JP2007211138A - Alicyclic polyether, its production method, and its use - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気・電子分野において、半導体の層間絶縁膜材料等として用いられる低誘電材料、高強度材料、耐熱材料として有用な、新規な脂環式ポリエーテルに関する。 The present invention relates to a novel alicyclic polyether that is useful as a low dielectric material, a high strength material, and a heat-resistant material used as a semiconductor interlayer insulating film material in the electric / electronic field.
低誘電材料は電機・電子部品における材料として帯電や抵抗値上昇等の問題点を解消するために広く用いられている。低誘電材料には経済性向上、誘電率低下が求められるが、これ以外にも、発熱を伴う部分に用いられたり、薄膜として使用されることが多いため、耐熱性向上、強度向上等も同時に求められている。特に半導体の層間絶縁膜材料として有用であり、低誘電率、高耐熱性、高強度、経済性を具備した材料の開発が活発に行われている。 A low dielectric material is widely used as a material in electric and electronic parts in order to solve problems such as charging and an increase in resistance value. Low dielectric materials are required to improve economy and lower dielectric constant, but besides this, they are often used in parts that generate heat or are used as thin films, so heat resistance and strength are improved at the same time. It has been demanded. In particular, a material that is useful as a semiconductor interlayer insulating film and has a low dielectric constant, high heat resistance, high strength, and economy has been actively developed.
低誘電材料の主な用途である半導体の層間絶縁膜材料としては、現在シロキサン系化合物が中心に用いられている。シロキサン系化合物は主にがケイ素、酸素から構成されている。分子の双極子モーメントが大きいほど誘電率は高くなるため非共有電子対を多く有するシロキサン系化合物等は不利である。しかし、今までは誘電率の要求値がk=4から3程度であったため、強度、シリコンウェハーに対する密着性のバランスから、シロキサン系化合物が用いられていた。 Currently, siloxane compounds are mainly used as semiconductor interlayer insulating film materials, which are the main applications of low dielectric materials. Siloxane compounds are mainly composed of silicon and oxygen. Since the dielectric constant increases as the dipole moment of the molecule increases, a siloxane compound having many unshared electron pairs is disadvantageous. However, until now, the required value of the dielectric constant has been about k = 4 to 3, so that a siloxane compound has been used from the balance of strength and adhesion to a silicon wafer.
半導体高性能化の要求から半導体回路幅の微細化が求められており、誘電率をさらに低くすることが必要になってきた。その際には半導体チップ全体の強度や物理的ストレス等による絶縁破壊の問題も深刻になるため薄膜としての強度も維持する必要がある。低誘電率化の観点からシロキサン系化合物は、無機シロキサン系化合物から有機シロキサン系化合物に、さらにコントロールされたナノメートルレベルの空孔の導入と技術が進展してきた。しかし、さらなる低誘電率化に対応するには空孔の導入量を増やすと強度の低下を招くことが問題になる。 Due to the demand for higher performance of semiconductors, miniaturization of the width of the semiconductor circuit is required, and it has become necessary to further lower the dielectric constant. At that time, since the problem of dielectric breakdown due to the strength of the entire semiconductor chip and physical stress becomes serious, it is necessary to maintain the strength as a thin film. From the viewpoint of lowering the dielectric constant, siloxane compounds have been introduced from the inorganic siloxane compounds to the organic siloxane compounds, and the introduction of controlled nanometer-level vacancies and technology have progressed. However, in order to cope with the further lowering of the dielectric constant, if the amount of introduced holes is increased, the strength is lowered.
そこで有機系ポリマー等の新規材料が提案されてきたが、絶縁性、低誘電率と高強度に加えて、特に、半導体製造時にかかる熱負荷に耐える高耐熱性を具備する材料は見当たらない。また、特許文献1に例示されるボラジン−ケイ素系高分子のような有機/無機重合体も提案されているが、低誘電率、高強度、高耐熱性を具備するが重合に必要なプラチナ触媒を除去する工程がないため、残留プラチナ原子により生じる絶縁破壊や低安定性の点で問題が残っている。 Therefore, new materials such as organic polymers have been proposed. However, in addition to insulation, low dielectric constant and high strength, there is no material having high heat resistance that can withstand the heat load applied during semiconductor manufacturing. An organic / inorganic polymer such as borazine-silicon polymer exemplified in Patent Document 1 has also been proposed, but has a low dielectric constant, high strength, and high heat resistance, but is a platinum catalyst necessary for polymerization. Since there is no process for removing, there remains a problem in terms of dielectric breakdown caused by residual platinum atoms and low stability.
さらに、同様に低誘電率、高強度、高耐熱性を具備する特許文献2又は特許文献3に例示されるナフチルエーテル系高分子の提案があるが、将来の画像表示装置や半導体装置に適用するには、さらなる高透明性や低誘電率が求められている。 Furthermore, there is a proposal of a naphthyl ether polymer exemplified in Patent Document 2 or Patent Document 3 similarly having low dielectric constant, high strength, and high heat resistance, but it is applied to future image display devices and semiconductor devices. Therefore, further high transparency and low dielectric constant are required.
現状のナノメートルレベルの空孔導入手法では強度低下せずに誘電率を低下させるのには限界があるため、オングストロームレベルの空孔を導入する必要があり、それは即ち原子レベルのサイズの空孔、即ち分子間自由体積を増加させることに他ならない。また、さらに誘電率を低下させるにはπ電子及び水素原子を減少させることにより分子の分極率を低下させる必要があるためアダマンタン構造に代表される脂環構造のみから構築される高分子化合物が適する。しかし、アダマンタン構造に代表される脂環構造のみから構築される高分子化合物は一般的に不溶、不溶性であり、薄膜構造として利用することができない。
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、従来公知の低誘電材料を用いる層間絶縁膜材料への空孔導入量の増加により生ずる種々の問題点を解消し、空孔導入を必要としない低誘電率、高強度、高耐熱性及び高透明性を具備した脂環式ポリエーテルを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、前記脂環式ポリエーテルからなる電子材料、低誘電材料、半導体用層間絶縁膜材料、透明材料、光学材料、高強度材料、耐熱材料及び薄膜を提供することである。
本発明の他の目的は、前記薄膜を含む半導体装置、画像表示装置、電子回路装置及び表面保護膜を提供することである。
本発明の他の目的は、前記脂環式ポリエーテルを有機溶媒に溶解させた塗料を提供することである。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and eliminates various problems caused by an increase in the amount of holes introduced into an interlayer insulating film material using a conventionally known low dielectric material and requires introduction of holes. An object of the present invention is to provide an alicyclic polyether having a low dielectric constant, high strength, high heat resistance and high transparency.
Another object of the present invention is to provide an electronic material, a low dielectric material, a semiconductor interlayer insulating film material, a transparent material, an optical material, a high strength material, a heat resistant material, and a thin film comprising the alicyclic polyether. .
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device, an image display device, an electronic circuit device, and a surface protective film including the thin film.
Another object of the present invention is to provide a paint in which the alicyclic polyether is dissolved in an organic solvent.
本発明者らは、脂環構造にエーテル結合を導入することにより、薄膜を容易に得ることができるとともに、誘電率低下、耐熱性向上、強度向上が可能となることを見出し、本発明を完成させた。
本発明によれば、以下の脂環式ポリエーテル等が提供される。
1.下記式(1)で表される脂環式ポリエーテル。
R2は、それぞれ独立して上記R1で表される水素又は置換基、又は下記式(2)で表される脂環式置換基を表す。
R3は、置換又は非置換の炭素数1〜20の直鎖状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数1〜20の分岐状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数5〜50の脂環式置換基、置換又は非置換の炭素数6〜30の芳香族基、シリル基、フッ素含有脂肪族基又はフッ素含有芳香族基を表す。
nは、0以上1万以下の整数である。
2.下記式(3a)及び(3b)で表される化合物から選択される1種以上のアダマンタノン誘導体を、ヒドラジンと縮合反応させて二量化する工程、得られた二量体をトリアゾン付加転位反応によりポリエーテル化する工程、得られたポリエーテルを塩基共存下加水分解反応してアゾ化する工程、及び得られたアゾ化ポリエーテルを塩基共存下熱分解反応して脱窒素ガスする工程を含む1記載の脂環式ポリエーテルの製造方法。
3.1記載の脂環式ポリエーテルからなる電子材料。
4.1記載の脂環式ポリエーテルからなる低誘電材料。
5.1記載の脂環式ポリエーテルからなる半導体用層間絶縁膜材料。
6.1記載の脂環式ポリエーテルからなる透明材料。
7.1記載の脂環式ポリエーテルからなる光学材料。
8.1記載の脂環式ポリエーテルからなる高強度材料。
9.1記載の脂環式ポリエーテルからなる耐熱材料。
10.1記載の脂環式ポリエーテルからなる薄膜。
11.10に記載の薄膜を含む半導体装置。
12.10に記載の薄膜を含む画像表示装置。
13.10に記載の薄膜を含む電子回路装置。
14.10に記載の薄膜を含む表面保護膜。
15.1記載の脂環式ポリエーテルを有機溶媒に溶解させた塗料。
16.下記式で表されるポリトリアゾンアダマンチルエーテル誘導体。
R1,R2,R3,nは、上記式(1)中のR1,R2,R3,nと同じである。)
17.下記式で表されるポリジアゾアダマンチルエーテル誘導体。
According to the present invention, the following alicyclic polyethers and the like are provided.
1. An alicyclic polyether represented by the following formula (1).
R 2 independently represents hydrogen or a substituent represented by R 1 or an alicyclic substituent represented by the following formula (2).
R 3 represents a substituted or unsubstituted linear aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted branched aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 5 to 50 carbon atoms. It represents an alicyclic substituent, a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, a silyl group, a fluorine-containing aliphatic group, or a fluorine-containing aromatic group.
n is an integer of 0 or more and 10,000 or less.
2. A step of dimerizing one or more adamantanone derivatives selected from the compounds represented by the following formulas (3a) and (3b) with hydrazine, and dimerizing the obtained dimer by a triazone addition rearrangement reaction. 1 comprising a step of polyetherification, a step of hydrolyzing the obtained polyether in the presence of a base to azotize, and a step of thermally decomposing the obtained azoated polyether in the presence of a base to denitrogenate 1 The manufacturing method of alicyclic polyether of description.
An electronic material comprising the alicyclic polyether according to 3.1.
A low dielectric material comprising the alicyclic polyether according to 4.1.
An interlayer insulating film material for a semiconductor comprising the alicyclic polyether according to 5.1.
A transparent material comprising the alicyclic polyether according to 6.1.
An optical material comprising the alicyclic polyether according to 7.1.
A high-strength material comprising the alicyclic polyether according to 8.1.
A heat-resistant material comprising the alicyclic polyether according to 9.1.
A thin film comprising the alicyclic polyether according to 10.1.
A semiconductor device including the thin film according to 11.10.
12. An image display device comprising the thin film according to 10.10.
An electronic circuit device including the thin film according to 13.10.
14. A surface protective film comprising the thin film according to 10.10.
15. A paint in which the alicyclic polyether according to 15.1 is dissolved in an organic solvent.
16. A polytriazone adamantyl ether derivative represented by the following formula.
R 1, R 2, R 3 , n are the same as R 1, R 2, R 3 , n in the above formula (1). )
17. A polydiazoadamantyl ether derivative represented by the following formula.
本発明によれば、低誘電率、高強度、高耐熱性及び高透明性を具備した脂環式ポリエーテルが提供できる。
本発明によれば、前記脂環式ポリエーテルからなる電子材料、低誘電材料、半導体用層間絶縁膜材料、透明材料、光学材料、高強度材料、耐熱材料及び薄膜を提供できる。
本発明によれば、前記薄膜を含む半導体装置、画像表示装置、電子回路装置及び表面保護膜を提供できる。
本発明によれば、前記脂環式ポリエーテルを有機溶媒に溶解させた塗料を提供できる。
According to the present invention, an alicyclic polyether having a low dielectric constant, high strength, high heat resistance and high transparency can be provided.
According to the present invention, it is possible to provide an electronic material, a low dielectric material, a semiconductor interlayer insulating film material, a transparent material, an optical material, a high strength material, a heat resistant material, and a thin film made of the alicyclic polyether.
According to the present invention, a semiconductor device, an image display device, an electronic circuit device, and a surface protective film including the thin film can be provided.
According to this invention, the coating material which dissolved the said alicyclic polyether in the organic solvent can be provided.
(1)脂環式ポリエーテルの構造及び性質
本発明の脂環式ポリエーテルは、下記式(1)で示される。
式(1)中、それぞれ独立してR1は水素、置換又は非置換の炭素数1〜20の直鎖状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数1〜20の分岐状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数5〜50の脂環式置換基、置換又は非置換の炭素数6〜30の芳香族基、置換又は非置換の炭素数4〜50の脂環式エーテル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、シリル基、シロキシ基、フッ素含有脂肪族基又はフッ素含有芳香族基を表す。 In formula (1), each R 1 is independently hydrogen, a substituted or unsubstituted linear aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted branched aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, Substituted or unsubstituted alicyclic substituent having 5 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, substituted or unsubstituted alicyclic ether group having 4 to 50 carbon atoms, nitro Represents a group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a silyl group, a siloxy group, a fluorine-containing aliphatic group or a fluorine-containing aromatic group.
式(1)中、R2は、それぞれ独立して上記R1で表される水素又は置換基、又は下記式(2)で表される脂環式置換基を表す。
式(2)のR1,R3は上記R1,R3と同じである。
式(2)の−X−はエーテル結合又は単結合である。
R 1, R 3 of formula (2) is the same as above R 1, R 3.
-X- in the formula (2) is an ether bond or a single bond.
式(1)中、R3は、置換又は非置換の炭素数1〜20の直鎖状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数1〜20の分岐状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数5〜50の脂環式置換基、置換又は非置換の炭素数6〜30の芳香族基、シリル基、フッ素含有脂肪族基又はフッ素含有芳香族基を表す。 In Formula (1), R 3 represents a substituted or unsubstituted linear aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted branched aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted group. An alicyclic substituent having 5 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, a silyl group, a fluorine-containing aliphatic group, or a fluorine-containing aromatic group.
式(1),(2)中、n,mはそれぞれ独立して0以上1万以下の整数であり、好ましくは3以上1000以下であり、より好ましくは3以上50以下である。3未満では耐熱性、安定性が低くなり、1000を越えると有機溶媒への溶解度が低下し薄膜等の所望の形体への成型が困難になる恐れがある。 In the formulas (1) and (2), n and m are each independently an integer of 0 or more and 10,000 or less, preferably 3 or more and 1000 or less, more preferably 3 or more and 50 or less. If it is less than 3, the heat resistance and stability will be low, and if it exceeds 1000, the solubility in an organic solvent will decrease, and it may be difficult to form a desired shape such as a thin film.
R1としては、具体的には、水素;メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、n−ドデシル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビアダマンチル基等の炭素数1〜20の(シクロ)アルキル基;ビニル基、イソプロペニル基、アリル基等の炭素数1〜20のアルケニル基;エチニル基等の炭素数1〜20のアルキニル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンスレニル基等の炭素数6〜20の芳香族基;トリル基、クミル基等の炭素数1〜20のアルキル基で置換された炭素数6〜20の芳香族基;メトキシ基、エトキシ基、アダマンチルオキシ基、ビアダマンチルオキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;ビニルオキシ基、アリルオキシ基等の炭素数1〜20のアルケニルオキシ基;フェノキシ基;メチルチオ基、アダマンチルチオ基等の炭素数1〜20の(シクロ)アルキルチオ基;ビニルチオ基等の炭素数1〜20のアルケニルチオ基;フェニルチオ基;アセトキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等のエステル基;エポキシ基;エポキシメチル基等の炭素数1〜20のアルキルエポキシ基;シリル基;トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;トリフェニルシリル基;シロキシ基;トリメチルシロキシ基、tert−ブチルジメチルシロキシ基等のトリアルキルシロキシ基;トリフェニルシロキシ基;フッ素;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜20のフッ素化アルキル基;ヘキサフルオロイソプロペニル基等の炭素数1〜20のフッ素化アルケニル基;ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメトキシ基等の炭素数1〜20のフッ素化アルコキシ基;ヘキサフルオロイソプロペノキシ基等の炭素数1〜20のフッ素化アルケニルオキシ基;ペンタフルオロフェノキシ基;p−トリフルオロメチルフェニル基、p−トリフルオロメチルフェノキシ基、ビニルアダマンチル基、ビニルアダマンチルオキシ基、ビニルビアダマンチルオキシ基、ジメチルビアダマンチル基、ジブチルビアダマンチル基、ジシクロヘキシルビアダマンチル基、ジデシルビアダマンチル基等の上記の置換基が2種以上組み合わさって形成される置換基が例示される。 R 1 is specifically hydrogen; methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, 2-ethylhexyl. (Cyclo) alkyl groups having 1 to 20 carbon atoms such as a group, n-decyl group, n-dodecyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group and biadamantyl group; carbon such as vinyl group, isopropenyl group and allyl group An alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms; an alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms such as an ethynyl group; an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, and a phenanthrenyl group; a tolyl group and a cumyl group An aromatic group having 6 to 20 carbon atoms substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; a methoxy group, an ethoxy group, an adamantyloxy group, and biadamanche C1-C20 alkoxy group such as ruoxy group; C1-C20 alkenyloxy group such as vinyloxy group and allyloxy group; Phenoxy group; C1-C20 (cyclo) such as methylthio group and adamantylthio group Alkylthio group; alkenylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as vinylthio group; phenylthio group; ester group such as acetoxy group, acryloxy group and methacryloxy group; epoxy group; alkyl epoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as epoxymethyl group Silyl group; trialkylsilyl group such as trimethylsilyl group and tert-butyldimethylsilyl group; triphenylsilyl group; siloxy group; trialkylsiloxy group such as trimethylsiloxy group and tert-butyldimethylsiloxy group; triphenylsiloxy group; Fluorine; charcoal such as trifluoromethyl group A fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; a fluorinated alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a hexafluoroisopropenyl group; a fluorinated alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a pentafluorophenyl group and a trifluoromethoxy group; A fluorinated alkenyloxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a hexafluoroisopropenoxy group; a pentafluorophenoxy group; a p-trifluoromethylphenyl group, a p-trifluoromethylphenoxy group, a vinyladamantyl group, a vinyladamantyloxy group, Examples thereof include a substituent formed by combining two or more of the above-described substituents such as a vinylviadamantyloxy group, a dimethylbiadamantyl group, a dibutylbiadamantyl group, a dicyclohexylbiadamantyl group, and a didecylbiadamantyl group.
好ましくは、R1は、水素、ブチル基、デシル基、シクロヘキシル基、ノルボニル基、アダマンチル基、ビアダマンチル基、ジメチルビアダマンチル基、ジブチルビアダマンチル基、ジシクロヘキシルビアダマンチル基、ジデシルビアダマンチル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチル基である。
これらを用いることで、誘電率が低下し、また、透明性も向上できる。
Preferably, R 1 is hydrogen, butyl group, decyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, biadamantyl group, dimethylbiadamantyl group, dibutylbiadamantyl group, dicyclohexylbiadamantyl group, didecylbiadamantyl group, pentafluoro A phenyl group and a trifluoromethyl group;
By using these, the dielectric constant is lowered and the transparency can be improved.
本発明の脂環式ポリエーテルの誘電率(k)は、置換基R1、R2の種類、置換位置、置換数により異なる値となるが、好ましくは2.8以下、より好ましくは2.5以下、さらに好ましくは2.3以下である。本発明の脂環式ポリエーテルは、主鎖構造、分子量、置換基の種類、置換位置、置換数を適宜選択して、誘電率を上記範囲内に調整できる。 The dielectric constant (k) of the alicyclic polyether of the present invention varies depending on the types of the substituents R 1 and R 2 , the substitution position, and the number of substitutions, but is preferably 2.8 or less, more preferably 2. 5 or less, more preferably 2.3 or less. In the alicyclic polyether of the present invention, the dielectric constant can be adjusted within the above range by appropriately selecting the main chain structure, molecular weight, type of substituent, substitution position, and number of substitutions.
本発明の脂環式ポリエーテルの耐熱性は、アダマンタン骨格及びエーテル結合によりもたらされ、アダマンタン骨格は文献(Chemical Review,277,64,1964)に述べられているように、ダイヤモンドの結晶格子に相当する三次元構造を持ちひずみが極めて小さく熱的、化学的に安定である。また、エーテル結合も一般に知られているように熱的、化学的に安定なことから、本発明の脂環式ポリエーテルは高い耐熱性を有する。 The heat resistance of the alicyclic polyether of the present invention is brought about by an adamantane skeleton and an ether bond, and the adamantane skeleton is added to the diamond crystal lattice as described in the literature (Chemical Review, 277, 64, 1964). It has a corresponding three-dimensional structure, has very little strain, and is thermally and chemically stable. Since the ether bond is also thermally and chemically stable as is generally known, the alicyclic polyether of the present invention has high heat resistance.
耐熱性の評価方法は、示差走査熱量計(DSC)、示差熱熱重量同時測定装置(TG/DTA)等、一般的な熱物性評価により行える。評価サンプルの形状は薄膜の状態でも、その前駆体である粉体やブロック状であっても、評価方法の際に用いる装置の制限の範囲内で適宜選択できる。 The evaluation method of heat resistance can be performed by general thermophysical property evaluation such as a differential scanning calorimeter (DSC) and a simultaneous differential thermothermal weight measuring device (TG / DTA). The shape of the evaluation sample can be selected as appropriate within the limits of the apparatus used for the evaluation method, whether it is in the form of a thin film or a powder or block as its precursor.
耐熱温度としては以上の方法により求められたガラス転移温度、及び溶融温度又は熱分解開始温度のうちいずれか低い温度の2種類の温度により規定される。耐熱温度は、主鎖構造、分子量、置換基の種類、置換位置、置換数により変化するが、好ましくは300℃から700℃の範囲、より好ましくは350℃〜700℃の範囲である。 The heat resistant temperature is defined by two kinds of temperatures, the glass transition temperature obtained by the above method, and the lower one of the melting temperature and the thermal decomposition starting temperature. The heat-resistant temperature varies depending on the main chain structure, molecular weight, type of substituent, substitution position, and number of substitution, but is preferably in the range of 300 ° C to 700 ° C, more preferably in the range of 350 ° C to 700 ° C.
本発明の脂環式ポリエーテルの強度、基板密着性及び安定性は、脂環式ポリエーテルの構造、それぞれの評価方法等により異なる評価結果となるため一概に定義できないが、半導体製造におけるULSI多層配線構造の層間絶縁膜材料としては充分な値を有する。 The strength, substrate adhesion and stability of the alicyclic polyether of the present invention cannot be defined unequivocally because the evaluation results differ depending on the structure of the alicyclic polyether, each evaluation method, etc. It has a sufficient value as an interlayer insulating film material of a wiring structure.
本発明の脂環式ポリエーテルは、前述の通り、アダマンタン骨格のダイヤモンドの結晶格子に相当する三次元構造を持ちひずみが極めて小さく熱的、化学的に安定であり、かつ剛直な構造であるため、応力を加えた際の分子間のずれ、化学結合の切断、各分子の立体的構造変化が小さいため、強度が高い。また、エーテル結合を有するため酸素原子と基板表面の水酸基等の極性基との相互作用が生じるため、基板との界面での密着性が高い。さらに、その熱的、化学的な安定性から、本発明の脂環式ポリエーテルが特定の条件下において経時的な変質をほとんど生じない。 As described above, the alicyclic polyether of the present invention has a three-dimensional structure corresponding to the crystal lattice of diamond with an adamantane skeleton, has extremely low strain, is thermally and chemically stable, and has a rigid structure. The strength is high because of the small displacement between molecules when stress is applied, the breakage of chemical bonds, and the three-dimensional structural change of each molecule. In addition, since it has an ether bond, interaction between oxygen atoms and polar groups such as hydroxyl groups on the substrate surface occurs, and therefore, adhesion at the interface with the substrate is high. Furthermore, due to its thermal and chemical stability, the alicyclic polyether of the present invention hardly changes over time under specific conditions.
(2)脂環式ポリエーテルの製造方法
本発明の脂環式ポリエーテルは、ア)一般に入手可能な下記式(3a)及び(3b)で表されるアダマンタン誘導体から選択される一種類以上の原料を用いた、ヒドラジンとの縮合反応による二量化反応、イ)トリアゾン付加によるポリーテル化反応、ウ)塩基処理によるアゾ化反応、エ)塩基共存下の加熱による脱窒素化反応を順番に実施することにより適宜合成することが可能である。
式(3a)及び(3b)中、R1,R2は上記式(1)で説明したR1,R2と同じである。また、R1、R2、ヒドロキシル基、カルボニル基の置換位置は任意である。 Wherein (3a) and (3b), R 1, R 2 is the same as R 1, R 2 described above Formula (1). The substitution positions of R 1 , R 2 , hydroxyl group, and carbonyl group are arbitrary.
R1,R2が水素の場合、式(3a)及び(3b)で表される化合物は、具体的には、1−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、3−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、4−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、5−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、6−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、7−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、8−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、9−ヒドロキシ−2−アダマンタノン、又は10−ヒドロキシ−2−アダマンタノンである。 When R 1 and R 2 are hydrogen, the compounds represented by formulas (3a) and (3b) are specifically 1-hydroxy-2-adamantanone, 3-hydroxy-2-adamantanone, 4- Hydroxy-2-adamantanone, 5-hydroxy-2-adamantanone, 6-hydroxy-2-adamantanone, 7-hydroxy-2-adamantanone, 8-hydroxy-2-adamantanone, 9-hydroxy-2-adaman It is tanone or 10-hydroxy-2-adamantanone.
上記工程を、アダマンタン誘導体として、ヒドロキシル基が5位、オキソ基が2位に結合している式(3a)で表される化合物を用いる場合を例として以下に具体的に説明する。以下の説明は、他のアダマンタン誘導体についても同様である。
ア)ヒドラジンとの縮合反応による二量化反応
アダマンタン誘導体を、ヒドラジンと縮合させることによりジアザビアダマンタノール誘導体が得られる。反応温度は、通常−78℃から100℃の範囲である、溶媒、それぞれの化合物仕込量の比率、反応時間は用いる化合物により異なるため一概に規定できないが、同類の反応に用いる一般的な条件と同様である。
A) Dimerization reaction by condensation reaction with hydrazine Adiamantane derivative can be condensed with hydrazine to obtain a diazabiadamantanol derivative. The reaction temperature is usually in the range of −78 ° C. to 100 ° C. The solvent, the ratio of the respective compound charges, and the reaction time cannot be defined unconditionally because they vary depending on the compounds used, but the general conditions used for similar reactions It is the same.
イ)トリアゾン付加によるポリエーテル化反応
前工程で得られたジアザビアダマンタノール誘導体を、下記反応式に示されるトリアゾンを用いて付加することにより、ポリトリアゾンアダマンチルエーテル誘導体が得られる。反応温度は、通常0℃から100℃の範囲である。溶媒は、それぞれの化合物仕込量の比率、反応時間は用いる化合物により異なるため一概に規定できないが、同類の反応に用いる一般的な条件と同様である。
尚、式(5)で表される化合物の右末端の−OR3は、重合停止剤として水を加えた場合、R3は水素となって−OHとなり、任意のアルコールR3OHで停止した場合は−OR3となる。
In addition, -OR 3 at the right end of the compound represented by the formula (5), when water is added as a polymerization terminator, R 3 becomes hydrogen and becomes -OH, and is stopped with any alcohol R 3 OH. In this case, it becomes -OR 3 .
トリアゾンのRは、水素、置換又は非置換の炭素数1〜20の直鎖状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数1〜20の分岐状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数5〜50の脂環式置換基又は置換又は非置換の炭素数6〜30の芳香族基を表す。 R of triazone is hydrogen, a substituted or unsubstituted linear aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted branched aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon number of 5 Represents a -50 alicyclic substituent or a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 30 carbon atoms.
Rとしては、具体的には、水素;メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、2−エチルヘキシル基、n−デシル基、n−ドデシル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基、ビアダマンチル基等の炭素数1〜20の(シクロ)アルキル基;ビニル基、イソプロペニル基、アリル基等の炭素数1〜20のアルケニル基;エチニル基等の炭素数1〜20のアルキニル基;フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナンスレニル基等の炭素数6〜20の芳香族基;トリル基、クミル基等の炭素数1〜20のアルキル基で置換された炭素数6〜20の芳香族基;メトキシ基、エトキシ基、アダマンチルオキシ基、ビアダマンチルオキシ基等の炭素数1〜20のアルコキシ基;ビニルオキシ基、アリルオキシ基等の炭素数1〜20のアルケニルオキシ基;フェノキシ基;メチルチオ基、アダマンチルチオ基等の炭素数1〜20の(シクロ)アルキルチオ基;ビニルチオ基等の炭素数1〜20のアルケニルチオ基;フェニルチオ基;アセトキシ基、アクリロキシ基、メタクリロキシ基等のエステル基;エポキシ基;エポキシメチル基等の炭素数1〜20のアルキルエポキシ基;シリル基;トリメチルシリル基、tert−ブチルジメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;トリフェニルシリル基;シロキシ基;トリメチルシロキシ基、tert−ブチルジメチルシロキシ基等のトリアルキルシロキシ基;トリフェニルシロキシ基;フッ素;トリフルオロメチル基等の炭素数1〜20のフッ素化アルキル基;ヘキサフルオロイソプロペニル基等の炭素数1〜20のフッ素化アルケニル基;ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメトキシ基等の炭素数1〜20のフッ素化アルコキシ基;ヘキサフルオロイソプロペノキシ基等の炭素数1〜20のフッ素化アルケニルオキシ基;ペンタフルオロフェノキシ基;p−トリフルオロメチルフェニル基、p−トリフルオロメチルフェノキシ基、ビニルアダマンチル基、ビニルアダマンチルオキシ基、ビニルビアダマンチルオキシ基、ペンタメチルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチル基等の上記の置換基が2種以上組み合わさって形成される置換基が例示される。 R is specifically hydrogen; methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, iso-butyl group, tert-butyl group, 2-ethylhexyl group , N-decyl group, n-dodecyl group, cyclohexyl group, norbornyl group, adamantyl group, biadamantyl group and the like (Cyclo) alkyl group such as vinyl group, isopropenyl group and allyl group An alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms; an alkynyl group having 1 to 20 carbon atoms such as an ethynyl group; an aromatic group having 6 to 20 carbon atoms such as a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group and a phenanthrenyl group; C6-C20 aromatic group substituted by C1-C20 alkyl group; methoxy group, ethoxy group, adamantyloxy group, biadamantyl An alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a xy group; an alkenyloxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a vinyloxy group and an allyloxy group; a phenoxy group; a (cyclo) having 1 to 20 carbon atoms such as a methylthio group and an adamantylthio group Alkylthio group; alkenylthio group having 1 to 20 carbon atoms such as vinylthio group; phenylthio group; ester group such as acetoxy group, acryloxy group and methacryloxy group; epoxy group; alkyl epoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as epoxymethyl group Silyl group; trialkylsilyl group such as trimethylsilyl group and tert-butyldimethylsilyl group; triphenylsilyl group; siloxy group; trialkylsiloxy group such as trimethylsiloxy group and tert-butyldimethylsiloxy group; triphenylsiloxy group; Fluorine; carbon such as trifluoromethyl group A fluorinated alkyl group having 1 to 20 carbon atoms; a fluorinated alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms such as a hexafluoroisopropenyl group; a fluorinated alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms such as a pentafluorophenyl group and a trifluoromethoxy group; C1-C20 fluorinated alkenyloxy group such as fluoroisopropenoxy group; pentafluorophenoxy group; p-trifluoromethylphenyl group, p-trifluoromethylphenoxy group, vinyladamantyl group, vinyladamantyloxy group, vinyl Examples thereof include a substituent formed by combining two or more of the above substituents such as a biadamantyloxy group, a pentamethylphenyl group, a pentafluorophenyl group, and a trifluoromethyl group.
好ましくは、Rは、フェニル基、トリル基、クミル基、ペンタメチルフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、トリフルオロメチル基、ナフチル基、アントラセニル基である。
これらを用いることで、耐熱性及び安定性が向上できる。
Preferably, R is a phenyl group, a tolyl group, a cumyl group, a pentamethylphenyl group, a pentafluorophenyl group, a trifluoromethyl group, a naphthyl group, or an anthracenyl group.
By using these, heat resistance and stability can be improved.
ウ)塩基処理によるアゾ化反応
前工程で得られたポリトリアゾンアダマンチルエーテル誘導体を、塩基共存下加水分解反応することにより、ポリジアゾアダマンチルエーテル誘導体が得られる。反応温度は、通常0℃から200℃の範囲である。それぞれの化合物仕込量の比率、反応時間は用いる化合物により異なるため一概に規定できないが、同類の反応に用いる一般的な条件と同様である。溶媒は、使用しなくても、一般に知られている有機溶媒、水等を使用しても反応に悪影響を及ぼさない範囲においていずれでも好適である。また、塩基として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基類、ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基類が好適に使用できる。
エ)塩基共存下の加熱による脱窒素化反応
前工程で得られたポリジアゾアダマンチルエーテル誘導体を、塩基共存下熱分解反応して脱窒素ガスすることにより脂環式ポリエーテルが得られる。反応温度は、通常0℃から200℃の範囲である。それぞれの化合物仕込量の比率、反応時間は用いる化合物により異なるため一概に規定できないが、同類の反応に用いる一般的な条件と同様である。溶媒は、使用しなくても、一般に知られている有機溶媒、水等を使用しても反応に悪影響を及ぼさない範囲においていずれでも好適である。また、塩基として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基類、ピリジン、トリエチルアミン等の有機塩基類が好適に使用できる。本反応は、前段のアゾ化反応と連続的に実施しても、溶媒を除去する等の後処理を実施した後に実施してもよい。
本発明の脂環式ポリエーテルは、洗浄、イオン交換樹脂処理、再沈殿、再結晶、精密ろ過、乾燥等の精製より、例えば、Fe3+、Cl−、Na+、Ca2+等のイオン性不純物、反応溶媒、後処理溶媒、水分等を除去することにより、その誘電率は低下し、耐熱性又は強度が向上する。 The alicyclic polyether of the present invention can be purified by purification such as washing, ion exchange resin treatment, reprecipitation, recrystallization, microfiltration, and drying, for example, ionic impurities such as Fe 3+ , Cl − , Na + , and Ca 2+. By removing the reaction solvent, the post-treatment solvent, moisture, etc., the dielectric constant is lowered and the heat resistance or strength is improved.
上記ア)〜エ)の反応工程で得られる中間体(式(4)〜(6))は、他の反応と組み合すことにより多様な化合物を合成することが可能となり、本発明の脂環式ポリエーテルの製造に使用されることのみならず、それら自体も工業的に有用である。 The intermediates (formulas (4) to (6)) obtained in the reaction steps (a) to (e) above can be combined with other reactions to synthesize various compounds. Not only are they used for the production of cyclic polyethers, they are also industrially useful per se.
(3)脂環式ポリエーテルの用途
半導体製造におけるULSI多層配線構造の層間絶縁膜材料として用いる場合に必要な特徴として挙げられる、誘電率、耐熱性、強度、基板密着性、安定性等の特性は、該材料を用いる部位の要求値は変化するため、それらの具体的な値については一概に定義ができない。
(3) Use of alicyclic polyether Properties such as dielectric constant, heat resistance, strength, substrate adhesion, and stability, which are listed as characteristics required when used as an interlayer insulating film material of ULSI multilayer wiring structure in semiconductor manufacturing Since the required value of the site | part which uses this material changes, it cannot unambiguously define those specific values.
一般に誘電率等は低く、耐熱性、強度、基板密着性、安定性等は高くなることが望ましく、本発明の脂環式ポリエーテルはこれらの性質を具備するものである。さらに、薄膜化後の高温での重合(熱キュア)が不要な上、化学構造も単純で安価な原料より製造できるため、従来用いられていたり、提案されたりしている熱硬化性有機系層間絶縁膜材料に対して経済的である上、熱硬化させるために必要となる触媒や架橋剤を必要としないため、これらの残留がないため層間絶縁膜材料として好適に使用できる。 In general, it is desirable that the dielectric constant and the like are low and the heat resistance, strength, substrate adhesion, stability and the like are high, and the alicyclic polyether of the present invention has these properties. In addition, high-temperature polymerization (thermal curing) after thinning is not required, and the chemical structure can be manufactured from simple and inexpensive raw materials. Therefore, conventionally used and proposed thermosetting organic layers In addition to being economical with respect to the insulating film material, it does not require a catalyst or a cross-linking agent that is necessary for thermosetting, and therefore can be suitably used as an interlayer insulating film material because there is no residual of these.
本発明の脂環式ポリエーテルは一般的に知られている有機溶媒に溶解させることが可能なためスピンコーティング法、スプレーコーティング法等の有機溶媒溶液を用いる塗布法や、CVD法等の一般に公知の方法により、厚さ10nm〜10μmの薄膜形成が可能であるため半導体回路用層間絶縁膜として好適に利用できる。 Since the alicyclic polyether of the present invention can be dissolved in a generally known organic solvent, it is generally known such as a coating method using an organic solvent solution such as a spin coating method or a spray coating method, a CVD method or the like. By this method, it is possible to form a thin film having a thickness of 10 nm to 10 μm, so that it can be suitably used as an interlayer insulating film for a semiconductor circuit.
塗布法において用いる一般的な有機溶媒としては、ジクロロメタン、1,1,2,2−テトラクロロエタン、乳酸エチル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、メトキシエタノール、ジメチルホルムアミド、トルエン等が具体的に例示される。 Specific examples of common organic solvents used in the coating method include dichloromethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, ethyl lactate, propylene glycol methyl ether acetate, cyclohexanone, methoxyethanol, dimethylformamide, toluene and the like. The
本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。また、実施例で使用した5−ヒドロキシ−2−アダマンタノンはシグマ・アルドリッチ社製を用い、その他の触媒、試薬は、市販の製品、又は公知文献記載の方法に従い調製したものである。 The present invention is not limited by the following examples. In addition, 5-hydroxy-2-adamantanone used in the examples was manufactured by Sigma-Aldrich, and other catalysts and reagents were prepared according to commercially available products or methods described in known literature.
製造例1
[中間体ジアザビアダマンタノールの合成(工程ア)]
窒素雰囲気下、滴下ロートとジム・ロート氏冷却管を備えた容量200ミリリットルのフラスコ中で、加熱還流させながら、5−ヒドロキシ−2−アダマンタノン(5.3g、35ミリモル)のtert−ブチルアルコール(60ミリリットル)溶液に対して、ヒドラジン・モノハイドレート(1.3g、26ミリモル)を45分間かけて滴下した。滴下終了後、12時間加熱還流した後、加熱を停止し24時間室温にて攪拌を継続した。反応液を回収しロータリーエバポレーターを用い濃縮し、n−ヘキサンに溶解させることによりジアザビアダマンタノールを得た(4.3g、収率75%)。構造は1H−NMR(図1)により確認した。
Production Example 1
[Synthesis of Intermediate Diazabia Damantanol (Process A)]
Under a nitrogen atmosphere, 5-hydroxy-2-adamantanone (5.3 g, 35 mmol) tert-butyl alcohol in a 200-ml flask equipped with a dropping funnel and Jim Roth condenser while heating to reflux To the (60 ml) solution, hydrazine monohydrate (1.3 g, 26 mmol) was added dropwise over 45 minutes. After completion of the dropping, the mixture was heated to reflux for 12 hours, and then the heating was stopped and stirring was continued at room temperature for 24 hours. The reaction solution was collected, concentrated using a rotary evaporator, and dissolved in n-hexane to obtain diazabia damantanol (4.3 g, yield 75%). The structure was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 1).
製造例2
[中間体ポリトリアゾンアダマンチルエーテルの合成(工程イ)]
4−フェニル−1,2,4−トリアゾリン−3,5−ジオン(1.8g、10ミリモル)と製造例1で合成したジアザビアダマンタノール(1.6g、5ミリモル)を容量50ミリリットルのステンレス製密閉容器に入れ循環窒素で満たされたグローブボックス中に設置した。該グローブボックス中において、ステンレス製密閉容器にクロロホルム(20ミリリットル)を入れて密封後、3時間100℃で攪拌した。攪拌後、n−ヘキサンを添加することにより再沈殿し、得られた固体を吸引ろ過によりろ別することによりポリトリアゾンアダマンチルエーテルを得た(1.6g、収率95%、n:14)。構造は1H−NMR(図2)により確認した。
Production Example 2
[Synthesis of Intermediate Polytriazone Adamantyl Ether (Process A)]
Stainless steel having a capacity of 50 ml of 4-phenyl-1,2,4-triazoline-3,5-dione (1.8 g, 10 mmol) and diazabiadamantanol (1.6 g, 5 mmol) synthesized in Preparation Example 1 The glove box was placed in a sealed container and filled with circulating nitrogen. In the glove box, chloroform (20 ml) was placed in a stainless steel sealed container, sealed, and stirred at 100 ° C. for 3 hours. After stirring, reprecipitation was performed by adding n-hexane, and the obtained solid was filtered by suction filtration to obtain polytriazone adamantyl ether (1.6 g, yield 95%, n: 14). . The structure was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 2).
製造例3
[中間体ポリトリアゾンアダマンチルエーテルの合成(工程イ)]
製造例2において反応に用いたクロロホルムの代わりにジメチルスルホキシド、再沈殿に用いたn−ヘキサンの代わりにエタノールを5%含んだn−ヘキサンを用いた以外は、製造例2と同様に実施し、ポリトリアゾンアダマンチルエーテルを得た(1.5、収率90%、n:14)。構造は1H−NMR(図3により確認し、製造例2で得られたポリトリアゾンアダマンチルエーテルと同一の構造であった。
Production Example 3
[Synthesis of Intermediate Polytriazone Adamantyl Ether (Process A)]
In the same manner as in Production Example 2, except that dimethyl sulfoxide was used instead of chloroform used for the reaction in Production Example 2 and n-hexane containing 5% ethanol was used instead of n-hexane used for reprecipitation. Polytriazone adamantyl ether was obtained (1.5, yield 90%, n: 14). The structure was 1 H-NMR (identified by FIG. 3 and the same structure as the polytriazone adamantyl ether obtained in Production Example 2).
製造例4
[中間体ポリジアゾアダマンチルエーテルの合成(工程ウ)]
製造例2及び製造例3で合成したポリトリアゾンアダマンチルエーテル(1.5g、モノマー単位当り4.5ミリモル)、トリエチルアミン(5ミリリットル)、クロロホルム(20ミリリットル)を、窒素雰囲気下、ジム・ロート氏冷却管を備えた容量50ミリリットルのフラスコ中で、3時間0℃で攪拌した。攪拌後、n−ヘキサンを添加することにより再沈殿し、得られた固体を吸引ろ過によりろ別することによりポリジアゾアダマンチルエーテルを得た(0.7g、収率85%、n:14)。構造は1H−NMR(図4)により確認した。
Production Example 4
[Synthesis of Intermediate Polydiazoadamantyl Ether (Process C)]
Mr. Jim Roth in a nitrogen atmosphere was charged with polytriazone adamantyl ether (1.5 g, 4.5 mmol per monomer unit), triethylamine (5 ml) and chloroform (20 ml) synthesized in Production Example 2 and Production Example 3. The mixture was stirred at 0 ° C. for 3 hours in a 50-ml flask equipped with a condenser. After stirring, reprecipitation was performed by adding n-hexane, and the resulting solid was filtered by suction filtration to obtain polydiazoadamantyl ether (0.7 g, yield 85%, n: 14). The structure was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 4).
実施例1
[脂環式ポリエーテルの合成(工程エ)]
製造例4で合成したポリジアゾアダマンチルエーテル(0.7g、モノマー単位当り3.9ミリモル)、トリエチルアミン(5ミリリットル)、クロロホルム(20ミリリットル)を窒素雰囲気下、ジム・ロート氏冷却管を備えた容量50ミリリットルのフラスコ中で、3時間50℃で攪拌した。攪拌後、n−ヘキサンを添加することにより再沈殿し、得られた固体を吸引ろ過によりろ別することにより脂環部にアダマンタチル構造を有する脂環式ポリエーテルを得た(0.6g、収率98%、n:14)。構造は1H−NMR(図5)により確認した。
Example 1
[Synthesis of alicyclic polyether (process d)]
Polydiazoadamantyl ether synthesized in Production Example 4 (0.7 g, 3.9 mmol per monomer unit), triethylamine (5 ml), chloroform (20 ml) in a nitrogen atmosphere and a capacity equipped with a Jim Roth condenser Stir at 50 ° C. for 3 hours in a 50 ml flask. After stirring, reprecipitation was performed by adding n-hexane, and the obtained solid was filtered by suction filtration to obtain an alicyclic polyether having an adamantyl structure in the alicyclic portion (0.6 g, yield). Rate 98%, n: 14). The structure was confirmed by 1 H-NMR (FIG. 5).
評価例1
[脂環式ポリエーテルの性能評価]
実施例1で得られた脂環部にアダマンタチル構造を有する脂環式ポリエーテルを用いて、窒素気流下においてTG/DTAで測定したところ熱分解開始温度は410℃であり、極めて高い耐熱性を有することが判明した。また、1,1,2,2−テトラクロロエタン溶液(濃度:10重量パーセント)としてから、スピンコート法によりシリコン基板上に500nm厚の薄膜を作成したところ、膜厚が均一な薄膜が得られ、極めて高い製膜性であることが判明した。該薄膜を用いナノインデンテーション法により、その弾性率は6GPaであり、高い薄膜強度を有することが判明した。また、該薄膜を用い全光線透過率を測定したところ88%と極めて高い透明性を有することが判明した。さらに、該薄膜を用い水銀プローブ法により誘電率を測定したところ2.5と低い誘電率を有することが判明した。
Evaluation Example 1
[Performance evaluation of alicyclic polyether]
Using the alicyclic polyether having an adamantyl structure in the alicyclic part obtained in Example 1, the thermal decomposition starting temperature was 410 ° C. measured by TG / DTA under a nitrogen stream, and extremely high heat resistance was obtained. It turned out to have. In addition, when a 1,1,2,2-tetrachloroethane solution (concentration: 10 weight percent) was formed on a silicon substrate by spin coating, a thin film having a uniform thickness was obtained. It was found that the film forming property was extremely high. The elastic modulus was 6 GPa by the nanoindentation method using the thin film, and it was found to have high thin film strength. Moreover, when the total light transmittance was measured using this thin film, it turned out that it has very high transparency as 88%. Further, when the dielectric constant was measured by the mercury probe method using the thin film, it was found to have a dielectric constant as low as 2.5.
以上の結果から、得られた脂環式ポリエーテルは、電子材料、低誘電材料、半導体用層間絶縁膜材料、透明材料、光学材料、高強度材料又は耐熱材料として好適に用いることができ、かつ、極めて高い性能を示すことを証明した。 From the above results, the obtained alicyclic polyether can be suitably used as an electronic material, a low dielectric material, an interlayer insulating film material for a semiconductor, a transparent material, an optical material, a high strength material, or a heat resistant material, and Proved to show extremely high performance.
本発明の脂環式ポリエーテルは、電子材料、低誘電材料、半導体用層間絶縁膜材料、透明材料、光学材料、高強度材料及び耐熱材料として使用できる。また、本発明の脂環式ポリエーテルからなる薄膜は、半導体装置、画像表示装置、電子回路装置及び表面保護膜等に使用できる。特に、本発明の脂環式ポリエーテルからなる低誘電材料は、層間絶縁膜材料として使用でき、ULSI等半導体の性能を向上させることができる。 The alicyclic polyether of the present invention can be used as an electronic material, a low dielectric material, a semiconductor interlayer insulating film material, a transparent material, an optical material, a high strength material, and a heat resistant material. Moreover, the thin film which consists of an alicyclic polyether of this invention can be used for a semiconductor device, an image display apparatus, an electronic circuit device, a surface protective film, etc. In particular, the low dielectric material comprising the alicyclic polyether of the present invention can be used as an interlayer insulating film material, and can improve the performance of a semiconductor such as ULSI.
Claims (17)
R2は、それぞれ独立して上記R1で表される水素又は置換基、又は下記式(2)で表される脂環式置換基を表す。
R3は、置換又は非置換の炭素数1〜20の直鎖状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数1〜20の分岐状脂肪族基、置換又は非置換の炭素数5〜50の脂環式置換基、置換又は非置換の炭素数6〜30の芳香族基、シリル基、フッ素含有脂肪族基又はフッ素含有芳香族基を表す。
nは、0以上1万以下の整数である。
R 2 independently represents hydrogen or a substituent represented by R 1 or an alicyclic substituent represented by the following formula (2).
R 3 represents a substituted or unsubstituted linear aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted branched aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted carbon group having 5 to 50 carbon atoms. It represents an alicyclic substituent, a substituted or unsubstituted aromatic group having 6 to 30 carbon atoms, a silyl group, a fluorine-containing aliphatic group, or a fluorine-containing aromatic group.
n is an integer of 0 or more and 10,000 or less.
得られた二量体をトリアゾン付加転位反応によりポリエーテル化する工程、
得られたポリエーテルを塩基共存下加水分解反応してアゾ化する工程、及び
得られたアゾ化ポリエーテルを塩基共存下熱分解反応して脱窒素ガスする工程を含む請求項1記載の脂環式ポリエーテルの製造方法。
A step of converting the obtained dimer into a polyether by a triazone addition rearrangement reaction,
The alicyclic ring according to claim 1, comprising a step of hydrolyzing the obtained polyether in the presence of a base to azotize, and a step of thermally decomposing the obtained azotized polyether in the presence of a base to denitrogenate. A method for producing a formula polyether.
R1,R2,R3,nは、上記式(1)中のR1,R2,R3,nと同じである。) A polytriazone adamantyl ether derivative represented by the following formula.
R 1, R 2, R 3 , n are the same as R 1, R 2, R 3 , n in the above formula (1). )
A polydiazoadamantyl ether derivative represented by the following formula.
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-
2006
- 2006-02-09 JP JP2006032620A patent/JP2007211138A/en active Pending
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