JP3901619B2 - 積層膜、絶縁膜ならびに半導体用基板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層された膜に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおいてCVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成される塗膜との密着性に優れた半導体用積層膜に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、CVD法などの真空プロセスで形成されたシリカ(SiO2 )膜が多用されている。そして、近年、より均一な層間絶縁膜を形成することを目的として、SOG(Spin on Glass)膜と呼ばれるテトラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とする塗布型の絶縁膜も使用されるようになっている。また、半導体素子などの高集積化に伴い、有機SOGと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低比誘電率の層間絶縁膜が開発されている。
特に半導体素子などのさらなる高集積化や多層化に伴い、より低比誘電率、好ましくは比誘電率2.5以下で、かつ基板との密着性に優れた層間絶縁膜材料が求められるようになっている。
【0003】
低比誘電率の材料としては、アンモニアの存在下にアルコキシシランを縮合して得られる微粒子とアルコキシシランの塩基性部分加水分解物との混合物からなる組成物(特開平5−263045、同5−315319)や、ポリアルコキシシランの塩基性加水分解物をアンモニアの存在下縮合することにより得られた塗布液(特開平11−340219、同11−340220)が提案されているが、これらの方法で得られる材料は、単体では基板との密着性が劣ったり、比誘電率が2.5を越えてしまうという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するための積層膜に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、CVD法で形成される塗膜との密着性に優れた半導体用絶縁膜を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(A)塗膜(以下、「膜(A)」ともいう)と、(B)下記一般式(51)〜(54)で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物とを加水分解、縮合して得られる加水分解縮合物を加熱してなる膜が積層されてなることを特徴とした積層膜(以下、「膜(B)」ともいう)に関する。
HSi(OR51)3 ・・・・・(51)
(式中、R51は1価の有機基を示す。)
Ra’Si(OR52)4―a’ ・・・・・(52)
(式中、Rはフッ素原子または1価の有機基、R52は1価の有機基、a’は1〜2の整数を示す。)
Si(OR53)4 ・・・・・(53)
(式中、R53は1価の有機基を示す。)
R54 b(R55O)3−b’Si−(R58)d’−Si(OR56)3−c’R57 c’ ・・・・・(54)
〔式中、R54〜R57は同一または異なり、それぞれ1価の有機基、b’とc’は同一または異なり、0〜2の整数、R58は酸素原子、フェニレン基または−(CH2)n’−で表される基(ここで、n’は1〜6の整数である)、d’は0または1を示す。〕
次に、本発明は、上記積層膜からなる絶縁膜に関する。
次に、本発明は、上記絶縁膜を使用した半導体用基板に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明において、膜(A)を形成するために使用する(A)成分は、重合体であり、好ましくはポリアリーレンおよびポリアリーレンエーテルもしくはいずれか一方であり、具体的には下記一般式(1)〜(3)の群から選ばれる少なくとも1種の繰り返し構造単位からなる重合体である。
一般式(1)
【化7】
一般式(2)
【化8】
一般式(3)
【化9】
〔R7〜R11はそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基、またはハロゲン原子、Xは−CQQ’−(ここでQ、Q’は同一であっても異なっていてもよく、ハロゲン化アルキル基、アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリール基を示す)に示す基、およびフルオレニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Yは−O−、−CO−、−COO−、−CONH−、−S−、−SO2−およびフェニレン基の群から選ばれた少なくとも1種であり、aは0または1を示し、b〜fは0〜4の整数を示し、gは5〜100モル%、hは0〜95モル%、iは0〜95モル%(ただし、g+h+i=100モル%)、jは0〜100モル%、kは0〜100モル%(ただし、j+k=100モル%)であり、AおよびBはそれぞれ独立に下記一般式(4)〜(6)で表される2価の芳香族基からなる群から選ばれる少なくとも1種の基である。〕
一般式(4)
【化10】
一般式(5)
【化11】
一般式(6)
【化12】
(式中、R12、R13、R18およびR19は、独立に単結合、−O−、−CO−、−CH2−、−COO−、−CONH−、−S−、−SO2−、フェニレン基、イソプロピリデン基、ヘキサフルオロイソプロピリデン基、ジフェニルメチリデン基、フルオレニレン基または式
で表される基を表わし、R14〜R16、R17およびR20〜R22は独立に炭素原子数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜20のアルコキシル基又はアリール基を表わし、lは0〜3の整数を示し、qは2〜3の整数を示し、m〜pおよびr〜tは独立に0〜4の整数を示す。)
【0007】
重合体(1);
一般式(1)で表される重合体(以下、「重合体(1)」という)は、例えば、下記一般式(7)に示す化合物を含むモノマーを遷移金属化合物を含む触媒系の存在下に重合することによって製造することができる。
【0008】
【化13】
一般式(7)
(式中、R7 ,R8 はそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、Xは−CQQ′−(ここで、Q,Q′は同一であっても異なっていてもよく、ハロゲン化アルキル基、アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリール基を示す)に示す基、およびフルオレニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、b,cは0〜4の整数を示し、Zはアルキル基、ハロゲン化アルキル基またはアリール基を示す。)
【0009】
上記一般式式(7)中のXを構成するQ,Q′のうち、アルキル基としては、メチル基、エチル基、i−プロピル基、n−プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基など;ハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基など;アリールアルキル基としては、ベンジル基、ジフェニルメチル基など;アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、トリル基、ペンタフルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0010】
また、上記式(7)中の、−OSO2 Zを構成するZとしては、アルキル基として、メチル基、エチル基など;ハロゲン化アルキル基としては、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基など;アリール基としては、フェニル基、ビフェニル基、p−トリル基、p−ペンタフルオロフェニル基などを挙げることができる。
上記一般式(7)中のXとしては、下記一般式(8)〜(13)に示す2価の基が好ましい。 これらのうちでは、一般式(13)に示すフルオレニレン基がさらに好ましい。
【0011】
一般式(8) −C(CH3)2−
一般式(9) −C(CF3)2−
一般式(10) −C(CF3)(C6H5)−
一般式(11) −CH(CH3)−
一般式(12) −C(C6H5)2−
一般式(13)
【化14】
【0012】
上記一般式(7)に示す化合物(モノマー)の具体例としては、例えば、
2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)プロパン、ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)メタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)トリフルオロメチルフェニルメタン、 ビス(4−メチルスルフォニロキシフェニル)フェニルメタン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニルメタン、ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)メタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)トリフルオロメチルフェニルメタン、 ビス(4−トリフルオロメチルスルフォニロキシフェニル)、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)メタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)トリフルオロメチルフェニルメタン、 ビス(4−フェニルスルフォニロキシフェニル)フェニルメタン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フェニルフェニル)フルオレン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)ジフェニルメタン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−フルオロフェニル)フルオレン、 9,9−ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)フルオレン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)メタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−メチルフェニル)メタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシ−3−プロペニルフェニル)メタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)トリフルオロメチルフェニルメタン、 ビス(p−トリルスルフォニロキシフェニル)フェニルメタンなどを挙げることができる。
本発明においては、上記一般式(7)に示す化合物を2種以上共重合することもできる。
【0013】
本発明においては、上記一般式(7)に示す化合物の少なくとも1種と、下記一般式(14)〜(15)に示す化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種とを共重合させてもよい。
【0014】
一般式(14)
【化15】
【0015】
〔一般式(14)中、R9〜R10はそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、R12〜R13は、−OSO2Z(ここで、Zはアルキル基、ハロゲン化アルキル基またはアリール基を示す。)、塩素原子、臭素原子または沃素原子を示し、Yは−O−、−CO−、−COO−、−CONH−、−S−、−SO2 −およびフェニレン基の群から選ばれた少なくとも1種であり、aは0または1を示し、d,eは0〜4の整数を示す。]
【0016】
R9〜R10のうち、ハロゲン原子としては、フッ素原子など、1価の有機基としては、アルキル基として、メチル基、エチル基など、ハロゲン化アルキル基として、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基など、アリル基として、プロペニル基など、アリール基として、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基などを挙げることができる。また、−OSO2 Zを構成するZとしては、アルキル基として、メチル基、エチル基など、ハロゲン化アルキル基として、トリフルオロメチル基など、アリール基として、フェニル基、p−トリル基、p−フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0017】
上記一般式(14)に示す化合物としては、例えば、
4,4′−ジメチルスルフォニロキシビフェニル、 4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,3′−ジプロペニルビフェニル、 4,4′−ジブロモビフェニル、4,4′−ジヨードビフェニル、 4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,3′−ジメチルビフェニル、 4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,3′−ジフルオロビフェニル、 4,4′−ジメチルスルフォニロキシ−3,3′,5,5′−テトラフルオロビフェニル、 4,4′−ジブロモオクタフルオロビフェニル、 4,4−メチルスルフォニロキシオクタフルオロビフェニル、 3,3′−ジアリル−4,4′−ビス(4−フルオロベンゼンスルフォニロキシ)ビフェニル、 4,4′−ジクロロ−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、 4,4′−ジブロモ−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、4,4′−ジヨード−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、 ビス(4−クロロフェニル)スルフォン、 4,4′−ジクロロベンゾフェノン、 2,4−ジクロロベンゾフェノンなどを挙げることができる。
上記一般式(14)に示す化合物は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0018】
一般式(15)
【化16】
【0019】
〔一般式(15)中、R11は、炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、R14〜R15は、−OSO2 Z(ここで、Zはアルキル基、ハロゲン化アルキル基またはアリール基を示す。)、塩素原子、臭素原子または沃素原子を示し、fは0〜4の整数を示す。〕
【0020】
R11のうち、ハロゲン原子としては、フッ素原子など、1価の有機基としては、アルキル基として、メチル基、エチル基など、ハロゲン化アルキル基として、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基など、アリル基として、プロペニル基など、アリール基として、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基などを挙げることができる。また、−OSO2 Zを構成するZとしては、アルキル基として、メチル基、エチル基など、ハロゲン化アルキル基として、トリフルオロメチル基など、アリール基として、フェニル基、p−トリル基、p−フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0021】
上記一般式(15)に示す化合物としては、例えば、
o−ジクロロベンゼン、o−ジブロモベンゼン、o−ジヨードベンゼン、o−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,3−ジクロロトルエン、2,3−ジブロモトルエン、2,3−ジヨードトルエン、3,4−ジクロロトルエン、3,4−ジブロモトルエン、3,4−ジヨードトルエン、2,3−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、3,4−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、m−ジクロロベンゼン、m−ジブロモベンゼン、m−ジヨードベンゼン、m−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,4−ジクロロトルエン、2,4−ジブロモトルエン、2,4−ジヨードトルエン、3,5−ジクロロトルエン、3,5−ジブロモトルエン、3,5−ジヨードトルエン、2,6−ジクロロトルエン、2,6−ジブロモトルエン、2,6−ジヨードトルエン、3,5−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,6−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4−ジクロロベンゾトリフルオライド、2,4−ジブロモベンゾトリフルオライド、2,4−ジヨードベンゾトリフルオライド、3,5−ジクロロベンゾトリフルオライド、3,5−ジブロモトリフルオライド、3,5−ジヨードベンゾトリフルオライド、1,3−ジブロモ−2,4,5,6−テトラフルオロベンゼン、2,4−ジクロロベンジルアルコール、3,5−ジクロロベンジルアルコール、2,4−ジブロモベンジルアルコール、3,5−ジブロモベンジルアルコール、3,5−ジクロロフェノール、3,5−ジブロモフェノール、3,5−ジクロロ−t−ブトキシカルボニロキシフェニル、3,5−ジブロモ−t−ブトキシカルボニロキシフェニル、2,4−ジクロロ安息香酸、3,5−ジクロロ安息香酸、2,4−ジブロモ安息香酸、3,5−ジブロモ安息香酸、2,4−ジクロロ安息香酸メチル、3,5−ジクロロ安息香酸メチル、3,5−ジブロモ安息香酸メチル、2,4−ジブロモ安息香酸メチル、2,4−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、3,5−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、2,4−ジブロモ安息香酸−t−ブチル、3,5−ジブロモ安息香酸−t−ブチルなどを挙げることもでき、好ましくはm−ジクロロベンゼン、2,4−ジクロロトルエン、3,5−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4−ジクロロベンゾトリフルオライド、2,4−ジクロロベンゾフェノン、2,4−ジクロロフェノキシベンゼンなどである。
上記一般式(15)に示す化合物は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0022】
重合体(1)中の繰り返し構造単位の割合は、上記一般式(1)において、gは5〜100モル%、好ましくは5〜95モル%、hは0〜95モル%、好ましくは0〜90モル%、iは0〜95モル%、好ましくは0〜90モル%(ただし、g+h+i=100モル%)である。
gが5モル%未満(hまたはiが95モル%を超える)では、重合体の有機溶剤への溶解性が劣る場合がある。
【0023】
重合体(1)を製造する際に用いられる触媒は、遷移金属化合物を含む触媒系が好ましく、この触媒系としては、▲1▼遷移金属塩および配位子、または配位子が配位された遷移金属(塩)、ならびに▲2▼還元剤を必須成分とし、さらに、重合速度を上げるために、「塩」を添加してもよい。
ここで、遷移金属塩としては、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル、ニッケルアセチルアセトナートなどのニッケル化合物、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウムなどのパラジウム化合物、塩化鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄などの鉄化合物、塩化コバルト、臭化コバルト、ヨウ化コバルトなどのコバルト化合物などを挙げることができる。これらのうち、特に塩化ニッケル、臭化ニッケルなどが好ましい。
【0024】
また、配位子としては、トリフェニルホスフィン、2,2′−ビピリジン、1,5−シクロオクタジエン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパンなどを挙げることができるが、トリフェニルホスフィン、2,2′−ビピリジンが好ましい。上記配位子は、1種単独でまたは2種以上を組合わせて用いることができる。
さらに、あらかじめ配位子が配位された遷移金属(塩)としては、例えば、塩化ニッケル2トリフェニルホスフィン、臭化ニッケル2トリフェニルホスフィン、ヨウ化ニッケル2トリフェニルホスフィン、硝酸ニッケル2−トリフェニルホスフィン、塩化ニッケル2,2′ビピリジン、臭化ニッケル2,2′ビピリジン、ヨウ化ニッケル2,2′ビピリジン、硝酸ニッケル2,2′ビピリジン、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムなどを挙げることができるが、塩化ニッケル2トリフェニルホスフィン、塩化ニッケル2,2′ビピリジンが好ましい。
【0025】
このような触媒系において使用することができる上記還元剤としては、例えば、鉄、亜鉛、マンガン、アルミニウム、マグネシウム、ナトリウム、カルシウムなどを挙げることできるが、亜鉛、マンガンが好ましい。これらの還元剤は、酸や有機酸に接触させることにより、より活性化して用いることができる。
また、このような触媒系において使用することのできる「塩」としては、フッ化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、硫酸ナトリウムなどのナトリウム化合物、フッ化カリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸カリウムなどのカリウム化合物、フッ化テトラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウム、硫酸テトラエチルアンモニウムなどのアンモニウム化合物などを挙げることができるが、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化カリウム、臭化テトラエチルアンモニウム、ヨウ化テトラエチルアンモニウムが好ましい。
【0026】
このような触媒系における各成分の使用割合は、遷移金属塩または配位子が配位された遷移金属(塩)が、上記一般式(7)、(14)〜(15)の化合物の総量1モルに対し、通常、0.0001〜10モル、好ましくは0.01〜0.5モルである。0.0001モル未満であると、重合反応が充分に進行せず、一方、10モルを超えると、分子量が低下することがある。
このような触媒系において、遷移金属塩および配位子を用いる場合、この配位子の使用割合は、遷移金属塩1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満では、触媒活性が不充分となり、一方、100モルを超えると、分子量が低下するという問題がある。
また、触媒系における還元剤の使用割合は、上記一般式(7)で表される化合物、一般式(14)で表される化合物および一般式(15)で表される化合物の総量1モルに対し、通常、0.1〜100モル、好ましくは1〜10モルである。0.1モル未満であると、重合が充分進行せず、一方、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難になることがある。
【0027】
さらに、触媒系に「塩」を使用する場合、その使用割合は、上記一般式(7)で表される化合物、一般式(14)で表される化合物および一般式(15)で表される化合物の総量1モルに対し、通常、0.001〜100モル、好ましくは0.01〜1モルである。0.001モル未満であると、重合速度を上げる効果が不充分であり、一方、100モルを超えると、得られる重合体の精製が困難となることがある。
【0028】
本発明で使用することのできる重合溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、γ−ブチロラクタムなどを挙げることができ、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、1−メチル−2−ピロリドンが好ましい。これらの重合溶媒は、充分に乾燥してから用いることが好ましい。
重合溶媒中における上記一般式(7)で表される化合物、一般式(14)で表される化合物および一般式(15)で表される化合物の総量の濃度は、通常、1〜100重量%、好ましくは5〜40重量%である。
また、上記重合体を重合する際の重合温度は、通常、0〜200℃、好ましくは50〜80℃である。また、重合時間は、通常、0.5〜100時間、好ましくは1〜40時間である。
なお、上記重合体(1)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、通常、1,000〜1,000,000である。
【0029】
重合体(2);
一般式(2)で表される重合体(以下、「重合体(2)」という)は、例えば、下記一般式(16)〜(18)に示す化合物を含むモノマーを触媒系の存在下に重合することによって製造することができる。
【0030】
一般式(16)
【化17】
【0031】
[一般式(16)中、R7、R8はそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、Xは−CQQ’−(ここでQ、Q’は同一であっても異なっていてもよく、ハロゲン化アルキル基、アルキル基、水素原子、ハロゲン原子またはアリール基を示す)に示す基、およびフルオレニレン基からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、b、cは0〜4の整数を示し、R16は、R17は水酸基、ハロゲン原子、−OM基(Mはアルカリ金属である)からなる群から選ばれる少なくとも1種を示す。]
【0032】
前記一般式(16)に示す化合物(モノマー)の具体例としては、例えば
2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、 ビス(4−ヒドロキシフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−フルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−クロロフェニル)メタン、 ビス(4−クロロフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−クロロ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−クロロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3−フルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−クロロフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 ビス(4−ブロモフェニル)メタン、 ビス(4−ブロモフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−ブロモフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3−フルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−ブロモ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパン、 ビス(4−フルオロフェニル)メタン、 ビス(4−フルオロフェニル)ジフェニルメタン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3−メチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3−プロペニルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3,5−ジメチルフェニル)ヘキサフルオロプロパン、 2,2−ビス(4−フルオロフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3−メチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3−プロペニルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、 2,2−ビス(4−フルオロ−3−フルオロフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−フルオロ−3,5−ジフルオロフェニル)プロパンなどを挙げることができる。
上記ビスフェノール化合物はナトリウム、カリウムなどを含有する塩基性化合物によって、水酸基を−OM基(Mはアルカリ金属である)に置換させても良い。
本発明においては、前記一般式(16)に示す化合物を2種以上共重合することもできる。
【0033】
一般式(17)
【化18】
【0034】
[一般式(17)中、R9、R10はそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、R18は、R19は水酸基、ハロゲン原子、−OM基(Mはアルカリ金属である)からなる群から選ばれる少なくとも1種を示し、Yは−O−、−CO−、−COO−、−CONH−、−S−、−SO2−およびフェニレン基の群から選ばれた少なくとも1種であり、aは0または1を示し、d,eは0〜4の整数を示す。]
【0035】
前記一般式(17)に示す化合物としては、例えば、
4,4′−ジクロロビフェニル、4,4′−ジブロモビフェニル、4,4′−ジフルオロビフェニル、4,4′−ジヨードビフェニル、4,4′−ジヒドロキシビフェニル、 4,4′−ジヒドロキシ−3,3′−ジプロペニルビフェニル、 4,4′−ジヒドロキシ−3,3′−ジメチルビフェニル、 4,4′−ジヒドロキシ−3,3′−ジエチルビフェニル、 4,4′−ジメチルヒドロキシ−3,3′,5,5′−テトラフルオロビフェニル、 4,4′−ジブロモオクタフルオロビフェニル、 4,4−ジヒドロキシオクタフルオロビフェニル、 3,3′−ジアリル−4,4′−ビス(4−ヒドロキシ)ビフェニル、 4,4′−ジクロロ−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、 4,4′−ジブロモ−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、 4,4′−ジヨード−2,2′−トリフルオロメチルビフェニル、ビス(4−クロロフェニル)スルフォン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルフォン、 ビス(4−クロロフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4′−ジクロロベンゾフェノン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、 2,4−ジクロロベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノンなどを挙げることができる。
上記ビスフェノール化合物はナトリウム、カリウムなどを含有する塩基性化合物によって、水酸基を−OM基(Mはアルカリ金属である)に置換させても良い。
前記一般式(17)に示す化合物は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0036】
一般式(18)
【化19】
【0037】
[一般式(18)中、R11は、炭素数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素数1〜20のアルコキシル基、アリール基またはハロゲン原子、R14、R15は、−OSO2Z(ここで、Zはアルキル基、ハロゲン化アルキル基またはアリール基を示す。)、塩素原子、臭素原子または沃素原子を示し、fは0〜4の整数を示す。]
【0038】
前記一般式(18)に示す化合物としては、例えば、
1,2−ジヒドロキシベンゼン、1,3−ジヒドロキシベンゼン、1,4−ジヒドロキシベンゼン、2,3−ジヒドロキシトルエン、2,5−ジヒドロキシトルエン、2,6−ジヒドロキシトルエン、3,4−ジヒドロキシトルエン、3,5−ジヒドロキシトルエン、o−ジクロロベンゼン、o−ジブロモベンゼン、o−ジヨードベンゼン、o−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,3−ジクロロトルエン、2,3−ジブロモトルエン、2,3−ジヨードトルエン、3,4−ジクロロトルエン、3,4−ジブロモトルエン、3,4−ジヨードトルエン、2,3−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、3,4−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、m−ジクロロベンゼン、m−ジブロモベンゼン、m−ジヨードベンゼン、m−ジメチルスルフォニロキシベンゼン、2,4−ジクロロトルエン、2,4−ジブロモトルエン、2,4−ジヨードトルエン、3,5−ジクロロトルエン、3,5−ジブロモトルエン、3,5−ジヨードトルエン、2,6−ジクロロトルエン、2,6−ジブロモトルエン、2,6−ジヨードトルエン、3,5−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,6−ジメチルスルフォニロキシトルエン、2,4−ジクロロベンゾトリフルオライド、2,4−ジブロモベンゾトリフルオライド、2,4−ジヨードベンゾトリフルオライド、3,5−ジクロロベンゾトリフルオライド、3,5−ジブロモトリフルオライド、3,5−ジヨードベンゾトリフルオライド、1,3−ジブロモ−2,4,5,6−テトラフルオロベンゼン、2,4−ジクロロベンジルアルコール、3,5−ジクロロベンジルアルコール、2,4−ジブロモベンジルアルコール、3,5−ジブロモベンジルアルコール、3,5−ジクロロフェノール、3,5−ジブロモフェノール、3,5−ジクロロ−t−ブトキシカルボニロキシフェニル、3,5−ジブロモ−t−ブトキシカルボニロキシフェニル、2,4−ジクロロ安息香酸、3,5−ジクロロ安息香酸、2,4−ジブロモ安息香酸、3,5−ジブロモ安息香酸、2,4−ジクロロ安息香酸メチル、3,5−ジクロロ安息香酸メチル、3,5−ジブロモ安息香酸メチル、2,4−ジブロモ安息香酸メチル、2,4−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、3,5−ジクロロ安息香酸−t−ブチル、2,4−ジブロモ安息香酸−t−ブチル、3,5−ジブロモ安息香酸−t−ブチルなどを挙げることもできる。
上記ビスフェノール化合物はナトリウム、カリウムなどを含有する塩基性化合物によって、水酸基を−OM基(Mはアルカリ金属である)に置換させても良い。
前記一般式(18)に示す化合物は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
一般式(2)で表される重合体中の繰り返し構造単位の割合は、上記一般式(2)において、jは0〜100モル%、kは0〜100モル%(ただし、j+k=100モル%)である。
【0039】
一般式(2)で表される重合体の合成方法として、ビスフェノール化合物とジハロゲン化化合物をアルカリ金属化合物の存在下で、溶剤中で加熱することにより得られる。
上記ビスフェノール化合物とジハロゲン化化合物の使用割合は、ビスフェノール化合物が45〜55モル%、好ましくは48〜52モル%、ジハロゲン化化合物が55〜45モル%、好ましくは52〜48モル%である。ビスフェノール化合物の使用割合が45未満や55を越えると重合体の分子量が上昇しにくく、塗膜の塗布性が劣る場合がある。
この際使用するアルカリ金属化合物としては、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、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウム、金属ナトリウム、金属カリウム、金属リチウムなどを挙げることができる。
これらは、1種または2種以上を同時に使用しても良い。
アルカリ金属化合物の使用量は、ビスフェノール化合物に対して、通常、100〜400モル%、好ましくは100〜250モル%である。
また、反応を促進させるため、金属銅、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、ヨウ化第二銅、硫酸第一銅、硫酸第二銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、ギ酸第一銅、ギ酸第二銅などの助触媒を使用しても良い。
この助触媒の使用量は、ビスフェノール化合物に対し、通常、1〜50モル%、好ましくは1〜30モル%である。
【0040】
反応に使用する溶剤としては、例えばピリジン、キノリン、ベンゾフェノン、ジフェニルエーテル、ジアルコキシベンゼン(アルコキシル基の炭素数は1〜4)、トリアルコキシベンゼン(アルコキシル基の炭素数は1〜4)、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホン、ジエチルスルホキシド、ジエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン、スルホラン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノン、γ−ブチロラクトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどを使用することができる。
これらは、1種または2種以上を同時に使用しても良い。
一般式(2)で表される重合体を合成する際の反応濃度としては、モノマーの重量を基準として、2〜50重量%、反応温度としては50〜250℃である。また、重合体合成時に生じる金属塩や未反応モノマーを除去するため、反応溶液をろ過することや反応溶液を重合体に対して貧溶剤である溶媒により再沈殿や酸性、アルカリ性水溶液により洗浄することが好ましい。
このようにして得られる重合体(2)のGPC法による重量平均分子量は、通常、500〜500,000、好ましくは800〜100,000である。
【0041】
重合体(3);
一般式(3)で表される重合体(以下、「重合体(3)」という)は、例えば、下記一般式(19)および一般式(20)で表わされる化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物と、下記一般式(21)および一般式(22)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物とを触媒の存在下で重合することにより得られる。
【0042】
【化20】
一般式(19)
【0043】
【化21】
一般式(20)
(式中、R12〜R17およびl〜pは前記一般式(3)に関して定義したとおりである。)
【0044】
【化22】
一般式(21)
【化23】
一般式(22)
(式中、R17〜R22およびp〜tは前記一般式(3)に関して定義したとおりであり、Xはハロゲン原子を表わす。)
【0045】
前記一般式(19)で表わされる化合物としては、例えば、4,4’−ジエチニルビフェニル、3,3’−ジエチニルビフェニル、3,4’−ジエチニルビフェニル、4,4’−ジエチニルジフェニルエーテル、3,3’−ジエチニルジフェニルエーテル、3,4’−ジエチニルジフェニルエーテル、4,4’−ジエチニルベンゾフェノン、3,3’−ジエチニルベンゾフェノン、3,4’−ジエチニルベンゾフェノン、4,4’−ジエチニルジフェニルメタン、3,3’−ジエチニルジフェニルメタン、3,4’−ジエチニルジフェニルメタン、4,4’−ジエチニルベンゾイックアシッドフェニルエステル、3,3’−ジエチニルベンゾイックアシッドフェニルエステル、3,4’−ジエチニルベンゾイックアシッドフェニルエステル、4,4’−ジエチニルベンズアニリド、3,3’−ジエチニルベンズアニリド、3,4’−ジエチニルベンズアニリド、4,4’−ジエチニルジフェニルスルフィド、3,3’−ジエチニルジフェニルスルフィド、3,4’−ジエチニルジフェニルスルフィド、4,4’−ジエチニルジフェニルスルホン、3,3’−ジエチニルジフェニルスルホン、3,4’−ジエチニルジフェニルスルホン、2,4,4’−トリエチニルジフェニルエーテル、9,9−ビス(4−エチニルフェニル)フルオレン、4,4”−ジエチニル−p−ターフェニル、4,4”−ジエチニル−m−ターフェニル、4,4”−ジエチニル−o−ターフェニルなどを挙げることができる。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0046】
一般式(20)で表わされる化合物としては、例えば、1,2−ジエチニルベンゼン、1,3−ジエチニルベンゼン、1,4−ジエチニルベンゼン、2,5−ジエチニルトルエン,3,4−ジエチニルトルエンなどを挙げることができる。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0047】
前記一般式(21)で表わされる化合物としては、例えば、1,2−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,2−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゼン、
1−(2−ブロモベンゾイル)−3−(2−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1−(2−ヨードベンゾイル)−3−(2−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1−(3−ブロモベンゾイル)−3−(3−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1−(3−ヨードベンゾイル)−3−(3−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1−(4−ブロモベンゾイル)−3−(4−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1−(4−ヨードベンゾイル)−3−(4−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1−(3−ブロモベンゾイル)−4−(3−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1−(3−ヨードベンゾイル)−4−(3−ヨードフェノキシ)ベンゼン、1−(4−ブロモベンゾイル)−4−(4−ブロモフェノキシ)ベンゼン、1−(4−ヨードベンゾイル)−4−(4−ヨードフェノキシ)ベンゼン、
2,2’−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(2−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(3−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(3−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(4−ブロモフェノキシ)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(4−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン、
2,2’−ビス(2−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(2−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(2−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(2−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(2−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(2−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(3−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(3−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(3−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(3−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(3−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(3−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(4−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,2’−ビス(4−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(4−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、2,4’−ビス(4−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(4−ブロモベンゾイル)ベンゾフェノン、4,4’−ビス(4−ヨードベンゾイル)ベンゾフェノン、
3,4’−ビス (2−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (2−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (3−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (3−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (4−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (4−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (2−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (2−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (3−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (3−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (4−ブロモフェノキシ)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (4−ヨードフェノキシ)ジフェニルエーテル、
3,4’−ビス (2−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (2−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (3−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (3−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (4−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、3,4’−ビス (4−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (2−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (2−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (3−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (3−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (4−ブロモベンゾイル)ジフェニルエーテル、4,4’−ビス (4−ヨードベンゾイル)ジフェニルエーテル、
2,2’−ビス(4−クロロフェニル)ジフェニルメチリデン、2,2’−ビス(4−ヨードフェニル)ジフェニルメチリデン、2,2’−ビス(4−ブロモフェニル)ジフェニルメチリデン、2,2’−ビス(3−クロロフェニル)ジフェニルメチリデン、2,2’−ビス(3−ヨードフェニル)ジフェニルメチリデン、2,2’−ビス(3−ブロモフェニル)ジフェニルメチリデン、9,9−ビス(4−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヨードフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ブロモフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−クロロフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−ヨードフェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−ブロモフェニル)フルオレン、4,4”−ジクロロ−m−ターフェニル、4,4”−ジヨード−m−ターフェニル、4,4”−ジブロモ−m−ターフェニル、4,4”−ジクロロ−p−ターフェニル、4,4”−ジヨード−p−ターフェニル、4,4”−ジブロモ−p−ターフェニルなどを挙げることができる。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0048】
前記一般式(22)で表わされる化合物としては、例えば、1,2−ジクロロベンゼン、1,3−ジクロロベンゼン、1,4−ジクロロベンゼン、1,2−ジヨードベンゼン、1,3−ジヨードベンゼン、1,4−ジヨードベンゼン、1,2−ジブロモベンゼン、1,3−ジブロモベンゼン、1,4−ジブロモベンゼン、2,3−ジクロロトルエン、2,4−ジクロロトルエン、2,5−ジクロロトルエン、2,6−ジクロロトルエン、3,4−ジクロロトルエン、2,3−ジヨードトルエン、2,4−ジヨードトルエン、2,5−ジヨードトルエン、2,6−ジヨードトルエン、3,4−ジヨードトルエン、2,3−ジブロモトルエン、2,4−ジブロモトルエン、2,5−ジブロモトルエン、2,6−ジブロモトルエン、3,4−ジブロモトルエンなどを挙げることができる。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0049】
本発明において重合体(3)は、前記一般式(19)で表される化合物および/または一般式(20)で表される化合物と、一般式(21)で表される化合物および/または一般式(22)で表される化合物を触媒の存在下で重合させることにより製造され、この際一般式(19)で表される化合物および/または一般式(20)で表される化合物と、一般式(21)で表される化合物および/または一般式(22)で表される化合物の使用割合は、前者の化合物の総量1モルに対して、後者の化合物の総量が0.8〜1.2モル、好ましくは0.9〜1.1モル、特に好ましくは0.95〜1.05である。後者の化合物の総量が0.8モル未満の場合や1.2モルを越える場合は、得られる重合体の分子量が上昇しにくい。
【0050】
重合体(3)の製造においては、これらの化合物を遷移金属化合物を含む触媒の存在下で重合させることが好ましい。さらに、遷移金属化合物および塩基性化合物を含む触媒がより好ましく、特に下記の(a)、(b)および(c)成分から構成されているものが特に好ましい。
(a)パラジウム塩およびパラジウムに対し配位子として結合するか、配位子として結合する基(原子団)を供給して錯体(錯イオンを含む)を形成し得る物質(以下、配位子形成体という)、またはパラジウム錯体(必要に応じて配位子形成体をさらに加えてもよい)
(b)1価の銅化合物
(c)塩基性化合物
【0051】
パラジウム塩としては、例えば、塩化パラジウム、臭化パラジウム、ヨウ化パラジウム等を挙げることができる。配位子形成体としては、例えば、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリシアノフェニルホスフィン、トリシアノメチルホスフィン等を挙げることができる。中でも、トリフェニルホスフィンが好ましい。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0052】
パラジウム錯体としては、例えば、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジブロモビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジヨードビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリ−o−トリルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリシアノフェニルホスフィン)パラジウム、ジクロロビス(トリシアノメチルホスフィン)パラジウム、ジブロモビス(トリ−o−トリルホスフィン)パラジウム、ジブロモビス(トリシアノフェニルホスフィン)パラジウム、ジブロモビス(トリシアノメチルホスフィン)パラジウム、ジヨードビス(トリ−o−トリルホスフィン)パラジウム、ジヨードビス(トリシアノフェニルホスフィン)パラジウム、ジヨードビス(トリシアノメチルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリ−o−トリルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリシアノフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリシアノメチルホスフィン)パラジウム等を挙げることができる。中でも、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウムが好ましい。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0053】
1価の銅化合物としては、例えば、塩化銅(I)、臭化銅(I)、ヨウ化銅(I)等を挙げることができる。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
上記触媒の使用割合は、下記のとおりである。
パラジウム塩の使用割合は、一般式(19)〜(22)で表される化合物の総量1モルに対し、好ましくは、0.0001〜10モル、さらに好ましくは、0.001〜1モルである。0.0001モル未満であると重合が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超えると精製が困難となることがある。
また、配位子形成体の使用割合は、一般式(19)〜(22)で表される化合物の総量1モルに対し、好ましくは、0.0004〜50モル、さらに好ましくは0.004〜5モルである。0.0004モル未満であると重合が十分に進行しないことがあり、一方、50モルを超えると精製が困難となることがある。
パラジウム錯体の使用割合は、一般式(19)〜(22)で表される化合物の総量1モルに対し、好ましくは、0.0001〜10モル、さらに好ましくは0.001〜1モルである。0.0001モル未満であると重合が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超えると精製が困難となることがある。
1価の銅化合物の使用割合は、一般式(19)〜(22)で表される化合物の総量1モルに対し、好ましくは、0.0001〜10モル、さらに好ましくは0.001〜1モルである。0.0001モル未満であると重合が十分に進行しないことがあり、一方、10モルを超えると精製が困難となることがある。
【0054】
塩基性化合物としては、例えば、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、トリメチルアミン、トリエチルアミン、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、ジエチルアミン、アンモニア、n−ブチルアミン、イミダゾール等を挙げることができる。中でも、ジエチルアミン、ピペリジン、n−ブチルアミンが好ましい。これらの化合物は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
【0055】
塩基性化合物の使用割合は、一般式(19)〜(22)で表される化合物の総量1モルに対し、好ましくは、1〜1000モル、さらに好ましくは1〜100モルである。1モル未満であると重合が十分に進行しないことがあり、一方、100モルを超えると経済的ではなくなる。
本発明の製造方法では、必要に応じて溶媒を用いることができる。重合溶媒としては特に制限はないが、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、ジエチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム、アニソール、ジエチレンクリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、シクルペンタノン等のケトン系溶媒;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒等を挙げることができる。これらの溶媒は十分に乾燥、脱酸素して用いることが好ましい。これらの溶媒は1種単独で使用しても2種以上を同時に使用してもよい。
重合溶媒中におけるモノマー(重合成分)濃度は、好ましくは、1〜80重量%、さらに好ましくは5〜60重量%である。
また、重合温度は、好ましくは、0〜150℃、さらに好ましくは5〜100℃である。また、重合時間は、好ましくは、0.5〜100時間、さらに好ましくは1〜40時間である。
【0056】
本発明では、膜(A)を形成するためには上記ポリアリーレンおよびポリアリーレンエーテルもしくはいずれか一方を有機溶剤に溶解した膜形成用塗布液(A)とし、これを基板に塗布し、加熱する。
ここで、膜形成用塗布液(A)に使用できる有機溶剤としては、例えば、n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタン、n−オクタン、i−オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、メチルエチルベンゼン、n−プロピルベンセン、i−プロピルベンセン、ジエチルベンゼン、i−ブチルベンゼン、トリエチルベンゼン、ジ−i−プロピルベンセン、n−アミルナフタレン、トリメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒;メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、ヘプタノール−3、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、2,6−ジメチルヘプタノール−4、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、フェニルメチルカルビノール、ジアセトンアルコール、クレゾールなどのモノアルコール系溶媒;エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンタンジオール−2,4、2−メチルペンタンジオール−2,4、ヘキサンジオール−2,5、ヘプタンジオール−2,4、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、グリセリンなどの多価アルコール系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、フェンチョンなどのケトン系溶媒;エチルエーテル、i−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、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ジエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、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ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどのエステル系溶媒;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロピオンアミド、N−メチルピロリドンなどの含窒素系溶媒;硫化ジメチル、硫化ジエチル、チオフェン、テトラヒドロチオフェン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、1,3−プロパンスルトンなどの含硫黄系溶媒などを挙げることができる。
これらの溶剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0057】
本発明において、膜形成用塗布液(A)には、さらにコロイド状シリカ、(A)成分以外の有機ポリマー、界面活性剤、シランカップリング剤、ラジカル発生剤、重合性の二重結合を含有する化合物、重合性の三重結合などの成分を添加してもよい。
上記有機ポリマーとしては、例えば、糖鎖構造を有する重合体、ビニルアミド系重合体、(メタ)アクリル系重合体、芳香族ビニル化合物系重合体、デンドリマー、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリアミド、ポリキノキサリン、ポリオキサジアゾール、フッ素系重合体、ポリアルキレンオキサイド構造を有する重合体などを挙げることができる。
【0058】
ポリアルキレンオキサイド構造を有する重合体としては、ポリメチレンオキサイド構造、ポリエチレンオキサイド構造、ポリプロピレンオキサイド構造、ポリテトラメチレンオキサイド構造、ポリブチレンオキシド構造などを有する重合体が挙げられる。
【0059】
界面活性剤としては、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられ、さらには、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、ポリ(メタ)アクリレート系界面活性剤などを挙げることができ、好ましくはフッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤を挙げることができる。
【0060】
シランカップリング剤としては、例えば、3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノグリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、1−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、ポリ(ビニルメトシキシロキサン)、ポリ(ビニルエトキシシロキサン)などが挙げられる。
これらは、1種あるいは2種以上を同時に使用しても良い。
【0061】
ラジカル発生剤としては、例えば、イソブチリルパーオキサイド、α,α′−ビス(ネオデカノイルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ−nプロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、ジ−2−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシルパーオキシ)ジカーボネート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、ジメトキブチルパーオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチルパーオキシ)ジカーボネート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、スクシニックパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、m−トルオイルアンドベンゾイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート、ジ−t−ブチルパーオキシ−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロデカン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキシ)バレレート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、p−メンタンヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、t−ヘキシルヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイドなどの有機過酸化物;
ジベンジル、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、α,α′−ジメトキシ−α,α′−ジフェニルビベンジル、α,α′−ジフェニル−α−メトキシビベンジル、α,α′−ジフェニル−α,α′−ジメトキシビベンジル、α,α′−ジメトキシ−α,α′−ジメチルビベンジル、α,α′−ジメトキシビベンジル、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニル−n−ヘキサン、2,2,3,3−テトラフェニルコハク酸ニトリルなどのビベンジル化合物を挙げることができる。
これらは、1種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。
【0062】
重合性の二重結合を含有する化合物としては、例えば、アリルベンゼン、ジアリルベンゼン、トリアリルベンゼン、アリルオキシベンゼン、ジアリルオキシベンゼン、トリアリルオキシベンゼン、α,ω―ジアリルオキシアルカン類、α,ω―ジアリルアルケン類、α,ω―ジアリルアルケン類、アリルアミン、ジアリルアミン、トリアリルアミン、N―アリルフタルイミド、N―アリルピロメリットイミド、N、N′―ジアリルウレア、トリアリルイソシアヌレート、2,2′−ジアリルビスフェノールAなどのアリル化合物;
スチレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、スチルベン、プロペニルベンゼン、ジプロペニルベンゼン、トリプロペニルベンゼン、フェニルビニルケトン、メチルスチリルケトン、α,α’―ジビニルアルカン類、α,α’―ジビニルアルケン類、α,α’―ジビニルアルキン類、α,α’―ジビニルオキシアルカン類、α,α’―ジビニルアルケン類、α,α’―ジビニルアルキン類、α,α’―ジアクリルオキシアルカン類、α,α’―ジアクリルアルケン類、α,α’―ジアクリルアルケン類、α,α’―ジメタクリルオキシアルカン類、α,α’―ジメタクリルアルケン類、α,α’―ジメタクリルアルケン類、ビスアクリルオキシベンゼン、トリスアクリルオキシベンゼン、ビスメタクリルオキシベンゼン、トリスメタクリルオキシベンゼン、N―ビニルフタルイミド、N―ビニルピロメリットイミドなどのビニル化合物;
2,2′−ジアリル−4,4′−ビフェノールを含むポリアリーレンエーテル、2,2′−ジアリル−4,4′−ビフェノールを含むポリアリーレンなどを挙げることができる。
これらは、1種または2種以上を同時に使用しても良い。
重合性の三重結合を含有する化合物としては、例えば、下記一般式(23)および一般式(24)で表される化合物もしくはいずれか一方が挙げられる。
【0063】
【化24】
一般式(24)
【化25】
(一般式中、R24はv価の芳香族基を示し、R25はw価の芳香族基を示し、R23は炭素数1〜3のアルキル基を示し、uは0〜5の整数を示し、vおよびwはそれぞれ独立に2〜6の整数である。)
【0064】
上記一般式(23)において、R23は炭素数1〜3のアルキル基であり、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基を挙げることができる。また、一般式(23)におけるR24および一般式(24)におけるR25は、それぞれv価およびw価の芳香族基である。
【0065】
重合性の三重結合を含有する化合物としては、そのほか、エチニルベンゼン、ビス(トリメチルシリルエチニル)ベンゼン、トリス(トリメチルシリルエチニル)ベンゼン、トリス(トリメチルシリルエチニル)ベンゼン、ビス(トリメチルシリルエチニルフェニル)エーテル、トリメチルシリルエチニルベンゼンなどを挙げることができる。
これらの重合性の三重結合を含有する化合物は、1種または2種以上を同時に使用しても良い。
【0066】
膜形成用塗布液(A)の全固形分濃度は、好ましくは、1〜30重量%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1〜30重量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、保存安定性もより優れるものである。
【0067】
本発明において、膜(B)を形成するために使用する加水分解縮合物とは、上記化合物(51)〜(54)の群から選ばれた特定の加水分解物および縮合物もしくはいずれか一方である。
ここで、本発明における加水分解物とは、上記化合物(51)〜(54)に含まれるR51 O−基,R52 O−基,R53 O−基,R55 O−基およびR56 O−基のすべてが加水分解されている必要はなく、例えば、1個だけが加水分解されているもの、2個以上が加水分解されているもの、あるいは、これらの混合物であってもよい。
また、本発明における加水分解縮合物は、化合物(51)〜(54)の加水分解物のシラノール基が縮合してSi−O−Si結合を形成したものであるが、本発明では、シラノール基がすべて縮合している必要はなく、僅かな一部のシラノール基が縮合したもの、縮合の程度が異なっているものの混合物などをも包含した概念である。
【0068】
化合物(51);
上記一般式(51)において、R51 の1価の有機基としては、アルキル基、アリール基、アリル基、グリシジル基などを挙げることができる。
ここで、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜5であり、これらのアルキル基は鎖状でも、分岐していてもよく、さらに水素原子がフッ素原子などに置換されていてもよい。
一般式(51)において、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0069】
一般式(51)で表される化合物の具体例としては、例えば、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシシラン、トリ−n−ブトキシシラン、トリ−sec−ブトキシシラン、トリ−tert−ブトキシシラン、トリフェノキシシランなどを挙げることが出来る。
化合物(51)として好ましい化合物は、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシシランなどである。
これらは、1種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。
【0070】
化合物(52);
上記一般式(52)において、RおよびR52 の1価の有機基としては、アルキル基、アリール基、アリル基、グリシジル基などを挙げることができる。また、一般式(52)において、Rは1価の有機基、特にアルキル基またはフェニル基であることが好ましい。
ここで、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜5であり、これらのアルキル基は鎖状でも、分岐していてもよく、さらに水素原子がフッ素原子などに置換されていてもよい。
一般式(52)において、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0071】
一般式(52)で表される化合物の具体例としては、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、フルオロトリ−n−プロポキシシラン、フルオロトリ−iso−プロポキシシラン、フルオロトリ−n−ブトキシシラン、フルオロトリ−sec−ブトキシシラン、フルオロトリ−tert−ブトキシシラン、フルオロトリフェノキシシランなど;
メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリ−n−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブトキシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−n−プロポキシシラン、ビニルトリ−iso−プロポキシシラン、ビニルトリ−n−ブトキシシラン、ビニルトリ−sec−ブトキシシラン、ビニルトリ−tert−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、i−プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキシシラン、i−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、i−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、i−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−sec−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、i−プロピルトリフェノキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、n−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、sec−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチルトリエトキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−iso−プロポキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリ−sec−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリ−tert−ブトキシシラン、sec−ブチル−トリフェノキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、t−ブチルトリフェノキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−n−プロポキシシラン、フェニルトリ−iso−プロポキシシラン、フェニルトリ−n−ブトキシシラン、フェニルトリ−sec−ブトキシシラン、フェニルトリ−tert−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフロロプロピルトリエトキシシランなど;
【0072】
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−iso−プロピルジメトキシシラン、ジ−iso−プロピルジエトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジ−sec−ブチルジメトキシシラン、ジ−sec−ブチルジエトキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニル−ジ−エトキシシラン、ジフェニル−ジ−n−プロポキシシラン、ジフェニル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジフェニル−ジ−n−ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジビニルトリメトキシシランなど;
を挙げることができる。
【0073】
化合物(52)として好ましい化合物は、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどである。
これらは、1種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。
【0074】
化合物(53);
上記一般式(53)において、R53 で表される1価の有機基としては、先の一般式(52)と同様な有機基を挙げることができる。
一般式(53)で表される化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テトラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラフェノキシシランなどが挙げられる。
【0075】
化合物(54);
上記一般式(54)において、R54 〜R57 で表される1価の有機基としては、先の一般式(52)と同様な有機基を挙げることができる。
一般式(54)のうち、R58 が酸素原子の化合物としては、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、ヘキサフェノキシジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタメトキシ−3−メチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタエトキシ−3−メチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタフェノキシ−3−メチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタメトキシ−3−エチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタエトキシ−3−エチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタフェノキシ−3−エチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタメトキシ−3−フェニルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタエトキシ−3−フェニルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタフェノキシ−3−フェニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジエチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジエチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ジエチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,1,3−トリメトキシ−1,3,3−トリメチルジシロキサン、1,1,3−トリエトキシ−1,3,3−トリメチルジシロキサン、1,1,3−トリフェノキシ−1,3,3−トリメチルジシロキサン、1,1,3−トリメトキシ−1,3,3−トリエチルジシロキサン、、1,1,3−トリエトキシ−1,3,3−トリエチルジシロキサン、、1,1,3−トリフェノキシ−1,3,3−トリエチルジシロキサン、、1,1,3−トリメトキシ−1,3,3−トリフェニルジシロキサン、1,1,3−トリエトキシ−1,3,3−トリフェニルジシロキサン、1,1,3−トリフェノキシ−1,3,3−トリフェニルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェノキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,3−ジフェノキシ−1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジフェノキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサンなどを挙げることができる。
【0076】
これらのうち、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサンなどを、好ましい例として挙げることができる。
【0077】
また、一般式(54)において、ddが0の化合物としては、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、ヘキサフェノキシジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−メチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−フェニルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリメチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシランなどを挙げることができる。
【0078】
これらのうち、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラフェニルジシランなどを、好ましい例として挙げることができる。
【0079】
さらに、一般式(54)において、R58 が−(CH2 )n' −で表される基の化合物としては、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−i−プロポキシシリル)メタン、ビス(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−t−ブトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−n−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−i−プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−i−プロポキシシリル)メタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−sec−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−t−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−t−ブトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジ−n−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−i−プロポキシメチルシリル)−2−(トリ−i−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1−(ジ−t−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−t−ブトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−i−プロポキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジ−t−ブトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−i−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ−t−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリ-t- ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)ベンゼンなど挙げることができる。
【0080】
これらのうち、ビス(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼンなどを好ましい例として挙げることができる。
【0081】
なお、上記化合物(51)〜(54)の群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物を加水分解、縮合させる際に、化合物(51)〜(54)1モル当たり0.5モルを越え150モル以下の水を用いることが好ましく、0.5モルを越え130モルの水を加えることが特に好ましい。添加する水の量が0.5モル以下であると塗膜の耐クラック性が劣る場合があり、150モルを越えると加水分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化が生じる場合がある。
【0082】
本発明において、上記化合物(51)〜(54)の群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物を加水分解、縮合させる際に、触媒を用いる。
この際に用いることの出来る触媒としては、金属キレート化合物、酸触媒、アルカリ触媒が挙げられる。
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、好ましくはチタンおよび/またはアルミのキレート化合物。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。
【0083】
酸触媒としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸、シュウ酸などの無機酸;
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、シュウ酸、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、メリット酸、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、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸、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などの有機酸を挙げることができ、有機酸をより好ましい例として挙げることができる。
これら化合物は、1種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。
【0084】
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、ジメチルグリシンなどを挙げることができ、より好ましくは有機アミンであり、アンモニア、アルキルアミンおよびテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドがシリカ系膜の基板への密着性の点から特に好ましい。
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。
【0085】
上記触媒の使用量は、化合物(51)〜(54)中のR51 O−基,R52 O−基,R53 O−基,R55 O−基およびR56 O−基で表される基の総量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。
この際、膜(B)の形成においては、化合物(52)〜(54)から選ばれる化合物を加水分解する際の触媒がアルカリ触媒であることが好ましい。
【0086】
本発明に膜(B)は、アルコキシシラン加水分解縮合物を、通常、有機溶媒に溶解または分散し、必要に応じて添加剤を加えてなる膜形成用組成(B)を塗布し、加熱してなるものである。
この有機溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、エステル系溶媒および非プロトン系溶媒の群から選ば挙げることができる。
【0087】
これらの有機溶剤の中で、特に下記一般式(100)で表される有機溶剤が特に好ましい。
R115O(CHCH3CH2O)ggR116 ・・・・・(100)
(R115およびR116は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜4のアルキル基またはCH3CO−から選ばれる1価の有機基を示し、ggは1〜2の整数を表す。)
以上の有機溶媒は、1種あるいは2種以上を混合して使用することができる。
本発明に使用する膜形成用組成物は、アルコキシシラン加水分解縮合物を構成する化合物(51)〜(54)を加水分解および/または縮合する際に、同様の溶媒を使用することができる。
【0088】
具体的には、化合物(51)〜(54)を溶解させた溶媒中に水または溶媒で希釈した水を断続的あるいは連続的に添加する。この際、特定塩基性化合物は溶媒中に予め添加しておいてもよいし、水添加時に水中に溶解あるいは分散させておいてもよい。この際の反応温度としては、通常、0〜100℃、好ましくは15〜90℃である。
膜形成用塗布液(B)の全固形分濃度は、好ましくは、1〜30重量%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1〜30重量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、保存安定性もより優れるものである。なお、この全固形分濃度の調整は、必要であれば、濃縮および上記有機溶剤による希釈によって行われる。
【0089】
本発明において、膜(A)と膜(B)を積層する際には、CVD膜と接する塗膜が膜(A)であることが、CVD膜と塗膜との密着性の観点から好ましい。
また、各膜の厚さは、膜(A)の膜厚が膜(B)の膜厚に対して1/10〜1/1000であることが好ましい。膜(A)の膜厚が、膜(B)の1/10を越えた場合、絶縁膜の実効誘電率が大きくなってしまい、一方膜(B)の1/1000未満であるとCVD膜との密着性改良効果が小さくなる。
【0090】
本発明に使用するCVD膜としては、Siを含有し、かつO、C、N、Hの群から選ばれる少なくとも1種の元素を更に含有する塗膜である。かかる塗膜としては、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、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、シラン、テトラメチルシラン、トリメチルシラン、ジメチルシラン、メチルシラン、エチルシラン、フェニルシラン、ジフェニルシラン、ジシラノメタン、ビス(メチルシラノ)メタン、1,2−ジシラノエタン、1,2−ビス(メチルシラノ)エタン、2,2−ジシラノプロパン、1,3,5−トリシラノ−2,4,6−トリメチレン、1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、トリメチルシロキサン、1,3−ビス(シラノメチレン)ジシロキサン、ビス(1−メチルジシロキサニル)メタン、2,2−ビス(1−メチルジシロキサニル)プロパン、2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、2,4,6−トリシランテトラヒドロピラン、2,5−ジシランテトラヒドロフラン、およびこれら誘導体などを使用し、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素、窒素、アルゴン、水、オゾン、アンモニア、N2Oなどの存在下でプラズマ重合した堆積膜を使用することができる。
【0091】
基板に膜形成用組成物を塗布する際には、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。
この際の膜厚は、乾燥膜厚として、1回塗りで厚さ0.02〜2.5μm程度、2回塗りでは厚さ0.04〜5.0μm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分程度加熱して乾燥することにより、ガラス質または巨大高分子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。
また、電子線や紫外線を照射することによっても塗膜を形成させることができる。
また、上記塗膜の硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的に加熱したり、窒素、空気、酸素、減圧などの雰囲気を選択することができる。
【0092】
このようにして得られる層間絶縁膜は、CVD膜との密着性に優れることから、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAMなどの半導体素子用層間絶縁膜やエッチングストッパー膜、半導体素子の表面コート膜などの保護膜、多層レジストを用いた半導体作製工程の中間層、多層配線基板の層間絶縁膜、液晶表示素子用の保護膜や絶縁膜、エレクトロルミネッセンス表示素子用の保護膜や絶縁膜などの用途に有用である。
【0093】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、以下の記載は、本発明の態様例を概括的に示すものであり、特に理由なく、かかる記載により本発明は限定されるものではない。
なお、実施例および比較例中の部および%は、特記しない限り、それぞれ重量部および重量%であることを示している。
また、各種の評価は、次のようにして行なった。
【0094】
塗膜の比誘電率
8インチシリコンウエハ上に、スピンコート法を用いて組成物試料を塗布し、ホットプレート上で80℃で1分間、窒素雰囲気200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。得られた膜に対して、蒸着法によりアルミニウム電極パターンを形成させ比誘電率測定用サンプルを作成した。該サンプルを周波数100kHzの周波数で、横河・ヒューレットパッカード(株)製、HP16451B電極およびHP4284AプレシジョンLCRメータを用いてCV法により当該塗膜の比誘電率を測定した。
【0095】
積層膜の密着性
積層膜の密着性は、基板を80℃の温水に5時間浸漬した後、100℃のホットプレートで基板を乾燥した後、基板の最上層にエポキシ樹脂を用いてスタッドピン10本を固定し、150℃で1時間乾燥させた。このスタッドピンをセバスチャン法を用いて引き抜き試験行い、以下の基準で密着性を評価した。
○:スタッドピン10本共CVD膜と塗膜の界面での剥離無し
×:CVD膜と塗膜の界面での剥離発生
【0096】
合成例1
三つ口フラスコに、ヨウ化ナトリウム7.5g、無水塩化ニッケル1.3g、トリフェニルホスフィン15.7g、酢酸により活性化させた亜鉛粉末19.6g、および9,9−ビス(メチルスルフォニロキシ)フルオレン16.7gを加え、24時間、真空下で乾燥したのち、三つ口フラスコ内をアルゴンガスで充填した。次いで、乾燥N,N−ジメチルアセトアミド50ml、乾燥テトラヒドロフラン50ml、および2,4−ジクロロトルエン10.8gを添加し、70℃アルゴン気流下で攪拌したところ、反応液が褐色となった。そのまま、70℃で20時間反応させたのち、反応液を36%塩酸400mlおよびメタノール1,600ml混合液中に注ぎ、沈殿物を回収した。
得られた沈殿物を、クロロホルム中に加えて懸濁させ、2規定塩酸水溶液で抽出を行ったのち、クロロホルム層をメタノールに注ぎ、沈殿物を回収、乾燥したところ、重量平均分子量10,300の白色粉末状の重合体▲1▼を得た。この重合体▲1▼2gをメシチレン18gに溶解させ溶液▲1▼を得、塗膜の比誘電率を評価したところ2.94であった。
【0097】
合成例2
窒素導入管、ディーンスターク、冷却管を取り付けた1Lの三口フラスコに、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン26.48g、9,9−ビス(4−ヒドロー3−メチルキシフェニル)フルオレン28.35g、無水炭酸カリウム45.60g、ジメチルアセトアミド500mL、トルエン150mLをくわえ、窒素雰囲気下140℃で3時間加熱を行った。塩形成時に生成する水および過剰のトルエンを除去した後、反応溶液を室温まで冷却した。その後この反応液に4,4‘−ジフルオロベンゾフェノン32.73gを添加し、165℃で10時間反応させた。冷却後、反応液を10%HCl含有メタノール5Lに投じ再沈殿を行った。この沈殿物を濾過、イオン交換水で十分に洗浄した後、真空オーブンにて予備乾燥した。テトラヒドロフランにこの沈殿物を再溶解させ、不溶部を除去した後、メタノールに再沈殿させた。この再沈殿操作をもう一度繰り返すことによりポリマーを精製し、乾燥は真空オーブン中80℃で12時間行った。重量平均分子量150,000の白色粉末状の重合体▲2▼を得た。この重合体▲2▼2gをシクロヘキサノン18gに溶解させ溶液▲2▼を得、塗膜の比誘電率を評価したところ3.13であった。
【0098】
合成例3
温度計、アルゴンガス導入管、攪拌装置を備えた1000ml三口フラスコにテトラヒドロフラン120ml、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム3.46g、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム2.1g、ヨウ化銅1.44g)、ピペリジン20ml、4,4’−ビス(2−ヨードフェノキシ)ベンゾフェノン185.72gを加えた。次に、4,4’−ジエチニルジフェニルエーテル65.48gを加え25℃で20時間反応させた。この反応液を酢酸5リットルで再沈殿を2回繰り返した後、シクロヘキサノンに溶かし超純水で2回洗浄し、メタノール5リットルで再沈殿し、沈殿を濾過、乾燥して重量平均分子量35,000の重合体▲3▼を得た。この重合体▲3▼2gをシクロヘキサノン18gに溶解させ溶液▲3▼を得、塗膜の比誘電率を評価したところ3.06であった。
【0099】
合成例4
石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール570g、イオン交換水160gと10%水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液30gを入れ、均一に攪拌した。この溶液にメチルトリメトキシシラン136gとテトラエトキシシラン209gの混合物を添加した。溶液を60℃に保ったまま、5時間反応を行った。この溶液にプロピレングリコールモノプロピルエーテル300gを加え、その後、50℃のエバポレーターを用いて溶液を10%(完全加水分解縮合物換算)となるまで濃縮し、その後、酢酸の10%プロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液10gを添加し、反応液▲1▼を得た。
このようにして得られた反応液▲1▼の比誘電率を測定したところ、2.23であった。
【0100】
合成例5
石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール470.9g、イオン交換水226.5gと10%水酸化カリウム水溶液10.2gを入れ、均一に攪拌した。この溶液にメチルトリメトキシシラン44.9gとテトラエトキシシラン68.6gの混合物を30分間かけて添加した。溶液を55℃に保ったまま、2時間反応を行った。この溶液に20%マレイン酸水溶液80gを添加し、十分攪拌した後、室温まで冷却した。この溶液にプロピレングリコールモノプロピルエーテル400gを加え、その後、50℃のエバポレーターを用いて溶液を10%(完全加水分解縮合物換算)となるまで濃縮し、その後、マレイン酸の10%プロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液10gを添加し、反応液▲2▼を得た。
このようにして得られた反応液▲2▼の比誘電率を測定したところ、2.13であった。
【0101】
合成例6
石英製セパラブルフラスコ中で、メチルトリメトキシシラン324.40gとトリエトキシシラン123.64gを、プロピレングリコールモノエチルエーテル298gに溶解させたのち、スリーワンモーターで攪拌させ、溶液温度50℃に安定させた。次に、フタル酸0.20gを溶解させたイオン交換水254gを1時間かけて溶液に添加した。その後、50℃で3時間反応させたのち、プロピレングリコールモノエチルエーテル502gを加え反応液を室温まで冷却した。50℃で反応液からメタノールとエタノールを含む溶液を502gエバポレーションで除去し、反応液▲3▼を得た。
このようにして得られた反応液▲3▼の比誘電率を測定したところ、2.73であった。
【0102】
合成例7
石英製セパラブルフラスコ中で、蒸留トリメトキシシラン77.04gと蒸留テトラキス(アセチルアセトナート)チタン0.48gを、蒸留プロピレングリコールモノプロピルエーテル290gに溶解させたのち、スリーワンモーターで攪拌させ、溶液温度を60℃に安定させた。次に、イオン交換水84gを1時間かけて溶液に添加した。その後、60℃で2時間反応させたのち、蒸留アセチルアセトン25gを添加し、さらに30分間反応させ、反応液を室温まで冷却した。50℃で反応液からメタノールと水を含む溶液を149gエバポレーションで除去し、反応液▲4▼を得た。
このようにして得られた反応液▲4▼の比誘電率を測定したところ、2.97であった。
【0103】
実施例1
8インチシリコンウエハ上にApplied Material製Producer Sを用い、テトラエトキシシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(32atomic%)、O(64atomic%)、H(4atomic%)であった。
この塗膜上に、溶液▲1▼を100Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらに、この基板の上に反応液▲1▼を5000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0104】
実施例2
8インチシリコンウエハ上にApplied Material製Producer Sを用い、テトラメチルシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(26atomic%)、O(3atomic%)、C(26atomic%)、H(45atomic%)であった。
この塗膜上に、溶液▲2▼を100Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらに、この基板の上に反応液▲2▼を4000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0105】
実施例3
8インチシリコンウエハ上にNevellus製Sequel Expressを用い、トリメチルシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(25atomic%)、O(4atomic%)、C(21atomic%)、N(14atomic%)、H(36atomic%)であった。
この塗膜上に、溶液▲3▼を100Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらに、この基板の上に反応液▲1▼を4000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0106】
実施例4
8インチシリコンウエハ上にNevellus製Sequel Expressを用い、シランとアンモニアのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(50atomic%)、O(4atomic%)、C(3atomic%)、N(40atomic%)、H(4atomic%)であった。
この塗膜上に、溶液▲3▼を50Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらに、この基板の上に反応液▲1▼30gと反応液▲3▼5gの混合液を4000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0107】
実施例5
8インチシリコンウエハ上にNevellus製Sequel Expressを用い、シランとアンモニアのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(50atomic%)、O(4atomic%)、C(3atomic%)、N(40atomic%)、H(4atomic%)であった。この塗膜上に、溶液▲3▼を50Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらに、この基板の上に反応液▲1▼30gと反応液▲4▼5gの混合液を4000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0108】
実施例6
実施例2において、得られた基板の上に、反応液▲3▼を50Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥し、この基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。この基板にApplied Material製Producer Sを用い、テトラメチルシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(26atomic%)、O(3atomic%)、C(26atomic%)、H(45atomic%)であった。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0109】
実施例7
実施例3において、得られた基板の上に、反応液▲2▼を50Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥し、この基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。この基板にNevellus製Sequel Expressを用い、トリメチルシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(25atomic%)、O(4atomic%)、C(21atomic%)、N(14atomic%)、H(36atomic%)であった。
この積層膜の密着性を評価したところ、CVD膜と塗膜の界面での剥離は認められなかった。
【0110】
比較例1
8インチシリコンウエハ上にApplied Material製Producer Sを用い、テトラエトキシシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(32atomic%)、O(64atomic%)、H(4atomic%)であった。
この塗膜上に、反応液▲1▼を5000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分間基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、スタッドピンの8本でCVD膜と塗膜の界面での剥離が認められた。
【0111】
比較例2
8インチシリコンウエハ上にApplied Material製Producer Sを用い、テトラエトキシシランのCVD膜を1000Å形成した。この塗膜の元素組成は、Si(32atomic%)、O(64atomic%)、H(4atomic%)であった。
この塗膜上に、反応液▲2▼を5000Å塗布した後、80℃で1分間、200℃で1分間基板を乾燥した。さらにこの基板を400℃の窒素雰囲気のホットプレートで22分基板を焼成した。
この積層膜の密着性を評価したところ、スタッドピンの9本でCVD膜と塗膜の界面での剥離が認められた。
【0112】
【発明の効果】
本発明によれば、(A)有機化合物膜と、アルコキシシランの加水分解縮合物の積層膜を使用することで、CVD膜との密着性に優れた層間絶縁膜(半導体用基板)を提供することが可能である。
Claims (7)
- (A)ポリアリーレンまたはポリアリーレンエーテルからなる有機化合物膜と、(B)下記一般式(51)〜(54)で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物とを加水分解、縮合して得られる加水分解縮合物を加熱してなる膜が積層されてなり、
(A)膜の膜厚が(B)膜の膜厚に対して1/10〜1/1000であることを特徴とする積層膜。
HSi(OR51)3 ・・・・・(51)
(式中、R51は1価の有機基を示す。)
Ra’Si(OR52)4―a’ ・・・・・(52)
(式中、Rはフッ素原子または1価の有機基、R52は1価の有機基、a’は1〜2の整数を示す。)
Si(OR53)4 ・・・・・(53)
(式中、R53は1価の有機基を示す。)
R54 b(R55O)3−b’Si−(R58)d’−Si(OR56)3−c’R57 c’ ・・・・・(54)
〔式中、R54〜R57は同一または異なり、それぞれ1価の有機基、b’とc’は同一または異なり、0〜2の整数、R58は酸素原子、フェニレン基または−(CH2)n’−で表される基(ここで、n’は1〜6の整数である)、d’は0または1を示す。〕 - (A)膜を構成する有機化合物が下記一般式(1)〜(3)の群から選ばれる少なくとも1種の重合体であることを特徴とする請求項1に記載の積層膜。
一般式(1)
一般式(4)
で表される基を表わし、R14〜R16、R17およびR20〜R22は独立に炭素原子数1〜20の炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、炭素原子数1〜20のアルコキシル基又はアリール基を表わし、lは0〜3の整数を示し、qは2〜3の整数を示し、m〜pおよびr〜tは独立に0〜4の整数を示す。) - (B)膜がアルカリ触媒の存在下で加水分解、縮合して得られる加水分解縮合物を加熱した膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層膜。
- Siを含有し、かつO、C、N、Hの群から選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含有する基板の上に(A)ポリアリーレンまたはポリアリーレンエーテルからなる有機化合物膜を形成し、(A)膜の上に(B)下記一般式(51)〜(54)で表される化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の化合物とを加水分解、縮合して得られる加水分解縮合物を加熱してなる膜を形成し、その際、(A)膜の膜厚が(B)膜の膜厚に対して1/10〜1/1000であるように形成することを特徴とした積層膜の製造方法。
HSi(OR51)3 ・・・・・(51)
(式中、R51は1価の有機基を示す。)
Ra’Si(OR52)4―a’ ・・・・・(52)
(式中、Rはフッ素原子または1価の有機基、R52は1価の有機基、a’は1〜2の整数を示す。)
Si(OR53)4 ・・・・・(53)
(式中、R53は1価の有機基を示す。)
R54 b(R55O)3−b’Si−(R58)d’−Si(OR56)3−c’R57 c’ ・・・・・(54)
〔式中、R54〜R57は同一または異なり、それぞれ1価の有機基、b’とc’は同一または異なり、0〜2の整数、R58は酸素原子、フェニレン基または−(CH2)n’−で表される基(ここで、n’は1〜6の整数である)、d’は0または1を示す。〕 - (B)膜の上に、Siを含有し、かつO、C、N、Hの群から選ばれる少なくとも1種の元素を含有する膜をさらに形成することを特徴とする請求項4記載の積層膜の製造方法。
- 請求項1ないし3のいずれかに記載の積層膜を有する絶縁膜。
- 請求項6記載の絶縁膜を形成した半導体用基板。
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