JPS6194043A - 感光性耐熱材料 - Google Patents

感光性耐熱材料

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JPS6194043A
JPS6194043A JP21535384A JP21535384A JPS6194043A JP S6194043 A JPS6194043 A JP S6194043A JP 21535384 A JP21535384 A JP 21535384A JP 21535384 A JP21535384 A JP 21535384A JP S6194043 A JPS6194043 A JP S6194043A
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JP
Japan
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tables
formulas
formula
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mathematical
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Pending
Application number
JP21535384A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Kubota
繁 久保田
Satoshi Yanagiura
聡 柳浦
Norimoto Moriwaki
森脇 紀元
Torahiko Ando
虎彦 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/038—Macromolecular compounds which are rendered insoluble or differentially wettable
    • G03F7/0387—Polyamides or polyimides

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、新規な感光性耐熱材料に関する。
〔従来の技術〕
半導体工業において面体素子の絶縁層やパッシベーショ
ン層として有機材料を用い次場合、低応力性および平滑
性などの優れた性質が得られるため、一部の半導体菓子
に実用化されている。
固体素子の製造においてはダイボンデング工程等のよう
に加熱作業が多数含捷れるため、耐熱性の有機材料を使
用する必要がある。そのため、通常耐熱性に優れたポリ
イミドが広く検討さtている。
ポリイミドケ固体素子の絶縁層やノ(ツシベーション層
として利用する場合、上下導体層の導通部や外部リー 
ド線との接続のためのスルーホール孔なと微細加工ケ施
す工程では、一般に、フオトレジスIf使用するポリイ
ミドの化学エツチング処理が行なわハ、ている。しかし
ながら、この化学エツチング処理でQゴフオトl/シス
トの塗布や剥離の工程を含むため全体として煩雑なプロ
セス工程となる。捷た、レリーフパターン全レジスト全
弁して転写することによる寸法精1iの低下が起る。そ
のため、微細加工工程の簡略化や面精度化に図るため、
面接光でパターニング可能な耐熱(材料の開発が望寸れ
でいた。
上記目的のための一つとして特公昭49−1’73’i
’4号公癲に、ポリアミド酸と重クロム酸塩とからなる
感光性耐熱材料が提案された。
捷た、特開昭49−115541号公報にはピロメリッ
ト酸誘導体から誘導される感光性ポリアミド酸が+M案
されている。
さらに、特開昭55−45’745号公報にポリアミド
酸と不飽和エポキシの反応による感光性ポリアミド酸が
提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来のポリアミド酸と重クロム酸塩とから
なる場合には、該(材料は暗反応を伴うため保存安定性
に乏しいという問題点を有している。
また、ピロメリット酸誘導体は粘稠で、しかも精製が困
難であることから、仮に精製できても高価になるという
問題点ケ有している。
さらに、ポリアミド酸と不飽和エポキシの反応は、反応
促進剤が必要であり、反応後の保存安定性も極めて悪い
という問題点を有している。
この発##け、かかる問題点を解決するためになされた
もので、保存安定性に優れ、製造工程が簡単で、新規な
感光性#熱材料を得ることを目的とする。
[問題点を解決するための手段] この発明の感光性耐熱材料は、一般式 背   背 (式中、R1け2価の有機基、R2は1価の有機基、R
13に4価の有機基ケ示L−n汀任意の自然数ケ示す。
)で示されるジアミノ化合物と、一般式 %式% (式中、R4[4価の有機基ケ示す。)で示されるテト
ラカルボン酸二無水物を反応させて得られるポリキナゾ
ロンイミド前駆体(A)に、一般式(式中、R5は不飽
和結合を有する1価の有機基を示す。)で示されるアジ
リジン化合物(Bj 全反応して得られる重合体(I)
および一般式%式%(41 (式中+ R6け2価の有機基ケ示す。)で示されル芳
香族ヒスアジド(lll’を含有するものである。
[作用〕 上記組成物を含有するこの発明の感光性耐熱材料を用い
ることにより、上記目的を達成することができる。
〔実織例〕
この発明に係わるジアミノ化合物は、一般式illで示
される構造を持ったものであり、一般式(式中、R2け
1価の有機基、 R3け4価の有儂基全示す。)で示さ
れるビスオキサジノンと一般式 %式%(6) (式中、R1け2価の有機基ケ示す。)で示されるジア
ミンとにより合成することができる。
上記ジアミンげ、例えばP−フェニレンジアミン、m−
フェニレンジアミン、4.4′−ジアミノジフェニルエ
ーテル、4.4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4
′−ベンジジン、3.37−ベンジジン、4.4’−シ
(a−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホン、4.4
7−ジ(4−アミノフェノキシ)ジフェニルスルホンお
よび1,5−ジアミノナフタレンの内の少frくとも一
種が好まL(用いられる。
捷だ、ビスオキサジノンの合成法け、刊行物(雑誌名:
 Journa’l of Polymer Elci
encθ第60巻第59貞(1962年発行)および雑
誌名:工業化学雑誌第73巻第6号第1239頁(19
’70年発行)等)に5己載されており、例えばベンズ
ジ(メチルオキサシン)、6,6′−メチレンビス(2
−メチル−4゜3.1〜ベンゾオキサジン−4−オン)
、6,6′−オキシビス(2−メチル−4,3,1−ベ
ンゾオキサジン−4−オン)、6.6′−チオビス(2
−メチル−4、,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン
)、ビフエニールジ(メチルオキサシン)およびナツタ
レンジ(メチルオキサシン)の内の少fx(とも−sケ
用いることができる。
この発明に係わる一般式[1のジアミノ化合物は上6己
ジアミンとビスオキサジノンとゲ、クレン゛−ル類、N
−メチル−2−ピロリドン、N、N−ジメチルアセトア
ミド等の有機m媒中で反応させることにより谷筋に合成
できる3ここで、配合比を1.2≦ジアミンのモル数/ ビスオキサジノンのモル数≦2 の範囲内に選択することにより一般式il+のジアミノ
化合物において、l≦n≦5の範囲内の化合物を得るこ
とがで六る。n ) 5で合成したジアミノ化合物を用
いて得られたこの発114の実施例の感光性耐熱材料に
汀、感光性の低下がみられる。
この発明に係わるテトラカルボン酸二無水物汀一般式(
2)で示される構造を持っており、例えば、ピロメリッ
ト酸二無水物、s、3′、4.a’−ベンゾフエノンテ
トラカルボン酸二無水物およびビスフタル酸二無水物の
内の少なぐとも一種が最終硬化物として優れた#熱性を
与えるので好捷しいが、芳香族のものであれば、どのよ
うなものを用いても何らさしつかえない。
この発明において、ジアミノ化合物(11とテトラカル
ボン酸二無水物とを反応させて、ポリキナゾロンイミド
前駆体(蜀全得る場合、上記反応物に不活性であり、か
つ得られる重合体に対して良溶媒中で、 の配合化で反応させるのが好適である。
溶媒として、例えば、N、N’−ジメチルアセトアミド
、N、N−ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピ
ロリドン、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホ
アミドなどが好適に用いられる。
寸た。これらの反応は、80℃以下の温度で2〜10時
間行なわれるのが好適である。80℃以上では、不溶性
となり、2時間以下でけ反応が不充分である。
この発明に係わる一般式+31で示されるアジリジン化
合物(Blとしてげ、例オば CH2 0H2= OH−CC00CH2CH−N  lCH2 0T(2 0H2=  CH−CH2− CH2 CH2 々どの内の少なくとも一種が用いられる。
なお、これらアジリジン化合物(Blとポリキナゾロン
イミド前駆体(A) Th反応させて重合体(II(r
iる反応け80°C以下、好ましくけ室温付近で行なわ
れる。該反応は塩類、酸化物、t4基等の反応促進剤ケ
用いなくとも速やかに進行し、不純物1目ないためこの
発明の感光性耐熱材料は極めて優れた呆存安定性全有す
る。捷た、上記反応において、五記アジリジン化合物(
Bl k上記ポリキナゾロンイミド前駆体(Al中の側
鎖のカルボキシル基に対して0.2〜2.0当重、好ま
しくけ0.5〜1.5当量の範用内で反応させるのが良
い。0.2当奮以下であると露光による架橋反応が充分
に起らず、レリーフパターン形成能に劣る。また、2.
0当量ケ越えると、最終工程での熱処理後の硬化物の熱
安定性が笑る。
この発明に係わる芳香族ビスアジド([1け、一般式(
4)で示される構造を持っており、感光性架橋剤として
作用し、例えば、2,6′−ジ(P−アジドベンザル)
−4−メチルシクロヘキサノン、2.6−ジ(P−アジ
ドベンザル)シクロヘキサノン、4.4′−ジアジドベ
ンザルアセトン、4,4′−ジアジドスチルベン、4.
4′−ジアジドカルコン、4.4’ −ジアジドベンゾ
フェノン、2.8−ジγシトアクリジン、4,4/−ジ
アジドジフェニルメタンおよび4.4′−ジアジドジフ
ェニルアミンの内の少な(とも一種が用いられる。
なお、上記芳香族ビスアジド(II)は、上記重合体(
1)に対」〜で、1〜5034蓋チの範囲内で添加する
のが好渣しい。1重量%以下の添加では架橋効果が有効
に表われず、50垂を係ケ超えると得られる硬化物の熱
安定性が劣る。
即ち、この発明の感光性耐熱材料は、ポリキナゾロンイ
ミド前駆体(A)に、アジリジン化合物(Blv反応し
て得られる重合体(I)および芳香族ビスアジド(Il
l (7主成分とするものであり、このものだけを用い
て露光しても鮮明なレリーフパターンが得られるか、例
えば光増感剤全0.01〜10i駿係乱有すれば、著る
しい光増感効果を得ることができる。
そのような光増感剤として、例えば、シアノアクリジン
、、z−クロロ−1,8−7タロイルナフタレン、゛r
ントラトロン、2′−プロモー1.2−ベンゾアントラ
キノン 2/−クロロ−1,2−ベンズアントラキノン
、1.2−ベンズアントラキノン、1.8=ジニトロピ
レン、1−二トロピレン、5−ニトロアセナフテンおよ
びミヒラーズケトンの内の少なくとも一梗が用いられる
。
この発明の感光性耐熱材料ケ、例えばガラス板またけシ
リコンウェーハ上に回転塗布し、50〜90℃で乾燥し
たのち、所定のパターンマスク/i−通して露光【1、
次いτN−メチルー2−ピロIノドン、N、N−ジメチ
ルアセトアミドなどの溶剤で現像することにより未露元
部は洗い流されて端面のシャープなレリーフパターンが
得られる。50℃以下では溶媒の揮発が不充分で粘性が
残り、90℃以上では不溶化がおこる。さらに、その後
、200〜400°Cの熱処理を行なうことにより、耐
熱性、耐薬品性および電気妬性質の優れた、良好なパタ
ーンケ有する硬化物が得られる。
この発明の感光性耐熱材料汀、室温遮光下で数ケ月間安
定に保存できる。
以下、この発1.IJIを実施例に基づいて、さらに詳
しく説明するが、この発明けかかる実施例のみに限定さ
れるものではない。
なお、実施例で用いた化合物は以下に示したように略し
た。
テトラカルボン酸二無水物 アジリジン化合物 H2 芳香族ビスアジド 実施例1 温度計、攪拌機、チッ素導入管、リフラックス管を備え
た5oomtのフラスコに、4,4′ジアミノジフ工ニ
ルエーテル40g(0,2モル)と300gのm−クレ
ゾールケ加え、さらに6,6′−メチレンビス(2−メ
チル−4,3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)の3
3.4g (0,1モル)′(r追加し、100℃で1
時間、180°Cで6時間反応させた。反応後、室温に
冷却し、多量のアセトン中に沈澱させ、十分洗浄後、減
圧乾燥させて、ジアミノ化合物ケ得た。収率け89チ、
融点に1′70℃であった。捷だ、アミン基当量の測定
を行なった結果、3’i’Oの値を得た。
さらに、温度計、攪拌機、チッ素導入管、カルシウム管
を備えた4つ1]フラスコに、上記ジアミノ化合物’i
’、4g (0,01モル)とN−メチル−2−ピロリ
ドン(以下、NMPと略す。) 80g f加え、室幅
下で均一に溶解させた。ついで、BTDAの3.22g
 (0,01モル)を加え、15℃f8時間反応させて
、ポリキナゾロンイミド前駆体(A)を得之。
さらに、AEMの3.1g (0,02モル)?加え・
20°Cで4時間反応させに後、ADHの1.1g(r
−加え、均一に混合させ、この発明の一実癩例の感光性
耐熱材料(+−得た。
これをガラス板上にスピンコードし、80℃、 15分
間乾燥させたのち、所定のマスクを通して20秒間紫外
、碗曙光を行なった(超高圧水銀灯500W30cm)
。
露光後、NMP中に60〜120秒間浸漬することによ
り良好なレリーフパターンが得らh7fc−6別に、I
:記この発明の一実捲例の感光性耐熱材料を銅板に塗布
し、上記と同じ蕗元装置ケ用いて30秒間、全面に露光
した。その後、200°C1時間、チッ素雰囲気下35
0°Cで1時間加熱ケ行なった。
このようにして得られた硬化物の電気特性?測子した結
果、絶縁耐圧30 okv/mm 、誘電率2.8 (
1kH2)、体積抵抗率3X10”Ω・QmO値が得ら
れ、通常のポリイミドと同程度の電気特性を示すことが
解る。また、空気中5℃/分の昇温速度で熱亘噴減少を
fA11定した結果、初期分解開始温度け410℃であ
り、熱安定性に優れていることが解った。
実施例2〜13 表IK示した各成分の自己台により、ジアミノ化合物ヲ
得、このジアミノ化合物を用いて、表2の配合曖に従い
、実施例1と同様の操作全行なって、この発明の実施例
の感光性耐熱材料分得た。
得られた材料ケガラス板に塗布し、実施例1と同様の画
像形成処理全行ない、結果全表3に示し。
従来のものと同程度の感光性を示すものケ良とした。
一方、銅板に塗布し、露光後200℃ 1時間、チッ素
雰囲気下350℃1時間熱処理を行なったものの電気特
性、耐熱性を測定した。これらの結果も表3に示した。
その結果、従来のポリイミドと同相IWの電気特性を示
し、又、熱安定性に優れていることが解る。
捷た、室温a尤Fで3ケ月間放置したのち、実施例1と
同様の画像処理全行ない、パターニング性(17調べ、
その結果を表3に合わせて示した。
それによると、従来のもののパターニング可能な保存期
間が室温遮光下で1ケ月間であるのに対し、保存安定性
にも優れているのが解る。
r発明の効果〕 この発明汀以上説中したとおり、一般式0式% (式中、R1け2価の有機基、R2は1価の有機基、R
3は4価の有機基金示し、nけ任意の自然数を示す。)
で示されるジアミノ化合物と、一般式 (式中、R4け4価の有機基?示す。)で示されるテト
ラカルボン酸二無水物を反応させて得られるポリキナゾ
ロンイミド前駆体(Alに、一般式(式中、R5I/′
i不飽和結合を有する1価の有機基を示す。)で示され
るアジリジン化合物(Bl #反応して得られる電合体
H)および一般式0式%(41 (式中、R61j2価の有機基金示す。)で示される芳
香族ビスアジド(Ill (r−含有するもの紫用いる
ことにより、保存安ポ性に優れ、契造工相が間車で、新
規な感光性耐熱材料を得ることがでへ、直接光により微
細加工できる絶縁材料として有用であり、例えば半導体
等の層間絶縁材料やパンシベーション材料、又は磁気ヘ
ッドおよびサーマルヘッドの絶R膜、さらKけグリノN
rEIMの半ffiレジストなどにも通用できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(1) (式中、R_1は2価の有機基、R_2は1価の有機基
    、R_3は4価の有機基を示し、nは任意の自然数を示
    す。)で示されるジアミノ化合物と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(2) (式中、R_4は4価の有機基を示す。)で示されるテ
    トラカルボン酸二無水物を反応させて得られるポリキナ
    ゾロンイミド前駆体(A)に、一般式▲数式、化学式、
    表等があります▼・・・(3) (式中、R_5は不飽和結合を有する1価の有機基を示
    す。) で示されるアジリジン化合物(B)を反応して得られる
    重合体( I )および、一般式 N_3−R_6−N_3・・・(4) (式中、R_6は2価の有機基を示す。) で示される芳香族ビスアジド(II)を含有する感光性耐
    熱材料。
  2. (2)アジリジン化合物(B)をポリキナゾロンイミド
    前駆体(A)の側鎖のカルボキシル基に対して0.2〜
    2.0当量反応させたものを含有する特許請求の範囲第
    1項記載の感光性耐熱材料。
  3. (3)芳香族ビスアジド(II)を重合体( I )に対し
    て1〜50重量%配合させたものを含有する特許請求の
    範囲第1項又は第2項記載の感光性耐熱材料。
  4. (4)R_1は▲数式、化学式、表等があります▼、▲
    数式、化学式、表等があります▼、 ▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、
    表等があります▼、▲数式、化学式、表等があります▼
    、 ▲数式、化学式、表等があります▼の内の一種 である特許請求の範囲第1項ないし第3項の何れかに記
    載の感光性耐熱材料。
  5. (5)R_3およびR_4は▲数式、化学式、表等があ
    ります▼、▲数式、化学式、表等があります▼、▲数式
    、化学式、表等があります▼、▲数式、化学式、表等が
    あります▼および ▲数式、化学式、表等があります▼の内の一種である特
    許請求の範 囲第1項ないし第4項の何れかに記載の感光性耐熱材料
    。
  6. (6)R_5はH_2C=CHCOOCH_2CH_2
    −、H_2C=C(CH_3)COOCH_2CH_2
    −、▲数式、化学式、表等があります▼、H_2C=C
    H−CH_2および▲数式、化学式、表等があります▼
    の内の一種であ る特許請求の範囲第1項ないし第5項の何れかに記載の
    感光性耐熱材料。
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