or less with respect to parts.
The mixing ratio of other optional components is preferably in the range of 0.1% by weight to 20% by weight with respect to the entire solid content of the photosensitive resin composition. If it is less than 0.1% by weight, the effect of adding the additive is difficult to be exhibited, and if it exceeds 20% by weight, the properties of the finally obtained resin cured product are hardly reflected in the final product. In addition, solid content of the photosensitive resin composition is all components other than a solvent, and a liquid monomer component is also contained in solid content.

本発明に係る感光性樹脂組成物は、さまざまなコーティングプロセスや成形プロセスに用いられて、フィルムや3次元的形状の成形物を作製することができる。   The photosensitive resin composition according to the present invention can be used in various coating processes and molding processes to produce films and molded articles having a three-dimensional shape.

本発明の感光性樹脂組成物より得られるポリイミドは、耐熱性、寸法安定性、絶縁性等の本来の特性も損なわれておらず、良好である。
例えば、本発明の感光性樹脂組成物から得られるポリイミドの窒素中で測定した5%重量減少温度は、250℃以上が好ましく、300℃以上がさらに好ましい。特に、はんだリフローの工程を通るような電子部品等の用途に用いる場合は、5%重量減少温度が300℃以下であると、はんだリフローの工程で発生した分解ガスにより気泡等の不具合が発生する恐れがある。
ここで、5%重量減少温度とは、熱重量分析装置を用いて重量減少を測定した時に、サンプルの重量が初期重量から5%減少した時点(換言すればサンプル重量が初期の95%となった時点)の温度である。同様に10%重量減少温度とはサンプル重量が初期重量から10%減少した時点の温度である。
The polyimide obtained from the photosensitive resin composition of the present invention is satisfactory because the original properties such as heat resistance, dimensional stability and insulation are not impaired.
For example, the 5% weight loss temperature measured in nitrogen of polyimide obtained from the photosensitive resin composition of the present invention is preferably 250 ° C. or higher, more preferably 300 ° C. or higher. In particular, when used in applications such as electronic parts that pass through the solder reflow process, if the 5% weight loss temperature is 300 ° C. or less, defects such as bubbles occur due to the decomposition gas generated in the solder reflow process. There is a fear.
Here, the 5% weight reduction temperature is the time when the weight of the sample is reduced by 5% from the initial weight when the weight loss is measured using a thermogravimetric analyzer (in other words, the sample weight becomes 95% of the initial weight). Temperature). Similarly, the 10% weight reduction temperature is a temperature at which the sample weight is reduced by 10% from the initial weight.

本発明の感光性樹脂組成物から得られるポリイミドのガラス転移温度は、耐熱性の観点からは高ければ高いほど良いが、光導波路のように熱成形プロセスが考えられる用途においては、120℃〜450℃程度のガラス転移温度を示すことが好ましく、200℃〜400℃程度のガラス転移温度を示すことがさらに好ましい。ここで本発明におけるガラス転移温度は、感光性樹脂組成物から得られるポリイミドをフィルム形状にすることが出来る場合には、動的粘弾性測定によって、tanδ(tanδ=損失弾性率(E’’)/貯蔵弾性率(E’))のピーク温度から求められる。動的粘弾性測定としては、例えば、粘弾性測定装置Solid Analyzer RSA II(Rheometric Scientific社製)によって、周波数3Hz、昇温速度5℃/minにより行うことができる。感光性樹脂組成物から得られるポリイミドをフィルム形状にできない場合には、示差熱分析装置(DSC)のベースラインの変曲点の温度で判断する。   The glass transition temperature of the polyimide obtained from the photosensitive resin composition of the present invention is preferably as high as possible from the viewpoint of heat resistance. However, in applications where a thermoforming process is considered, such as an optical waveguide, 120 ° C. to 450 ° C. It is preferable to show a glass transition temperature of about ° C, and more preferable to show a glass transition temperature of about 200 ° C to 400 ° C. Here, the glass transition temperature in the present invention is tan δ (tan δ = loss elastic modulus (E ″)) by dynamic viscoelasticity measurement when the polyimide obtained from the photosensitive resin composition can be formed into a film shape. / Storage elastic modulus (E ′)) is determined from the peak temperature. The dynamic viscoelasticity measurement can be performed, for example, with a viscoelasticity measuring apparatus Solid Analyzer RSA II (manufactured by Rheometric Scientific) at a frequency of 3 Hz and a temperature rising rate of 5 ° C./min. When the polyimide obtained from the photosensitive resin composition cannot be formed into a film shape, the determination is made based on the temperature at the inflection point of the baseline of the differential thermal analyzer (DSC).

本発明の感光性樹脂組成物から得られるポリイミドの寸法安定性の観点から、線熱膨張係数は60ppm以下が好ましく、40ppm以下がさらに好ましい。半導体素子等の製造プロセスにおいてシリコンウェハ上に膜を形成する場合には、密着性、基板のそりの観点から20ppm以下がさらに好ましい。ここで、本発明における線熱膨張係数とは、本発明で得られる感光性樹脂組成物から得られるポリイミドのフィルムの熱機械的分析装置(TMA)によって求めることができる。熱機械的分析装置(例えばThermo Plus TMA8310(リガク社製))によって、昇温速度を10℃/min、評価サンプルの断面積当たりの加重が同じになるように引張り加重を1g/25000μm2として得られる。From the viewpoint of the dimensional stability of the polyimide obtained from the photosensitive resin composition of the present invention, the linear thermal expansion coefficient is preferably 60 ppm or less, and more preferably 40 ppm or less. In the case of forming a film on a silicon wafer in a manufacturing process of a semiconductor element or the like, 20 ppm or less is more preferable from the viewpoint of adhesion and warpage of the substrate. Here, the linear thermal expansion coefficient in this invention can be calculated | required with the thermomechanical analyzer (TMA) of the film of the polyimide obtained from the photosensitive resin composition obtained by this invention. Using a thermomechanical analyzer (for example, Thermo Plus TMA8310 (manufactured by Rigaku Corporation)), the heating rate is 10 ° C./min, and the tensile load is 1 g / 25,000 μm 2 so that the weight per cross-sectional area of the evaluation sample is the same. It is done.

以上に述べたように、本発明に係る感光性ポリイミド樹脂組成物は、上記式(I)で表される化合物が、高感度の光塩基発生剤として機能することで、多種多様なポリイミド前駆体を適用することができ、最終的に得られるポリイミドの構造を広範囲から選択することができる。
また、本発明によれば、ポリイミド前駆体に前記本発明に係る式(I)で表される光塩基発生剤を混合するだけという簡便な手法で感光性ポリイミド樹脂組成物を得ることができることから、コストパフォーマンスにも優れる。
さらには、電磁波の照射により発生したアミンの触媒効果により、イミド化等の最終生成物への反応に要する処理温度を低減できる為、プロセスへの不可や製品への熱によるダメージを低減することが可能である。
As described above, the photosensitive polyimide resin composition according to the present invention has a wide variety of polyimide precursors because the compound represented by the above formula (I) functions as a highly sensitive photobase generator. The structure of the polyimide finally obtained can be selected from a wide range.
In addition, according to the present invention, a photosensitive polyimide resin composition can be obtained by a simple method of simply mixing a photobase generator represented by the formula (I) according to the present invention with a polyimide precursor. Excellent cost performance.
Furthermore, due to the catalytic effect of the amine generated by the irradiation of electromagnetic waves, the processing temperature required for the reaction to the final product such as imidization can be reduced, thereby reducing the inability to process and damage to the product due to heat. Is possible.

本発明に係る感光性樹脂組成物は、印刷インキ、接着剤、充填剤、電子材料、光回路部品、成形材料、レジスト材料、建築材料、3次元造形、光学部材等、樹脂材料が用いられる公知の全ての分野・製品に利用できる。   The photosensitive resin composition according to the present invention is a known resin material such as printing ink, adhesive, filler, electronic material, optical circuit component, molding material, resist material, building material, three-dimensional modeling, and optical member. Can be used in all fields and products.

本発明に係る感光性樹脂組成物は、耐熱性、寸法安定性、絶縁性等の特性が有効とされる広範な分野・製品、例えば、塗料又は印刷インキ、或いは、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム、光学部材又は建築材料の形成材料として好適に用いられる。例えば具体的には、半導体装置用バッファーコート膜、多層配線板の層間絶縁膜等が挙げられる。   The photosensitive resin composition according to the present invention is used in a wide range of fields and products in which properties such as heat resistance, dimensional stability, and insulation are effective, such as paints or printing inks, color filters, and films for flexible displays. It is preferably used as a material for forming semiconductor devices, electronic parts, interlayer insulating films, wiring coating films, optical circuits, optical circuit parts, antireflection films, holograms, optical members, or building materials. Specific examples include buffer coating films for semiconductor devices, interlayer insulating films of multilayer wiring boards, and the like.

特に、本発明の感光性樹脂組成物は、主にパターン形成材料(レジスト)として用いられ、それによって形成されたパターンはポリイミドからなる永久膜として耐熱性や絶縁性を付与する成分として機能するため、例えば、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、電子部品、半導体装置、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、その他の光学部材又は電子部材を形成するのに適している。   In particular, the photosensitive resin composition of the present invention is mainly used as a pattern forming material (resist), and the pattern formed thereby functions as a component imparting heat resistance and insulation as a permanent film made of polyimide. Suitable for forming color filters, flexible display films, electronic components, semiconductor devices, interlayer insulation films, wiring coating films, optical circuits, optical circuit components, antireflection films, other optical members or electronic members, for example ing.

また、本発明においては、本発明に係る感光性樹脂組成物又はその熱硬化物により少なくとも一部分が形成されている、印刷物、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム、光学部材又は建築材料いずれかの物品が提供される。   Further, in the present invention, a printed material, a color filter, a film for flexible display, a semiconductor device, an electronic component, an interlayer insulating film, which is at least partly formed by the photosensitive resin composition according to the present invention or a thermoset thereof, An article of any one of a wiring coating film, an optical circuit, an optical circuit component, an antireflection film, a hologram, an optical member, and a building material is provided.

次に、本発明に係るネガ型パターン形成方法を説明する。
本発明に係るネガ型パターン形成方法は、前記本発明に係る感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体の表面に、所定のパターン状に電磁波を照射し、必要に応じて熱処理等の後処理を行って、前記塗膜又は成形体の電磁波照射部位の溶解性を選択的に低下させた後、現像することを特徴とする。
本発明に係る感光性樹脂組成物を何らかの支持体上に塗布し、所定のパターン状に電磁波を照射すると、露光部においてのみ、前記光塩基性物質が分解して塩基性物質を生成する。塩基性物質は、露光部のポリイミド前駆体の最終生成物への反応を促進する触媒として作用する。
Next, the negative pattern forming method according to the present invention will be described.
In the negative pattern forming method according to the present invention, the surface of the coating film or molded body comprising the photosensitive resin composition according to the present invention is irradiated with electromagnetic waves in a predetermined pattern, and if necessary after heat treatment or the like. It develops, after processing, selectively reducing the solubility of the electromagnetic wave irradiation site | part of the said coating film or a molded object, It is characterized by the above-mentioned.
When the photosensitive resin composition according to the present invention is applied on some support and irradiated with electromagnetic waves in a predetermined pattern, the photobasic substance is decomposed and a basic substance is generated only in the exposed portion. The basic substance acts as a catalyst that promotes the reaction of the polyimide precursor in the exposed area to the final product.

塩基性物質により、露光部のポリイミド前駆体が直接的に最終生成物へ反応して、露光部のポリイミド前駆体のみ、ある溶媒に対する溶解性が選択的に低下される場合には、露光後に特に後処理なく、当該露光部の溶解性が低下した溶媒を現像液として用いて、溶解性が低下していない未露光部のみを溶解することにより、現像することが可能になる。   When the basic substance reacts directly with the polyimide precursor of the exposed part to the final product and only the polyimide precursor of the exposed part is selectively reduced in solubility in a certain solvent, It is possible to perform development by dissolving only the unexposed part where the solubility is not lowered without using post-processing and using the solvent having the lowered solubility of the exposed part as a developer.

本発明の感光性樹脂組成物は、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、N,N−ジエチルホルムアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N,N−ジメチルメトキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルフォスホアミド、N−アセチル−2−ピロリドン、ピリジン、ジメチルスルホン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、シクロペンタノン、γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等の極性溶媒に溶解後、浸漬法、スプレー法、スクリーン印刷法、スピンコート法などによって、シリコンウエハ、金属基板、セラミック基板などの基材表面に塗布し、加熱して溶剤の大部分を除くことにより、基材表面に粘着性のない塗膜を与えることができる。塗膜の厚みには特に制限はないが、0.5〜50μmであることが好ましく、感度および現像速度面から1.0〜20μmであることがより望ましい。塗布した塗膜の乾燥条件としては、例えば、80〜100℃、1分〜20分が挙げられる。   The photosensitive resin composition of the present invention includes N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylformamide, N, N-diethylacetamide, N, N- Dimethyl methoxyacetamide, dimethyl sulfoxide, hexamethylphosphoamide, N-acetyl-2-pyrrolidone, pyridine, dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone, dimethyltetramethylene sulfone, diethylene glycol dimethyl ether, cyclopentanone, γ-butyrolactone, α-acetyl- After being dissolved in a polar solvent such as γ-butyrolactone, it is applied to the surface of a substrate such as a silicon wafer, a metal substrate, or a ceramic substrate by dipping, spraying, screen printing, spin coating, etc. Removing part More, it is possible to provide a tack-free coating on the substrate surface. Although there is no restriction | limiting in particular in the thickness of a coating film, it is preferable that it is 0.5-50 micrometers, and it is more desirable that it is 1.0-20 micrometers from a sensitivity and a development speed surface. As drying conditions of the apply | coated coating film, 80-100 degreeC and 1 minute-20 minutes are mentioned, for example.

この塗膜に、所定のパターンを有するマスクを通して、電磁波を照射しパターン状に露光後を行い、加熱後、膜の未露光部分を、適切な現像液で現像して除去することにより、所望のパターン化された膜を得ることができる。   This coating film is irradiated with electromagnetic waves through a mask having a predetermined pattern, and is exposed to a pattern. After heating, the unexposed portion of the film is developed and removed with an appropriate developer to obtain a desired pattern. A patterned film can be obtained.

露光工程に用いられる露光方法や露光装置は特に限定されることなく、密着露光でも間接露光でも良くg線ステッパ、i線ステッパ、超高圧水銀灯を用いるコンタクト/プロキシミティ露光機、ミラープロジェクション露光機、又はその他の紫外線、可視光線、X線、電子線などを照射可能な投影機や線源を使用することができる。   The exposure method and exposure apparatus used in the exposure process are not particularly limited, and may be contact exposure or indirect exposure, and may be a g-line stepper, an i-line stepper, a contact / proximity exposure machine using an ultra-high pressure mercury lamp, a mirror projection exposure machine, Alternatively, a projector or a radiation source that can irradiate other ultraviolet rays, visible rays, X-rays, electron beams, or the like can be used.

本発明に係るネガ型パターン形成方法においては、露光工程と現像工程の間に、必要に応じて熱処理などの後処理を行っても良い。ここでの後処理は、前記塗膜又は成形体の電磁波照射部位の、ある溶媒に対する溶解性を選択的に低下させるための処理である。
熱処理等の後処理は、例えば、塩基性物質と共存する露光部のポリイミド前駆体に対してのみ、最終生成物へ反応させる処理とする。従って、熱処理をする場合には、例えば、塩基性物質が存在する露光部と、塩基性物質が存在しない未露光部とで、ポリイミド前駆体の環化率が異なるようになる温度で行うことが好ましい。
In the negative pattern forming method according to the present invention, post-treatment such as heat treatment may be performed between the exposure step and the development step as necessary. The post-treatment here is a treatment for selectively reducing the solubility of an electromagnetic wave irradiation site of the coating film or molded body in a certain solvent.
The post-treatment such as heat treatment is, for example, a treatment in which only the polyimide precursor in the exposed portion coexisting with the basic substance is reacted with the final product. Therefore, when heat treatment is performed, for example, it may be performed at a temperature at which the cyclization rate of the polyimide precursor becomes different between the exposed portion where the basic substance is present and the unexposed portion where the basic substance is not present. preferable.

たとえばポリアミック酸をイミド化する場合、この段階での熱処理の好ましい温度範囲は、通常60℃〜200℃程度である。熱処理温度が60℃より低いと、イミド化の効率が悪く、現実的なプロセス条件で露光部、未露光部のイミド化率の差を創出することが難しくなる。一方、熱処理温度が200℃以上であると、電磁波の吸収に伴う分子内解裂反応により、塩基性物質を生成する中性の化合物が熱分解したり、アミンが存在していない未露光部でもイミド化が進行したりして、露光部と未露光部の溶解性の差が出にくい。
具体的には、例えば、120〜200℃で、1分〜20分加熱を行う。
この熱処理は、公知の方法であればどの方法でもよく、具体的に例示すると、空気、又は窒素雰囲気下の循環オーブン、ホットプレートによる加熱などが挙げられるが、特に限定されない。
For example, when polyamic acid is imidized, the preferable temperature range of the heat treatment at this stage is usually about 60 ° C to 200 ° C. When the heat treatment temperature is lower than 60 ° C., the imidization efficiency is poor, and it becomes difficult to create a difference in the imidization ratio between the exposed portion and the unexposed portion under realistic process conditions. On the other hand, if the heat treatment temperature is 200 ° C. or higher, a neutral compound that generates a basic substance is thermally decomposed by an intramolecular cleavage reaction accompanying absorption of electromagnetic waves, or even in an unexposed area where no amine exists. Due to the progress of imidization, a difference in solubility between the exposed portion and the unexposed portion is difficult to occur.
Specifically, for example, heating is performed at 120 to 200 ° C. for 1 minute to 20 minutes.
This heat treatment may be any method as long as it is a publicly known method, and specific examples thereof include air, a circulation oven in a nitrogen atmosphere, heating with a hot plate, and the like, but are not particularly limited.

現像工程に用いられる現像液としては、特に限定されず、塩基性水溶液、有機溶剤など、用いられるポリイミド前駆体に合わせて適宜選択することが可能である。
塩基性水溶液としては、特に限定されないが、例えば、濃度が、0.01重量%〜10重量%、好ましくは、0.05重量%〜5重量%のテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液の他、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、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、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、テトラメチルアンモニウムなどの水溶液等が挙げられる。
溶質は、1種類でも2種類以上でも良く、全体の重量の50%以上、さらに好ましくは70%以上、水が含まれていれば有機溶媒等を含んでいても良い。
また、有機溶剤としては、特に限定されないが、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−ブチロラクロン、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、酢酸エチル、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、単独であるいは2種類以上を組み合わせて添加してもよい。現像後は水にて洗浄を行う。この場合においてもエタノール、イソプロピルアルコ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などを水に加えても良い。
The developer used in the development step is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the polyimide precursor to be used, such as a basic aqueous solution or an organic solvent.
The basic aqueous solution is not particularly limited. For example, in addition to an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) having a concentration of 0.01% by weight to 10% by weight, preferably 0.05% by weight to 5% by weight, diethanolamine is used. , Diethylaminoethanol, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, triethylamine, diethylamine, methylamine, dimethylamine, dimethylaminoethyl acetate, dimethylaminoethanol, dimethylaminoethyl methacrylate, Examples include aqueous solutions of cyclohexylamine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, tetramethylammonium, and the like.
The solute may be one type or two or more types, and may contain 50% or more of the total weight, more preferably 70% or more, and an organic solvent or the like as long as water is contained.
The organic solvent is not particularly limited, but polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, γ-butyrolaclone, dimethylacrylamide, methanol, Add alcohols such as ethanol and isopropanol, esters such as ethyl acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate, ketones such as cyclopentanone, cyclohexanone, isobutyl ketone, and methyl isobutyl ketone alone or in combination of two or more. May be. After development, wash with water. Also in this case, alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol, esters such as ethyl lactate and propylene glycol monomethyl ether acetate may be added to water.

現像後は必要に応じて水または貧溶媒でリンスを行い、80〜100℃で乾燥しパターンを安定なものとする。このレリーフパターンを、耐熱性のあるものとするために180〜500℃、好ましくは200〜350℃の温度で数十分から数時間加熱することにより、完全にイミド化を進行させ、パターン化された高耐熱性樹脂層が形成される。   After development, if necessary, rinse with water or a poor solvent and dry at 80 to 100 ° C. to stabilize the pattern. In order to make this relief pattern heat resistant, the imidization proceeds completely by heating at a temperature of 180 to 500 ° C., preferably 200 to 350 ° C. for several hours to complete patterning. A high heat resistant resin layer is formed.

[合成例1]
2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンズアルデヒド10.9g(東京化成製試薬)を無水テトラヒドロフラン150ml中に溶解し、窒素気流中で攪拌しながら0℃に冷却し、臭化フェニルマグネシウムのテトラヒドロフラン溶液50ml(1mol/L Aldrich製)を15分かけて滴下した。
滴下終了後、室温でシクロヘキシルイソシアネート7.51g(東京化成製試薬)を反応溶液に投入し、5時間撹拌し、一晩放置した。
翌日塩化アンモニウム3.2gが溶解した水溶液(水100ml使用)を投入して10分間撹拌後、酢酸エチルを用いて抽出し、有機相を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、水洗し、エバポレータで濃縮することにより淡黄色の固体を得た。得られた固体をヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒を用いたカラムクロマトグラフィーにより精製し、フラクションを濃縮することによりN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)シクロヘキシルアミン(光塩基発生剤1)の微黄色結晶を1.2g得た。
[Synthesis Example 1]
2-Nitro-4,5-dimethoxybenzaldehyde (10.9 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was dissolved in 150 ml of anhydrous tetrahydrofuran, cooled to 0 ° C. with stirring in a nitrogen stream, and 50 ml of a phenylmagnesium bromide tetrahydrofuran solution ( 1 mol / L Aldrich) was added dropwise over 15 minutes.
After completion of the dropwise addition, 7.51 g of cyclohexyl isocyanate (Tokyo Kasei Reagent) was added to the reaction solution at room temperature, stirred for 5 hours, and left overnight.
The next day, an aqueous solution (using 100 ml of water) in which 3.2 g of ammonium chloride was dissolved was added and stirred for 10 minutes, followed by extraction with ethyl acetate. The organic phase was washed with a saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution, washed with water, and concentrated with an evaporator. As a result, a pale yellow solid was obtained. The obtained solid was purified by column chromatography using a mixed solvent of hexane and ethyl acetate, and the fraction was concentrated to give N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) cyclohexylamine. 1.2 g of slightly yellow crystals of (photobase generator 1) was obtained.

この結晶が下記式で表されるN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)シクロヘキシルアミンであることを1H−NMRにより確認した。(1.0−2.0ppm m 10H −CH2−、3.5ppm m 1H −CH−N、3.9ppm s 6H OCH3、4.7ppm d 1H NH、7.1ppm s 1H CH−O、7.2−7.7ppm 7H 芳香族C−H)It was confirmed by 1 H-NMR that this crystal was N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) cyclohexylamine represented by the following formula. (1.0-2.0 ppm m 10H —CH 2 —, 3.5 ppm m 1H —CH—N, 3.9 ppm s 6H OCH 3, 4.7 ppm d 1H NH, 7.1 ppm s 1H CH—O, 7.2 -7.7 ppm 7H aromatic CH)

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[合成例2]
シクロヘキシルイソシアネートの代わりにモルホリンカルボニルクロライド7.5gを用いた以外は実施例1と同様の操作により、N−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)モルホリン(光塩基発生剤2)の微黄色結晶を9.6g得た。
この結晶が下記式で表されるN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)モルホリンであることをH−NMRにより確認した。(3.4−3.7ppm 8H OCH2CH2N、3.9ppm 6H OCH3、6.9ppm s 1H CH−O、7.2−7.7ppm 7H 芳香族CH)
[Synthesis Example 2]
N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) morpholine (photobase generation) was carried out in the same manner as in Example 1 except that 7.5 g of morpholine carbonyl chloride was used instead of cyclohexyl isocyanate. 9.6 g of slightly yellow crystals of agent 2) were obtained.
It was confirmed by 1 H-NMR that this crystal was N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) morpholine represented by the following formula. (3.4-3.7 ppm 8H OCH2CH2N, 3.9 ppm 6H OCH3, 6.9 ppm s 1H CH-O, 7.2-7.7 ppm 7H aromatic CH)

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[合成例3]
100mlの二口フラスコに合成例1で合成したN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)シクロヘキシルアミン1.25gとテトラヒドロフラン(19.8ml)とジメチルホルムアミド(2.0ml)を入れて溶解した。氷で冷却しながら水素化ナトリウム0.144gを投入した。その後、ヨウ化メチル(0.56ml)を投入し、0℃で10分間撹拌後、加熱還流を7時間行った。放冷すると固体が析出したのでジメチルホルムアミドを10ml加えて溶解し、反応液を10wt%塩酸水溶液(22ml)に投入した。酢酸エチル(22ml)を加えて抽出し、有機層を無水硫酸マグネシウムで脱水し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィーを用いて精製し、N−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)シクロヘキシルメチルアミン(光塩基発生剤3)の淡黄色固体を0.76g得た。得られた固体が下記式で表されるN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)シクロヘキシルメチルアミンであることをH−NMRにより同定した。(1.0−2.0ppm m 10H −CH2−、2.8ppm s 3H NCH3、3.9ppm m 1H −CH−N、3.9ppm s 6H OCH3、7.1ppm s 1H CH−O、7.2−7.7ppm 7H 芳香族C−H)
[Synthesis Example 3]
In a 100 ml two-necked flask, 1.25 g of N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) cyclohexylamine synthesized in Synthesis Example 1, tetrahydrofuran (19.8 ml) and dimethylformamide (2. 0 ml) was added and dissolved. While cooling with ice, 0.144 g of sodium hydride was added. Thereafter, methyl iodide (0.56 ml) was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 10 minutes, followed by heating under reflux for 7 hours. Upon cooling, a solid precipitated, so 10 ml of dimethylformamide was added and dissolved, and the reaction solution was poured into a 10 wt% aqueous hydrochloric acid solution (22 ml). Ethyl acetate (22 ml) was added for extraction, the organic layer was dehydrated over anhydrous magnesium sulfate, and the resulting solid was purified using silica gel chromatography to obtain N- (α-phenyl-2-nitro-4,5- 0.76 g of a pale yellow solid of dimethoxybenzyloxycarbonyl) cyclohexylmethylamine (photobase generator 3) was obtained. It was identified by 1 H-NMR that the obtained solid was N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) cyclohexylmethylamine represented by the following formula. (1.0-2.0 ppm m 10H —CH 2 —, 2.8 ppm s 3H NCH 3, 3.9 ppm m 1H —CH—N, 3.9 ppm s 6H OCH 3, 7.1 ppm s 1H CH—O, 7.2 -7.7 ppm 7H aromatic CH)

Figure 2010038837
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[合成例4]
200mlの二口フラスコにα−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコール5.8g、クロロ蟻酸ニトロフェニル4.4g、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン(DMAP)0.1gを入れ、窒素気流下、氷で冷やしながら脱水N,N−ジメチルアセトアミド80mlとトリエチルアミン4.1gの混合液を滴下し、3時間攪拌した。その後、室温で2時間攪拌後、クロロ蟻酸ニトロフェニル1.4gを追添し、一晩攪拌した。翌日、反応溶液を氷水1.5Lの中に投入し、氷が溶けるまで攪拌した後、吸引ろ過し、得られた固体を水洗した。酢酸エチルを用いて抽出し、有機層を硫酸ナトリウムで脱水した後、エバポレータで濃縮して黄色固体を11.2g得た。ヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒(体積比1:1)で洗浄することにより、α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジル−4−ニトロフェニルカーボネートを微黄緑色固体として、HPLC純度97.7面積%、単離収率50%で得た。
α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジル−4−ニトロフェニルカーボネート4.5gと1−ヒドロキシ−7−アザベンゾトリアゾール(HOAt)0.4g、シス−2,6−ジメチルピペリジン6.7g、脱水N,N−ジメチルアセトアミド50mlを300mlフラスコに入れ、窒素気流下で60℃3時間攪拌した後、70℃1時間攪拌した。反応溶液を1重量%の炭酸水素ナトリウム1.4Lの中に投入し、析出した固体を吸引ろ過した。ろ過上の固体を、1重量%の炭酸水素ナトリウムでろ液が無色透明になるまで洗浄後、水洗した。得られた固体を三角フラスコに移し、酢酸エチルを200ml加えた後、硫酸ナトリウムで脱水し、エバポレータで濃縮した。得られた固体をヘキサンと酢酸エチルの混合溶媒を用いた中圧分取クロマトグラフィー(山善株式会社製 YFLC-Eprep)により精製し、フラクションを濃縮することにより、HPLC純度97.2面積%の固体を3.6g得た。これをさらにエタノールとヘキサンの混合溶媒(体積比1:8)を用いて再結晶し、微黄色結晶の下記式で表されるN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン(光塩基発生剤4)を3.1g得た。HPLC純度98.5面積%であり、α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコールに対する単離収率は36%であった。この化合物はH−NMRにより同定した(1.0ppm d 3H −CH3、1.3ppm d 3H −CH3、1.4−1.9ppm m 6H −CH2−、3.9ppm s 6H OCH3、3.9ppm s 6H OCH3、4.4ppm m 2H −CH−N、7.1ppm s 1H CH−O、7.2−7.7ppm 7H 芳香族C−H)。
[Synthesis Example 4]
In a 200 ml two-necked flask, 5.8 g of α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol, 4.4 g of nitrophenyl chloroformate, and 0.1 g of N, N-dimethyl-4-aminopyridine (DMAP) were added. Then, a mixture of 80 ml of dehydrated N, N-dimethylacetamide and 4.1 g of triethylamine was added dropwise while cooling with ice under a nitrogen stream, and the mixture was stirred for 3 hours. Then, after stirring at room temperature for 2 hours, 1.4 g of nitrophenyl chloroformate was added and stirred overnight. The next day, the reaction solution was put into 1.5 L of ice water, stirred until the ice melted, suction filtered, and the resulting solid was washed with water. Extraction was performed using ethyl acetate, and the organic layer was dehydrated with sodium sulfate and then concentrated with an evaporator to obtain 11.2 g of a yellow solid. By washing with a mixed solvent of hexane and ethyl acetate (volume ratio 1: 1), α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl-4-nitrophenyl carbonate was obtained as a slightly yellowish green solid with HPLC purity of 97 0.7 area%, isolated yield 50%.
α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl-4-nitrophenyl carbonate 4.5 g, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole (HOAt) 0.4 g, cis-2,6-dimethylpiperidine 7 g and 50 ml of dehydrated N, N-dimethylacetamide were placed in a 300 ml flask, stirred at 60 ° C. for 3 hours under a nitrogen stream, and then stirred at 70 ° C. for 1 hour. The reaction solution was put into 1.4 L of 1% by weight sodium hydrogen carbonate, and the precipitated solid was subjected to suction filtration. The solid on filtration was washed with 1% by weight of sodium bicarbonate until the filtrate became colorless and transparent, and then washed with water. The obtained solid was transferred to an Erlenmeyer flask, 200 ml of ethyl acetate was added, dehydrated with sodium sulfate, and concentrated with an evaporator. The obtained solid was purified by medium pressure preparative chromatography using a mixed solvent of hexane and ethyl acetate (YFLC-Eprep manufactured by Yamazen Co., Ltd.), and the fraction was concentrated to obtain a solid having a HPLC purity of 97.2 area%. Of 3.6 g was obtained. This was further recrystallized using a mixed solvent of ethanol and hexane (volume ratio 1: 8), and N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl represented by the following formula of slightly yellow crystals. 3.1 g of oxycarbonyl) -2,6-dimethylpiperidine (photobase generator 4) was obtained. The HPLC purity was 98.5 area%, and the isolated yield based on α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol was 36%. This compound was identified by 1 H-NMR (1.0 ppm d 3H —CH 3 , 1.3 ppm d 3H —CH 3 , 1.4-1.9 ppm m 6H —CH 2 —, 3.9 ppm s 6H OCH 3 3.9 ppm s 6H OCH 3 , 4.4 ppm m 2H —CH—N, 7.1 ppm s 1H CH—O, 7.2-7.7 ppm 7H aromatic C—H).

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[合成例5]
α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコールを用いる代わりに、α−(4−ニトロフェニル)−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコールを用いた以外は、合成例4と同様の操作により、下記式で表されるN−(α−(4−ニトロフェニル)−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン(光塩基発生剤5)を合成した(単離収率33%)。この化合物はH−NMRにより同定した(1.1ppm d 3H −CH3、1.3ppm d 3H −CH3、1.4−1.9ppm m 6H −CH2−、3.9ppm s 3H OCH3、3.9ppm s 3H OCH3、4.4ppm m 2H −CH−N、7.1ppm s 1H CH−O、7.5−8.2ppm 6H 芳香族C−H)。
[Synthesis Example 5]
Synthetic Example 4 except that α- (4-nitrophenyl) -2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol was used instead of α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol By the same operation, N- (α- (4-nitrophenyl) -2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) -2,6-dimethylpiperidine represented by the following formula (photobase generator 5) Was synthesized (isolation yield 33%). This compound was identified by 1 H-NMR (1.1ppm d 3H -CH 3, 1.3ppm d 3H -CH 3, 1.4-1.9ppm m 6H -CH 2 -, 3.9ppm s 3H OCH 3 3.9 ppm s 3H OCH 3 , 4.4 ppm m 2H —CH—N, 7.1 ppm s 1H CH—O, 7.5-8.2 ppm 6H aromatic C—H).

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[合成例6]
α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコールを用いる代わりにα−(2−ニトロ−4,5−ジメトキシフェニル)−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルアルコールを用いた以外は、合成例4と同様の操作により、下記式で表されるN−(α−(2−ニトロ−4,5−ジメトキシフェニル)−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)−2,6−ジメチルピペリジン(光塩基発生剤6)を合成した(単離収率16%)。この化合物はH−NMRにより同定した(1.3ppm d 6H −CH3、1.4−1.9ppm m 6H −CH2−、3.7ppm s 6H OCH3、4.0ppm s 6H OCH3、4.3ppm m 2H −CH−N、6.7ppm s 2H 芳香族C−H、7.7ppm s 2H 芳香族C−H、7.9ppm s 1H CH−O)。
[Synthesis Example 6]
Except for using α- (2-nitro-4,5-dimethoxyphenyl) -2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol instead of using α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol In the same manner as in Synthesis Example 4, N- (α- (2-nitro-4,5-dimethoxyphenyl) -2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl) -2 represented by the following formula: 6-dimethylpiperidine (photobase generator 6) was synthesized (isolation yield 16%). This compound was identified by 1 H-NMR (1.3 ppm d 6H —CH 3 , 1.4-1.9 ppm m 6H —CH 2 —, 3.7 ppm s 6H OCH 3 , 4.0 ppm s 6H OCH 3 , 4.3 ppm m 2H —CH—N, 6.7 ppm s 2H aromatic C—H, 7.7 ppm s 2H aromatic C—H, 7.9 ppm s 1H CH—O).

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[合成例7]
シス−2,6−ジメチルピペリジンを用いる代わりにピペリジンを用いた以外は合成例4と同様の操作により、下記式で表されるN−(α−フェニル−2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル)ピペリジン(光塩基発生剤7)を合成した(単離収率16%)。この化合物はH−NMRにより同定した(1.4−1.8ppm m 6H −CH2−、3.5ppm br 4H −CH2−N、3.9ppm s 3H OCH3、3.9ppm s 3H OCH3、7.0ppm s 1H CH−O、7.2−7.7ppm 7H 芳香族C−H)。
[Synthesis Example 7]
N- (α-phenyl-2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl represented by the following formula was obtained in the same manner as in Synthesis Example 4 except that piperidine was used instead of cis-2,6-dimethylpiperidine. Oxycarbonyl) piperidine (photobase generator 7) was synthesized (isolation yield 16%). This compound was identified by 1 H-NMR (1.4-1.8 ppm m 6H —CH 2 —, 3.5 ppm br 4H —CH 2 —N, 3.9 ppm s 3H OCH 3 , 3.9 ppm s 3H OCH 3 , 7.0 ppm s 1H CH—O, 7.2-7.7 ppm 7H aromatic C—H).

Figure 2010038837
Figure 2010038837

[比較合成例1]
特開平6−345711を参考にして、6.24gの2-ニトロ-4,5-ジメトキシベンジルアルコールと5.13gのシクロヘキシルイソシアネートから9.53gの2-ニトロ-4,5-ジメトキシベンジルオキシカルボニルシクロヘキシルアミン(比較光塩基発生剤1)を得た。
[Comparative Synthesis Example 1]
9.53 g of 2-nitro-4,5-dimethoxybenzyloxycarbonylcyclohexyl from 6.24 g of 2-nitro-4,5-dimethoxybenzyl alcohol and 5.13 g of cyclohexyl isocyanate with reference to JP-A-6-345711 An amine (Comparative Photobase Generator 1) was obtained.

[比較合成例2]
窒素雰囲気下、ディーン・スターク装置を装着した200mL三口フラスコ中、4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンズアルデヒド8.2gを脱水2−プロパノール100mLに溶解し、アルミニウムイソプロポキシド2.0gを加え105℃で7時間加熱攪拌を行った。途中溶媒の蒸発減少に伴い、2−プロパノール40mLを4回追加した。0.2N塩酸150mLにて反応を停止した後、クロロホルムにより抽出を行い、溶媒を減圧留去することにより6−ニトロベラトリルアルコール7.2gを得た。
窒素雰囲気下、200mL三口フラスコ中、6−ニトロベラトリルアルコール5.3gを脱水ジメチルアセトアミド100 mLに溶解しトリエチルアミン7.0 mLを加えた。氷浴下で、p−ニトロフェニルクロロフォルメイト5.5gを加えた後、室温で16時間攪拌した。反応液を水2Lに注ぎ込み、生じた沈殿をろ過した後、シリカゲルカラムクマトグラフィーにより精製することにより、4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンジル−p−ニトロフェニルカルボネートを6.4gを得た。
窒素雰囲気下、100mL三口フラスコ中、4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンジル−p−ニトロフェニルカルボネート3.6gを脱水ジメチルアセトアミド50mLに溶解し、2,6−ジメチルピペリジン5mL、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール0.36gを加え90℃で18時間加熱攪拌した。反応溶液を1%炭酸水素ナトリウム水溶液1Lに注ぎ込み、生じた沈殿をろ過した後、水にて洗浄することにより、特開2006−189591号公報に記載されていたN−{[(4,5−ジメトキシ−2−ニトロベンジル)オキシ]カルボニル}−2,6−ジメチルピペリジン2.7g(比較光塩基発生剤2)を得た。
[Comparative Synthesis Example 2]
Under a nitrogen atmosphere, 8.2 g of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzaldehyde was dissolved in 100 mL of dehydrated 2-propanol in a 200 mL three-necked flask equipped with a Dean-Stark apparatus, and 2.0 g of aluminum isopropoxide was added to the mixture at 105 ° C. And stirred for 7 hours. Along with the decrease in solvent evaporation, 40 mL of 2-propanol was added four times. After stopping the reaction with 150 mL of 0.2N hydrochloric acid, extraction was performed with chloroform, and the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain 7.2 g of 6-nitroveratryl alcohol.
Under a nitrogen atmosphere, 5.3 g of 6-nitroveratryl alcohol was dissolved in 100 mL of dehydrated dimethylacetamide in a 200 mL three-necked flask, and 7.0 mL of triethylamine was added. In an ice bath, 5.5 g of p-nitrophenyl chloroformate was added, and the mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The reaction solution was poured into 2 L of water, and the resulting precipitate was filtered and purified by silica gel column chromatography to obtain 6.4 g of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-p-nitrophenyl carbonate. .
Under a nitrogen atmosphere, 3.6 g of 4,5-dimethoxy-2-nitrobenzyl-p-nitrophenyl carbonate was dissolved in 50 mL of dehydrated dimethylacetamide in a 100 mL three-necked flask, 5 mL of 2,6-dimethylpiperidine, 1-hydroxybenzo 0.36 g of triazole was added and the mixture was stirred with heating at 90 ° C. for 18 hours. The reaction solution was poured into 1 L of a 1% aqueous sodium hydrogen carbonate solution, the resulting precipitate was filtered, and then washed with water, whereby N-{[(4,5- Dimethoxy-2-nitrobenzyl) oxy] carbonyl} -2,6-dimethylpiperidine (2.7 g, comparative photobase generator 2) was obtained.

[合成例3:ポリイミド前駆体の合成]
窒素置換した500mL4つ口セパラブルフラスコに、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル20.0g(100mmol)および脱水N−メチルピロリドン200mLを入れ、氷浴下で撹拌して溶解させた。この溶液に3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.4g(100mmol)を加え、氷浴下で2時間攪拌した。反応溶液をアセトンにより再沈殿し、濾取して得られた沈殿物を室温で8時間減圧乾燥することにより、ポリアミド酸(ポリイミド前駆体1)を白色固体として定量的に得た。
[Synthesis Example 3: Synthesis of polyimide precursor]
In a 500 mL four-necked separable flask purged with nitrogen, 20.0 g (100 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 200 mL of dehydrated N-methylpyrrolidone were added and dissolved by stirring in an ice bath. To this solution, 29.4 g (100 mmol) of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride was added and stirred for 2 hours in an ice bath. The reaction solution was reprecipitated with acetone, and the precipitate obtained by filtration was dried under reduced pressure at room temperature for 8 hours, whereby polyamic acid (polyimide precursor 1) was quantitatively obtained as a white solid.

<試験>
(1)モル吸光係数の測定
光塩基発生剤1〜7、及び比較光塩基発生剤1〜2をそれぞれ、電子天秤を用いて秤量し、メスフラスコを用いることにより、濃度10−4mol/Lのアセトニトリル溶液を調製した。この溶液を石英セル(光路長1cm)に入れ、分光光度計(島津製作所社製UV−2550)により190〜800nmの波長範囲での紫外−可視吸収スペクトルを測定した。スペクトルで得られた吸光度から、下式によりモル吸光係数ε(365、405、436nm)を測定した。結果を表1に示す。本発明に用いられる光塩基発生剤1〜6は波長405および436nmの光を吸収することが分かった。光塩基発生剤7は波長405nmの光を吸収することが分かった。比較光塩基発生剤1〜2については、波長436nmに吸収をもたず、405nmにおいても、光塩基発生剤1〜7より吸収が弱いことが明らかになった。
<Test>
(1) Measurement of molar extinction coefficient Photobase generators 1 to 7 and comparative photobase generators 1 and 2 are weighed using an electronic balance, respectively, and a concentration of 10 −4 mol / L is obtained using a measuring flask. Acetonitrile solution was prepared. This solution was put in a quartz cell (optical path length: 1 cm), and an ultraviolet-visible absorption spectrum in a wavelength range of 190 to 800 nm was measured with a spectrophotometer (Shimadzu Corporation UV-2550). From the absorbance obtained from the spectrum, the molar extinction coefficient ε (365, 405, 436 nm) was measured by the following formula. The results are shown in Table 1. It was found that the photobase generators 1 to 6 used in the present invention absorb light having wavelengths of 405 and 436 nm. It was found that the photobase generator 7 absorbs light having a wavelength of 405 nm. The comparative photobase generators 1 and 2 did not absorb at a wavelength of 436 nm, and the absorption was weaker than that of the photobase generators 1 to 7 even at 405 nm.

Figure 2010038837
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(2)光分解能の測定
光塩基発生剤1〜7、及び比較光塩基発生剤1〜2について、石英製NMRチューブ中に電子天秤を用いて1.0mg秤量し、重アセトニトリル0.5mLを加え溶解させた。このサンプルに、350nm以下の波長を透過しないフィルター1を介して高圧水銀灯(ウシオ電機社製SPOT CURE SP−III 250UA、ランプ型番:USH−255BY)の全波長をフィルター通過前100J/cm(i線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−150、受光器:UVD−S365)、フィルター通過後18.2J/cm(i線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−150、受光器:UVD−S365)により光を照射し、照射前後のNMRスペクトルの比較を行うことにより、i(365nm)線以上の波長領域における光分解性の評価を行った。
同様に、380nm以下の波長を透過しないフィルター2を介して高圧水銀灯の全波長をフィルター通過前100J/cm(i線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−150、受光器:UVD−S365)、470J/cm(h線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−101、受光器:UVD−405PD)、フィルター通過後0J/cm(i線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−150、受光器:UVD−S365)、160J/cm(h線換算:紫外線照度計:ウシオ電機社製UIT−101、受光器:UVD−405PD)により光を照射し、照射前後のNMRスペクトルを比較することにより、h線(405nm)以上の波長領域における光分解性の評価を行った。
図1にフィルター1とフィルター2の透過率曲線を示す。光分解性の評価結果を表2に示す。
(2) Measurement of optical resolution About photobase generators 1-7 and comparative photobase generators 1-2, 1.0 mg was weighed into an quartz NMR tube using an electronic balance, and 0.5 mL of heavy acetonitrile was added. Dissolved. Through this filter, all the wavelengths of a high-pressure mercury lamp (SPOT CURE SP-III 250UA, lamp model number: USH-255BY, manufactured by USHIO INC.) Are passed through the filter 1 that does not transmit a wavelength of 350 nm or less before passing through the filter at 100 J / cm 2 (i Line conversion: UV illuminance meter: UIT-150 manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., light receiver: UVD-S365), 18.2 J / cm 2 after passing through the filter (i-line conversion: UV illuminance meter: UIT-150 manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., light reception) Device: UVD-S365) was irradiated, and the NMR spectra before and after irradiation were compared to evaluate the photodegradability in the wavelength region of i (365 nm) or longer.
Similarly, the total wavelength of the high-pressure mercury lamp is 100 J / cm 2 before passing through the filter 2 through the filter 2 that does not transmit the wavelength of 380 nm or less (i-line conversion: ultraviolet illuminance meter: UIT-150 manufactured by Ushio Electric Co., photoreceiver: UVD- S365), 470 J / cm 2 (h-line conversion: UV illuminance meter: UIT-101 manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., receiver: UVD-405PD), 0 J / cm 2 after passing through the filter (i-line conversion: UV illuminance meter: Ushio Electric) Irradiated with before and after irradiation by UIT-150 manufactured by company, light receiver: UVD-S365), 160 J / cm 2 (h ray conversion: UV illuminance meter: UIT-101 manufactured by Ushio Electric Co., Ltd., light receiver: UVD-405PD) By comparing the NMR spectra, photodegradability in the wavelength region of h-line (405 nm) or more was evaluated.
FIG. 1 shows transmittance curves of the filter 1 and the filter 2. Table 2 shows the evaluation results of photodegradability.

Figure 2010038837
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光塩基発生剤1〜7は、i線、及びh線の波長領域において光分解性があることが明らかとなった。比較光塩基発生剤1〜2は、h線には光分解性がなく、i線の感度も光塩基発生剤1〜7に比べて劣ることが明らかとなった。   It has been clarified that the photobase generators 1 to 7 have photodegradability in the wavelength range of i-line and h-line. Comparative photobase generators 1 and 2 were found to have no photodegradability in h-rays, and i-line sensitivity was inferior to photobase generators 1 to 7.

(3)熱安定性の測定
光塩基発生剤1〜7、及び比較光塩基発生剤1〜2について、DTG−60(島津製作所製)を用いて30℃から600℃まで昇温速度10℃/minでTG−DTA測定を行った。5%重量減少温度を算出し、耐熱性の評価を行った。耐熱性の評価結果を表3に示す。
(3) Measurement of thermal stability About photobase generators 1-7 and comparative photobase generators 1-2, a temperature increase rate of 10 ° C./30° C. to 600 ° C. using DTG-60 (manufactured by Shimadzu Corporation) TG-DTA measurement was performed at min. The 5% weight loss temperature was calculated and the heat resistance was evaluated. Table 3 shows the evaluation results of heat resistance.

Figure 2010038837
Figure 2010038837

光塩基発生剤1〜7、及び比較光塩基発生剤1〜2は200℃以上の5%重量減少温度を有することが明らかになった。   Photobase generators 1-7 and comparative photobase generators 1-2 were found to have a 5% weight loss temperature of 200 ° C. or higher.

(実施例1)
光塩基発生剤1を0.2g、上記ポリイミド前駆体1を1g、N−メチルピロリドン9gに溶解させ、本発明の感光性樹脂組成物(感光性樹脂組成物1)を得た。
Example 1
The photobase generator 1 was dissolved in 0.2 g, the polyimide precursor 1 was dissolved in 1 g, and N-methylpyrrolidone 9 g to obtain a photosensitive resin composition (photosensitive resin composition 1) of the present invention.

(実施例2)
光塩基発生剤1を0.18g、上記ポリイミド前駆体1を1.2g、N−メチルピロリドン8.8gに溶解させ、本発明の感光性樹脂組成物(感光性樹脂組成物2)を得た。
(Example 2)
0.18 g of the photobase generator 1, 1.2 g of the polyimide precursor 1 and 8.8 g of N-methylpyrrolidone were dissolved to obtain a photosensitive resin composition (photosensitive resin composition 2) of the present invention. .

(実施例3)
光塩基発生剤3を0.18g、上記ポリイミド前駆体1を1.2g、N−メチルピロリドン8.8gに溶解させ、本発明の感光性樹脂組成物(感光性樹脂組成物3)を得た。
(Example 3)
The photobase generator 3 was dissolved in 0.18 g, the polyimide precursor 1 was dissolved in 1.2 g, and N-methylpyrrolidone 8.8 g to obtain a photosensitive resin composition (photosensitive resin composition 3) of the present invention. .

(比較例1)
比較光塩基発生剤1を0.18g、上記ポリイミド前駆体1を1.2g、N−メチルピロリドン8.8gに溶解させ、感光性樹脂組成物(比較感光性樹脂組成物1)を得た。
(Comparative Example 1)
Comparative photobase generator 1 was dissolved in 0.18 g, the polyimide precursor 1 was dissolved in 1.2 g, and N-methylpyrrolidone 8.8 g to obtain a photosensitive resin composition (comparative photosensitive resin composition 1).

(比較例2)
比較光塩基発生剤2を0.18g、上記ポリイミド前駆体1を1.2g、N−メチルピロリドン8.8gに溶解させ、感光性樹脂組成物(比較感光性樹脂組成物2)を得た。
(Comparative Example 2)
Comparative photobase generator 2 was dissolved in 0.18 g, the polyimide precursor 1 was dissolved in 1.2 g and N-methylpyrrolidone 8.8 g to obtain a photosensitive resin composition (comparative photosensitive resin composition 2).

[評価]
(1)熱硬化温度
感光性樹脂組成物1を用いて、露光して光塩基発生剤からアミンを発生させた塗膜と、露光せずに光塩基発生剤からアミンを発生させなかった塗膜を比較し、アミンの存在の有無によるポリイミド前駆体のイミド化率の差を観測した。
感光性樹脂組成物1をクロムめっきされたガラス板上に最終膜厚1μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で5分間乾燥させた。そこへ、手動露光装置(大日本科研製、MA−1100)でi線換算で、2J/cm紫外−可視光線照射を行った。この塗膜および未露光の塗膜を、Varian製FTS7000及び、アズワン社製、HOTPLATE EC−1200を用い、室温から5℃/minで加熱を300℃まで行いながら赤外分光スペクトルを測定した。
加熱にしたがって前駆体由来のスペクトルが消失し、加熱によって生成したポリイミド由来のピークが現れた。イミド化の進行状況を確認する為に、測定後の生成したポリイミド由来の1770cm−1のピーク高さをプロットした。
[Evaluation]
(1) Thermosetting temperature Using photosensitive resin composition 1, a coating film that was exposed to generate amine from the photobase generator, and a coating film that was not exposed to light and did not generate amine from the photobase generator The difference of the imidation ratio of the polyimide precursor by presence or absence of amine was observed.
The photosensitive resin composition 1 was spin-coated on a chromium-plated glass plate so as to have a final film thickness of 1 μm, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 5 minutes. Thereto, 2J / cm 2 ultraviolet-visible light irradiation was performed in terms of i-line with a manual exposure apparatus (manufactured by Dainippon Kaken, MA-1100). The infrared spectroscopic spectrum of this coating film and the unexposed coating film was measured using a Varian FTS7000 and an AS ONE HOTPLATE EC-1200 while heating from room temperature to 5 ° C./min to 300 ° C.
The spectrum derived from the precursor disappeared with heating, and a peak derived from polyimide generated by heating appeared. In order to confirm the progress of imidization, the peak height of 1770 cm −1 derived from the produced polyimide after measurement was plotted.

その結果は図2に示した通りである。露光して光塩基発生剤からアミンを発生させた塗膜は、未露光の光塩基発生剤からアミンを発生させなかった塗膜に比べて前駆体の減少がより低温で起こっており、アミンの存在の有無によるイミド化率の差が170℃付近で最大となることがわかった。露光部と未露光部のイミド化率の差からPEB温度は140℃から200℃がのぞましいことがわかった。   The result is as shown in FIG. In the coating film that was exposed to light and generated amine from the photobase generator, the precursor decreased at a lower temperature than the coating film that did not generate amine from the unexposed photobase generator. It was found that the difference in the imidization ratio depending on the presence or absence was the maximum at around 170 ° C. It was found that the PEB temperature is preferably 140 ° C. to 200 ° C. from the difference in the imidization ratio between the exposed and unexposed areas.

(2)パターン形成
感光性樹脂組成物2を、それぞれガラス板上に乾燥後膜厚10μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で15分間乾燥させた。そこへ、手動露光装置(大日本科研製、MA−1100)でi線換算で、3000mJ/cmの紫外−可視光線照射を行い、その後、145℃のホットプレート上で10分間加熱したのち、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド 2.38%溶液にイソプロパノールを10wt%添加した溶液に浸漬した。その結果、露光部が現像液に溶解せず残存したパターンを得ることができた。さらに、それらのサンプルを300℃で1時間加熱しイミド化を行った。
この結果から、本発明の感光性樹脂組成物は、良好なパターンを形成することできることが明らかとなった。
(2) Pattern formation The photosensitive resin composition 2 was spin-coated on a glass plate so as to have a film thickness of 10 μm after drying, and dried on a hot plate at 100 ° C. for 15 minutes. Then, after performing ultraviolet-visible light irradiation of 3000 mJ / cm 2 in terms of i-line with a manual exposure device (manufactured by Dainippon Kaken, MA-1100), and then heating on a hot plate at 145 ° C. for 10 minutes, Tetramethylammonium hydroxide was immersed in a solution obtained by adding 10 wt% of isopropanol to a 2.38% solution. As a result, a pattern was obtained in which the exposed portion remained undissolved in the developer. Furthermore, those samples were heated at 300 ° C. for 1 hour to perform imidization.
From this result, it became clear that the photosensitive resin composition of the present invention can form a good pattern.

同様に感光性樹脂組成物3を用いてパターン形成を行い、3000mJ/cm露光時において露光部が現像液に溶解せず残存したパターンを得ることができた。Similarly, pattern formation was performed using the photosensitive resin composition 3, and a pattern was obtained in which the exposed portion was not dissolved in the developer during 3000 mJ / cm 2 exposure.

また、同様に比較感光性樹脂組成物1を用いてパターン形成を行ったが、6000mJ/cm露光時においても、露光部における残膜率が低下し、良好なパターン膜を得ることができなかった。Similarly, pattern formation was performed using the comparative photosensitive resin composition 1, but even at the time of exposure to 6000 mJ / cm 2 , the remaining film ratio in the exposed portion was lowered and a good pattern film could not be obtained. It was.

また、同様に比較感光性樹脂組成物2を用いてパターン形成を行ったが、6000mJ/cm露光時においても、露光部における残膜率が低下し、良好なパターン膜を得ることができなかった。Similarly, pattern formation was performed using the comparative photosensitive resin composition 2, but even when exposed to 6000 mJ / cm 2 , the remaining film ratio in the exposed portion was lowered, and a good pattern film could not be obtained. It was.

Claims (15)

一般式(I)で表される光塩基発生剤、及びポリイミド前駆体を含有する、感光性樹脂組成物。
Figure 2010038837
(上記一般式(I)において、R1及びR2はそれぞれ独立に置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R1とR2とが連結して置換基を有してもよい炭素数1〜24のアルキレン基または置換基を有してもよい炭素数6〜24のアリーレン基を形成してもよく、
3及びR4はそれぞれ独立に水素原子、置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基または置換基を有してもよい炭素数6〜12のアリール基を示し、R3およびR4の少なくとも1つは水素原子ではなく、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成してもよく、
5〜R9はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜12のアルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、アミノ基、炭素数1〜12のアルキルアミノ基、炭素数1〜12のアシルオキシ基、ニトロ基、又は炭素数1〜12のアシル基を示す。)
The photosensitive resin composition containing the photobase generator represented by general formula (I), and a polyimide precursor.
Figure 2010038837
(In the above general formula (I), R 1 and R 2 are each independently an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms. R 1 and R 2 are linked to form an alkylene group having 1 to 24 carbon atoms which may have a substituent or an arylene group having 6 to 24 carbon atoms which may have a substituent. You can,
R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an optionally substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and R 3 And at least one of R 4 is not a hydrogen atom, but R 3 and R 4 may be linked to form a cyclic structure that may contain a hetero atom,
R 5 to R 9 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, a halogen atom, a cyano group, an amino group, or a carbon number. An alkylamino group having 1 to 12 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 12 carbon atoms, a nitro group, or an acyl group having 1 to 12 carbon atoms; )
前記光塩基発生剤において、R3及びR4は水素原子又は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基である、請求の範囲第1項に記載の感光性樹脂組成物。2. The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein in the photobase generator, R 3 and R 4 are a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. 前記光塩基発生剤において、R3及びR4は置換基を有してもよい炭素数1〜12のアルキル基である、請求の範囲第1項又は第2項に記載の感光性樹脂組成物。In the photobase generator, R 3 and R 4 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent group, claim 1, wherein or a photosensitive resin composition according to paragraph 2 . 前記光塩基発生剤において、R3とR4とが連結してヘテロ原子を含んでも良い環状構造を形成している、請求の範囲第1項に記載の感光性樹脂組成物。The photosensitive resin composition according to claim 1, wherein in the photobase generator, R 3 and R 4 are linked to form a cyclic structure that may contain a hetero atom. 前記一般式(I)で表される光塩基発生剤において、R1とR2がメチル基である、請求の範囲第1項乃至第4項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。The photosensitive resin composition in any one of Claim 1 thru | or 4 whose R < 1 > and R < 2 > is a methyl group in the photobase generator represented by the said general formula (I). 前記ポリイミド前駆体は、それ自体が塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進されるものである、請求の範囲第1項乃至第5項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the polyimide precursor itself is one whose reaction to the final product is promoted by the action of a basic substance. . 前記ポリイミド前駆体は、それ自体が塩基性物質の作用によって最終生成物への反応が促進され、且つ、加熱により溶解性が変化するものである、請求の範囲第1項乃至第6項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   The polyimide precursor according to any one of claims 1 to 6, wherein the polyimide precursor itself is a substance whose reaction to the final product is promoted by the action of a basic substance and whose solubility is changed by heating. A photosensitive resin composition according to claim 1. 更に、増感剤を含有する請求の範囲第1項乃至第7項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   Furthermore, the photosensitive resin composition in any one of the Claims 1 thru | or 7 containing a sensitizer. 前記ポリイミド前駆体がポリアミック酸である、請求の範囲第1項乃至第8項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition in any one of Claim 1 thru | or 8 whose said polyimide precursor is a polyamic acid. 前記光塩基発生剤が400nm以上の波長の電磁波に対して光分解性を有する、請求の範囲第1項乃至第9項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition in any one of Claim 1 thru | or 9 with which the said photobase generator has photodegradability with respect to the electromagnetic waves with a wavelength of 400 nm or more. 前記光塩基発生剤の5%重量減少温度が170℃以上である、請求の範囲第1項乃至第10項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   The photosensitive resin composition in any one of Claim 1 thru | or 10 whose 5% weight reduction | decrease temperature of the said photobase generator is 170 degreeC or more. 塗料又は印刷インキ、或いは、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム、光学部材又は建築材料の形成材料として用いられる、請求の範囲第1項乃至第11項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物。   Paint or printing ink, or color filter, flexible display film, semiconductor device, electronic component, interlayer insulation film, wiring coating film, optical circuit, optical circuit component, antireflection film, hologram, optical member or building material The photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 11, which is used as a material. 前記請求項1乃至12のいずれかに記載の感光性樹脂組成物又はその硬化物により少なくとも一部分が形成されている、印刷物、カラーフィルター、フレキシブルディスプレー用フィルム、半導体装置、電子部品、層間絶縁膜、配線被覆膜、光回路、光回路部品、反射防止膜、ホログラム、光学部材又は建築材料いずれかの物品。   A printed material, a color filter, a film for flexible display, a semiconductor device, an electronic component, an interlayer insulating film, at least partly formed of the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 12 or a cured product thereof. Article of any of wiring coating film, optical circuit, optical circuit component, antireflection film, hologram, optical member or building material. 前記請求の範囲第1項乃至第12項のいずれかに記載の感光性樹脂組成物からなる塗膜又は成形体の表面に、所定のパターン状に電磁波を照射し、前記塗膜又は成形体の電磁波照射部位の溶解性を選択的に低下させた後、現像する、ネガ型パターン形成方法。   The surface of the coating film or molded body comprising the photosensitive resin composition according to any one of claims 1 to 12 is irradiated with electromagnetic waves in a predetermined pattern, and the coating film or molded body A negative pattern forming method of developing after selectively reducing the solubility of an electromagnetic wave irradiation site. 電磁波を照射後、加熱処理を行って、前記塗膜又は成形体の電磁波照射部位の溶解性を選択的に低下させる、請求の範囲第14項に記載のネガ型パターン形成方法。   The negative pattern forming method according to claim 14, wherein the heat treatment is performed after the irradiation with the electromagnetic wave to selectively reduce the solubility of the electromagnetic wave irradiation site of the coating film or molded body.
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