JP2006249181A - Method for producing composition for forming insulating material, composition for forming insulating material and insulating film using the same - Google Patents

Method for producing composition for forming insulating material, composition for forming insulating material and insulating film using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for insulating materials, capable of forming insulating films having low dielectric constants and high mechanical strengths. <P>SOLUTION: The method for producing the composition used for insulating materials and comprising a compound obtained by hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from a compound represented by general formula (1) [X<SP>1</SP>is a hydrolysable group; R<SP>1</SP>is an alkyl, an aryl or a heterocyclic group; (n<SB>1</SB>) is an integer of 1 to 3; (m<SB>1</SB>) is an integer of ≥2; L<SP>1</SP>is a single bond or a divalent bonding group; A is a group containing a cage type structure], its hydrolysate and its condensation product in the presence of a substituted or non-substituted ammonium salt. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は絶縁膜形成に有用な絶縁材料形成用組成物の製造方法およびこれより得られる絶縁材料形成用組成物に関し、さらに該組成物を用いて得られる誘電率が良好な絶縁材料に関する。   The present invention relates to a method for producing a composition for forming an insulating material useful for forming an insulating film and a composition for forming an insulating material obtained therefrom, and further to an insulating material having a good dielectric constant obtained by using the composition.

引用文献1には従来のゾルゲル反応前駆体を、窒素オニウム塩化合物の存在下で加水分解することを特徴とする絶縁材料形成用組成物の製造方法が開示され、誘電率の温度依存性が小さく、機械的強度が高く安定した膜形成が可能な絶縁材料形成用組成物が得られることが示されている。しかしながら、層間絶縁膜として重要な特性である誘電率が低いこと、また、機械的強度が高いことが望まれていた。
特開2002−20689号公報
Cited Document 1 discloses a method for producing a composition for forming an insulating material characterized in that a conventional sol-gel reaction precursor is hydrolyzed in the presence of a nitrogen onium salt compound, and the temperature dependence of the dielectric constant is small. It has been shown that a composition for forming an insulating material capable of forming a stable film with high mechanical strength can be obtained. However, a low dielectric constant, which is an important characteristic as an interlayer insulating film, and a high mechanical strength have been desired.
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-20687

本発明の目的は、低い誘電率かつ高い機械的強度を有する絶縁膜を形成可能な組成物を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a composition capable of forming an insulating film having a low dielectric constant and high mechanical strength.

本発明の上記目的は、下記の構成により達成することができる。
(1)一般式(1)で表される化合物、その加水分解およびその縮合物から選ばれる少なくとも1種以上のシラン化合物を、置換または無置換のアンモニウム塩存在下で加水分解、縮合して得られる化合物を含有する絶縁材料形成用組成物の製造方法。
The above object of the present invention can be achieved by the following constitution.
(1) Obtained by hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from the compound represented by general formula (1), its hydrolysis and its condensate in the presence of a substituted or unsubstituted ammonium salt. The manufacturing method of the composition for insulating material formation containing the compound obtained.

Figure 2006249181
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一般式(1)中、X1は、加水分解性基を表し、R1は、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n1は1〜3の整数を表し、m1は2以上の整数を表す。L1は、単結合または2価の連結基を表し、Aは、かご型構造を含有する基を表す。
(2)一般式(1)において、Aにジアマンチル基を含有することを特徴とする(1)に記載の製造方法。
(3)アンモニウム塩が下記一般式(2)で表わされることを特徴とする(1)〜(2)に記載の製造方法。
In General Formula (1), X 1 represents a hydrolyzable group, R 1 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, n 1 represents an integer of 1 to 3, and m 1 represents 2 or more. Represents an integer. L 1 represents a single bond or a divalent linking group, and A represents a group containing a cage structure.
(2) The production method according to (1), wherein in formula (1), A contains a diamantyl group.
(3) The production method according to any one of (1) to (2), wherein the ammonium salt is represented by the following general formula (2).

Figure 2006249181
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一般式(2)中、R2〜R5はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基を表わす。nは1〜3の整数を表わす。Xはn価のアニオン性基を表わす。R2〜R5は互いに連結して環構造を形成してもよい。
(4)(1)〜(3)に記載の方法で得られる絶縁材料形成用組成物。
(5)(4)に記載の組成物から形成された絶縁材料。
(6)(5)に記載の組成物から形成された絶縁膜。
In the general formula (2), R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. n represents an integer of 1 to 3. X represents an n-valent anionic group. R 2 to R 5 may be linked to each other to form a ring structure.
(4) A composition for forming an insulating material obtained by the method described in (1) to (3).
(5) An insulating material formed from the composition according to (4).
(6) An insulating film formed from the composition according to (5).

本発明の一般式(1)の化合物に一般式(2)を添加することにより、誘電率が低く、機械的強度に優れた膜が得られる。また、一般式(2)の添加は、一般式(1)に示されるようなかご型構造を有する化合物との組み合わせにおいてより機械的強度が高い膜が得られ、大きな効果を発揮することがわかった。   By adding the general formula (2) to the compound of the general formula (1) of the present invention, a film having a low dielectric constant and excellent mechanical strength can be obtained. Further, it can be seen that the addition of the general formula (2) produces a film having higher mechanical strength in combination with a compound having a cage structure as shown in the general formula (1), and exhibits a great effect. It was.

本発明の絶縁膜などの形成に有用な絶縁材料形成用組成物は、一般式(1)で表される化合物、その加水分解およびその縮合物から選ばれる少なくとも1種以上のシラン化合物に、一般式(2)で表される化合物を添加して、加水分解、縮合して得られる化合物を含有する。   The composition for forming an insulating material useful for formation of the insulating film and the like of the present invention includes at least one silane compound selected from the compound represented by the general formula (1), its hydrolysis and its condensate. The compound obtained by adding the compound represented by Formula (2), hydrolyzing and condensing is contained.

Figure 2006249181
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一般式(1)中、X1は、加水分解性基を表し、R1は、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n1は1〜3の整数を表し、m1は2以上の整数を表す。L1は、単結合または2価の連結基を表し、Aは、かご型構造を含有する基を表す。 In General Formula (1), X 1 represents a hydrolyzable group, R 1 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, n 1 represents an integer of 1 to 3, and m 1 represents 2 or more. Represents an integer. L 1 represents a single bond or a divalent linking group, and A represents a group containing a cage structure.

1としての加水分解性基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シリルオキシ基、水酸基などが挙げられる。X1として好ましいのは、置換もしくは無置換のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基など)である。 Examples of the hydrolyzable group as X 1 include a halogen atom, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyloxy group, a silyloxy group, and a hydroxyl group. X 1 is preferably a substituted or unsubstituted alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, methoxyethoxy group, etc.).

1は、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。R1で表されるアルキル基の好ましい例としては、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基(例えば炭素数1〜2
0のアルキル基、好ましくはメチル基やエチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等)が挙げられ、R1で表されるアリール基の好ましい例としては、炭素数6〜20の置換又は無置換のフェニル基、ナフチル基等が挙げられ、R1で表されるヘテロ環基の好ましい例としては、置換又は無置換のへテロ6員環(ピリジル、モルホリノ基、テトラヒドロピラニル等)、置換又は無置換のヘテロ5員環(フリル、チオフェン基、1,3−ジオキソラン−2−イル基等)等が挙げられる。
R 1 represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group or a heterocyclic group. Preferred examples of the alkyl group represented by R 1 include a linear, branched or cyclic alkyl group (for example, having 1 to 2 carbon atoms).
0 alkyl group, preferably methyl group, ethyl group, isopropyl group, n-butyl group, 2-ethylhexyl group, n-decyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, cyclododecyl group and the like, and R 1 Preferred examples of the aryl group represented include substituted or unsubstituted phenyl or naphthyl groups having 6 to 20 carbon atoms, and preferred examples of the heterocyclic group represented by R 1 include substituted or unsubstituted. Examples include substituted hetero 6-membered rings (pyridyl, morpholino group, tetrahydropyranyl, etc.), substituted or unsubstituted hetero 5-membered rings (furyl, thiophene group, 1,3-dioxolan-2-yl group, etc.), etc. .

n1=2または3の場合、複数のX1は互いに同じ基であっても、異なっていてもよい。n1=1の場合、複数のR1は互いに同じ基であっても、異なっていてもよい。 In the case of n1 = 2 or 3, a plurality of X 1 may be the same group or different from each other. When n1 = 1, the plurality of R 1 may be the same group or different from each other.

1は単結合または2価の連結基を表す。連結基の例としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基またはアリール基)、又はこれらを2つ以上組み合わせてなる連結基等が挙げられる。上記連結基のうち、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基であり、特に好ましくはエチレン基、ビニレン基である。 L 1 represents a single bond or a divalent linking group. Examples of the linking group include an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, -O-, -S-, -CO-, -NR'- (R 'is a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group), or 2 Examples thereof include a linking group formed by combining two or more. Of the linking groups, an alkylene group and an alkenylene group are preferable, and an ethylene group and a vinylene group are particularly preferable.

Aは、カゴ型構造を含有する基(カゴ型構造含有基)である。「カゴ型構造」とは、共有結合した原子で形成された複数の環によって容積が定まり、容積内に位置する点は環を通過せずには容積から離れることができないような構造である。例えば、アダマンタン構造はカゴ型構造と考えられる。対照的にノルボルナン(ビシクロ[2,2,1]ヘプタン)などの単一架橋を有する環状構造は、単一架橋した環状化合物の環が容積を定めないことから、カゴ型構造とは考えられない。   A is a group containing a cage structure (a cage structure-containing group). A “cage structure” is a structure in which the volume is determined by a plurality of rings formed of covalently bonded atoms, and points located within the volume cannot be separated from the volume without passing through the ring. For example, an adamantane structure is considered a cage structure. In contrast, a cyclic structure having a single bridge such as norbornane (bicyclo [2,2,1] heptane) is not considered a cage structure because the ring of a single bridged cyclic compound does not define volume. .

カゴ型構造は、好ましくは10〜30個、より好ましくは10〜20個、さらに好ましくは14〜20個の炭素原子で構成される。ここでいう炭素原子にはカゴ型構造に置換した連結基や置換基の炭素原子を含めない。例えば、1−メチルアダマンタンは10個の炭素原子で構成されるものとする。   The cage structure is preferably composed of 10 to 30, more preferably 10 to 20, and still more preferably 14 to 20 carbon atoms. The carbon atom here does not include a linking group substituted with a cage structure or a carbon atom of the substituent. For example, 1-methyladamantane is composed of 10 carbon atoms.

本発明のカゴ型構造を有する化合物は飽和の脂肪族炭化水素であることが好ましく、例えば、アダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタン、ドデカヘドラン等が挙げられ、特に低誘電率、塗布溶剤への良好な溶解性さらには絶縁膜中のブツ発生抑制の点でジアマンタンが好ましい。   The compound having a cage structure of the present invention is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon, and examples thereof include adamantane, diamantane, triamantane, tetramantane, dodecahedrane, etc., and particularly low dielectric constant and good resistance to coating solvents. Diamantane is preferable from the viewpoints of excellent solubility and suppression of the occurrence of defects in the insulating film.

本発明におけるカゴ型構造は1つ以上の置換基を有していても良く、置換基の例としては、ハロゲン原子(フッ素原子、クロル原子、臭素原子、または沃素原子)、炭素数1〜10の直鎖、分岐、環状のアルキル基(メチル、t−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル、プロペニル等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル、フェニルエチニル等)、炭素数6〜20のアリール基(フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル等)、炭素数2〜10のアシル基(ベンゾイル等)、炭素数6〜20のアリールオキシ基(フェノキシ等)、炭素数6〜20のアリールスルホニル基(フェニルスルホニル等)、ニトロ基、シアノ基、シリル基(トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、トリビニルシリル等)等である。さらに好ましい置換基はフッ素原子、臭素原子、炭素数1〜5の直鎖、分岐、環状のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数2〜5のアルキニル基、シリル基である。これらの置換基はさらに別の置換基で置換されていてもよい。   The cage structure in the present invention may have one or more substituents. Examples of the substituent include a halogen atom (a fluorine atom, a chloro atom, a bromine atom, or an iodine atom), a carbon number of 1 to 10. Linear, branched and cyclic alkyl groups (methyl, t-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.), alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms (vinyl, propenyl, etc.), alkynyl groups having 2 to 10 carbon atoms (ethynyl, phenyl) Ethynyl etc.), C6-C20 aryl groups (phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl etc.), C2-C10 acyl groups (benzoyl etc.), C6-C20 aryloxy groups (phenoxy etc.) ), Arylsulfonyl groups having 6 to 20 carbon atoms (such as phenylsulfonyl), nitro groups, cyano groups, silyl groups (triethoxysilyl, methyldiethoxysilyl, A vinyl silyl, etc.) and the like. Further preferred substituents are a fluorine atom, a bromine atom, a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 5 carbon atoms, and a silyl group. These substituents may be further substituted with another substituent.

本発明におけるカゴ型構造は2〜4価であることが好ましい。より好ましくは、2または3価であり、特に好ましくは2価である。   The cage structure in the present invention is preferably divalent to tetravalent. More preferably, it is divalent or trivalent, and particularly preferably divalent.

また、2つ以上のかご型化合物が連結していてもよい。   Two or more cage compounds may be linked.

一般式(1−1)で表わされる化合物が好ましい。   A compound represented by formula (1-1) is preferred.

Figure 2006249181
Figure 2006249181

(一般式(1−1)中、X21〜X22は、各々独立に、加水分解性基を表し、R21〜R22は、各々独立に、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n21〜n22は1〜3の整数を表す。 (In the general formula (1-1), X 21 to X 22 each independently represents a hydrolyzable group, and R 21 to R 22 each independently represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. And n 21 to n 22 represent an integer of 1 to 3.

p2は0〜2を表し、p2が0の場合、m21は2〜4の整数を表し、p2が1の場合、m21+m22は2〜4の整数を表し、p2が2の場合、m21+m22は2〜6の整数を表す。 p2 represents 0 to 2, when p2 is 0, m 21 represents an integer of 2 to 4, when p2 is 1, m 21 + m 22 represents an integer of 2 to 4, and when p2 is 2, m 21 + m 22 represents an integer of 2-6.

21〜L22は、各々独立に、アルキレン基、ビニレン基、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基又はアリール基を表す)又はこれらの基を組み合わせた2価の連結基を表す。 L 21 to L 22 each independently represents an alkylene group, a vinylene group, an arylene group, —O—, —S—, —CO—, or —NR′— (R ′ represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group). ) Or a divalent linking group in which these groups are combined.

一般式(1−1)中、X21〜X22は、各々独立に、加水分解性基を表し、R21〜R22は、各々独立に、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n21〜n22は1〜3の整数を表す。 In General Formula (1-1), X 21 to X 22 each independently represents a hydrolyzable group, R 21 to R 22 each independently represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, n 21 ~n 22 represents an integer of 1 to 3.

p2は0〜2を表し、p2が0の場合、m21は2〜4の整数を表し、p2が1の場合、m21+m22は2〜4の整数を表し、p2が2の場合、m21+m22は2〜6の整数を表す。 p2 represents 0 to 2, when p2 is 0, m 21 represents an integer of 2 to 4, when p2 is 1, m 21 + m 22 represents an integer of 2 to 4, and when p2 is 2, m 21 + m 22 represents an integer of 2-6.

21〜L22は、各々独立に、アルキレン基、ビニレン基、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基又はアリール基を表す)又はこれらの基を組み合わせた2価の連結基を表す。 L 21 to L 22 each independently represents an alkylene group, a vinylene group, an arylene group, —O—, —S—, —CO—, or —NR′— (R ′ represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group). ) Or a divalent linking group in which these groups are combined.

一般式(1−1)において、X21〜X22で表わされる加水分解性基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シリルオキシ基、水酸基などが挙げられる。X21〜X22として好ましいのは、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基など)、ハロゲン原子である。特に好ましくは、メトキシ基、エトキシ基、塩素原子である。 In the general formula (1-1), examples of the hydrolyzable group represented by X 21 to X 22 include a halogen atom, an alkoxy group, an aryloxy group, an acyloxy group, a silyloxy group, and a hydroxyl group. X 21 to X 22 are preferably an alkoxy group (for example, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, a methoxyethoxy group) or a halogen atom. Particularly preferred are a methoxy group, an ethoxy group, and a chlorine atom.

21〜R22は、水素原子、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表す。R21〜R22で表されるアルキル基の好ましい例としては、直鎖、分岐鎖又は環状のアルキル基(例えば炭素数1〜20のアルキル基、好ましくはメチル基やエチル基、イソプロピル基、n−ブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等)が挙げられ、R21〜R22で表されるアリール基の好ましい例としては、炭素数6〜20の置換又は無置換のフェニル基、ナフチル基等が挙げられ、R21〜R22で表されるヘテロ環基の好ましい例としては、置換又は無置換のへテロ6員環(ピリジル、モルホリノ基、テトラヒドロピラニル等)、置換又は無置換のヘテロ5員環(フリル、チオフェン基、1,3−ジオキソラン−2−イル基等)等が挙げられる。 R 21 to R 22 represent a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. Preferable examples of the alkyl group represented by R 21 to R 22 include a linear, branched or cyclic alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, n -Butyl group, 2-ethylhexyl group, n-decyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, cyclododecyl group, etc.), and preferred examples of the aryl group represented by R 21 to R 22 include 6 carbon atoms. 20 substituted or unsubstituted phenyl group, a naphthyl group and the like, and preferred examples of the heterocyclic group represented by R 21 to R 22 is a substituted or unsubstituted of hetero 6-membered ring (pyridyl, morpholino Group, tetrahydropyranyl, etc.), substituted or unsubstituted hetero 5-membered rings (furyl, thiophene group, 1,3-dioxolan-2-yl group, etc.) and the like.

21〜n22=2または3の場合、複数のX21〜X22は互いに同じ基であっても、異なっていてもよい。n21〜n22=1の場合、複数のR21〜R22は互いに同じ基であっても、異なっていてもよい。 In the case of n 21 to n 22 = 2 or 3, the plurality of X 21 to X 22 may be the same group or different from each other. When n 21 to n 22 = 1, the plurality of R 21 to R 22 may be the same group or different from each other.

21〜L22は2価の連結基を表す。連結基の例としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基
またはアリール基)、又はこれらを2つ以上組み合わせてなる連結基等が挙げられ、炭素数10以下の連結基が好ましい。上記連結基のうち、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基であり、特に好ましくはエチレン基、ビニレン基である。
L 21 to L 22 represent a divalent linking group. Examples of the linking group include an alkylene group, an alkenylene group, an arylene group, -O-, -S-, -CO-, -NR'- (R 'is a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group), or 2 Examples thereof include a linking group formed by combining two or more, and a linking group having 10 or less carbon atoms is preferable. Of the linking groups, an alkylene group and an alkenylene group are preferable, and an ethylene group and a vinylene group are particularly preferable.

一般式(1−1)で表される化合物として、一般式(1−2)で表わされる化合物が好ましい。   As the compound represented by the general formula (1-1), a compound represented by the general formula (1-2) is preferable.

Figure 2006249181
Figure 2006249181

(一般式(1−2)中、X21〜X22は、各々独立に、加水分解性基を表し、R21〜R22は、各々独立に、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n21〜n22は1〜3の整数を表す。L21〜L22は、各々独立に、アルキレン基、ビニレン基、アリーレン基、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基又はアリール基を表す)又はこれらの基を組み合わせた2価の連結基を表す。)
一般式(1−1)で表される化合物は、例えば、対応する不飽和基を有する化合物に遷移金属錯体触媒の共存下で対応するシラン化合物を付加するヒドロシリル化反応あるいはハロゲン化アダマンタンと対応するグリニアール試薬との反応により容易に合成できる。
(In the general formula (1-2), X 21 to X 22 each independently represents a hydrolyzable group, and R 21 to R 22 each independently represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group. , N 21 to n 22 each represents an integer of 1 to 3. L 21 to L 22 are each independently an alkylene group, vinylene group, arylene group, —O—, —S—, —CO—, —NR ′. -(R 'represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group) or a divalent linking group obtained by combining these groups.
The compound represented by the general formula (1-1) corresponds to, for example, a hydrosilylation reaction or a halogenated adamantane in which a corresponding silane compound is added to a corresponding compound having an unsaturated group in the presence of a transition metal complex catalyst. It can be easily synthesized by reaction with Grignard reagent.

一般式(1)で表される化合物として、一般式(1−3)で表される化合物が好ましい。   As the compound represented by the general formula (1), a compound represented by the general formula (1-3) is preferable.

Figure 2006249181
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一般式(1−3)中、X31〜X34はそれぞれ、加水分解性基を表し、R31〜R34はそれぞれ、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n31〜n34は1〜3の整数を表し、m31+m32+m33+m34は、1〜4の整数を表す。L31〜L34はそれぞれアルキレン、ビニレン、アリーレン、−O−、−S−、−CO−、−NR'−(R'は水素原子、アルキル基又はアリール基を表す)又はこれらの基を組み合わせた2価の連結基を表す。 In General Formula (1-3), X 31 to X 34 each represent a hydrolyzable group, R 31 to R 34 each represent an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and n 31 to n 34 represent Represents an integer of 1 to 3, and m 31 + m 32 + m 33 + m 34 represents an integer of 1 to 4. L 31 to L 34 are each alkylene, vinylene, arylene, —O—, —S—, —CO—, —NR′— (R ′ represents a hydrogen atom, an alkyl group or an aryl group) or a combination thereof. Represents a divalent linking group.

31〜X34で表される加水分解性基は、X1で表されるそれと同義であり、好ましい態様も同様である。 The hydrolyzable group represented by X 31 to X 34 has the same meaning as that represented by X 1 , and the preferred embodiment is also the same.

31〜R34で表されるアルキル基、アリール基又はヘテロ環基は、R1で表されるそれと同義であり、好ましい態様も同様である。 The alkyl group, aryl group or heterocyclic group represented by R 31 to R 34 has the same meaning as that represented by R 1 , and the preferred embodiments are also the same.

式(1)で表される有機ケイ素化合物の具体例を挙げるがこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of the organosilicon compound represented by Formula (1) is given, it is not limited to these.

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次に、式(2)で表される化合物について説明する。   Next, the compound represented by formula (2) will be described.

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一般式(2)中、R2〜R5はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基を表わす。nは1〜3の整数を表わす。Xはn価のアニオン性基を表わす。R2〜R5は互いに連結して環構造を形成してもよい。環構造は、N、Oなどのヘテロ原子を有していてもよい。 In the general formula (2), R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. n represents an integer of 1 to 3. X represents an n-valent anionic group. R 2 to R 5 may be linked to each other to form a ring structure. The ring structure may have a heteroatom such as N or O.

2〜R5で表わされるアルキル基は、直鎖、分岐鎖又は環状のいずれであってもよい。 好ましくは、炭素数1〜20のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜10のアルキル基である。特に好ましく炭素数1〜5のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基)である。 The alkyl group represented by R 2 to R 5 may be linear, branched or cyclic. Preferably, it is a C1-C20 alkyl group, More preferably, it is a C1-C10 alkyl group. Particularly preferred are alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, pentyl group).

2〜R5で表わされるアリール基の好ましい例としては、炭素数6〜20の置換または無置換のアリール基であり、特に好ましくはフェニル基またはナフチル基である。 Preferable examples of the aryl group represented by R 2 to R 5 are substituted or unsubstituted aryl groups having 6 to 20 carbon atoms, and particularly preferably a phenyl group or a naphthyl group.

Xで表わされるアニオン性基は、無機酸(硝酸、硫酸、炭酸、塩酸、燐酸、ホウ酸など)あるいは有機酸(酢酸、アジピン酸、アルギン酸、安息香酸、クエン酸、フタル酸、シュウ酸、コハク酸、マレイン酸、トリクロロ酢酸などのカルボン酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸ベンゼンスルホン酸などのスルホン酸、トリフルオロメタンスルホンイミドなどのイミド類、活性メチレン化合物、活性メチン化合物など)の共役塩基または、水酸化物イオンである。   Anionic groups represented by X are inorganic acids (nitric acid, sulfuric acid, carbonic acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, boric acid, etc.) or organic acids (acetic acid, adipic acid, alginic acid, benzoic acid, citric acid, phthalic acid, oxalic acid, succinic acid, etc. Acid, maleic acid, carboxylic acid such as trichloroacetic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, sulfonic acid such as trifluoromethanesulfonic acid benzenesulfonic acid, imides such as trifluoromethanesulfonimide, active methylene compound, active methine compound, etc.) Or a hydroxide ion.

Xで表わされるアニオン性基としては、硝酸、シュウ酸、マレイン酸の共役塩基または水酸化物イオンが好ましく、特に好ましくは、硝酸の共役塩基である。   The anionic group represented by X is preferably a conjugate base or hydroxide ion of nitric acid, oxalic acid or maleic acid, and particularly preferably a conjugate base of nitric acid.

式(2)で表される化合物の分子量の範囲は、一般的には80〜500、好ましくは100〜300である。   The molecular weight range of the compound represented by the formula (2) is generally 80 to 500, preferably 100 to 300.

式(2)で表される化合物は、公知の方法にて合成してもよいし、市販のものを用いることができる。   The compound represented by Formula (2) may be synthesized by a known method, or a commercially available product may be used.

式(2)で表される化合物の具体例を挙げるがこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of a compound represented by Formula (2) is given, it is not limited to these.

Figure 2006249181
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一般式(2)で表わされる化合物の使用量は、一般式(1)で表わされる化合物など使用するシラン化合物の総量に対して、好ましくは0.1質量%〜20質量%、より好ましくは、0.2質量%〜5質量%である。即ち、誘電率の低下効果の点で0.1質量%以上が好ましく、塗布性および膜の面状の点で20質量%以下が好ましい。   The amount of the compound represented by the general formula (2) is preferably 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably the total amount of the silane compound to be used such as the compound represented by the general formula (1). It is 0.2 mass%-5 mass%. That is, 0.1% by mass or more is preferable in terms of the effect of lowering the dielectric constant, and 20% by mass or less is preferable in terms of coating properties and film surface properties.

また、一般式(1)で表されるシラン化合物とともに、他の公知のシリコン化合物(例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランなど)を併用し、加水分解・縮合し、ケイ素酸素架橋化合物を得てもよい。   In addition to the silane compound represented by the general formula (1), other known silicon compounds (for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, etc.) It may be condensed to obtain a silicon oxygen crosslinking compound.

他のシラン化合物の添加量は、上記一般式(1)で表されるシラン化合物に対して1〜200モル%の範囲で用いるのが好ましく、10〜100モル%の範囲で用いるのがより好ましい。   The amount of the other silane compound added is preferably 1 to 200 mol%, more preferably 10 to 100 mol%, based on the silane compound represented by the general formula (1). .

材料の膜特性を向上させるため、必要に応じて添加してもよい他のシラン化合物の例としては、下記一般式(A)で表される有機ケイ素化合物又はそれらをモノマーとするポリマーを挙げることができる。   Examples of other silane compounds that may be added as necessary in order to improve the film properties of the material include organosilicon compounds represented by the following general formula (A) or polymers containing them as monomers. Can do.

Figure 2006249181
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一般式(A)中、Raはアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、Rbは、水素原
子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表す。これらの基は更に置換基を有していてもよい。
In general formula (A), R a represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, and R b represents a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, or a silyl group. These groups may further have a substituent.

qは0〜4の整数を表し、q又は4−qが2以上のとき、Ra又はRbはそれぞれ同一でも異なってもよい。また、該化合物同士は、Ra又はRbの置換基により互いに連結し、多量体を形成してもよい。 q represents an integer of 0 to 4, and when q or 4-q is 2 or more, R a or R b may be the same or different. In addition, the compounds may be connected to each other by a substituent of R a or R b to form a multimer.

一般式(A)のqは0〜2が好ましく、Rbはアルキル基が好ましい。さらにqが0のときの好ましい化合物の例としては、テトラメトキシシラン(TMOS)、テトラエトキシシラン(TEOS)等が挙げられ、qが1又は2のときの好ましい化合物の例としては以下の化合物が挙げられる。 Q in the general formula (A) is preferably 0 to 2, and R b is preferably an alkyl group. Further, examples of preferable compounds when q is 0 include tetramethoxysilane (TMOS), tetraethoxysilane (TEOS) and the like, and examples of preferable compounds when q is 1 or 2 include the following compounds: Can be mentioned.

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上記一般式(1)で表されるシラン化合物、必要により他のシラン化合物を併用して、加水分解・縮合してケイ素酸素架橋化合物を得る方法は以下のとおりである。   A method for obtaining a silicon oxygen crosslinking compound by hydrolysis and condensation using a silane compound represented by the general formula (1) and, if necessary, another silane compound in combination is as follows.

一般式(1)で表されるシラン化合物の加水分解、縮合に際して、一般式(2)の化合物を添加する時期については特に限定はなく、加水分解、縮合反応開始前から予め添加していいてもよいし、一般式(1)の加水分解、縮合反応がある程度進行したのちに添加してもよいが、予め添加しておくのが好ましい。   When hydrolyzing and condensing the silane compound represented by the general formula (1), the timing of adding the compound of the general formula (2) is not particularly limited, and may be added in advance before the start of the hydrolysis and condensation reaction. It may be added after the hydrolysis and condensation reaction of the general formula (1) has progressed to some extent, but is preferably added in advance.

シラン化合物の加水分解、および縮合するときの温度は、通常0℃〜反応液の沸点で、好ましくは、室温〜100℃(ただし、反応液の沸点を超えない温度)、より好ましくは
10〜90℃である。時間は、組成物がゲル化して流動性がなくなる直前までの任意の時間であり、特に限定されないが、通常5分〜200時間、好ましくは15分〜40時間である。
The temperature at the time of hydrolysis and condensation of the silane compound is usually 0 ° C. to the boiling point of the reaction solution, preferably room temperature to 100 ° C. (however, the temperature not exceeding the boiling point of the reaction solution), more preferably 10 to 90. ° C. The time is an arbitrary time until immediately before the composition is gelled and loses fluidity, and is not particularly limited, but is usually 5 minutes to 200 hours, preferably 15 minutes to 40 hours.

シラン化合物を加水分解、縮合させる際に、上記一般式(1)で表されるシラン化合物、必要により他のシラン化合物を含むシラン化合物の総量1モル当たり0.5〜150モルの水を用いることが好ましく、1〜100モルの水を加えることが特に好ましい。添加する水の量は、膜の耐クラック性の点から0.5モル以上が好ましく、加水分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化防止の点から150モル以下が好ましい。   When hydrolyzing and condensing the silane compound, 0.5 to 150 mol of water is used per 1 mol of the total amount of the silane compound represented by the general formula (1) and, if necessary, other silane compounds. It is particularly preferable to add 1 to 100 mol of water. The amount of water to be added is preferably 0.5 mol or more from the viewpoint of crack resistance of the film, and is preferably 150 mol or less from the viewpoint of polymer precipitation and prevention of gelation during hydrolysis and condensation reactions.

シラン化合物を加水分解、縮合させる際に、アルカリ触媒、酸触媒、又は金属キレート化合物を使用することが好ましい。   When hydrolyzing and condensing the silane compound, it is preferable to use an alkali catalyst, an acid catalyst, or a metal chelate compound.

アルカリ触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ペンチルアミン、オクチルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、シクロヘキシルアミン、トリメチルイミジン、1−アミノ−3−メチルブタン、ジメチルグリシン、3−アミノ−3−メチルアミンなどを挙げることができ、アミンあるいはアミン塩が好ましく、有機アミンあるいは有機アミン塩が特に好ましく、アルキルアミン、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイドが最も好ましい。これらのアルカリ触媒は1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。   Examples of the alkali catalyst include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, dia Zabicyclooctane, diazabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, Pentylamine, hexylamine, pentylamine, octylamine, nonylamine Decylamine, N, N-dimethylamine, N, N-diethylamine, N, N-dipropylamine, N, N-dibutylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, cyclohexylamine, trimethylimidine, 1- Amino-3-methylbutane, dimethylglycine, 3-amino-3-methylamine and the like can be mentioned, amines or amine salts are preferable, organic amines or organic amine salts are particularly preferable, and alkylamines and tetraalkylammonium hydroxides are preferable. Most preferred. These alkali catalysts may be used alone or in combination of two or more.

酸触媒としては、無機あるいは有機のプロトン酸が好ましい。無機プロトン酸としては、塩酸、硫酸、フッ酸、リン酸類(H3PO4、H3PO3、H427、H5310、メタリン酸、ヘキサフルオロリン酸など)、硼酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロ硼酸、ヘキサフルオロ砒素酸、臭化水素酸など、あるいはタングストリン酸、タングテンペルオキソ錯体などの固体酸等が挙げられる。 The acid catalyst is preferably an inorganic or organic proton acid. Examples of inorganic protonic acids include hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acids (H 3 PO 4 , H 3 PO 3 , H 4 P 2 O 7 , H 5 P 3 O 10 , metaphosphoric acid, hexafluorophosphoric acid, etc.), Examples thereof include boric acid, nitric acid, perchloric acid, tetrafluoroboric acid, hexafluoroarsenic acid, hydrobromic acid, and solid acids such as tungstophosphoric acid and tungten peroxo complex.

有機プロトン酸としては、カルボン酸類(シュウ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メロット酸、アラキドン酸、シキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、p−アミノ安息香酸、ギ酸、マロン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸、フマル酸、イタコン酸、メサコン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸の加水分解物、無水マレイン酸の加水分解物、無水フタル酸の加水分解物、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など)、リン酸エステル類(例えばC数1〜30、リン酸メチルエステル、リン酸プロピルエステル、リン酸ドデシルエステル、リン酸フェニルエステル、リン酸ジメチルエステル、リン酸ジドデシルエステルなど)、亜リン酸エステル類(例えばC数1〜30、亜リン酸メチルエステル、亜リン酸ドデシルエステル、亜リン酸ジエチルエステル、亜リン酸ジイソプロピル、亜リン酸ジドデシルエステルなど)、スルホン酸類(例えばC数1〜15、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ヘキサフルオロベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルスルホン酸など)、カルボン酸類(シュウ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など)、イミド類(例えばビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド酸、トリフルオロメタンスルホニルトリフルオロアセトアミドなど)、ホスホン酸類(例えばC数1〜30、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、1,5−ナフタレンビスホスホン酸など)などの低分子化合物、あるいは、ナフィオンに代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー、側鎖にリン酸基を有するポリ(メタ)アクリレート(特開2001−114834号)、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン(特開平6−93111号)、スルホン化ポリエーテルスルホン(特開平10−45913号)、スルホン化ポリスルホン(特開平9−245818号)などのプトロン酸部位を有する高分子化合物が挙げられる。   Organic protonic acids include carboxylic acids (oxalic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid Gallic acid, butyric acid, melottic acid, arachidonic acid, shikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, p-aminobenzoic acid, Formic acid, malonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, succinic acid, fumaric acid, itaconic acid, mesaconic acid, citraconic acid, malic acid, glutaric acid hydrolyzate, maleic anhydride hydrolyzate, anhydrous Phthalic acid hydrolysates, trifluoroacetic acid, benzoic acid, substituted benzoic acid, etc.), phosphate esters For example, C number 1-30, phosphoric acid methyl ester, phosphoric acid propyl ester, phosphoric acid dodecyl ester, phosphoric acid phenyl ester, phosphoric acid dimethyl ester, phosphoric acid didodecyl ester, etc.), phosphorous acid esters (for example, C number 1 -30, phosphorous acid methyl ester, phosphorous acid dodecyl ester, phosphorous acid diethyl ester, phosphorous acid diisopropyl, phosphorous acid didodecyl ester, etc.), sulfonic acids (for example, C number 1-15, benzenesulfonic acid, toluene Sulfonic acid, hexafluorobenzene sulfonic acid, trifluoromethane sulfonic acid, dodecyl sulfonic acid, etc.), carboxylic acids (oxalic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, benzoic acid, substituted benzoic acid, etc.), imides (eg bis (trifluoromethanesulfonyl) ) Imido acid, trifluorometa Low molecular weight compounds such as sulfonyl trifluoroacetamide), phosphonic acids (for example, C 1-30, methylphosphonic acid, ethylphosphonic acid, phenylphosphonic acid, diphenylphosphonic acid, 1,5-naphthalenebisphosphonic acid, etc.), or Nafion Perfluorocarbon sulfonic acid polymers represented by the following: poly (meth) acrylates having a phosphate group in the side chain (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-114835), sulfonated polyetheretherketone (Japanese Patent Laid-Open No. 6-93111), sulfonated poly Examples thereof include polymer compounds having a ptronic acid moiety such as ether sulfone (JP-A-10-45913) and sulfonated polysulfone (JP-A-9-245818).

金属キレート化合物としては、例えば、トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−i−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、トリ−t−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)チタン、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、ジ−t−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)チタン、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−i−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、モノ−t−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)チタン、テトラキス(アセチルアセトナート)チタン、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−i−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、トリ−t−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)チタン、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、ジ−t−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)チタン、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−i−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ−t−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)チタン、テトラキス(エチルアセトアセテート)チタン、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)チタン、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)チタン、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)チタンなどのチタンキレート化合物;トリエトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ・モノ(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ・ビス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ・トリス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、テトラキス(アセチルアセトナート)ジルコニウム、トリエトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−i−プロポキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−n−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−sec−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリ−t−ブトキシ・モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジエトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−i−プロポキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−n−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−sec−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ジ−t−ブトキシ・ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノエトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−i−プロポキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−n−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−sec−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ−t−ブトキシ・トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、モノ(アセチルアセトナート)トリス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、ビス(アセチルアセトナート)ビス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム、トリス(アセチルアセトナート)モノ(エチルアセトアセテート)ジルコニウムなどのジルコニウムキレート化合物;トリス(アセチルアセトナート)アルミニウム、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウムなどのアルミニウムキレート化合物;などを挙げることができ、好ましくはチタンまたはアルミニウムのキレート化合物、特に好ましくはチタンのキレート化合物を挙げることができる。これらの金属キレート化合物は、1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。   Examples of the metal chelate compound include triethoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-i-propoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-n- Butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-sec-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, tri-t-butoxy mono (acetylacetonato) titanium, diethoxybis (acetylacetonato) titanium, di- n-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-i-propoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) titanium, di-sec-butoxy bis (acetylacetate) Natto) titanium, di-t-butoxy bi (Acetylacetonato) titanium, monoethoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-n-propoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-i-propoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-n- Butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-sec-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, mono-t-butoxy-tris (acetylacetonato) titanium, tetrakis (acetylacetonato) titanium, triethoxy-mono ( Ethyl acetoacetate) titanium, tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-i-propoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-n-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri- se -Butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, tri-t-butoxy mono (ethyl acetoacetate) titanium, diethoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di -I-propoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-sec-butoxy bis (ethyl acetoacetate) titanium, di-t-butoxy bis (ethyl) Acetoacetate) titanium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-i-propoxy tris (ethyl acetoacetate) titanium, mono-n-butoxy Tris (ethylacetoa Cetate) titanium, mono-sec-butoxy-tris (ethylacetoacetate) titanium, mono-t-butoxy-tris (ethylacetoacetate) titanium, tetrakis (ethylacetoacetate) titanium, mono (acetylacetonato) tris (ethylacetate) Titanium chelate compounds such as acetate) titanium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) titanium, tris (acetylacetonato) mono (ethylacetoacetate) titanium; triethoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-n -Propoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-i-propoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-n-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri- ec-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, tri-t-butoxy mono (acetylacetonato) zirconium, diethoxybis (acetylacetonato) zirconium, di-n-propoxybis (acetylacetonato) zirconium, Di-i-propoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-n-butoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-sec-butoxy bis (acetylacetonato) zirconium, di-t-butoxy bis ( Acetylacetonate) zirconium, monoethoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-n-propoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-i-propoxy-tris (acetylacetonato) zirconium , Mono-n-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-sec-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, mono-t-butoxy-tris (acetylacetonato) zirconium, tetrakis (acetylacetonato) Zirconium, triethoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-n-propoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-i-propoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-n-butoxy mono (ethyl aceto) Acetate) zirconium, tri-sec-butoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, tri-t-butoxy mono (ethyl acetoacetate) zirconium, diethoxy bis (ethyl aceto) Acetate) zirconium, di-n-propoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-i-propoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-n-butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-sec- Butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, di-t-butoxy bis (ethyl acetoacetate) zirconium, monoethoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-n-propoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono -I-propoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-n-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, mono-sec-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zil Ni, mono-t-butoxy tris (ethyl acetoacetate) zirconium, tetrakis (ethyl acetoacetate) zirconium, mono (acetylacetonato) tris (ethylacetoacetate) zirconium, bis (acetylacetonato) bis (ethylacetoacetate) Zirconium chelate compounds such as zirconium and tris (acetylacetonate) mono (ethylacetoacetate) zirconium; Aluminum chelate compounds such as tris (acetylacetonate) aluminum and tris (ethylacetoacetate) aluminum; Includes a chelate compound of titanium or aluminum, particularly preferably a chelate compound of titanium. These metal chelate compounds may be used alone or in combination of two or more.

上記触媒及びキレート化合物の使用量は、総量として、シラン化合物の1モルに対して、通常0.00001〜10モル、好ましくは0.00005〜5モルである。触媒の使用量が上記範囲内であれば、反応中のポリマーの析出やゲル化の恐れが少ない。   The amount of the catalyst and chelate compound used is generally 0.00001 to 10 mol, preferably 0.00005 to 5 mol, relative to 1 mol of the silane compound, as a total amount. If the amount of the catalyst used is within the above range, there is little risk of polymer precipitation or gelation during the reaction.

このようにして、一般式(1)で表されるシラン化合物の加水分解物、縮合物、すなわち、本発明のケイ素酸素架橋化合物を調製することができる。   Thus, the hydrolyzate and condensate of the silane compound represented by the general formula (1), that is, the silicon oxygen crosslinking compound of the present invention can be prepared.

該反応に用いる溶媒は、溶質であるシラン化合物を溶解するものであれば特に制限はないが、好ましくはケトン類(シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等)、カーボネート化合物(エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート等)、複素環化合物(3−メチル−2−オキサゾリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、N―メチルピロリドン等)、環状エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、鎖状エーテル類(ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル等)、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等)、多価アルコール類(エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等)、ニトリル化合物(アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、2−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、γ-ブチロラクトン、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等)、非プロトン極性物質(ジメチルスルホキシド、スルホラン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等)、非極性溶媒(トルエン、キシレン、メシチレン等)、塩素系溶媒(メチレンジクロリド、エチレンジクロリド等)、ジイソプロピルベンゼン、水等を用いることができる。
The solvent used in the reaction is not particularly limited as long as it dissolves the solute silane compound, but preferably ketones (cyclohexanone, cyclopentanone, 2-heptanone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, acetone, etc.), Carbonate compounds (ethylene carbonate, propylene carbonate, etc.), heterocyclic compounds (3-methyl-2-oxazolidinone, dimethylimidazolidinone, N-methylpyrrolidone, etc.), cyclic ethers (dioxane, tetrahydrofuran, etc.), chain ethers ( Diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, etc.), alcohols (methanol, ethanol, etc.) Isopropanol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether (PGME), triethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, etc.), polyhydric alcohols (ethylene glycol, propylene) Glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, glycerin, etc.), nitrile compounds (acetonitrile, glutarodinitrile, methoxyacetonitrile, propionitrile, benzonitrile, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methoxypropion) Methyl acetate, ethyl ethoxypropionate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate Propylpyruvate, 2-methoxyethyl acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), γ-butyrolactone, phosphate ester, phosphonate ester, etc., aprotic polar substance (dimethyl sulfoxide, sulfolane) N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), nonpolar solvents (toluene, xylene, mesitylene, etc.), chlorinated solvents (methylene dichloride, ethylene dichloride, etc.), diisopropylbenzene, water and the like can be used.

上記の中でも、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどのアルコール類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、γ-ブチロラクトンなどのエステル類、エチレンカーボネートなどのカーボネート類、シクロヘキサノンなどのケトン類、非プロトン性極性物質、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、非極性溶媒、水が好ましい。これらは単独で用いても2種以上を併用してもよい。   Among these, alcohols such as propylene glycol monopropyl ether and propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), esters such as γ-butyrolactone, carbonates such as ethylene carbonate, ketones such as cyclohexanone, non- Protic polar substances, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, nonpolar solvents, and water are preferred. These may be used alone or in combination of two or more.

上記の中でも、好ましい溶剤としてはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンを挙げることができる。
〔組成物〕
本発明のケイ素酸素架橋化合物を含有する組成物は、通常、一般式(1)で表されるシラン化合物自体、上記で調製された該シラン化合物の加水分解物及び縮合物の少なくともいずれかを、必要により、加水分解、縮合に用いる溶媒として例示したような有機溶剤、水などの溶媒に溶解して調製される。
Among these, preferable solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, 2-heptanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl. Ether, propylene glycol monoethyl ether, ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, xylene, Mention may be made of mesitylene and diisopropylbenzene.
〔Composition〕
The composition containing the silicon oxygen crosslinking compound of the present invention usually contains at least one of the silane compound itself represented by the general formula (1), the hydrolyzate of the silane compound prepared above, and the condensate. If necessary, it is prepared by dissolving in a solvent such as an organic solvent or water exemplified as a solvent used for hydrolysis and condensation.

本発明の組成物の全固形分濃度は、好ましくは、2〜30質量%であり、使用目的に応じて適宜調整される。組成物の全固形分濃度が2〜30質量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、また組成物の保存安定性もより優れるものである。   The total solid content concentration of the composition of the present invention is preferably 2 to 30% by mass, and is appropriately adjusted according to the purpose of use. When the total solid content concentration of the composition is 2 to 30% by mass, the film thickness of the coating film is in an appropriate range, and the storage stability of the composition is more excellent.

本発明の組成物を塗布、乾燥、好ましくは加熱することにより、良好な絶縁材料を形成することができる。特に、良好な絶縁膜を提供することができる。   A good insulating material can be formed by applying, drying, and preferably heating the composition of the present invention. In particular, a good insulating film can be provided.

本発明の組成物を、シリコンウエハ、SiO2 ウエハ、SiNウエハなどの基材に塗布する際には、スピンコート、浸漬法、ロールコート法、スプレー法などの塗装手段が用いられる。 When the composition of the present invention is applied to a substrate such as a silicon wafer, SiO 2 wafer, or SiN wafer, a coating means such as spin coating, dipping method, roll coating method, spray method or the like is used.

この際の膜厚は、乾燥膜厚として、1回塗りで厚さ0.05〜1.5μm程度、2回塗りでは厚さ0.1〜3μm程度の塗膜を形成することができる。その後、常温で乾燥するか、あるいは80〜600℃程度の温度で、通常、5〜240分程度加熱することにより、ガラス質または巨大高分子、またはその混合物の絶縁膜を形成することができる。この際の加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することが出来、加熱雰囲気としては、大気下、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空下、酸素濃度をコントロールした減圧下などで行うことができる。   In this case, as a dry film thickness, it is possible to form a coating film having a thickness of about 0.05 to 1.5 μm by one coating and a thickness of about 0.1 to 3 μm by two coatings. Thereafter, it is dried at room temperature, or heated at a temperature of about 80 to 600 ° C., usually for about 5 to 240 minutes, to form an insulating film of vitreous or giant polymer or a mixture thereof. As a heating method at this time, a hot plate, an oven, a furnace, or the like can be used, and a heating atmosphere is performed in the air, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum, a reduced pressure with a controlled oxygen concentration, or the like. Can do.

より具体的には、本発明の組成物を、例えばスピンコート法により、基板(通常は金属配線を有する基板)上に塗布し、300℃以下の温度で第一の熱処理を行うことにより溶媒を乾燥させるとともに、組成物に含まれるシロキサンを架橋させ、次いで300℃より高く450℃以下の温度(好ましくは330〜400℃)で、一般的には1分〜10時間、第二の熱処理(アニール)を行うことにより低誘電率の絶縁膜を形成できる。   More specifically, the composition of the present invention is applied onto a substrate (usually a substrate having metal wiring) by, for example, a spin coating method, and a first heat treatment is performed at a temperature of 300 ° C. or lower to remove the solvent. While drying, the siloxane contained in the composition is crosslinked, and then a second heat treatment (annealing) at a temperature higher than 300 ° C. and lower than 450 ° C. (preferably 330 to 400 ° C.), generally for 1 minute to 10 hours. ), A low dielectric constant insulating film can be formed.

本発明の組成物に、熱分解性化合物などの空孔形成剤をくわえてもよい。空孔形成剤としては、例えば、特表2002−530505号に記載されている気孔発生体が挙げられる。   A pore forming agent such as a thermally decomposable compound may be added to the composition of the present invention. Examples of the pore forming agent include pore generators described in JP-T-2002-530505.

本発明の組成物により形成した絶縁膜の上には、シリコン酸化膜等の別の絶縁膜を、例えば気相成長法等により、形成してもよい。これは、本発明により形成した絶縁膜を外気と遮断し、膜中に残留している水素やフッ素の減少を抑制するのに効果があるからである。また、この別の絶縁膜は、その後の工程での処理(例えばCMPによる平坦化等の処理)で本発明による絶縁膜が損傷を被るのを防止するのにも有効である。   On the insulating film formed of the composition of the present invention, another insulating film such as a silicon oxide film may be formed by, for example, a vapor deposition method. This is because the insulating film formed according to the present invention is effective in blocking the outside air and suppressing the reduction of hydrogen and fluorine remaining in the film. In addition, this other insulating film is also effective in preventing the insulating film according to the present invention from being damaged by processing in a subsequent process (for example, processing such as planarization by CMP).

本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
〔実施例1〕
3.6gの化合物1−1および化合物2−1の2.4%水溶液474mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)17.8gに溶解した。次に70%硝酸水溶液10.6mgを水757mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
〔実施例2〕
3.5gの化合物1−5および化合物2−1の2.4%水溶液468mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)17.4gに溶解した。次に70%硝酸水溶液10.4mgを水747mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
〔実施例3〕
3.2gの化合物1−7および化合物2−1の2.4%水溶液478mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)16.2gに溶解した。次に70%硝酸水溶液1
0.7mgを水764mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。 その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
〔実施例4〕
4gの化合物1−15および化合物2−1の2.4%水溶液479mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)19.4gに溶解した。次に70%硝酸水溶液10.7mgを水765mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
〔実施例5〕
4gの化合物1−21および化合物2−1の2.4%水溶液477mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)19.4gに溶解した。次に70%硝酸水溶液10.6mgを水761mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
〔実施例6〜8〕
実施例4において、化合物2−1の替わりに、化合物2−4、化合物2−17、化合物2−19の2.4%水溶液478mgを用いたほかは、実施例4と同様の操作にて、実施例6〜8の塗布液を作製した。
〔比較例1〕
実施例5において化合物2−1を用いないほかは、同様の操作にて塗布液を作製した。
〔比較例2〕
2.5gの下記化合物Aおよび化合物2−1の2.4%水溶液477mgをプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)13.4gに溶解した。次に70%硝酸水溶液10.6mgを水763mgに溶解した水溶液を滴下し、反応液を室温で5時間撹拌した。その後、撹拌を停止し、減圧濃縮して低沸点物質、水を除き、さらにろ過を行った。ろ液と同質量の溶媒を添加して塗布液を作製した。
The present invention will be described in more detail with reference to examples. In addition, this invention is not limited by the following Example.
[Example 1]
3.6 g of Compound 1-1 and 474 mg of a 2.4% aqueous solution of Compound 2-1 were dissolved in 17.8 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, an aqueous solution prepared by dissolving 10.6 mg of 70% nitric acid solution in 757 mg of water was added dropwise, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.
[Example 2]
3.5 g of Compound 1-5 and 468 mg of a 2.4% aqueous solution of Compound 2-1 were dissolved in 17.4 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, an aqueous solution in which 10.4 mg of 70% nitric acid aqueous solution was dissolved in 747 mg of water was dropped, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.
Example 3
3.2 g of Compound 1-7 and 478 mg of 2.4% aqueous solution of Compound 2-1 were dissolved in 16.2 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, 70% nitric acid aqueous solution 1
An aqueous solution in which 0.7 mg was dissolved in 764 mg of water was added dropwise, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.
Example 4
4 g of Compound 1-15 and 479 mg of a 2.4% aqueous solution of Compound 2-1 were dissolved in 19.4 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, an aqueous solution in which 10.7 mg of 70% nitric acid aqueous solution was dissolved in 765 mg of water was dropped, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.
Example 5
4 g of Compound 1-21 and 477 mg of a 2.4% aqueous solution of Compound 2-1 were dissolved in 19.4 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, an aqueous solution in which 10.6 mg of 70% nitric acid aqueous solution was dissolved in 761 mg of water was added dropwise, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.
[Examples 6 to 8]
In Example 4, instead of compound 2-1, compound 4-2, compound 2-17, compound 2-19 was used in the same manner as in Example 4 except that 478 mg of 2.4% aqueous solution was used. Coating solutions of Examples 6 to 8 were prepared.
[Comparative Example 1]
A coating solution was prepared in the same manner as in Example 5 except that Compound 2-1 was not used.
[Comparative Example 2]
2.5 g of 477 mg of a 2.4% aqueous solution of the following compound A and compound 2-1 was dissolved in 13.4 g of propylene glycol monomethyl ether (PGME). Next, an aqueous solution in which 10.6 mg of 70% nitric acid aqueous solution was dissolved in 763 mg of water was added dropwise, and the reaction solution was stirred at room temperature for 5 hours. Thereafter, stirring was stopped, and the solution was concentrated under reduced pressure to remove low-boiling substances and water, followed by further filtration. A coating solution was prepared by adding a solvent having the same mass as the filtrate.

Figure 2006249181
Figure 2006249181

〔絶縁膜の作製〕
上記のようにして調製した塗布溶液をシリコン基板上に膜厚3500Aになるようにスピンコートし、ホットプレート上で110℃1分間、200℃1分間にわたって乾燥を行い、溶剤を除去した。次いで,乾燥後のシリコン基板をクリーンオーブンに移し、酸素濃度10ppm以下の窒素中400℃で1時間にわたって熱処理を行った。目的とする絶縁膜が得られた。
〔誘電率の測定〕
温度24℃湿度50%の条件で24時間放置した後、フォーディメンジョンズ社製水銀プローブとヒューレットパッカード社製 HP4285A LCRメーターを用い1MHzで誘電率を測定した。測定結果を表2に示す。
〔弾性率(ヤング率)の測定〕
膜厚の1/10深度における弾性率を、ナノインデンターSA2(MTS社製)を用いて測定した。測定結果を表2に示す。
[Preparation of insulating film]
The coating solution prepared as described above was spin-coated on a silicon substrate to a film thickness of 3500 A, and dried on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute and 200 ° C. for 1 minute to remove the solvent. Next, the dried silicon substrate was transferred to a clean oven and heat-treated at 400 ° C. for 1 hour in nitrogen having an oxygen concentration of 10 ppm or less. The intended insulating film was obtained.
[Measurement of dielectric constant]
After leaving for 24 hours at a temperature of 24 ° C. and a humidity of 50%, the dielectric constant was measured at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285A LCR meter manufactured by Hewlett-Packard. The measurement results are shown in Table 2.
[Measurement of elastic modulus (Young's modulus)]
The elastic modulus at 1/10 depth of the film thickness was measured using Nanoindenter SA2 (manufactured by MTS). The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2006249181
本発明の絶縁材料形成用組成物により調製した絶縁膜は誘電率が低く、強度も高く、優れた性能を有することがわかる。
Figure 2006249181
It can be seen that the insulating film prepared by the composition for forming an insulating material of the present invention has a low dielectric constant, high strength, and excellent performance.

Claims (6)

一般式(1)で表される化合物、その加水分解およびその縮合物から選ばれる少なくとも1種以上のシラン化合物を、置換または無置換のアンモニウム塩存在下で加水分解、縮合して得られる化合物を含有する絶縁材料形成用組成物の製造方法。
Figure 2006249181
一般式(1)中、X1は、加水分解性基を表し、R1は、アルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、n1は1〜3の整数を表し、m1は2以上の整数を表す。L1は、単結合または2価の連結基を表し、Aは、かご型構造を含有する基を表す。
A compound obtained by hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from the compound represented by the general formula (1), its hydrolysis and its condensate in the presence of a substituted or unsubstituted ammonium salt A method for producing a composition for forming an insulating material.
Figure 2006249181
In General Formula (1), X 1 represents a hydrolyzable group, R 1 represents an alkyl group, an aryl group, or a heterocyclic group, n 1 represents an integer of 1 to 3, and m 1 represents 2 or more. Represents an integer. L 1 represents a single bond or a divalent linking group, and A represents a group containing a cage structure.
一般式(1)において、Aにジアマンチル基を含有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein in formula (1), A contains a diamantyl group. アンモニウム塩が下記一般式(2)で表わされることを特徴とする請求項1〜又は2に記載の製造方法。
Figure 2006249181
一般式(2)中、R2〜R5はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基を表わす。nは1〜3の整数を表わす。Xはn価のアニオン性基を表わす。R2〜R5は互いに連結して環構造を形成してもよい。
The production method according to claim 1 or 2, wherein the ammonium salt is represented by the following general formula (2).
Figure 2006249181
In the general formula (2), R 2 to R 5 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group. n represents an integer of 1 to 3. X represents an n-valent anionic group. R 2 to R 5 may be linked to each other to form a ring structure.
請求項1〜3のいずれかに記載の方法で得られる絶縁材料形成用組成物。   The composition for insulating material formation obtained by the method in any one of Claims 1-3. 請求項4に記載の組成物から形成された絶縁材料。   An insulating material formed from the composition according to claim 4. 請求項4に記載の組成物から形成された絶縁膜。   An insulating film formed from the composition according to claim 4.
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