JP4840045B2 - Method for forming polyimide pattern, article, and suspension for hard disk - Google Patents
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Description
本発明は、パターニングの工程で有機溶媒を用いることのないポリイミドパターンの形成方法と、その手法を用いて作製されたポリイミドパターンを有する半導体装置、電子部品、光回路、光回路部品、又は光学部材いずれかの物品、特にハードディスクドライブ用サスペンションに関するものである。 The present invention relates to a method for forming a polyimide pattern that does not use an organic solvent in a patterning step, and a semiconductor device, an electronic component, an optical circuit, an optical circuit component, or an optical member having a polyimide pattern manufactured by using the method. It relates to any article, in particular a suspension for hard disk drives.
半導体技術の飛躍的な発展により半導体パッケージの小型化、多ピン化、ファインピッチ化、電子部品の極小化などが急速に進み、いわゆる高密度実装の時代に突入した。それに伴い、プリント配線基板も片側配線から両面配線へ、さらに多層化、薄型化が進められている(非特許文献1)。
また、そのような配線・回路を形成する際のパターン形成方法は、金属−絶縁層−金属という層構成の基板上の金属を塩化第二鉄のような酸性溶液でエッチングし配線を形成した後、層間の導通をとる為、レーザー等のドライ状態やヒドラジン等のウェット状態で絶縁層を所望の形に除去し(特許文献1)めっきや導電ペースト等で配線間をつなぐ方法、または、感光性ポリイミド(特許文献2)などを用いて絶縁層を所望の形に設けた後に、その空隙にめっきで配線を形成する方法(エレクトロニクス実装学会第7回研究討論会予稿集)などが行われている。
電気製品、特にパーソナルコンピューターは低価格化の影響を受け、これらを用いる部材や部品等も価格の下落が激しく、いかに低コストで製品を作るかというのが、非常に大きな課題となっている。
With the rapid development of semiconductor technology, semiconductor packages have become smaller, more pins, fine pitches, and miniaturized electronic components, and have entered the era of so-called high-density packaging. Along with this, printed wiring boards are also being made thinner and thinner from single-sided wiring to double-sided wiring (Non-Patent Document 1).
In addition, the pattern forming method for forming such wiring / circuits is to form a wiring by etching a metal on a substrate having a layer structure of metal-insulating layer-metal with an acidic solution such as ferric chloride. In order to establish electrical continuity between layers, the insulating layer is removed in a desired shape in a dry state such as a laser or a wet state such as hydrazine (Patent Document 1). A method of forming an insulating layer in a desired shape using polyimide (Patent Document 2) and then forming a wiring by plating in the gap (Preliminary Collection of the 7th Research Discussion Meeting of the Japan Institute of Electronics Packaging) has been performed. .
Electrical products, especially personal computers, are affected by lower prices, and the price of components and parts that use these products is drastically decreasing, and how to make products at low cost is a very big issue.
現在、インターネットの普及等によりパーソナルコンピューターの生産量が急激に伸びており、それに組み込まれているハードディスクもまた生産量が増大していく中で、磁気を読み取るヘッドを支持しているサスペンションといわれる部品も、ステンレスのばねに、銅(配)線を接続するワイヤードサスペンションから、小型化への対応のためステンレスのばねに直接銅配線が形成されているワイヤレスサスペンションといわれるものへと主製品が移り変わりつつある。
このようなワイヤレスサスペンションはステンレス基材上に絶縁層としてポリイミドが施され、さらにその上部に銅配線が形成された構造となっている。また、近年より高い信頼性が求められていることから、銅配線を覆うようにポリイミド等によって配線保護層を設ける場合も多くなっている。
Currently, the production volume of personal computers is growing rapidly due to the spread of the Internet, etc. The hard disk incorporated in it is also a component called a suspension that supports the head that reads magnetism as the production volume also increases. However, the main product is changing from a wired suspension that connects copper (distribution) wires to stainless steel springs to what is called a wireless suspension in which copper wiring is formed directly on stainless steel springs to accommodate downsizing. is there.
Such a wireless suspension has a structure in which polyimide is applied as an insulating layer on a stainless steel base material, and copper wiring is further formed thereon. In recent years, since higher reliability has been demanded, a wiring protective layer is often provided with polyimide or the like so as to cover the copper wiring.
高速で回転するディスク上をスキャンすることから細かな振動が加わる部材であるため、各層間の密着強度は非常に重要であり、厳しいスペックが求められている。また、ハードディスクは情報を記録する装置であるので、データの読み書きに対する高度の信頼性が要求され、配線の密着強度やサスペンションから発生する塵などのごみやアウトガスに対してもスペックは厳しい。
一般に、サスペンションは、基板の反りを防ぐためステンレス層及び、導体層と熱膨張率が同じ、低膨張性の絶縁層、及び配線保護層が用いられている。さらに、湿度等の環境の変化によっても反ったりしないようにするために、絶縁層や配線保護層の吸湿膨張率の管理も必要とされている。
Since this is a member to which fine vibration is applied because the disk is scanned at a high speed, the adhesion strength between the layers is very important, and strict specifications are required. In addition, since the hard disk is a device for recording information, high reliability is required for reading and writing data, and the specifications are strict against the adhesion strength of wiring, dust such as dust generated from the suspension, and outgas.
In general, a suspension uses a stainless steel layer, a low-expansion insulating layer having the same thermal expansion coefficient as that of the conductor layer, and a wiring protective layer in order to prevent the substrate from warping. Furthermore, management of the hygroscopic expansion coefficient of the insulating layer and the wiring protective layer is also required in order to prevent warping due to environmental changes such as humidity.
ステンレス上に形成される絶縁層のポリイミドパターンの形成方法は、感光性ポリイミドを用いる方法(特許文献3)とステンレス上全面に形成されたポリイミド層を、プラズマや薬液によってエッチングする方法(特許文献4)の2種が開示されている。また、配線保護層として用いられるポリイミドパターンについても上記の手法を用いることができる。
感光性ポリイミドを用いる手法は、工程が短く簡便であるという利点があるが、形成されるポリイミドパターン中に感光剤の分解残渣等が含まれる為、加熱時にそれらがガスとして放出されるという問題がある。さらには感光性の付与と目的の物性の両立が難しいという課題もある。
ステンレス上全面に形成されたポリイミド層をプラズマによってエッチングし、パターンを形成する手法は、比較的広範な組成のポリイミドに対応できるという利点はあるが、エッチングレートが非常に小さく、エッチングに時間を要する為、生産性がよくないという課題がある。
薬液によってエッチングする手法は、エッチングレートが大きく非常に生産性が高いが、エッチング可能なポリイミドの分子構造が限定されており組成の選択の幅が小さいという課題がある。
The method of forming the polyimide pattern of the insulating layer formed on the stainless steel includes a method using a photosensitive polyimide (Patent Document 3) and a method of etching a polyimide layer formed on the entire surface of the stainless steel with plasma or a chemical solution (Patent Document 4). ) Are disclosed. The above-described method can also be used for a polyimide pattern used as a wiring protective layer.
The method using photosensitive polyimide has the advantage that the process is short and simple, but the polyimide pattern to be formed contains decomposition residues of the photosensitive agent, so that there is a problem that they are released as gas during heating. is there. Furthermore, there is a problem that it is difficult to achieve both of imparting photosensitivity and desired physical properties.
The method of etching a polyimide layer formed on the entire surface of stainless steel with plasma and forming a pattern has the advantage of being able to cope with a relatively wide range of compositions of polyimide, but the etching rate is very low and etching takes time. Therefore, there is a problem that productivity is not good.
The method of etching with a chemical solution has a high etching rate and very high productivity, but has a problem that the molecular structure of the polyimide that can be etched is limited and the range of selection of the composition is small.
さらに、多層基板の層間の導通をとるための穴を通常レーザーで開け、それを所望の形に金型で型抜きしていた、フレキシブルプリント基板や多層基板等のポリイミドを絶縁層として利用した電子部品も、同様のポリイミドのパターニング技術を用いて製造することが可能である。 Furthermore, a hole for conducting conduction between layers of a multilayer board is usually drilled with a laser, and it is die-cut into a desired shape with a mold, and an electron using polyimide such as a flexible printed board or multilayer board as an insulating layer Components can also be manufactured using similar polyimide patterning techniques.
古くから行われてきたポリイミドパターニングの方法として、ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸が塩基性水溶液に可溶であることを利用し、ポリアミック酸の塗膜上に塩基性現像性のポジ型の感光性材料(レジスト)膜を形成し、所望のパターンに露光後、塩基性水溶液で現像を行うことで、ポジ型フォトレジストとポリアミック酸の膜を同時にパターニングし、さらにその後にポジ型フォトレジストを酢酸n-ブチル等の有機溶媒で剥離し、ポリアミック酸のパターンを得た後にイミド化を行いポリイミドパターンを得るという手法が開示されている(特許文献5)。
この手法は、感光剤を含まないポリイミドのみで形成されたパターンを得られる為、この手法で得られたポリイミドパターンは信頼性が高く、アウトガスも発生させないという特徴がある。
As a polyimide patterning method that has been used for a long time, it is based on the fact that the polyimide precursor polyamic acid is soluble in a basic aqueous solution. After forming a conductive material (resist) film, exposing to a desired pattern and developing with a basic aqueous solution, the positive photoresist and the polyamic acid film are simultaneously patterned, and then the positive photoresist is converted into acetic acid. A technique is disclosed in which a polyimide pattern is obtained by peeling with an organic solvent such as n-butyl to obtain a polyamic acid pattern and then imidizing (Patent Document 5).
Since this method can obtain a pattern formed only of polyimide that does not contain a photosensitizer, the polyimide pattern obtained by this method is highly reliable and does not generate outgas.
しかしながら、ポジ型フォトレジストの剥離に有機溶媒が必要であるという課題があった。通常、ポジ型フォトレジストを剥離する剥離工程で、塩基性水溶液等を用いることができないのは、ポリアミック酸自体が塩基性水溶液に対して可溶である為である。その為、ポリアミック酸は溶解しないが未露光のポジ型フォトレジストは溶解するような有機溶媒を用いて、ポジ型フォトレジストの剥離を行わざる得ないという事情があった。
このような無極性の非水溶性有機溶媒による剥離工程は、自然環境に対する負荷が高いだけでなく、作業者の安全対策や廃液処理費用等の関係で実用化に対して大きな障害となっている。
特許文献5においては、ポジ型フォトレジストをパターン露光し、ポリアミック酸の塗膜と同時に現像を行った後、ホットプレート又は、オーブンによって、50℃〜90℃で30秒から20分程度加熱する工程が記載されているが、ポジ型フォトレジストの剥離性が改善されることを目的として、ポジ型フォトレジスト膜中の残留溶媒の均一化を図っているものである。
However, there has been a problem that an organic solvent is required for stripping the positive photoresist. In general, the basic aqueous solution or the like cannot be used in the peeling step of peeling the positive photoresist because the polyamic acid itself is soluble in the basic aqueous solution. Therefore, there has been a situation that the positive photoresist must be peeled off using an organic solvent that does not dissolve the polyamic acid but dissolves the unexposed positive photoresist.
Such a stripping process using a non-polar water-insoluble organic solvent is not only a heavy burden on the natural environment, but also a major obstacle to practical use due to safety measures for workers and waste liquid treatment costs. .
In
本発明は、上記実情を鑑みて成し遂げられたものであり、パターニングの工程で非水溶性の有機溶媒を用いることなく、感光剤を含まないポリイミドパターンを形成する方法と、その手法を用いて作製されたポリイミドパターンを有する電子部品、特にハードディスクドライブ用サスペンションを提供することを目的とするものである。 The present invention has been accomplished in view of the above circumstances, and a method for forming a polyimide pattern that does not contain a photosensitizer without using a water-insoluble organic solvent in a patterning step, and a method for producing the same. It is an object of the present invention to provide an electronic component having a polyimide pattern formed, particularly a suspension for a hard disk drive.
上記課題を解決するために、本発明は、下記の(A)〜(G)の工程;
(A)基板上にポリイミド前駆体層を形成する工程、
(B)前記ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層を形成する工程、
(C)前記ポジ型フォトレジスト層を選択的に露光するパターン露光工程、
(D)前記ポジ型フォトレジスト層の現像後または現像と同時に、下層のポリイミド前駆体層を選択的に除去しパターン化する現像工程、
(E)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する全面露光工程、
(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程、
(G)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層を塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離する剥離工程、を有するポリイミドパターンの形成方法を提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following steps (A) to (G):
(A) forming a polyimide precursor layer on the substrate;
(B) forming a positive photoresist layer on the polyimide precursor layer;
(C) a pattern exposure step for selectively exposing the positive photoresist layer;
(D) a development step of selectively removing and patterning the underlying polyimide precursor layer after or simultaneously with the development of the positive photoresist layer;
(E) an overall exposure process for exposing the entire surface of the patterned positive photoresist layer;
(F) a step of reducing solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance by at least partially imidizing the patterned polyimide precursor layer;
(G) A method of forming a polyimide pattern comprising: a peeling step of peeling the patterned positive photoresist layer with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance.
本発明によれば、(E)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する全面露光工程、及び(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程、が用いられていることにより、前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層を塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離することができ、パターニングの工程で非水溶性の有機溶媒を用いることなく、感光剤を含まないポリイミドパターンを形成することができる。 According to the present invention, (E) an overall exposure step of exposing the entire surface of the patterned positive photoresist layer, and (F) at least partially imidizing the patterned polyimide precursor layer. The step of reducing the solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is used to peel the patterned positive photoresist layer with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance. A polyimide pattern that does not contain a photosensitizer can be formed without using a water-insoluble organic solvent in the patterning step.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、更に、(H)前記パターン化されたポリイミド前駆体層をポリイミド化する工程を有することが、好ましい。上記(F)工程においてポリイミド前駆体をポリイミド化させることも可能であるが、上記(F)工程でポリイミド前駆体を完全にポリイミド化させる場合には、ポリイミド前駆体の上層であるフォトレジスト層がポリイミド化させるための比較的強い刺激によって劣化し、剥離し難くなる場合が多いため、通常は、ポジ型フォトレジストを剥離後に完全にポリイミド化させる工程を有することが好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, it is preferable that the method further comprises (H) a step of polyimidizing the patterned polyimide precursor layer. In the step (F), the polyimide precursor can be converted into a polyimide, but when the polyimide precursor is completely converted into a polyimide in the step (F), a photoresist layer as an upper layer of the polyimide precursor is formed. Since it is often deteriorated by a relatively strong stimulus for making it into a polyimide and difficult to peel off, it is usually preferable to have a step of completely polyimideizing the positive photoresist after peeling.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記(A)工程における前記ポリイミド前駆体層中に、イミド化を促進する化合物を含有することが好ましい。前記(A)工程における前記ポリイミド前駆体層中に、イミド化を促進する化合物を含有する場合には、前記(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程において、イミド化を促進する化合物の作用によって、より短時間のより低温加熱等、より温和な刺激によってイミド化反応をさせることが可能になり、ポリイミド前駆体層の溶解性を低下させることが可能になる。従って、ポリイミド前駆体の上層であるフォトレジスト層の劣化を抑制でき、フォトレジスト層が剥離し難くなる等の問題を容易に解決することが可能になる。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, it is preferable that a compound that promotes imidization is contained in the polyimide precursor layer in the step (A). When the polyimide precursor layer in the step (A) contains a compound that promotes imidization, the basic aqueous solution or water-soluble basic substance of the patterned polyimide precursor layer (F) In the process of lowering the solubility of the polyimide precursor layer, the action of the compound that promotes imidization makes it possible to cause the imidization reaction by a milder stimulus such as lower temperature heating for a shorter time, and the dissolution of the polyimide precursor layer It becomes possible to reduce the property. Accordingly, it is possible to suppress deterioration of the photoresist layer, which is the upper layer of the polyimide precursor, and to easily solve problems such as difficulty in peeling the photoresist layer.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記イミド化を促進する化合物がアミンであることが、イミド化反応に対する触媒能の点、さらには、金属層に対する耐腐食性の観点から好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, it is preferable that the compound that promotes imidization is an amine from the viewpoint of catalytic ability for the imidization reaction and further from the viewpoint of corrosion resistance to the metal layer.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記アミンが脂肪族アミンであることが、イミド化反応に対する触媒効果が高い点から好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, the amine is preferably an aliphatic amine from the viewpoint of high catalytic effect on the imidization reaction.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記(A)工程における前記ポリイミド前駆体層において、ポリイミド前駆体100重量部に対してイミド化を促進する化合物が0.1重量部〜40重量部含有されていることが好ましい。0.1重量部未満だと、十分な触媒効果が得られず、40重量部を超えるとイミド化後のポリイミド中にアミンが残存しやすく、ポリイミドの物性が低下する場合がある。 In the polyimide pattern forming method according to the present invention, in the polyimide precursor layer in the step (A), 0.1 to 40 parts by weight of a compound that promotes imidization with respect to 100 parts by weight of the polyimide precursor. It is preferably contained. When the amount is less than 0.1 part by weight, a sufficient catalytic effect cannot be obtained. When the amount exceeds 40 parts by weight, amine tends to remain in the polyimide after imidation, and the physical properties of the polyimide may deteriorate.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、得られるポリイミドパターンの線熱膨張係数が1ppm/℃〜40ppm/℃であることが、最終的に得られる電子部品、特にハードディスクドライブ用サスペンションの平坦性を良好にできる点から好ましい。ポリイミドパターンが導体層などとして用いられる金属と積層されている場合、金属と線熱膨張係数が近いほど基板の反りが低減され平坦性が向上する。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, the linear thermal expansion coefficient of the obtained polyimide pattern is 1 ppm / ° C. to 40 ppm / ° C., and the flatness of the finally obtained electronic component, particularly a hard disk drive suspension. Is preferable from the viewpoint of improving the image quality. When the polyimide pattern is laminated with a metal used as a conductor layer or the like, the warpage of the substrate is reduced and the flatness is improved as the linear thermal expansion coefficient is closer to the metal.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、得られるポリイミドパターンの吸湿膨張係数が1ppm/%RH〜40ppm/%RHであることが、最終的に得られる電子部品、特にハードディスクドライブ用サスペンションの平坦性を良好にできる点から好ましい。ポリイミドパターンの吸湿膨張係数が大きいと、吸湿膨張係数がほとんど0に近い金属との膨張率の差によって、湿度の上昇とともに基板の反りが発生する場合がある。 In the polyimide pattern forming method according to the present invention, the resulting polyimide pattern has a hygroscopic expansion coefficient of 1 ppm /% RH to 40 ppm /% RH. It is preferable from the viewpoint that the property can be improved. When the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide pattern is large, the substrate may be warped with an increase in humidity due to a difference in expansion coefficient with a metal whose hygroscopic expansion coefficient is almost zero.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記(F)及び(G)工程における前記塩基性水溶液が、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液であることが、入手の容易さやコストの観点から好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, the basic aqueous solution in the steps (F) and (G) is preferably a tetramethylammonium hydroxide aqueous solution from the viewpoint of availability and cost.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液における水酸化テトラメチルアンモニウム濃度が0.1重量%〜70重量%であることが、ポジ型レジストの剥離性、廃液処理の容易さの点から好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, the tetramethylammonium hydroxide concentration in the tetramethylammonium hydroxide aqueous solution is 0.1% by weight to 70% by weight. It is preferable from the point of easiness.
本発明に係るポリイミドパターンの形成方法においては、前記(F)工程が、前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層と前記パターン化されたポリイミド前駆体層が形成された基板を加熱するレジスト剥離前加熱工程であって、加熱温度が100℃〜250℃であることが、ポリイミド前駆体層の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する難溶性を創出するのに十分なイミド化反応が行われながら、ポジ型フォトレジストの劣化を防止する点から好ましい。 In the method for forming a polyimide pattern according to the present invention, in the step (F), before the resist is peeled off, the substrate on which the patterned positive photoresist layer and the patterned polyimide precursor layer are formed is heated. It is a heating step, and the heating temperature is 100 ° C. to 250 ° C. while an imidization reaction sufficient to create poor solubility of the polyimide precursor layer in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is performed. From the viewpoint of preventing the deterioration of the positive type photoresist.
本発明に係る半導体装置、電子部品、光回路、光回路部品、又は光学部材いずれかの物品は、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有するものである。
本発明に係る半導体装置、電子部品、光回路、光回路部品、又は光学部材いずれかの物品は、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有することにより、感光剤を含まないポリイミドパターンを有するため、アウトガスの発生がなく、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能なため基板の反り等の不具合が生じず、信頼性が高いものである。さらには、より安価な感光性を有しないポリイミド前駆体とポジ型レジストを利用し、廃液処理コストの低い水系の液体による処理が可能であることより、安価に製造できるといった特徴を有する。
An article of any one of a semiconductor device, an electronic component, an optical circuit, an optical circuit component, and an optical member according to the present invention has a polyimide pattern formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention.
An article of any one of a semiconductor device, an electronic component, an optical circuit, an optical circuit component, or an optical member according to the present invention has a polyimide pattern formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention. Since it has a polyimide pattern that does not contain an agent, there is no outgas generation, and the moisture absorption linear expansion coefficient and linear thermal expansion coefficient can be lowered, so that problems such as warping of the substrate do not occur and the reliability is high. . Furthermore, it has a feature that it can be manufactured at low cost because it can be processed with an aqueous liquid with a low waste liquid processing cost by using a less expensive polyimide precursor and a positive resist.
本発明に係る物品においては、一実施態様として、前記ポリイミドパターンが、ステンレスまたは、表面処理を施したステンレス上に形成されていることが挙げられる。例えば本発明に係るハードディスクドライブ用サスペンションにおいては、通常前記ポリイミドパターンが、ステンレスまたは、表面処理を施したステンレスパターン上に形成されている。ここで用いられるステンレスまたは、表面処理を施したステンレスの厚みは、50μm〜1μmであることが、磁気ディスクへの追従性の点から好ましい。 In the article according to the present invention, as one embodiment, it is mentioned that the polyimide pattern is formed on stainless steel or stainless steel subjected to surface treatment. For example, in the hard disk drive suspension according to the present invention, the polyimide pattern is usually formed on stainless steel or a stainless steel pattern subjected to surface treatment. The thickness of the stainless steel used here or the surface-treated stainless steel is preferably 50 μm to 1 μm from the viewpoint of followability to the magnetic disk.
本発明に係るハードディスク用サスペンションは、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有するものである。
本発明に係るハードディスク用サスペンションは、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有することにより、感光剤を含まないポリイミドパターンを有するため、アウトガスの発生がなく、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能なため反り等の不具合が生じず、信頼性が高いものである。
The suspension for a hard disk according to the present invention has a polyimide pattern formed by using the method for forming a polyimide pattern according to the present invention.
The hard disk suspension according to the present invention has a polyimide pattern that is formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention, and thus has a polyimide pattern that does not contain a photosensitive agent. Since the linear expansion coefficient and the linear thermal expansion coefficient can be lowered, problems such as warpage do not occur and the reliability is high.
以上に述べたように、本発明のポリイミドパターンの形成方法によれば、パターニングの工程で非水溶性の有機溶媒を用いることなく、感光剤を含まないポリイミドのパターンを形成することができる。さらに、ポリイミド前駆体の化学構造に制限されずパターン形成できる為、多種多様な化学構造のポリイミド前駆体を用いることができ、目的の特性に応じて、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。
本発明によれば、非水溶性の有機溶剤を用いることなく、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質でポジ型フォトレジストを剥離することが可能なため、他の工程で用いた既存の設備をそのまま使用可能な上、自然環境に対する負荷を低くし、作業者の安全対策や廃液処理費用等の実用化にあたって直面する問題を解決することができる。
本発明のポリイミドパターンの形成方法によれば、感光剤を含まないポリイミドのパターンを形成することができるため、得られたポリイミドパターンは、アウトガスの発生がなく、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能であり、永久膜として耐熱性や絶縁性や寸法安定性を付与する要素として機能し、例えば、ハードディスク用サスペンション等の電子部品、半導体装置、光回路、光回路部品、又は光学部材いずれかの物品を形成するのに適している。
As described above, according to the method for forming a polyimide pattern of the present invention, a polyimide pattern that does not contain a photosensitizer can be formed without using a water-insoluble organic solvent in the patterning step. Furthermore, since it is possible to form a pattern without being restricted by the chemical structure of the polyimide precursor, polyimide precursors having a wide variety of chemical structures can be used. You can choose.
According to the present invention, the positive photoresist can be peeled off with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance without using a water-insoluble organic solvent. In addition to being usable as it is, it can reduce the load on the natural environment and solve problems faced in practical use such as worker safety measures and waste liquid treatment costs.
According to the method for forming a polyimide pattern of the present invention, a polyimide pattern that does not contain a photosensitizer can be formed. Therefore, the obtained polyimide pattern has no outgassing and has a hygroscopic linear expansion coefficient and a linear thermal expansion coefficient. Function as an element imparting heat resistance, insulation and dimensional stability as a permanent film, for example, electronic components such as suspensions for hard disks, semiconductor devices, optical circuits, optical circuit components, or Suitable for forming any article of optical member.
本発明に係るハードディスク用サスペンション等の電子部品、半導体装置、光回路、光回路部品、又は光学部材いずれかの物品は、上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法により形成された、感光剤を含まないポリイミドパターンを有するため、アウトガスの発生がなく、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能なため反りや製品の動作不良等の不具合が生じず、信頼性が高いものである。 An electronic component such as a hard disk suspension, a semiconductor device, an optical circuit, an optical circuit component, or an optical member according to the present invention includes a photosensitive agent formed by the polyimide pattern forming method according to the present invention. Because there is no polyimide pattern, no outgas is generated, and the hygroscopic expansion coefficient and linear thermal expansion coefficient can be lowered, so there is no problem such as warpage or product malfunction, and the reliability is high. .
以下、本発明について詳しく説明する。
なお本発明において、露光するのに用いる光には、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。
本発明は、ポリイミドパターンの形成方法、物品、及びハードディスクドライブ用サスペンションに関するものである。以下、ポリイミドパターンの形成方法、物品及びハードディスクドライブ用サスペンションについて順に説明する。
The present invention will be described in detail below.
In the present invention, the light used for exposure includes not only electromagnetic waves having wavelengths in the visible and non-visible regions, but also particle beams such as electron beams, and radiation or ionizing radiation that collectively refers to electromagnetic waves and particle beams. It is.
The present invention relates to a polyimide pattern forming method, an article, and a suspension for a hard disk drive. Hereinafter, a polyimide pattern forming method, an article, and a hard disk drive suspension will be described in order.
I.ポリイミドパターンの形成方法
まず、本発明のポリイミドパターンの形成方法について説明する。本発明のポリイミドパターンの形成方法は、下記の(A)〜(G)の工程;
(A)基板上にポリイミド前駆体層を形成する工程、
(B)前記ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層を形成する工程、
(C)前記ポジ型フォトレジスト層を選択的に露光するパターン露光工程、
(D)前記ポジ型フォトレジスト層の現像後または現像と同時に、下層のポリイミド前駆体層を選択的に除去しパターン化する現像工程、
(E)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する全面露光工程、
(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる溶解性低下工程、
(G)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層を塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離する剥離工程を有することを特徴とするものである。
I. First, a method for forming a polyimide pattern according to the present invention will be described. The method for forming a polyimide pattern of the present invention includes the following steps (A) to (G):
(A) forming a polyimide precursor layer on the substrate;
(B) forming a positive photoresist layer on the polyimide precursor layer;
(C) a pattern exposure step for selectively exposing the positive photoresist layer;
(D) a development step of selectively removing and patterning the underlying polyimide precursor layer after or simultaneously with the development of the positive photoresist layer;
(E) an overall exposure process for exposing the entire surface of the patterned positive photoresist layer;
(F) a solubility lowering step for reducing solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance by at least partially imidizing the patterned polyimide precursor layer;
(G) It has a peeling process which peels the patterned positive photoresist layer with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance.
本発明によれば、(E)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する全面露光工程、及び(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程、が用いられていることにより、前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層を塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質(以後、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質をまとめて「塩基性溶液」という場合がある。)によって剥離することができ、パターニングの工程で非水溶性の有機溶媒を用いることなく、感光剤を含まないポリイミドパターンを形成することができる。本発明のポリイミドパターンとは、ある一定の厚みを有するポリイミドで形成された2次元パターンである。 According to the present invention, (E) an overall exposure step of exposing the entire surface of the patterned positive photoresist layer, and (F) at least partially imidizing the patterned polyimide precursor layer. The step of reducing the solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is used to form the patterned positive photoresist layer into a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance (hereinafter referred to as a base). Polyimide that does not contain a photosensitive agent without using a water-insoluble organic solvent in the patterning step, and may be peeled off by a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance. A pattern can be formed. The polyimide pattern of the present invention is a two-dimensional pattern formed of polyimide having a certain thickness.
感光性を有しないポリイミド前駆体とポジ型フォトレジストとを用いてポリイミドパターンを形成する方法は、ポリイミド前駆体に感光剤等が含まれないので、最終製品におけるポリイミドパターン中に感光剤を含まないポリイミドのみで形成されたパターンを得ることができるため、アウトガスも発生させず、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能になり、信頼性が高いという利点を有する。しかしながら、従来の感光性を有しないポリイミド前駆体層とポジ型フォトレジストとを用いてポリイミドパターンを形成する方法においては、非水溶性の有機溶剤を用いてポジ型フォトレジストを剥離していたため、自然環境に対する負荷が高いだけでなく、作業者の安全対策や廃液処理費用等の関係で実用化に対して大きな障害となり問題となっていた。
この点、本発明によれば、上記(E)全面露光工程と上記(F)溶解性低下工程とを組み合わせて用いることにより、非水溶性の有機溶剤を用いることなく塩基性溶液でポジ型フォトレジストを剥離することが可能になり、他の工程で用いた既存の設備をそのまま使用可能な上、自然環境に対する負荷を低くし、作業者の安全対策や廃液処理費用等の実用化の問題を解決しながら、信頼性が高いポリイミドパターンを得ることができる。
The method of forming a polyimide pattern using a polyimide precursor having no photosensitivity and a positive type photoresist does not include a photosensitizer in the polyimide pattern in the final product because the polyimide precursor does not include a photosensitizer. Since a pattern formed only of polyimide can be obtained, outgas is not generated, and the hygroscopic coefficient of linear expansion and the coefficient of linear thermal expansion can be lowered, which has the advantages of high reliability. However, in the conventional method of forming a polyimide pattern using a polyimide precursor layer having no photosensitivity and a positive photoresist, the positive photoresist is stripped using a water-insoluble organic solvent. Not only is the load on the natural environment high, but it has become a major obstacle to practical use due to the safety measures of workers and waste liquid treatment costs.
In this regard, according to the present invention, by using the (E) whole surface exposure step and the (F) solubility lowering step in combination, a positive type photo can be obtained with a basic solution without using a water-insoluble organic solvent. The resist can be stripped, existing equipment used in other processes can be used as it is, the load on the natural environment is reduced, and there are problems of practical use such as worker safety measures and waste liquid treatment costs. While solving, a highly reliable polyimide pattern can be obtained.
本発明において、上記(E)全面露光工程と上記(F)溶解性低下工程とを組み合わせて用いることにより、非水溶性の有機溶剤を用いることなく塩基性溶液でポジ型フォトレジストを剥離することが可能なのは次のような理由による。
すなわち、ポジ型フォトレジストは露光部が塩基性可溶性となるため、パターン化されたポジ型フォトレジスト層について再度全面を露光することで、塩基性溶液によって剥離する事が可能となる。しかし、パターン化されたポリイミド前駆体層も塩基性溶液に溶解してしまう為、そのまま塩基性溶液で剥離しようとするとポリイミドパターンを得ることはできない。
そこで、上記(C)パターン露光工程及び(D)現像工程の後、(G)ポジ型フォトレジストの剥離工程の前の状態で、全面露光を行い、ポジ型フォトレジストを塩基性溶液に可溶の状況に変化させる上記(E)全面露光工程と、例えば適度な加熱を行い、ポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することで塩基性溶液に対して溶解性を低下させる上記(F)溶解性低下工程とを組み合わせることにより、その後に、塩基性溶液でパターン化されたポジ型フォトレジストを剥離することで、ポジ型フォトレジストのみを剥離することができる。
In the present invention, the positive photoresist is peeled off with a basic solution without using a water-insoluble organic solvent by using a combination of the (E) whole surface exposure step and the (F) solubility lowering step. This is possible for the following reasons.
That is, since the exposed portion of the positive photoresist becomes basic-soluble, the entire surface of the patterned positive photoresist layer can be exposed again to be peeled off by the basic solution. However, since the patterned polyimide precursor layer is also dissolved in the basic solution, a polyimide pattern cannot be obtained if it is attempted to peel off with the basic solution as it is.
Therefore, after the (C) pattern exposure step and (D) development step, (G) the entire surface is exposed in a state before the positive photoresist peeling step, so that the positive photoresist is soluble in a basic solution. (E) The entire surface exposure step to change to the above situation and, for example, moderate heating to lower the solubility in the basic solution by at least partially imidizing the polyimide precursor layer (F) By combining with the solubility lowering step, the positive photoresist patterned with the basic solution can be subsequently peeled off, so that only the positive photoresist can be peeled off.
このような本発明のポリイミドパターンの形成方法について、図面を用いて具体的に説明する。図1は、本発明のポリイミドパターンの形成方法の一例を示す工程図である。図1(A)に示すように、まず、基板1上にポリイミド前駆体層2を形成する上記(A)工程が行われる。次いで、図1(B)に示すように、前記ポリイミド前駆体層2上にポジ型フォトレジスト層3を形成する上記(B)工程が行われる。次いで、図1(C)に示すように、前記ポジ型フォトレジスト層3を例えばマスク4を介して選択的に露光5する、上記(C)パターン露光工程が行われる。これにより、露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分のみ、塩基性溶液に溶解するように変化する。次いで、図1(D)に示すように、露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分の現像後または現像と同時に、当該露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分の下層のポリイミド前駆体層2の部分のみを選択的に除去し、パターン化されたポジ型フォトレジスト層3’とパターン化されたポリイミド前駆体層2’を得る上記(D)現像工程が行われる。次いで、図1(E)に示すように、前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層3’の全面を露光5する上記(E)全面露光工程が行われる。これにより、パターン化されたポジ型フォトレジスト層3’が、塩基性溶液に溶解するように変化したポジ型フォトレジスト層3”となる。次いで、図1(F)に示すように、例えば適度な加熱などの刺激6を与えることにより、前記パターン化されたポリイミド前駆体層2’ を少なくとも部分的にイミド化することにより、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる上記(F)溶解性低下工程が行われる。これにより、前記パターン化されたポリイミド前駆体層2’は塩基性溶液に対する溶解性が低下したポリイミド前駆体層2”となる。ポリイミド前駆体層2’と刺激6の組み合わせによっては、塩基性溶液に対する溶解性が低下したポリイミド前駆体層2”は、完全にポリイミド化されたポリイミド層となる場合もある。次いで、図1(G)に示すように、前記塩基性溶液に溶解するように変化したパターン化されたポジ型フォトレジスト層3”を塩基性溶液によって剥離する上記(G)剥離工程が行われる。これにより、ポリイミド前駆体層2”の2次元パターンが得られる。
Such a polyimide pattern forming method of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram showing an example of a method for forming a polyimide pattern of the present invention. As shown in FIG. 1A, first, the step (A) for forming the
上述のように、上記(F)工程において、ポリイミド前駆体層2”が完全にポリイミド化されたポリイミド層となる場合もあるが、通常、更に(H)前記パターン化されたポリイミド前駆体層2”をポリイミド化する工程を有する(図示せず)。これにより、ポリイミドで形成された2次元パターンが得られる。
As described above, in the step (F), the
上記(E)全面露光工程は、上記のように上記(F)溶解性低下工程の前に行ってもよいし、上記(F)溶解性低下工程の後に行っても良い。上記(F)溶解性低下工程の前に上記(E)全面露光工程を行う場合には、ポジ型フォトレジストの感光性成分の加熱にともなう劣化がより少なく、より低濃度の塩基性溶液で剥離できる特徴がある。一方、上記(F)溶解性低下工程の後に上記(E)全面露光工程を行うと、ポリイミド前駆体層上に剥離ムラが形成されにくいといった特徴がある。
以下、本発明のポリイミドパターンの形成方法について、工程毎に説明する。
The (E) whole surface exposure step may be performed before the (F) solubility lowering step as described above, or may be performed after the (F) solubility lowering step. When the (E) whole surface exposure step is performed before the (F) solubility reduction step, the photosensitive component of the positive photoresist is less deteriorated by heating and is peeled off with a lower concentration basic solution. There are features that can be done. On the other hand, when the (E) whole surface exposure step is performed after the (F) solubility lowering step, there is a feature that peeling unevenness is hardly formed on the polyimide precursor layer.
Hereinafter, the method for forming a polyimide pattern of the present invention will be described step by step.
<(A)ポリイミド前駆体層形成工程>
本発明においては、まず、基板上にポリイミド前駆体層を形成する工程(A)を有する。
基板上にポリイミド前駆体層を形成する方法としては、基板上にポリイミド前駆体層形成用塗工液を塗布して、乾燥して塗膜を形成する方法が挙げられるが特に限定されない。
<(A) Polyimide precursor layer forming step>
In this invention, it has a process (A) which forms a polyimide precursor layer on a board | substrate first.
Examples of the method for forming the polyimide precursor layer on the substrate include, but are not particularly limited to, a method of applying a polyimide precursor layer forming coating solution on the substrate and drying to form a coating film.
ポリイミドパターンを形成する基板としては、目的に応じて適宜選択すれば特に制限されずに用いることができ、例えば、ステンレス、銅、アルミニウム、合金銅などの合金等の金属、シリコンウェハやシリコンウェハ上に回路や素子が形成された半導体装置、ポリイミドやエポキシ樹脂などの樹脂、又はそれらの樹脂にガラスや炭素、アラミド樹脂などの繊維や粒子を混合させたもの、さらには、それらの上に銅やアルミニウム等で配線が形成されたものなどが例示される。
これらの基板には、密着性改良、信頼性向上、マイグレーション防止などの目的のため、めっきやスパッタ、シランカップリング処理等の薬液処理、サンドブラスト等の物理的処理などの表面処理が施されていても良い。
As a substrate for forming a polyimide pattern, it can be used without particular limitation as long as it is appropriately selected according to the purpose. For example, a metal such as an alloy such as stainless steel, copper, aluminum, copper alloy, a silicon wafer or a silicon wafer. A semiconductor device having a circuit or element formed thereon, a resin such as polyimide or epoxy resin, or a fiber or particle such as glass, carbon, or aramid resin mixed with such a resin, or copper or Examples are those in which wiring is formed of aluminum or the like.
These substrates are subjected to surface treatments such as chemical treatments such as plating, sputtering, and silane coupling treatment, and physical treatments such as sandblasting for the purpose of improving adhesion, improving reliability, and preventing migration. Also good.
本発明に用いられるポリイミド前駆体としては、得られるポリイミドパターンの使用目的に応じて適宜選択され、特に制限されず用いることができる。上記(D)工程において、ポジ型フォトレジスト層3の部分の現像と同時に、当該露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分の下層のポリイミド前駆体層2の部分のみを選択的に除去することが可能な点から、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質などの塩基性溶液に可溶なものが好ましく、好適に用いられる物として、ポリアミック酸が挙げられる。また、塩基性溶液に可溶なポリイミド前駆体として、具体的には、ポリアミック酸のカルボキシル基にエステル結合等でフェノール残基を導入したものや、部分的にイミド化されたポリアミック酸などが挙げられる。
ポリアミック酸は、塩基性溶液に可溶なだけでなく酸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。
The polyimide precursor used in the present invention is appropriately selected according to the purpose of use of the obtained polyimide pattern, and can be used without any particular limitation. In the step (D), simultaneously with the development of the portion of the
Polyamic acid is not only soluble in a basic solution but also obtained by simply mixing acid dianhydride and diamine in the solution, so it can be synthesized in a single-step reaction, easy to synthesize and at low cost. It is preferable because it is available.
また、ポリアミック酸に関して、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の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。 In addition, for polyamic acid, for applications where the heat resistance and dimensional stability requirements of the finally obtained polyimide are severe, the part derived from acid dianhydride has an aromatic structure, and the part derived from diamine A precursor of wholly aromatic polyimide containing an aromatic structure is preferable. Therefore, the structure derived from the diamine component is also preferably a structure derived from an aromatic diamine.
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。 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.
本発明のポリアミック酸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ド酸を合成する手法;(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得られた化合物と酸二無水物をさらに反応させて、部分的に官能基が導入されたポリアミック酸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 polyamic acid of the present invention, a conventionally known method can be applied. For example, (1) a method of synthesizing a polyamic acid as a precursor from an acid dianhydride and a diamine; (2) an ester acid synthesized by reacting an acid dianhydride with a monovalent alcohol, an amino compound, an epoxy compound, or the like. And a method in which a compound obtained by reacting a diamino compound or its derivative with a carboxylic acid of an amic acid monomer and an acid dianhydride are further reacted to synthesize a polyamic acid partially having a functional group introduced. Although it is mentioned, it is not limited to this.
本発明のポリアミック酸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、シクロペンタン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、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、2,2’,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 polyamic acid of the present invention include ethylene tetracarboxylic dianhydride, butane tetracarboxylic dianhydride, cyclobutane tetracarboxylic dianhydride, and cyclopentane tetracarboxylic dianhydride. Pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4 , 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-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-dicarboxy) Phenyl) 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-hexafluoro Propane dianhydride, 2,2-bis (2,3-dicarboxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane dianhydride, 1,3-bis [(3,4- Dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 1,4-bis [(3,4-dicarboxy) benzoyl] benzene dianhydride, 2,2-bis {4- [4- (1,2-dicarboxy) Phenoxy] phenyl} propane Anhydride,
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−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、1,4,5,8−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-hexafulpropane dianhydride 2,2-bis {4- [3- (1,2-dicarboxy) phenoxy] phenyl} -1,1,1,3,3,3-propane dianhydride, 2,3,6,7 -Naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,5,6-naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,3,4-benzene Tetracarboxylic dianhydride, 3,4,9, 0 Bae Li Ren dianhydride, 2,3,6,7-anthracene tetracarboxylic dianhydride, 1,2,7,8-phenanthrene tetracarboxylic acid dianhydride, and the like. 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、ポリイミド前駆体の透明性が向上する。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。
When an acid dianhydride into which fluorine is introduced or an acid dianhydride having an alicyclic skeleton is used as the acid dianhydride to be used in combination, the transparency of the polyimide precursor is improved. Also, rigid acid dianhydrides such as pyromellitic acid anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 1,4,5,8-naphthalenetetracarboxylic dianhydride, etc. When used, the linear thermal expansion coefficient of the finally obtained polyimide becomes small.
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、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、 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 3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, 6,6′-bis (4-aminophenoxy) -3,3,3 ′, 3′-tetramethyl-1,1′-spirobiindane, , 3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, 1,3-bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, α, ω-bis ( -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−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、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、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。
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-diaminododecane, 1,2-
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。 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。 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.
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る。具体例としては、ベンジジン等が挙げられる。
さらに、上記のジアミンにおいて、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。
Further, diamines in which two or more aromatic rings are bonded by a single bond, and two or more amino groups are bonded to separate aromatic rings directly or as part of a substituent can be mentioned. Specific examples include benzidine and the like.
Furthermore, in the above diamine, 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.
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以上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。 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 more 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.
本発明に用いられるポリイミド前駆体は、上述のように塩基性溶液に対して溶解性を有することが好ましく、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以上であることが好ましい。当該溶解速度は500Å/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、500Å/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。
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高分子前駆体の塗膜を、25℃に調温され、撹拌された現像液(この場合0.1重量%TMAH水溶液または、2.38重量%TMAH水溶液)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。
The polyimide precursor used in the present invention preferably has solubility in a basic solution as described above, and specifically, 0.1 wt% of the coating film formed on the substrate at 25 ° C. The dissolution rate with respect to an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) is preferably 100 kg / sec or more. The dissolution rate is more preferably 500 kg / sec or more. Furthermore, the dissolution rate in a 2.38% by weight tetramethylammonium hydroxide aqueous solution, which is a more commonly used developer, is preferably 100 kg / sec or more, and more preferably 500 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.
As a specific procedure for measuring the dissolution rate, a polymer precursor coating film formed on a substrate such as an alkali-free glass was heated to 25 ° C. and stirred with a developer (in this case, 0.1%). The difference between the initial film thickness and the film thickness measured after being immersed in a weight% TMAH aqueous solution or 2.38 wt% TMAH aqueous solution for a certain period of time, rinsed with distilled water and dried The amount of film reduction divided by the time immersed in the developer is the dissolution rate per unit time at 25 ° C.
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、公知の手法により得られる分子量であり、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が例示される。この場合、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 is performed to obtain 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 is a molecular weight obtained by a known method, and is exemplified by a value in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC). In this case, the molecular weight of the polyimide precursor itself may be used, or the molecular weight after chemical imidization treatment with acetic anhydride or the like may be used.
(A)工程におけるポリイミド前駆体層中には、イミド化を促進する化合物を含有することが好ましい。イミド化を促進する化合物とは、ポリイミド前駆体のポリイミド化反応を促進する触媒作用を有する化合物をいう。当該(A)工程における前記ポリイミド前駆体層中に、イミド化を促進する化合物を含有する場合には、後述する(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程において、イミド化を促進する化合物の作用によって、より温和な刺激によってポリイミド前駆体層の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させることが可能になる。従って、ポリイミド前駆体の上層であるフォトレジスト層の劣化を防止でき、フォトレジスト層が剥離し難くなる等の問題を容易に解決することが可能になるからである。 (A) It is preferable to contain the compound which accelerates | stimulates imidation in the polyimide precursor layer in a process. The compound that promotes imidization refers to a compound having a catalytic action that promotes the polyimide formation reaction of the polyimide precursor. When the polyimide precursor layer in the step (A) contains a compound that promotes imidization, the basic aqueous solution or water-soluble basic of the patterned polyimide precursor layer described later (F). In the step of reducing the solubility in a substance, it is possible to reduce the solubility of the polyimide precursor layer in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance by a milder stimulus by the action of a compound that promotes imidization. . Therefore, it is possible to prevent deterioration of the photoresist layer, which is an upper layer of the polyimide precursor, and to easily solve problems such as difficulty in peeling the photoresist layer.
ポリイミド前駆体層中に含有させるイミド化を促進する化合物としては、塩基性物質が挙げられ、中でも、その触媒能の高さから、有機物であるアミンが好ましい。
その中でも脂肪族のアミンがその級数を問わずポリイミド前駆体のイミド化の反応に対する触媒効果が高いことから、特に好ましい。なお、脂肪族アミンとは、アンモニアの水素原子を炭化水素基で置換した化合物のうち、炭化水素基の窒素と結合を有する炭素原子から伸びている結合全てが単結合であるものをいう。また、その炭化水素基は、直鎖でも分岐でも環状でもよく、その構造内に置換基やヘテロ結合を有していてもよい。それらとしては、n−ブチルアミン、ベンジルアミン、アミルアミン、ヘキシルアミンやオクチルアミンなどの第一級アミン類、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、ジメチルピペリジンのような第2級アミン類、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、トリエチレンジアミン(1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン)、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン類、ジエチレントリアミンなどのトリアミン、その他テトラミン化合物、ベンジルアミンなどのアミンが例示されるが、本発明の効果を達成することができるものであれば特に限定されない。
Examples of the compound that promotes imidization contained in the polyimide precursor layer include basic substances. Among them, amines that are organic substances are preferable because of their high catalytic ability.
Among them, aliphatic amines are particularly preferable because they have a high catalytic effect on the imidation reaction of the polyimide precursor regardless of the series. The aliphatic amine refers to a compound in which a hydrogen atom of ammonia is substituted with a hydrocarbon group, and all the bonds extending from a carbon atom having a bond with nitrogen of the hydrocarbon group are single bonds. The hydrocarbon group may be linear, branched or cyclic, and may have a substituent or a hetero bond in the structure. These include primary amines such as n-butylamine, benzylamine, amylamine, hexylamine and octylamine, secondary amines such as diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, dibutylamine and dimethylpiperidine, ethylenediamine , Propylenediamine, trimethylenediamine, triethylenediamine (1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane), alkylenediamines such as tetramethylenediamine, pentamethylenediamine and hexamethylenediamine, triamines such as diethylenetriamine, and other tetramines Compounds and amines such as benzylamine are exemplified, but are not particularly limited as long as the effects of the present invention can be achieved.
当該(A)工程における前記ポリイミド前駆体層において、ポリイミド前駆体100重量部に対してイミド化を促進する化合物は、0.1重量部〜40重量部、更に0.5重量部〜30重量部含有されていることが好ましい。ポリイミド前駆体100重量部に対してイミド化を促進する化合物が0.1重量部未満である場合には、イミド化反応を促進する効果が不充分である。一方、ポリイミド前駆体100重量部に対してイミド化を促進する化合物が40重量部超過である場合には、イミド化後のポリイミド中にイミド化を促進する化合物が残存しやすく、ポリイミドの物性が低下する場合がある。 In the polyimide precursor layer in the step (A), the compound for promoting imidization with respect to 100 parts by weight of the polyimide precursor is 0.1 to 40 parts by weight, and further 0.5 to 30 parts by weight. It is preferably contained. When the compound that promotes imidization is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the polyimide precursor, the effect of promoting the imidization reaction is insufficient. On the other hand, when the compound that promotes imidization with respect to 100 parts by weight of the polyimide precursor exceeds 40 parts by weight, the compound that promotes imidization tends to remain in the polyimide after imidation, and the physical properties of the polyimide are May decrease.
(A)工程におけるポリイミド前駆体層中に含有させるイミド化を促進する化合物は、最終的に得られるポリイミドパターン中には残存しないように用いることが、信頼性の点から好ましい。従って、当該イミド化を促進する化合物は、ポリイミド化を行う工程で、分解、または揮発してしまうことが好ましい。具体的には、イミド化を促進する化合物は、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)が25℃〜350℃、好ましくは、25℃〜250℃であることが、加熱によりイミド化を促進する化合物を分解、または、揮発させ、イミド化後のポリイミド中に残存しないようにできる点から好ましい。 The compound that promotes imidization contained in the polyimide precursor layer in the step (A) is preferably used from the viewpoint of reliability so as not to remain in the finally obtained polyimide pattern. Therefore, the compound that promotes imidization is preferably decomposed or volatilized in the step of imidization. Specifically, the compound that promotes imidization has a temperature (5% weight reduction temperature) when it is reduced by 5% from the initial weight by heating (25% to 350 ° C), preferably 25 ° C to 250 ° C. It is preferable that the temperature is 0 ° C. because the compound that promotes imidization can be decomposed or volatilized by heating so that it does not remain in the polyimide after imidization.
本発明の(A)工程におけるポリイミド前駆体層中には、本発明の効果を損なわない限り、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 the polyimide precursor layer in the step (A) of the present invention, various organic or inorganic low molecules or polymers are added to impart processing characteristics and various functionalities unless the effects of the present invention are impaired. You may mix | blend a compound. 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.
基板上にポリイミド前駆体層形成用塗工液を塗布して、乾燥して塗膜を形成してポリイミド前駆体層を形成する場合における塗工液は、上記ポリイミド前駆体を必須成分として適宜その他の成分を配合し、溶媒に溶解させて調製する。溶媒としては、上記ポリイミド前駆体を必須成分として適宜その他の成分の良溶媒であれば特に限定されず用いることができ、例えば、N−メチル−2−ピロリジノン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ジメチルスルホキシド等を挙げることができる。 The coating liquid in the case where the polyimide precursor layer is formed by applying a polyimide precursor layer forming coating liquid on the substrate and drying to form a coating film, the polyimide precursor as an essential component, and the like. Are mixed and dissolved in a solvent to prepare. The solvent is not particularly limited as long as the polyimide precursor is an essential component and is a good solvent for other components. For example, N-methyl-2-pyrrolidinone, dimethylacetamide, dimethylformamide, γ-butyrolactone can be used. , Γ-valerolactone, dimethyl sulfoxide and the like.
塗布法としては、ディップコート、スピンコート、ダイコート、ロールコート、スリットコート等、適宜公知の手法を用いることができる。 As a coating method, a known method such as dip coating, spin coating, die coating, roll coating, slit coating or the like can be used as appropriate.
また、塗工液を塗布した膜から溶媒を除去するための乾燥方法としては、加熱が挙げられ、オーブンやホットプレートなど公知の装置・手法を用いることができる。加熱温度としては、80℃〜140℃の範囲で行うのが好ましい。 The drying method for removing the solvent from the film coated with the coating liquid includes heating, and a known apparatus / method such as an oven or a hot plate can be used. The heating temperature is preferably in the range of 80 ° C to 140 ° C.
ポリイミド前駆体層の厚みは、得られるポリイミドパターンの用途により適宜選択され、特に限定されるものではないが、通常、0.5μm〜100μmとなるように形成される。 The thickness of the polyimide precursor layer is appropriately selected depending on the use of the obtained polyimide pattern and is not particularly limited, but is usually formed to be 0.5 μm to 100 μm.
<(B)前記ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層を形成する工程>
前記ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層を形成する方法としては、前記(A)工程で形成されたポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層形成用塗工液を塗布して、乾燥して塗膜を形成する方法が挙げられるが特に限定されない。ドライフィルムレジストのように、ポジ型フォトレジスト層がフィルム状に成型されたものを、基板上に貼り合わせても良い。
<(B) Step of forming a positive photoresist layer on the polyimide precursor layer>
As a method of forming a positive photoresist layer on the polyimide precursor layer, a positive photoresist layer forming coating solution is applied on the polyimide precursor layer formed in the step (A) and dried. And a method of forming a coating film is not particularly limited. A film obtained by forming a positive photoresist layer into a film shape, such as a dry film resist, may be bonded onto the substrate.
ポジ型フォトレジストは、紫外線等の電磁波の照射によって、照射された部分の現像液に対する溶解性が、不溶・又は難溶性から可溶性に溶解性が変化する材料である。本発明においてポジ型フォトレジストは、上述のように(G)工程において塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離するので、紫外線等の電磁波の照射によって、照射された部分の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性が、不溶・又は難溶性から可溶性に溶解性に変化する材料を用いる。本発明に用いられるポジ型フォトレジストとしては、下記に示されるようなクレゾールーノボラック系高分子とナフトキノンジアジド誘導体のとの混合物などが代表的なものであるがこれに限定されない。 The positive type photoresist is a material whose solubility in the developer is changed from insoluble or hardly soluble to soluble when irradiated with electromagnetic waves such as ultraviolet rays. In the present invention, the positive photoresist is peeled off by the basic aqueous solution or the water-soluble basic substance in the step (G) as described above. A material whose solubility in a basic substance is changed from insoluble / slightly soluble to soluble is used. The positive photoresist used in the present invention is typically a mixture of a cresol-novolak polymer and a naphthoquinonediazide derivative as shown below, but is not limited thereto.
(1) フエノールとm−クレゾールとホルマリンの縮重合物。
(2) フエノールとp−tert−ブチルフエノールとのホルマリン縮重合物。
(3) フエノールとp−メトキシフエノールとのホルマリン縮重合物。
(4) フエノールとp−ブトキシフエノールとのホルマリン縮重合物。
(5) m−クレゾールとp−tert−ブチルフエノールとのホルマリン縮重合物。
(6) p−プロピルフエノールとp−エトキシフエノールとのホルマリン縮重合物。
(7) p−メトキシフエノールとp−エトキシフエノールとのホルマリン縮重合物。
(8) m−クレゾールとホルマリンとの縮重合物。
(9) フエノールとp−フエニルフエノールとホルムアルデヒドとの縮重合物。
(10) m−クレゾールとp−エトキシフエノールとホルムアルデヒドとの縮重合物。
(11) フエノールカルダノールとホルムアルデヒドとの縮重合物。
本発明に用いられるポジ型フォトレジストは、塩基性溶液により現像行えるものが好ましい。
(1) A polycondensation product of phenol, m-cresol and formalin.
(2) A formalin polycondensation product of phenol and p-tert-butylphenol.
(3) A formalin condensation polymerization product of phenol and p-methoxyphenol.
(4) A formalin polycondensation product of phenol and p-butoxyphenol.
(5) A formalin condensation polymerization product of m-cresol and p-tert-butylphenol.
(6) A formalin condensation polymer of p-propylphenol and p-ethoxyphenol.
(7) A formalin condensation polymer of p-methoxyphenol and p-ethoxyphenol.
(8) A polycondensation product of m-cresol and formalin.
(9) A polycondensation product of phenol, p-phenylphenol and formaldehyde.
(10) A polycondensation product of m-cresol, p-ethoxyphenol and formaldehyde.
(11) A polycondensation product of phenol cardanol and formaldehyde.
The positive photoresist used in the present invention is preferably one that can be developed with a basic solution.
ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト形成用塗工液を塗布して、乾燥して塗膜を形成してポジ型フォトレジスト層を形成する場合における塗工液は、上記クレゾールーノボラック系高分子とナフトキノンジアジド誘導体等のポジ型フォトレジストを形成する成分の他、適宜その他の成分を配合し、溶媒に溶解させて調製する。溶媒の選択には、注意する必要がある。つまり、下層となるポリイミド前駆体層が溶解しないような溶媒を選ぶ必要がある。具体的には、その溶媒に対して下層となるポリイミド前駆体が3.0重量%以上溶解しないような溶媒を選択する必要がある。
塗布法としては、上記(A)工程に挙げたのと同様の方法を用いることができる。
When the positive photoresist coating solution is applied on the polyimide precursor layer and dried to form a coating film to form a positive photoresist layer, the coating solution is a cresol-novolak-based coating. In addition to the components that form a positive photoresist such as a molecule and a naphthoquinonediazide derivative, other components are appropriately blended and dissolved in a solvent. Care should be taken in selecting the solvent. That is, it is necessary to select a solvent that does not dissolve the underlying polyimide precursor layer. Specifically, it is necessary to select a solvent that does not dissolve 3.0% by weight or more of the polyimide precursor as a lower layer with respect to the solvent.
As a coating method, the same method as mentioned in the step (A) can be used.
塗布後乾燥させる温度は、60℃〜120℃が好ましく、更に好ましくは70℃〜100℃の範囲で行うのがよい。60℃未満であると十分溶媒が揮発せず膜中に残存したり、乾燥に時間を要するので好ましくない。120℃を超えると、ポジ型フォトレジスト中の感光剤や添加剤が徐々に分解してくる為、好ましくない。 The drying temperature after coating is preferably 60 ° C to 120 ° C, more preferably 70 ° C to 100 ° C. If it is less than 60 ° C., the solvent does not volatilize sufficiently and remains in the film or takes time for drying, which is not preferable. If it exceeds 120 ° C., the photosensitive agent and additives in the positive photoresist are gradually decomposed, which is not preferable.
一方、ポリイミド前駆体層上にドライフィルムレジストをラミネートする場合のラミネート手法は、通常ロールプレス、面プレス等公知のラミネート方法を用いる事ができる。 On the other hand, as a laminating method for laminating a dry film resist on a polyimide precursor layer, a known laminating method such as a roll press or a surface press can be used.
ポジ型フォトレジスト層の厚みは、特に限定されるものではないが、通常、0.5μm〜100μmとなるように形成される。 The thickness of the positive photoresist layer is not particularly limited, but is usually formed to be 0.5 μm to 100 μm.
<(C)パターン露光工程>
工程(C)においては、前記ポジ型フォトレジスト層を選択的に露光する。これにより、ポジ型フォトレジスト層のうち露光された部分のみ、塩基性溶液に溶解するように変化する。
選択的に露光する方法としては、例えば、マスクを介して投影露光する方法等が挙げられる。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ステッパー、スキャナー、アライナー、密着プリンター、レーザー、電子線描画等、公知のあらゆる手段を用いることができる。
<(C) Pattern exposure process>
In the step (C), the positive photoresist layer is selectively exposed. As a result, only the exposed portion of the positive photoresist layer changes so as to be dissolved in the basic solution.
Examples of the selective exposure method include a projection exposure method through a mask. The exposure method and exposure apparatus used in the exposure process are not particularly limited, and may be contact exposure or indirect exposure, and any known means such as a stepper, scanner, aligner, contact printer, laser, and electron beam drawing can be used. .
<(D)現像工程>
工程(D)においては、工程(C)において露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分の現像後または現像と同時に、当該露光されたポジ型フォトレジスト層3の部分の下層のポリイミド前駆体層2の部分のみを選択的に除去し、パターン化されたポジ型フォトレジスト層3’とパターン化されたポリイミド前駆体層2’を得る。
<(D) Development step>
In the step (D), after or simultaneously with the development of the portion of the
ポジ型フォトレジスト層の現像は、用いるポジ型フォトレジストに対応した現像液を用い、その推奨条件で行うのが好ましく、特に限定されない。
しかし、先に述べたように廃棄物処理の観点から、後述の(G)剥離工程と同様に、塩基性水溶液による現像がこのましい。特に有機アルカリ水溶液による現像が好ましく、その中でも水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液が好ましい。濃度は、0.01重量%〜70重量%の間が好ましい。0.01重量%未満であるとポジ型フォトレジストの露光部の溶解性が乏しく現像がうまくできない。70重量%を超えると未露光部が膨潤し目的のパターンを得にくくなる。
The development of the positive photoresist layer is preferably carried out under the recommended conditions using a developer corresponding to the positive photoresist used, and is not particularly limited.
However, as described above, from the viewpoint of waste disposal, development with a basic aqueous solution is preferable as in the later-described (G) peeling step. In particular, development with an aqueous organic alkali solution is preferred, and among them, an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution is preferred. The concentration is preferably between 0.01% and 70% by weight. If it is less than 0.01% by weight, the exposed portion of the positive photoresist is poorly soluble and cannot be developed well. If it exceeds 70% by weight, the unexposed area will swell and it will be difficult to obtain the desired pattern.
現像方法は、ディップ法でもスプレー法でも、液中スプレー法でも良く、特に限定されない。
このときに用いる現像液に、ポジ型フォトレジストの下層のポリイミド前駆体層が溶解する場合、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層を同時に選択的に除去してパターン化することが可能である為、プロセスが削減できる。この意味でも、塩基性水溶液に可溶なポリイミド前駆体を用いた上で、無機または有機アルカリ水溶液によるポジ型フォトレジストの現像は有効である。
The developing method may be a dip method, a spray method, or a submerged spray method, and is not particularly limited.
When the polyimide precursor layer under the positive photoresist is dissolved in the developer used at this time, the positive photoresist layer and the polyimide precursor layer can be selectively removed at the same time and patterned. Therefore, the process can be reduced. Also in this sense, development of a positive photoresist with an inorganic or organic alkaline aqueous solution is effective after using a polyimide precursor soluble in a basic aqueous solution.
ポジ型フォトレジストの現像液にポリイミド前駆体が溶解しない場合は、ポジ型フォトレジストの現像後に、得られたポジ型フォトレジストパターンが溶解せず、ポリイミド前駆体が溶解するような液体を用いてポリイミド前駆体の膜のパターン形成を行う。その場合、ポリイミド前駆体のパターン形成に用いる溶液に対する、ポジ型フォトレジストパターンの溶解速度とポリイミド前駆体の溶解速度の差が50倍以上であり、ポリイミド前駆体が大きい方が良い。 If the polyimide precursor does not dissolve in the positive photoresist developer, use a liquid that does not dissolve the resulting positive photoresist pattern but dissolves the polyimide precursor after the development of the positive photoresist. Pattern formation of the polyimide precursor film is performed. In that case, the difference between the dissolution rate of the positive photoresist pattern and the dissolution rate of the polyimide precursor with respect to the solution used for forming the pattern of the polyimide precursor is 50 times or more, and the larger the polyimide precursor is better.
<(E)全面露光工程>
工程(D)においては、現像工程(D)においてパターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する。
ポジ型フォトレジストに対する全面露光工程における、露光方法は特に限定されず、公知の技術を用いることができる。ただし、コンベア式の露光装置を用いると生産性が向上し、好ましい。高圧水銀灯を用いて露光する場合には、365nmの波長換算で10mJ/cm2〜50J/cm2程度露光を行うと良い。10mJ/cm2未満だと塩基性溶液による剥離がうまく行かず、50J/cm2を超えると工程の時間が長くなり生産性が低下する場合がある。
<(E) Whole surface exposure process>
In the step (D), the entire surface of the positive photoresist layer patterned in the development step (D) is exposed.
The exposure method in the overall exposure process for the positive photoresist is not particularly limited, and a known technique can be used. However, it is preferable to use a conveyor type exposure apparatus because productivity is improved. When exposure is performed using a high-pressure mercury lamp, the exposure is preferably performed at a wavelength of 365 nm in the order of 10 mJ / cm 2 to 50 J / cm 2 . If it is less than 10 mJ / cm 2 , peeling with a basic solution does not work well, and if it exceeds 50 J / cm 2 , the process time becomes long and the productivity may decrease.
<(F)溶解性低下工程>
工程(F)においては、現像工程(D)においてパターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる。塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質については、次の工程(G)において詳述する。
当該パターン化されたポリイミド前駆体層の塩基性溶液に対する溶解性を低下させることにより、上層の塩基性溶液に溶解可能になったポジ型フォトレジスト層との間で、塩基性溶液に対する溶解性の差ができ、上層のポジ型フォトレジスト層のみを塩基性溶液で剥離することが可能になる。上記塩基性溶液に対する溶解性の差としては、用いる塩基性溶液に対して、工程(F)を行った後のポジ型フォトレジストパターンの溶解速度が、工程(F)を行った後のポリイミド前駆体パターンの溶解速度の10倍以上、更に30倍以上であることが好ましい。より具体的には、例えば、工程(F)を行った後のポリイミド前駆体パターンの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、1000Å/sec未満であることが好ましく、更に、25℃における2.38wt%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、1000Å/sec未満であることが好ましい。
<(F) Solubility reduction step>
In the step (F), the solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is lowered by at least partially imidizing the polyimide precursor layer patterned in the development step (D). The basic aqueous solution or the water-soluble basic substance will be described in detail in the next step (G).
By reducing the solubility of the patterned polyimide precursor layer in the basic solution, the solubility of the patterned polyimide precursor layer in the basic solution can be improved between the positive photoresist layer that can be dissolved in the upper basic solution. It is possible to make a difference, and it becomes possible to peel only the upper positive photoresist layer with a basic solution. The difference in solubility with respect to the basic solution is that the dissolution rate of the positive photoresist pattern after performing the step (F) with respect to the basic solution used is the polyimide precursor after performing the step (F). The dissolution rate of the body pattern is preferably 10 times or more, more preferably 30 times or more. More specifically, for example, the dissolution rate of the polyimide precursor pattern after the step (F) in the 0.1 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 25 ° C. is less than 1000 kg / sec. Further, the dissolution rate in a 2.38 wt% tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution at 25 ° C. is preferably less than 1000 kg / sec.
ポリイミド前駆体は、上述の工程における利点上、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に可溶なのものが好適に用いられるが、このようなアルカリ可溶性ポリイミド前駆体であっても、ポリイミド化させると、ポリイミド前駆体の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性が低下する。従って、本発明においては、ポリイミド前駆体層の塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる方法として、ある塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対して、上層のポジ型フォトレジスト層は溶解するが、ポリイミド前駆体層は溶解しない程度に、ポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化させる。なお、部分的にイミド化とは、ポリイミド前駆体層におけるポリイミド前駆体のイミド化反応が完全に進行しておらず、ポリイミド前駆体の分子鎖内でイミド化されている箇所とイミド化されていない箇所が混在していることをいう。 A polyimide precursor that is soluble in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is preferably used because of the advantages in the above-described steps, but even such an alkali-soluble polyimide precursor is converted into a polyimide. The solubility of the polyimide precursor in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance is lowered. Therefore, in the present invention, as a method for reducing the solubility of the polyimide precursor layer in a basic aqueous solution or water-soluble basic substance, the upper positive photoresist is applied to a certain basic aqueous solution or water-soluble basic substance. The polyimide precursor layer is at least partially imidized to such an extent that the layer dissolves but does not dissolve the polyimide precursor layer. In addition, partial imidation means that the imidization reaction of the polyimide precursor in the polyimide precursor layer does not proceed completely, and the portion imidized in the molecular chain of the polyimide precursor is imidized. It means that there are no parts.
ポリイミド前駆体層中におけるイミド化率は、使用されるポリイミド前駆体の塩基性溶液に対する溶解性により適宜調整されるものであって特に限定されないが、通常、1%以上、更に5%以上であることが好ましい。ここでのイミド化率は、赤外線吸収スペクトル(例えば、日本分光製フーリエ変換型赤外線分光光度計FT−IR610を用いて測定)において、上記(A)工程で用いた原料としてのポリイミド前駆体についての、前駆体由来のアミド結合のカルボニル基のピーク(通常1663cm−1付近)のピーク面積を1としたときに、加熱過程でのピーク面積の減少量をイミド化率と換算して求めるものである。上記(A)工程におけるポリイミド前駆体層の状態がイミド化率0%、ピークが完全に消失したときをイミド化率100%とする。ポリイミド前駆体パターンの塩基性溶液に対する溶解性を低下させる点からは、イミド化率100%となるまでポリイミド反応を行ってもよいが、その為に高温で長時間加熱を行うと、上層のポジ型フォトレジスト層が劣化して、塩基性溶液に溶解し難くなる場合がある。この場合には、ポジ型フォトレジスト層との間で、塩基性溶液に対する溶解性の差ができるように、適宜、ポリイミド前駆体層を部分的にイミド化させることが好ましい。なお、最初から部分的にイミド化されたポリイミド前駆体を用いる場合は、その初期値をイミド化率0%としイミド化率を算出する。 The imidation ratio in the polyimide precursor layer is appropriately adjusted depending on the solubility of the polyimide precursor used in the basic solution and is not particularly limited, but is usually 1% or more, and further 5% or more. It is preferable. The imidation rate here is about the polyimide precursor as a raw material used at the said (A) process in an infrared absorption spectrum (For example, measured using the Fourier transform type infrared spectrophotometer FT-IR610 by JASCO Corporation). , When the peak area of the carbonyl group peak of the amide bond derived from the precursor (usually around 1663 cm −1 ) is 1, the amount of decrease in the peak area in the heating process is calculated in terms of the imidization rate. . The state of the polyimide precursor layer in the step (A) is 0% imidation, and the imidation rate is 100% when the peak completely disappears. From the viewpoint of reducing the solubility of the polyimide precursor pattern in a basic solution, the polyimide reaction may be performed until the imidization rate reaches 100%. The type photoresist layer may deteriorate and become difficult to dissolve in a basic solution. In this case, it is preferable to partially imidize the polyimide precursor layer appropriately so that a difference in solubility in a basic solution can be made between the positive photoresist layer. In addition, when using the polyimide precursor partially imidized from the beginning, the imidation rate is calculated by setting the initial value to 0%.
ポリイミド前駆体層を部分的にイミド化させる方法としては、例えば、適度に加熱を行うことが挙げられる。加熱により部分的にイミド化する工程は、オーブンやホットプレート、コンベア式の赤外炉等により行うことができる。この場合の温度条件は、用いたポリイミド前駆体に合わせて適宜選択することができるが、通常、100℃〜250℃の範囲、好ましくは140℃〜200℃の範囲である。上述の工程(A)においてポリイミド前駆体層中にイミド化を促進する化合物を含有させた場合には、より低温でイミド化を行って溶解性を低下させることができ、温度条件は、120℃〜200℃の範囲で選択することができる。温度が、100℃未満であると塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対して難溶性を創出するのに十分なイミド化反応をすることができず、250℃を超過するとポジ型フォトレジストを劣化させ易く、塩基性溶液に溶解しにくくしてしまう恐れがある。
なお、本発明における加熱条件の加熱温度は、加熱されるものが接している箇所の温度をいう。
As a method for partially imidizing the polyimide precursor layer, for example, moderate heating can be mentioned. The process of partially imidizing by heating can be performed by an oven, a hot plate, a conveyor-type infrared furnace, or the like. The temperature condition in this case can be appropriately selected according to the polyimide precursor used, but is usually in the range of 100 ° C to 250 ° C, preferably in the range of 140 ° C to 200 ° C. When a compound that promotes imidization is contained in the polyimide precursor layer in the step (A), the solubility can be lowered by performing imidization at a lower temperature, and the temperature condition is 120 ° C. It can select in the range of -200 degreeC. If the temperature is less than 100 ° C., the imidization reaction sufficient to create poor solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance cannot be performed. It is easy to deteriorate and may be difficult to dissolve in a basic solution.
In addition, the heating temperature of the heating conditions in this invention says the temperature of the location where what is heated is in contact.
上記加熱温度における加熱保持時間は、加熱温度や加熱手法により適宜設定することが必要であるが、1秒〜120分の間、好ましくは5秒〜30分の間がよい。加熱保持時間が短すぎると加熱の効果が発現しにくく、次の工程であるポジ型フォトレジストの剥離に用いる液体に対してポリアミック酸が溶解しやすくなってしまい、加熱保持時間が長すぎると生産性が低下する。
さらに加熱工程は、不活性雰囲気化で行われることが、ポジ型レジストの劣化抑制の観点から好ましい。この場合の不活性雰囲気の具体例としては、減圧下、窒素雰囲気下、アルゴン、ヘリウム等の希ガス雰囲気下等が挙げられる。
The heating and holding time at the heating temperature needs to be appropriately set depending on the heating temperature and the heating method, but is preferably 1 second to 120 minutes, and preferably 5 seconds to 30 minutes. If the heating and holding time is too short, the effect of heating is difficult to be exhibited, and the polyamic acid is likely to dissolve in the liquid used for peeling the positive photoresist, which is the next step. Sex is reduced.
Further, the heating step is preferably performed in an inert atmosphere from the viewpoint of suppressing deterioration of the positive resist. Specific examples of the inert atmosphere in this case include reduced pressure, nitrogen atmosphere, and rare gas atmosphere such as argon and helium.
用いるポリイミド前駆体とポジ型フォトレジストの組み合わせによっては、当該(F)溶解性低下工程でイミド化反応を行った際に、完全にイミド化が行える場合もある。この場合には、後述の(H)ポジ型フォトレジスト剥離後のポリイミド化工程を省略することができる。 Depending on the combination of the polyimide precursor to be used and the positive photoresist, imidization may be carried out completely when the imidization reaction is carried out in the (F) solubility reduction step. In this case, the polyimide-forming step after the (H) positive photoresist peeling described later can be omitted.
<(G)剥離工程>
工程(G)においては、前記(E)全面露光工程において塩基性溶液に溶解可能になった、パターン化されたポジ型フォトレジスト層を、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離する。
本発明においては、自然環境に対する負荷を低くし、作業者の安全対策や廃液処理費用等の実用化の問題を解決するために、非水溶性の有機溶剤を用いることなく、塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質でポジ型フォトレジストを剥離する。塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質で剥離することから、上記(D)現像工程で用いる設備をそのまま使用可能であるというメリットがある。さらには、剥離後の基板のリンス、洗浄工程も、水又は水溶液で行うことが可能になる。
<(G) peeling step>
In the step (G), the patterned positive photoresist layer that can be dissolved in the basic solution in the (E) overall exposure step is peeled off with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance.
In the present invention, in order to reduce the load on the natural environment and solve practical problems such as worker safety measures and waste liquid treatment costs, a basic aqueous solution or a water-soluble solution is used without using a water-insoluble organic solvent. The positive photoresist is peeled off with a basic substance. Since peeling is performed with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance, there is an advantage that the equipment used in the development step (D) can be used as it is. Further, the substrate rinsing and cleaning steps after peeling can be performed with water or an aqueous solution.
上記塩基性溶液としては、工程(F)を行った後のポリイミド前駆体パターンは溶解性が低いが、ポジ型フォトレジストパターンに対して溶解性の高い溶液を適宜選択して用いる必要がある。このような塩基性溶液を選択する場合の目安としては、工程(F)を行った後のポジ型フォトレジストパターンの溶解速度が、工程(F)を行った後のポリイミド前駆体パターンの溶解速度の10倍以上、より好ましくは100倍以上の溶解速度を有するような塩基性溶液を選択することが挙げられる。 As the basic solution, the polyimide precursor pattern after the step (F) has low solubility, but it is necessary to appropriately select and use a solution having high solubility with respect to the positive photoresist pattern. As a guideline for selecting such a basic solution, the dissolution rate of the positive photoresist pattern after the step (F) is the dissolution rate of the polyimide precursor pattern after the step (F). And a basic solution having a dissolution rate of 10 times or more, more preferably 100 times or more.
本発明に用いられる塩基性溶液のうち、塩基性水溶液としては、無機または有機アルカリ水溶液が挙げられ、特に廃液処理の観点からは有機アルカリ水溶液が好ましい。塩基性水溶液としては、例えば、濃度が、0.01重量%〜70重量%、好ましくは、0.05重量%〜10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、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化マグネシウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液、炭酸水素ナトリウム水溶液、その他、1級、2級、3級アミンの水溶液、水酸化物イオンとアンモニウムイオンの塩の水溶液等が挙げられる。 Among the basic solutions used in the present invention, examples of the basic aqueous solution include inorganic or organic alkaline aqueous solutions, and organic alkaline aqueous solutions are particularly preferable from the viewpoint of waste liquid treatment. Examples of the basic aqueous solution include tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution, potassium hydroxide aqueous solution, water having a concentration of 0.01% by weight to 70% by weight, preferably 0.05% by weight to 10% by weight. Examples thereof include an aqueous solution of sodium oxide, an aqueous solution of magnesium hydroxide, an aqueous solution of calcium hydroxide, an aqueous solution of sodium hydrogen carbonate, an aqueous solution of primary, secondary, and tertiary amines, and an aqueous solution of hydroxide ions and ammonium ions.
また、本発明に用いられる塩基性溶液のうち、水溶性塩基性物質とは、水溶性のpHが7より大きな有機化合物をいい、具体的には、1級、2級、3級アミン、或いは4級アミン(アンモニウム化合物)が挙げられる。本発明の水溶性塩基性物質の水溶性とは25℃において、1重量%以上90重量%以下の濃度で水溶液が得られるものをいい、好ましくは5重量%以上60重量%以下の濃度の水溶液が得られるものをいう。
加熱処理によって溶解性が非常に低下したポジ型フォトレジストパターンを剥離するには、上記水溶性塩基性物質による剥離が好ましい。具体的には、0℃〜100℃の間のいずれかの温度で液体である1級〜4級アミンが用いられ、さらに1級〜4級の脂肪族アミンである事が好ましい。脂肪族アミンであると一般に塩基性が高い為、より剥離性に優れる。
これら1〜4級アミンは、置換基を有していてもよく、特に、水酸基を有する脂肪族アミンが剥離に対して有効である。具体的には、エタノールアミン、N,N,−ジメチルエタノールアミン、プロパノールアミン、トリエタノールアミンなどが例示されるが特に限定されない。
Of the basic solutions used in the present invention, the water-soluble basic substance means an organic compound having a water-soluble pH greater than 7, specifically, a primary, secondary, tertiary amine, or A quaternary amine (ammonium compound) is mentioned. The water solubility of the water-soluble basic substance of the present invention means that an aqueous solution can be obtained at a concentration of 1% by weight or more and 90% by weight or less at 25 ° C., preferably an aqueous solution having a concentration of 5% by weight or more and 60% by weight or less. Means what can be obtained.
In order to peel off a positive photoresist pattern whose solubility has been greatly lowered by heat treatment, peeling with the above water-soluble basic substance is preferable. Specifically, primary to quaternary amines that are liquid at any temperature between 0 ° C. and 100 ° C. are used, and primary to quaternary aliphatic amines are preferred. Since aliphatic amines are generally highly basic, they are more excellent in peelability.
These primary to quaternary amines may have a substituent, and an aliphatic amine having a hydroxyl group is particularly effective for peeling. Specific examples include ethanolamine, N, N, -dimethylethanolamine, propanolamine, and triethanolamine, but are not particularly limited.
<(H)ポリイミド化工程>
工程(G)においては、(H)前記パターン化されたポリイミド前駆体層2”をポリイミド化する。
パターン化されたポリイミド前駆体層2”をイミド化する前に、必要に応じて蒸留水や温水等で洗浄を行っても良い。
<(H) Polyimideization process>
In step (G), (H) the patterned
Before imidizing the patterned
イミド化する方法としては、加熱を行う方法、触媒と接触させる方法、触媒溶液に浸漬後加熱する方法等が挙げられる。
加熱によってイミド化する場合には、150℃から400℃の間の温度、好ましくは200℃〜370℃の間の温度で、1分〜300分の間加熱処理を行うことが好ましく、その加熱手法は、公知の手法を用いることが可能である。さらにこの加熱工程は、基板に酸化しやすい金属を含む場合には、不活性雰囲気化で行われることが、金属の酸化防止の観点から好ましい。この場合の不活性雰囲気の具体例としては、減圧下、窒素雰囲気下、アルゴン、ヘリウム等の希ガス雰囲気下等が挙げられる。
Examples of the imidization method include a method of heating, a method of contacting with a catalyst, a method of heating after being immersed in a catalyst solution, and the like.
In the case of imidization by heating, it is preferable to perform heat treatment at a temperature between 150 ° C. and 400 ° C., preferably at a temperature between 200 ° C. and 370 ° C. for 1 minute to 300 minutes. A known method can be used. Further, this heating step is preferably performed in an inert atmosphere when the substrate contains a metal that is easily oxidized from the viewpoint of preventing oxidation of the metal. Specific examples of the inert atmosphere in this case include reduced pressure, nitrogen atmosphere, and rare gas atmosphere such as argon and helium.
このようにして得られたポリイミドパターンは、窒素中で測定した5%重量減少温度が、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 pattern thus obtained has a 5% weight loss temperature measured in nitrogen of 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.
また、このようにして得られたポリイミドパターンは、寸法安定性の観点から、線熱膨張係数が1ppm/℃〜40ppm/℃であることが好ましい。特に、電子部品等の製造プロセスにおいて銅やステンレスといった金属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1ppm/℃〜20/℃ppmであることがさらに好ましい。ここで、本発明におけるポリイミドパターンの線熱膨張係数は、パターンの大きさに関わらず同等値となるとみなすことができるので、パターンの大きさによりポリイミドパターンそのものを測定できない場合には、ポリイミドパターンに使用されているポリイミド前駆体を用いて同様のパターン形成方法のプロセスを経た線熱膨張係数評価用ポリイミド膜を作成して評価しても良い。なお、本発明における線熱膨張係数は、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。 The polyimide pattern thus obtained preferably has a linear thermal expansion coefficient of 1 ppm / ° C. to 40 ppm / ° C. from the viewpoint of dimensional stability. In particular, when a film is formed on a metal such as copper or stainless steel in a manufacturing process for electronic parts or the like, it is more preferably 1 ppm / ° C. to 20 / ° C. from the viewpoint of adhesion and warpage of the substrate. Here, since the linear thermal expansion coefficient of the polyimide pattern in the present invention can be regarded as an equivalent value regardless of the size of the pattern, if the polyimide pattern itself cannot be measured due to the size of the pattern, A polyimide film for evaluating linear thermal expansion coefficient that has undergone a similar pattern forming process may be prepared and evaluated using the polyimide precursor that is used. In addition, the linear thermal expansion coefficient in this invention can be calculated | required with a thermomechanical analyzer (TMA). 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. .
また、このようにして得られたポリイミドパターンは、寸法安定性の観点から、吸湿膨張係数が1ppm/%RH〜40ppm/%RHであることが好ましい。特に、電子部品等の製造プロセスにおいて密着性、基板のそりの観点から1ppm/%RH〜20ppm/%RHであることがさらに好ましい。ここで、本発明におけるポリイミドパターンの吸湿膨張係数は、パターンの大きさに関わらず同等値となるとみなすことができるので、パターンの大きさによりポリイミドパターンそのものを測定できない場合には、ポリイミドパターンに使用されているポリイミド前駆体を用いて同様のパターン形成方法のプロセスを経た吸湿膨張係数評価用ポリイミド膜を作成して評価しても良い。なお、本発明における吸湿膨張係数は、25℃において30%Rh〜70%Rhまで湿度変化させたときの1%Rhあたりの材料の長さの平均変化率(変位/初期長)をいう。 The polyimide pattern thus obtained preferably has a hygroscopic expansion coefficient of 1 ppm /% RH to 40 ppm /% RH from the viewpoint of dimensional stability. In particular, it is more preferably 1 ppm /% RH to 20 ppm /% RH from the viewpoint of adhesion and warpage of the substrate in the manufacturing process of electronic parts and the like. Here, since the hygroscopic expansion coefficient of the polyimide pattern in the present invention can be regarded as an equivalent value regardless of the size of the pattern, when the polyimide pattern itself cannot be measured due to the size of the pattern, it is used for the polyimide pattern. A polyimide film for evaluating hygroscopic expansion coefficient that has undergone the same pattern forming process may be prepared and evaluated using the polyimide precursor that has been prepared. In addition, the hygroscopic expansion coefficient in the present invention refers to an average change rate (displacement / initial length) of the material length per 1% Rh when the humidity is changed from 30% Rh to 70% Rh at 25 ° C.
II.ハードディスク用サスペンション等の物品
本発明に係る物品は、半導体装置、電子部品、光回路、光回路部品、又は光学部材のいずれかの物品であって、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有するものである。
また、本発明に係るハードディスク用サスペンションは、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有するものである。
本発明に係るハードディスク用サスペンションなど電子部品等の物品は、前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有することにより、感光剤を含まないポリイミドパターンを有するため、アウトガスの発生がなく、吸湿線膨張係数や線熱膨張係数も低くすることが可能なため反り等の不具合が生じず、信頼性が高いものである。
II. Articles such as suspension for hard disk The article according to the present invention is an article of any one of a semiconductor device, an electronic component, an optical circuit, an optical circuit component, or an optical member, and uses the method for forming a polyimide pattern according to the present invention. It has a polyimide pattern formed.
The suspension for a hard disk according to the present invention has a polyimide pattern formed by using the method for forming a polyimide pattern according to the present invention.
Since an article such as an electronic component such as a hard disk suspension according to the present invention has a polyimide pattern formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention, it has a polyimide pattern that does not contain a photosensitive agent. Therefore, the hygroscopic coefficient of linear expansion and the coefficient of linear thermal expansion can be lowered, so that problems such as warping do not occur and the reliability is high.
前記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンを有する本発明に係る物品は、半導体装置、電子部品、光回路、光回路部品、又は光学部材のいずれかであって、特に限定されない。例えば、フレキシブルプリント基板の絶縁層、配線保護層、半導体実装基板の絶縁層、配線保護層、半導体装置の絶縁層、表面保護膜などにポリイミドパターンを有する半導体装置が例示される。また、ハードディスク用サスペンション、チップスケールパッケージ用基板等の電子部品の他に、光回路部品の導波路やクラッド層等、光回路の部品などが挙げられる。 The article according to the present invention having a polyimide pattern formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention is any one of a semiconductor device, an electronic component, an optical circuit, an optical circuit component, or an optical member, There is no particular limitation. For example, a semiconductor device having a polyimide pattern in an insulating layer of a flexible printed board, a wiring protective layer, an insulating layer of a semiconductor mounting board, a wiring protective layer, an insulating layer of a semiconductor device, a surface protective film, etc. is exemplified. In addition to electronic components such as hard disk suspensions and chip scale package substrates, optical circuit components such as waveguides and cladding layers of optical circuit components can be used.
本発明に係る物品の一つである電子部品について、本発明に係るハードディスク用サスペンションを例に挙げて、具体的に説明する。本発明に係るハードディスク用サスペンションは、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを支持している部品である。
図2は、本発明に係るハードディスク用サスペンションの一例の模式的断面図である。
本発明に係るハードディスク用サスペンションは、図2に示されるように、バネの役割をする金属基板10と、金属基板10上に上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンである絶縁層20と、当該絶縁層20上に設けられた銅配線層30と、銅配線層30が上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンである配線保護層40によって覆われている構造を有する。
An electronic component which is one of the articles according to the present invention will be specifically described with reference to the hard disk suspension according to the present invention. The hard disk suspension according to the present invention is a component that supports a magnetic head of a hard disk drive.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a hard disk suspension according to the present invention.
As shown in FIG. 2, the suspension for a hard disk according to the present invention includes a
上記例においては、絶縁層20と配線保護層40の両方ともが、上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンであるが、絶縁層20と配線保護層40のいずれかのみが上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンであっても良い。配線保護層40としては、アクリル系樹脂も用いることができる。
金属基板10としては、通常、ステンレスまたは、表面処理を施したステンレス等のバネ状弾性を有する金属箔等が用いられる。用いられる金属基板10は厚さを20μm以下、中でも50μm〜1μmとすると、磁気ディスクへの追従性が良好になり、上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンと組み合わせて用いた場合に、反りをより低減することができ、平坦性を向上することができる。
In the above example, both the insulating
As the
本発明に係るハードディスク用サスペンションに用いられるポリイミドパターンは、上記本発明に係るポリイミドパターンの形成方法を用いて形成されたポリイミドパターンに求められる特性を満たせば、良好な特性を示すサスペンションを得られる。 If the polyimide pattern used in the suspension for a hard disk according to the present invention satisfies the characteristics required for the polyimide pattern formed by using the polyimide pattern forming method according to the present invention, a suspension exhibiting good characteristics can be obtained.
上記サスペンションの製造の一般例としては、以下が挙げられる。まず、金属基板10としてのステンレス箔(20μm)上に、本発明に係るポリイミドパターン形成方法を用いて所望の形状でポリイミドパターンを形成し、絶縁層20を備えた基板を得る。次に、スパッタにより、上記得られた基板全面に銅、ニッケルなどのシード層を形成する。そこへ、ネガ型レジスト溶液を塗布または、ネガ型ドライフィルムレジストをラミネートし、基板上へネガ型レジスト層を形成する。その後、露光・現像を行い、銅配線を形成したい部位のみ開口部を設ける。
次に、配線の形状の開口部に銅めっきを行った後、レジストを剥離する。その後、基板の裏面をマスクし、希塩酸水溶液等を用い、銅配線及びシード層の表層をエッチングする。ここで、シード層が露出している部位を完全に除去すると、独立した銅配線層30が形成された基板となる。次に当該銅配線層が形成された基板上に、本発明に係るポリイミドパターン形成方法を用いて所望の形状でポリイミドパターンを形成し、配線保護層40を形成する。
General examples of manufacturing the suspension include the following. First, a polyimide pattern is formed in a desired shape on a stainless steel foil (20 μm) as the
Next, after copper plating is performed on the opening in the shape of the wiring, the resist is peeled off. Thereafter, the back surface of the substrate is masked, and the copper wiring and the surface layer of the seed layer are etched using a dilute hydrochloric acid aqueous solution or the like. Here, when the portion where the seed layer is exposed is completely removed, the substrate on which the independent
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。
(製造例1)
4,4’−ジアミノジフェニルエーテル 1.20g(6mmol)を50mlの3つ口フラスコに投入し、5mlの脱水されたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に溶解させ窒素気流下、氷浴で冷却しながら撹拌した。そこへ、少しずつピロメリット酸2無水物 1.31g(6mmol)を添加し、添加終了後、氷浴中で5時間撹拌し、その溶液を、脱水されたジエチルエーテルによって再沈殿し、その沈殿物を室温で減圧下、17時間乾燥し、白色固体を2.11g(ポリイミド前駆体1)を得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
(Production Example 1)
4.20 g (6 mmol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether was put into a 50 ml three-necked flask, dissolved in 5 ml of dehydrated N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), and cooled in an ice bath under a nitrogen stream. While stirring. Pyromellitic dianhydride 1.31 g (6 mmol) was added little by little, and after the addition was completed, the mixture was stirred in an ice bath for 5 hours, and the solution was reprecipitated with dehydrated diethyl ether. The product was dried at room temperature under reduced pressure for 17 hours to obtain 2.11 g (polyimide precursor 1) of a white solid.
(実施例1)
20μmの厚みのSUS304(新日本製鉄(株)製)上に、製造例1で得られたポリイミド前駆体1の20wt%ジメチルアセトアミド溶液をバーコートし、乾燥後18±2μmになるように塗布し、熱風循環式オーブンで80℃で、30分乾燥させた。その後、ポジ型フォトレジストOFPR−800LB(東京応化工業製)を乾燥後、10±2μmになるようにバーコートし、熱風乾燥オーブンで80℃20分の条件で乾燥させ、ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層が形成された基板を作成した。
Example 1
A 20 wt% dimethylacetamide solution of the
次に手動露光装置(大日本スクリーン株式会社製、MA−1200)を用いて、所望のパターンが描かれたフォトマスクを介して950mJ/cm2 (i線換算)で露光し、2.38wt%の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(液温27度)を用いてコンベア式スプレー現像装置を用い、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層について同時に現像を行い、その後、蒸留水によってリンスを行い温風乾燥させ、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンを得た。 Next, using a manual exposure apparatus (MA-1200, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.), exposure is performed at 950 mJ / cm 2 (i-line conversion) through a photomask on which a desired pattern is drawn, and 2.38 wt%. The positive photoresist layer and the polyimide precursor layer were developed simultaneously using a conveyor type spray developing device using a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution (liquid temperature 27 ° C.), and then rinsed with distilled water. And dried with warm air to obtain a pattern in which a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer were laminated.
上記の手法で得られたポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、その後、160℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、2.38wt%のTMAH水溶液で処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下350℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
The substrate on which the pattern obtained by laminating the positive photoresist layer and the polyimide precursor layer obtained by the above method was formed on the entire surface without using a mask, using an apparatus similar to that used for pattern exposure. The film was exposed at an exposure amount of / cm 2 , and then heated at 160 ° C. for 10 minutes in a hot air circulating oven.
The sample was treated with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 350 minutes at 350 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例2)
実施例1と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、200℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下350℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
(Example 2)
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer formed in the same manner as in Example 1 was formed on the entire surface without using a mask, using an apparatus similar to that used for pattern exposure. It exposed with the exposure amount of 1 J / cm < 2 > in conversion, and heated with the hot-air circulation type oven at 200 degreeC for 10 minutes.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 350 minutes at 350 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例3)
実施例1と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、200℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した後、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下350℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
(Example 3)
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer obtained in the same manner as in Example 1 was heated at 200 ° C. for 10 minutes in a hot air circulation oven, and then pattern exposure and Using the same apparatus, the whole surface was exposed with an exposure amount of 1 J / cm 2 in terms of i-line without using a mask.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 350 minutes at 350 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例4)
実施例1で用いたポリイミド前駆体1の20wt%ジメチルアセトアミド溶液の代わりに、ポリイミド前駆体1の重量に対して5重量%の添加量となるように、ジメチルピペリジンを加えた溶液(樹脂組成物1)を用いた以外は、実施例1と同様に、ポリイミド前駆体層、当該ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層が形成された基板を作成した。更に、実施例1と同様にして、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンを得た。
Example 4
Instead of the 20 wt% dimethylacetamide solution of the
上記ようにして得られたポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、150℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、2.38wt%のTMAH水溶液で処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下300℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
The substrate on which the pattern obtained by laminating the positive photoresist layer and the polyimide precursor layer obtained as described above was formed on the entire surface using a device similar to that used for pattern exposure without using a mask. The film was exposed at an exposure amount of / cm 2 and heated in a hot air circulation oven at 150 ° C. for 10 minutes.
The sample was treated with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例5)
実施例4と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、180℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下300℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
(Example 5)
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer obtained in the same manner as in Example 4 was formed on the entire surface without using a mask using an apparatus similar to that used for pattern exposure. Exposure was performed at an exposure amount of 1 J / cm 2 in terms of conversion, and heating was performed at 180 ° C. for 10 minutes in a hot air circulating oven.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例6)
実施例4と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、180℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した後、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下300℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
(Example 6)
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer obtained in the same manner as in Example 4 was heated at 180 ° C. for 10 minutes in a hot air circulation oven, and then pattern exposure and Using the same apparatus, the whole surface was exposed with an exposure amount of 1 J / cm 2 in terms of i-line without using a mask.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例7)
実施例4で用いたジメチルピペリジンの代わりに、ポリイミド前駆体1の重量に対して5重量%の添加量となるように、1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタンを加えた溶液を用いた(樹脂組成物2)以外は、実施例4と同様にしてSUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を作成したところ、同じ条件で良好なポリイミドパターンが得られた。
(Example 7)
Instead of dimethylpiperidine used in Example 4, a solution in which 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane was added so that the amount added was 5% by weight with respect to the weight of
(実施例8)
実施例7と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、180℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下300℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
(Example 8)
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer obtained in the same manner as in Example 7 was formed on the entire surface without using a mask, using an apparatus similar to that used for pattern exposure. Exposure was performed at an exposure amount of 1 J / cm 2 in terms of conversion, and heating was performed at 180 ° C. for 10 minutes in a hot air circulating oven.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
(実施例9)
実施例7と同様にして得た、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、180℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した後、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光した。
そのサンプルを、エタノールアミンで処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下300℃、60分加熱処理し、SUS箔上にポリイミドパターンが形成された基板を得た。
Example 9
A substrate on which a pattern obtained by laminating a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer obtained in the same manner as in Example 7 was heated at 180 ° C. for 10 minutes in a hot air circulation oven, and then pattern exposure and Using the same apparatus, the whole surface was exposed with an exposure amount of 1 J / cm 2 in terms of i-line without using a mask.
The sample was treated with ethanolamine, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Then, it heat-processed for 60 minutes at 300 degreeC under nitrogen stream, and obtained the board | substrate with which the polyimide pattern was formed on SUS foil.
実施例4〜9については、ポリイミド前駆体にイミド化を促進する化合物である塩基性物質を添加することで、ポリイミド前駆体の溶解性を変化させるためのイミド化反応する温度を低下させることができた為、ポリイミド前駆体層の塩基性溶液に対する溶解性を低下させる工程において、加熱処理温度を低くすることができ、基板等に対するダメージを最小限にすることが可能となった。 About Examples 4-9, the temperature which carries out the imidation reaction for changing the solubility of a polyimide precursor may be reduced by adding the basic substance which is a compound which accelerates | stimulates imidation to a polyimide precursor. Therefore, in the step of reducing the solubility of the polyimide precursor layer in the basic solution, the heat treatment temperature can be lowered, and damage to the substrate or the like can be minimized.
<試験例;熱硬化温度>
ポリイミド前駆体1及び上記樹脂組成物1を、それぞれクロムめっきされたガラス板上に最終膜厚2μmになるようにスピンコートし、100℃のホットプレート上で2分間乾燥させた。この塗膜を、日本分光製IR−610及び、アズワン社製 HOTPLATE EC-1200を用い、室温から5℃/minで加熱を350℃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、測定前の前駆体由来の1663cm−1のピーク面積を1としたときに、加熱過程でのピーク面積の減少量をイミド化率と換算しプロットした。(測定前の状態がイミド化率0%、ピークが完全に消失したときをイミド化率100%とした。)
その結果は図3に示した通りである。上記樹脂組成物1は、アミン添加の効果により、ポリイミド前駆体1に比べて前駆体の減少がより低温で起こっている事がわかった。
<Test example; thermosetting temperature>
The
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, when the peak area of 1663 cm −1 derived from the precursor before the measurement was set to 1, the amount of decrease in the peak area in the heating process was converted into the imidation rate and plotted. (The state before measurement was 0% imidation, and the time when the peak completely disappeared was taken as 100% imidation.)
The result is as shown in FIG. It was found that the
(実施例10:ハードディスク用サスペンション)
厚み20μmの新日本製鉄製SUS304 HTA箔−厚み10μmポリイミド−厚み12μmのジャパンエナジー社製銅合金箔(NK−120)からなる積層体を、金属加工用レジストを用いて、塩化第二鉄溶液によってCu面を所望の形にエッチングした。レジストを剥離して得られたその基板に、ポリイミド層エッチング用のアルカリ現像型ドライフィルムレジストをラミネートし、所望の形状のマスクを通して紫外線露光を行い、Na2CO31重量%水溶液で、ドライフィルムレジストを現像した。その後、ポリイミド層のエッチングを行い、3重量%NaOH水溶液で、ドライフィルムレジストを剥離した。その様にして、所望の形状に絶縁層をウェットエッチングし、箔上に、絶縁層として所望の形状にパターニングされたポリイミドを挟んで、銅配線が形成された基板を得た。
その基板上に、実施例4で得られた(樹脂組成物1)をバーコートし、乾燥後18±2μmになるように塗布し、熱風循環式オーブンで80℃で、30分乾燥させた。その後、ポジ型フォトレジストOFPR−800LB(東京応化工業製)を乾燥後、10±2μmになるようにバーコートし、熱風乾燥オーブンで80℃20分の条件で乾燥させ、ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層が形成された基板を作成した。
次に手動露光装置(大日本スクリーン株式会社製、MA−1200)を用いて、所望のパターンが描かれたフォトマスクを介して950mJ/cm2 (i線換算)で露光し、2.38wt%の水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液(液温27度)を用いてコンベア式スプレー現像装置を用い、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層について同時に現像を行い、その後、蒸留水によってリンスを行い温風乾燥させ、ポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンを得た。
(Example 10: suspension for hard disk)
SUS304 HTA foil made of Nippon Steel with a thickness of 20 μm—a laminate made of copper alloy foil (NK-120) made of Japan Energy with a thickness of 10 μm polyimide—with a ferric chloride solution using a metal working resist. The Cu surface was etched into the desired shape. Laminate an alkali development type dry film resist for polyimide layer etching on the substrate obtained by stripping the resist, expose it to UV light through a mask of the desired shape, and dry the film with a 1% by weight Na 2 CO 3 aqueous solution. The resist was developed. Thereafter, the polyimide layer was etched, and the dry film resist was peeled off with a 3 wt% NaOH aqueous solution. In this way, the insulating layer was wet etched into a desired shape, and a polyimide patterned into the desired shape as an insulating layer was sandwiched on the foil to obtain a substrate on which copper wiring was formed.
On the substrate, (resin composition 1) obtained in Example 4 was bar-coated, dried and coated to 18 ± 2 μm, and dried in a hot air circulation oven at 80 ° C. for 30 minutes. Thereafter, the positive photoresist OFPR-800LB (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) is dried and then bar-coated to 10 ± 2 μm, dried in a hot air drying oven at 80 ° C. for 20 minutes, and then on the polyimide precursor layer. A substrate on which a positive photoresist layer was formed was prepared.
Next, using a manual exposure apparatus (MA-1200, manufactured by Dainippon Screen Co., Ltd.), exposure is performed at 950 mJ / cm 2 (i-line conversion) through a photomask on which a desired pattern is drawn, and 2.38 wt%. The positive photoresist layer and the polyimide precursor layer were developed simultaneously using a conveyor type spray developing apparatus using an aqueous tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution (liquid temperature 27 ° C.), and then rinsed with distilled water. And dried with warm air to obtain a pattern in which a positive photoresist layer and a polyimide precursor layer were laminated.
上記の手法で得られたポジ型フォトレジスト層とポリイミド前駆体層が積層されたパターンが形成された基板を、パターン露光と同様の装置を用いて、マスクを介さず全面、i線換算で1J/cm2 の露光量で露光し、その後、160℃で10分、熱風循環式オーブンで加熱した。
そのサンプルを、2.38wt%のTMAH水溶液で処理した後、蒸留水でリンスを行い、ポジ型フォトレジストパターンのみ剥離した。その後、窒素気流下350℃、60分加熱処理し、基板上に配線保護層としてポリイミドパターンが形成された基板を得た。
その後SUS箔を金属加工用レジストを用いて、塩化第二鉄溶液によって所望の形にエッチングし、ハードディスク用サスペンションを得た。
The substrate on which the pattern obtained by laminating the positive photoresist layer and the polyimide precursor layer obtained by the above method was formed on the entire surface without using a mask, using an apparatus similar to that used for pattern exposure. The film was exposed at an exposure amount of / cm 2 , and then heated at 160 ° C. for 10 minutes in a hot air circulating oven.
The sample was treated with a 2.38 wt% TMAH aqueous solution, rinsed with distilled water, and only the positive photoresist pattern was peeled off. Thereafter, heat treatment was performed at 350 ° C. for 60 minutes in a nitrogen stream to obtain a substrate on which a polyimide pattern was formed as a wiring protective layer.
Thereafter, the SUS foil was etched into a desired shape with a ferric chloride solution using a metal working resist to obtain a hard disk suspension.
Claims (15)
(A)基板上にポリイミド前駆体層を形成する工程、
(B)前記ポリイミド前駆体層上にポジ型フォトレジスト層を形成する工程、
(C)前記ポジ型フォトレジスト層を選択的に露光するパターン露光工程、
(D)前記ポジ型フォトレジスト層の現像後または現像と同時に、下層のポリイミド前駆体層を選択的に除去しパターン化する現像工程、
(E)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層の全面を露光する全面露光工程、
(F)前記パターン化されたポリイミド前駆体層を少なくとも部分的にイミド化することにより塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質に対する溶解性を低下させる工程、
(G)前記パターン化されたポジ型フォトレジスト層を塩基性水溶液又は水溶性塩基性物質によって剥離する剥離工程、を有するポリイミドパターンの形成方法。 The following steps (A) to (G);
(A) forming a polyimide precursor layer on the substrate;
(B) forming a positive photoresist layer on the polyimide precursor layer;
(C) a pattern exposure step for selectively exposing the positive photoresist layer;
(D) a development step of selectively removing and patterning the underlying polyimide precursor layer after or simultaneously with the development of the positive photoresist layer;
(E) an overall exposure process for exposing the entire surface of the patterned positive photoresist layer;
(F) a step of reducing solubility in a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance by at least partially imidizing the patterned polyimide precursor layer;
(G) A method for forming a polyimide pattern comprising: a peeling step of peeling the patterned positive photoresist layer with a basic aqueous solution or a water-soluble basic substance.
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