JP4821238B2 - 樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、ワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置 - Google Patents

樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、ワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置 Download PDF

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本発明は、樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、ワニス、樹脂膜およびそれらを用いた半導体装置に関する。
半導体用の層間絶縁膜としては、現在、CVD法(化学蒸着法)等で作製した酸化膜(SiOx膜)が主に使用されている。しかし、酸化膜等の無機絶縁膜は、誘電率が高いため、半導体の高速化、高性能化に対応するのが困難である。そこで、低誘電率の層間絶縁膜として、有機材料の適用が検討されている。層間絶縁膜に用いられる有機材料としては、耐熱性、電気特性に優れ、かつ低誘電率であることが要求される。
従来、有機材料としては、ポリイミド樹脂、ポリキノリン樹脂、ポリキノキサリン樹脂等が検討されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、一般的にポリイミド樹脂は、耐熱性が低い、誘電率が高い、吸湿性が高い等の問題があった。そのため、その用途は信頼性の上でバイポーラ半導体素子などの一部の半導体素子に限られていた。
一方、ポリイミド樹脂より高耐熱性、低誘電率性、低吸湿性を兼ね備えたポリキノリン樹脂、ポリキノキサリン樹脂は、熱可塑性樹脂であるため、樹脂のガラス転移点以上の温度に曝された場合、樹脂のパターンが変形し、半導体製造時に問題となる場合があった。
特開2000−195853号公報
本発明の目的は、高耐熱性、低誘電率となる樹脂組成物、そのワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、耐熱性および低誘電率であるポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、それらのワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置を提供することにある。
このような目的は、下記第(1)項〜第(16)項に記載の本発明により達成される。
(1) 一般式(1)で表される構造を有する化合物を含む樹脂組成物。
Figure 0004821238
[式(1)中、Arは芳香族基を示し、aは0または1を示す。またR11は、水素または炭素数1以上の有機基を示し、qが2以上の整数である場合、R11は互いに同じであっても異なっていても良い。R1からR5およびR6からR10は、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれかを示す。また、R11、R1からR5およびR6からR10は、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を示す。qは、1以上の整数である。Xは、−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−および−OCO−のいずれかを示す。]
(2) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、aが1である第(1)項に記載の樹脂組成物。
(3) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R11として炭素数1以上の有機基を有し、該有機基の内、少なくとも1つが脂環式構造を有する基である第(1)項または第(2)項に記載の樹脂組成物。
(4) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、式中のR1からR5およびR6からR10として、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、前記脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれかを有するものである第(3)項に記載の樹脂組成物。
(5) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、aが0であり、式中のR1からR5およびR6からR10として、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれかを有し、少なくとも1つが前記脂環式構造を有する基を有するものである第(1)項に記載の樹脂組成物。
(6) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(1)におけるArとして一般式(2)で表される構造から選ばれる基を有するものである第(1)項乃至第(5)項のいずれかに記載の樹脂組成物。
Figure 0004821238
[式中、Yは、−O−、−S−、−OCO−および−COO−のいずれかを示す。]
(7)記脂環式構造を有する基は、アダマンタン構造を有する基である第(1)項乃至第(6)項のいずれかに記載の樹脂組成物。
(8) 前記アダマンタン構造を有する基は、炭素数1以上20以下のアルキル基を有するものである第(7)項に記載の樹脂組成物。
(9) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(1)におけるXとして−NHCO−を有し、R2もしくはR3、およびR7もしくはR8としてカルボキシル基を有するものである第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載の樹脂組成物。
(10) 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(1)におけるXとして−NHCO−を有し、R2もしくはR3、およびR7もしくはR8としてヒドロキシル基を有するものである第(1)項乃至第(8)項のいずれかに記載の樹脂組成物。
(11) 前記樹脂組成物において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環することにより得られた第(1)項乃至第(10)項のいずれかに記載の樹脂組成物。
(12) 第(9)項記載の樹脂組成物において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環することにより得られたポリイミド樹脂組成物。
(13) 第(10)項記載の樹脂組成物において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環することにより得られたポリベンゾオキサゾール樹脂組成物。
(14) 第(1)項乃至第(11)項のいずれかに記載の樹脂組成物、第(12)項に記載のポリイミド樹脂組成物または第(13)項に記載のポリベンゾオキサゾール樹脂組成物より得られるワニス。
(15) 第(1)項乃至第(11)項のいずれかに記載の樹脂組成物、第(12)項に記載のポリイミド樹脂組成物、第(13)項に記載のポリベンゾオキサゾール樹脂組成物または第(14)項に記載のワニスを、加熱処理して得られる樹脂膜。
(16) 第(15)項に記載の樹脂膜を有することを特徴とする半導体装置。
本発明によれば、熱処理後に高耐熱性、低誘電率となる樹脂膜を構成する樹脂組成物、そのワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
発明によれば、ポリイミド樹脂とした場合に耐熱性に優れるポリイミド樹脂前駆体組成物を得ることができる、また、ポリベンゾオキサゾール樹脂とした場合に耐熱性に優れるベンゾオキサゾール樹脂前駆体組成物を得ることができる。
また、本発明によれば、耐熱性および低誘電率であるポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、それらのワニス、樹脂膜およびそれを用いた半導体装置を得ることができる。
以下、本発明の樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾオキサゾール樹脂組成物、樹脂膜および半導体装置を実施するための最良の形態について説明する。
本発明の樹脂組成物は、一般式(1)で表される構造を有する化合物を含むものである。これにより、耐熱性に優れ、低誘電率である樹脂膜を得ることができる。前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、ポリイミド樹脂前駆体、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体などを含むものである。
本発明に用いる一般式(1)で表される構造を有する化合物は、前記一般式(1)におけるArとして、芳香族基を有するものであり、該芳香族基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、芳香族環が4個以上の多環式芳香族基、フルオレニル基、ジフェニルフルオレニル基、ビフェニル基、ピリジル基、ジピリジル基、窒素を含む多環式芳香族基などが挙げられ、特に一般式(2)で表される構造を有する基が好ましい。これによって、樹脂膜、それを含む半導体装置を作る際に使用する溶剤への良好な溶解性を与えることができる。
前記一般式(2)におけるYとしては、−O−、−S−、−OCO−、−COO−が挙げられるが、特に−O−が溶剤への溶解性、耐熱性の点で好ましい。
また、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R1からR5およびR6からR10として、それぞれのベンゼン環において、少なくとも1つがArとの結合部位となるものであり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれかを有するものである。前記脂環式構造を有する基としては、後述するR11としての基と同様のものが挙げられる。前記脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘプチル基、ヘキシル基、ペンチル基、オクチル基、ノニル基およびデシル基など、更にはこれらの有機基をフッ素で置換したもの、例えばフルオロメチル基などが挙げられる。
また、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R11として、水素以外の場合、炭素数1以上の有機基を有することができ、炭素数1以上の有機基としては、前記脂環式構造を有する基や該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基などが挙げられ、これらの有機基を有する場合、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を有することが好ましい。前記脂環式構造を有する基としては、例えば、シクロプロパン構造、シクロブタン構造、シクロペンタン構造、シクロヘキサン構造、シクロヘプタン構造、ノルボルネン構造またはアダマンタン構造などを有する基などが挙げられ、特にアダマンタン構造を有する基であることが好ましい。前記アダマンタン構造を有する基とは、アダマンタン構造を最小単位とする構造を有するものであり、例えば、アダマンチル基、ジアマンチル基、トリアマンチル基、テトラマンチル基、ペンタマンチル基、ヘキサマンチル基、ヘプタマンチル基、オクタマンチル基、ノナマンチル基、デカマンチル基およびウンデカマンチル基など(脂肪族)多環式骨格構造を有する基が挙げられ、更には、前記多環式骨格構造を有する基を複数個有する基などが挙げられる。前記多環式骨格構造を有する基を複数個有する基としては、オリゴ構造やポリ構造を有する基などが挙げられるが、前記多環式骨格構造を有する基としてアダマンチル基の場合、例えば、ジ(1,3−アダマンタン)基およびジ(2,2−アダマンタン)基などのビアダマンチル基、トリ(1,3−アダマンタン)基およびトリ(2,2-アダマンタン)基などのトリアダマンチル基、テトラ(1,3−アダマンタン)基およびテトラ(2,2−アダマンタン)基などのテトラアダマンチル基、ペンタ(1,3-アダマンタン)基およびペンタ(2,2−アダマンタン)基などのペンタアダマンチル基、ヘプタ(1,3-アダマンタン)基およびヘプタ(2,2−アダマンタン)基などのヘプタアダマンチル基、ヘキサアダマンチル基、オクタアダマンチル基、ノナアダマンチル基、デカアダマンチル基、ウンデカアダマンチル基などのオリゴアダマンタン構造を有する基や、更にアダマンチル基の個数の多いポリアダマンタン構造を有する基などが挙げられ、また、前記多環式骨格構造を有する基としてアダマンチル基以外の基の場合、前記オリゴアダマンタン構造を有する基やポリアダマンタン構造を有する基において該アダマンチル基を置換した基が挙げられ、例えば、ジ−(ジアマンタン)基、トリ−(ジアマンタン)基、テトラ−(ジアマンタン)基、ペンタ−(ジアマンタン)基、ヘキサ−(ジアマンタン)基、ヘプタ−(ジアマンタン)基、オクタ−(ジアマンタン)基、ノナ−(ジアマンタン)基、デカ−(ジアマンタン)基およびウンデカ−(ジアマンタン)基、などのジアマンタン基を複数個有する基、ジ−(トリアマンタン)基、トリ−(トリアマンタン)基、テトラ−(トリアマンタン)基、ペンタ−(トリアマンタン)基、ヘキサ−(トリアマンタン)基、ヘプタ−(トリアマンタン)基、オクタ−(トリアマンタン)基、ノナ−(トリアマンタン)基、デカ−(トリアマンタン)基およびウンデカ−(トリアマンタン)基、などのトリアマンタン基を複数個有する基、ジ−(テトラアマンタン)基、トリ−(テトラアマンタン)基、テトラ−(テトラアマンタン)基、ペンタ−(テトラアマンタン)基、ヘキサ−(テトラアマンタン)基、ヘプタ−(テトラアマンタン)基、オクタ−(テトラアマンタン)基、ノナ−(テトラアマンタン)基、デカ−(テトラアマンタン)基およびウンデカ−(テトラアマンタン)基、などのテトラアマンタン基を複数個有する基、などが挙げられる。これらの中でも、アダマンチル基、ジアマンチル基、トリアマンチル基、テトラマンチル基、ペンタマンチル基、ヘキサマンチル基、ヘプタマンチル基、オクタマンチル基、ノナマンチル基、デカマンチル基、ウンデカマンチル基、ビアダマンチル基、トリアダマンチル基、テトラアダマンチル基、ペンタアダマンチル基、ヘキサアダマンチル基、ヘプタアダマンチル基、オクタアダマンチル基、ノナアダマンチル基、デカアダマンチル基およびウンデカアダマンチル基が好ましく、アダマンチル基、ジアマンチル基、トリアマンチル基、テトラマンチル基、ペンタマンチル基、ジ(1,3−アダマンタン)基、トリ(1,3−アダマンタン基)、テトラ(1,3−アダマンタン)基、ペンタ(1,3−アダマンタン)基、ジ(2,2−アダマンタン)基、トリ(2,2−アダマンタン)基、テトラ(2,2−アダマンタン)基およびペンタ(2,2−アダマンタン)基がより好ましい。R11としてアダマンタン構造を導入することにより、耐熱性、溶媒への溶解性を低下させることなく、低誘電率化、耐湿性を向上することができる。上記アダマンタン構造を有する基は、メチル基、エチル基、プロピル基およびブチル基などのアルキル基、フルオロメチル基、フルオロエチル基、フルオロプロピル基およびフルオロブチル基などのフルオロアルキル基などが結合していても良い。アダマンタン構造にアルキル基を導入することで、溶媒への溶解性及び耐熱性が向上させることができる。
また、R11について、脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上の有機基としては、R1からR5およびR6からR10としての炭素数1以上10以下の有機基と同様のものが好ましい。
一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R11、R1からR5およびR6からR10として、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を有するものであり、Arとして芳香族基を有しない場合、R1からR5およびR6からR10として、それらの少なくとも1つに、前記脂環式構造を有する基を有するものである。この場合、より誘電率を低下させることができ、耐熱性、特にガラス転移温度がより優れるものとなる。
また、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、Xとして、−O−、−NHCO−、−CONH−、−COO−および−OCO−のいずれかを有するものである。
本発明に用いる一般式(1)で表される構造を有する化合物において、式中、Xとして−O−を有する場合は、ポリフェニレンエーテルに、Xとして−NHCO−あるいは−CONH−を有する場合は、ポリアミドに、Xとして−COO−、−OCO−を有する場合は、ポリエステルとして、用いることができる。
上記構造において、特に、ポリアミドの場合は、R2もしくはR3、およびR7もしくはR8としてカルボキシル基を有する場合、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、ポリイミド樹脂前駆体の構造となる。また、R2もしくはR3、およびR7もしくはR8としてヒドロキシル基にした場合、一般式(1)で表される構造を有する化合物は、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体構造となる。これらの構造を選んだ場合は、より耐熱性を向上させることができる。例えば、式中、Xが−NHCO−の時、R7もしくはR8がヒドロキシル基を有し、R2もしくはR3がアミノ基を有し、R6もしくはR9、およびR5が脂環式構造を有し、ArはR1もしくはR4とR10と結合している構造が挙げられる。
前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、ポリイミド樹脂前駆体の構造となる場合は、これを脱水閉環することにより、ポリイミド樹脂とすることができる。
また、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体構造となる場合は、これを脱水閉環することにより、ポリベンゾオキサゾール樹脂とすることができる。
前記ポリイミド樹脂前駆体を製造する方法としては、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを反応して得ることができる。反応方法は、アルコール類で酸二無水物をハーフエステル化した後に、ジアミン化合物と反応させても良い。
前記テトラカルボン酸二無水物としては、脂環式構造を有するものとして、下記一般式(3)で表される構造を有するものが挙げられる。
Figure 0004821238
式(3)中、Arは芳香族基を示し、aは0または1を示す。またR20は、水素または炭素数1以上の有機基を示し、qが2以上の整数である場合、R20は互いに同じであっても異なっていても良い。R12からR15およびR16からR19は、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基のいずれかを示す。また、R20、R12からR15およびR16からR19は、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を示す。qは、1以上の整数である。上記芳香族基、炭素数1以上の有機基、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基は、一般式(1)におけるものと同様の基を示す。
前記脂環式構造を有するテトラカルボン酸二無水物の具体例としては、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン−二無水物、9,9−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレン−二無水物および9,9−ビス[4−(3,4−ジカルボキシ−5−アダマンチルフェノキシ)−フェニル]−フルオレン−二無水物などのアダマンタン構造とフルオレン構造を有するテトラカルボン酸二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼン−二無水物および1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−5−アダマンチルフェノキシ)−ベンゼン−二無水物などのアダマンタン構造とベンゼン構造を有するテトラカルボン酸二無水物、アダマンタン構造とナフタレン構造を有するテトラカルボン酸二無水物、アダマンタン構造とアントラセン構造を有するテトラカルボン酸二無水物、2,2’−ビス((3,4−ジカルボキシフェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニル−二無水物および2,2’−ビス((3,4−ジカルボキシ−5−アダマンチルフェノキシ)−ビフェニル−二無水物などのアダマンタン構造とビフェニル構造を有するテトラカルボン酸二無水物などが挙げられ、脂環式構造を有する基において、アダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。アダマンタン構造の結合位置も、一般式(1)に含まれる範囲で任意に選んでかまわない。
また、脂環式構造を有する基を有するジアミン化合物を用いる場合、これらテトラカルボン酸ニ無水物において脂環式構造を有する基を有しないものを用いることができる。前記脂環式構造を有する基を有しないテトラカルボン酸二無水物としては、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)フルオレン−二無水物、9,9−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)−フェニル]フルオレン−二無水物、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン−二無水物、2,2’−ビス((3,4−ジカルボキシフェノキシ)ビフェニル−二無水物などが挙げられる。
前記アダマンタン構造とフルオレン構造を有するテトラカルボン酸二酸無水物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2−ブロモ−5−(1−アダマンチル)−トルエンと4−(1−アダマンチル)−ベンゼンボロン酸との鈴木カップリング反応、それに続くフルオレン化反応、フルオレノン化反応により、対応する2,7−ジアダマンチルフルオレノンを合成し、これとo−キシレンとの脱水反応を行い、更に、メチル基の酸化反応によりフタル酸構造とし、次いで、無水酢酸などによる脱水反応により、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン二無水物を合成できる。また、2,7−ジアダマンチルフルオレノンとフェノールとの脱水反応により、アダマンチル基を有するフルオレンビスフェノールを得、これと4−フルオロ−フタル酸ジメチルを反応させてエーテル化する。更にアルカリ加水分解、酸処理により、フタル酸構造とし、無水酢酸などによる脱水反応により、9,9−ビス[(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレン二無水物を合成できる。
前記アダマンタン構造とベンゼン構造を有するテトラカルボン酸二酸無水物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、レゾルシノールと1−ブロモアダマンタンの反応より、アダマンタン構造を有するジヒドロキシベンゼンを合成する。これに、4−フルオロ−フタル酸ジメチルを用いてエーテル化する。更にアルカリ加水分解、酸処理により、フタル酸構造とし、次いで、無水酢酸などによる脱水反応により、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼン二無水物を合成できる。
前記アダマンタン構造とビフェニル構造を有するテトラカルボン酸二酸無水物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2,2’−ジヒドロキシ−ビフェニルと1−ブロモ−アダマンタンの反応よりアダマンチル基を有するジヒドロキシ−ビフェニルを合成する。これに、4−フルオロ−フタル酸ジメチルを用いてエーテル化する。更にアルカリ加水分解、酸処理により、フタル酸構造とし、次いで、無水酢酸などによる脱水反応により、2,2’−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニル二酸無水物を合成できる。
前記ジアミン化合物としては、脂環式構造を有するものとして、下記一般式(4)で表される構造を有するものが挙げられる。
Figure 0004821238
式(4)中、Arは芳香族基を示し、aは0または1を示す。またR31は、水素または炭素数1以上の有機基を示し、qが2以上の整数である場合、R31は互いに同じであっても異なっていても良い。R21からR25およびR26からR30は、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基のいずれかを示す。また、R31、R21からR25およびR26からR30は、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を示す。qは、1以上の整数である。上記芳香族基、炭素数1以上の有機基、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基は、一般式(1)におけるものと同様の基を示す。
前記脂環式構造を有するジアミン化合物の具体例としては、2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン−9,9−ビス(4−アニリン)、9,9−ビス(4−アミノ−5−アダマンチルフェニル)−フルオレンおよび9,9−ビス[(4−アミノフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレンなどのアダマンタン構造とフルオレン構造を有するジアミン化合物、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−5−アダマンチルフェノキシ)−ベンゼンなどのアダマンタン構造とベンゼン構造を有するジアミン化合物、アダマンタン構造とナフタレン構造を有するジアミン化合物、アダマンタン構造とアントラセン構造を有するジアミン化合物、2,2’−ビス(4−アミノフェノキシ)−5,5’−ジ(1−アダマンチル)−ビフェニル、2,2’−ビス(4−アミノ−5−アダマンチルフェノキシ)−ビフェニルなどのアダマンタン構造とビフェニル構造を有するジアミン化合物などが挙げられ、脂環式構造を有する基において、アダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。アダマンタン構造の結合位置も、一般式(1)に含まれる範囲で任意に選んでもかまわない。
また、脂環式構造を有する基を有するテトラカルボン酸ニ無水物を用いる場合、これらジアミン化合物において脂環式構造を有する基を有しないものを用いることができる。前記脂環式構造を有する基を有しないジアミン化合物としては、9,9−ビス(4−アニリン)フルオレン、9,9−ビス[(4−アミノフェノキシ)−フェニル]フルオレン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−ベンゼン、2,2’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニルなどが挙げられる。
前記テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との組み合わせにおいて、より誘電率を低下させると共に、耐熱性に優れたポリイミド樹脂を得る上で、両方に脂環式構造を有する基を有することが好ましい。
前記アダマンタン構造とフルオレン構造を有するジアミン化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2−ブロモ−5−(1−アダマンチル)−トルエンと4−(1−アダマンチル)−ベンゼンボロン酸との鈴木カップリング反応、それに続くフルオレン化反応、フルオレノン化反応により、対応する2,7−ジアダマンチルフルオレノンを合成し、これとアニリンとの脱水反応により、9,9−ビス(4−アミノ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレンを合成できる。また、2,7−ジアダマンチルフルオレノンとフェノールとの脱水反応により、アダマンチル基を有するフルオレンビスフェノールを得、これに、4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に、還元反応を行うことにより、9,9−ビス[(4−アミノフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレンを合成できる。
前記アダマンタン構造とベンゼン構造を有するジアミン化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、レゾルシノールと1−ブロモアダマンタンとの反応より、アダマンタン構造を有するジヒドロキシベンゼンを合成する。これと、4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に還元反応を行うことにより、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−ベンゼンを合成できる。
前記アダマンタン構造とビフェニル構造を有するジアミン化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2,2’−ジヒドロキシ−ビフェニルと1−ブロモ−アダマンタンとの反応より、アダマンチル基を有するジヒドロキシ−ビフェニルを合成する。これに、4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に還元反応を行うことにより、2,2’−ビス(4−アミノフェノキシ)−5,5’−ジ(1−アダマンチル)−ビフェニルを合成できる。
また、これらの合成において、上記のテトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物以外の、テトラカルボン酸二無水物およびジアミン化合物を用いて、共重合またはブレンドすることもできる。
前記ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体を製造する方法としては、例えば、ビスo−アミノフェノール化合物とジカルボン酸化合物とを、酸クロリド法や活性エステル法などの方法により、反応させて得ることができる。
前記ビス−o−アミノフェノール化合物としては、脂環式構造を有するものとして、上記一般式(3)で表される構造を有するものが挙げられる。
前記脂環式構造を有するビスo−アミノフェノール化合物の具体例としては、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−5−アダマンチルフェニル)−フルオレン、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレン、9,9−ビス[(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン、9,9−ビス[(3−ヒドロキシ−4−アミノ−5−アダマンチルフェノキシ)−フェニル]−フルオレン、9,9−ビス[(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)アダマンチル−フルオレンおよび9,9−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−アダマンチル−フェノキシ)−フェニル]−2,7−フルオレンなどのアダマンタン構造とフルオレン構造とを有するビスアミノフェノール化合物、1,3−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼン、1,3−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノ−5−アダマンチルフェノキシ)−ベンゼン、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、4,6−ジ(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−アダマンチル−フェノキシ)ベンゼンおよび4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−アダマンチル−フェノキシ)ベンゼンなどのアダマンタン構造とベンゼン構造とを有するビスアミノフェノール化合物、アダマンタン構造とナフタレン構造とを有するビスアミノフェノール化合物、アダマンタン構造とアントラセン構造とを有するビスアミノフェノール化合物、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニル、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニル、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))ビフェニル、2,2’−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニル、2,2’−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノ−5−アダマンチルフェノキシ)−ビフェニル、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ]−5,5’−ビス(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)ビフェニル)、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ−フェニル]−5,5’−ビス(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)ビフェニル、2,2’−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−アダマンチル)フェノキシ]−ビフェニルおよび2,2’−ビス[4−(4−アミノ−3−ヒドロキシ−6−アダマンチル)フェノキシ]−5,5’−ビス(1−アダマンチル)ビフェニルなどのアダマンタン構造とビフェニル構造とを有するビスアミノフェノール化合物などが挙げられ、脂環式構造を有する基においてアダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。アダマンタン構造の結合位置も、一般式(1)に含まれる範囲で任意に選んでかまわない。
また、脂環式構造を有する基を有するジカルボン酸化合物を用いる場合、これらビスo−アミノフェノール化合物において脂環式構造を有する基を有しないものを用いることができる。前記脂環式構造を有する基を有しないビスo−アミノフェノール化合物としては、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)フルオレン、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)フルオレン、1,3−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノビフェニル、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ]ビフェニルなどが挙げられる。
前記アダマンタン構造とフルオレン構造とを有するビスアミノフェノール化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2−ブロモ−5−(1−アダマンチル)−トルエンと4−(1−アダマンチル)−ベンゼンボロン酸との鈴木カップリング反応、それに続くフルオレン化反応、フルオレノン化反応により、対応する2,7−ジアダマンチルフルオレノンを合成し、フェノールとの脱水反応により、アダマンチル基を有するフルオレンビスフェノールを得る。これに、ヒドロキシル基のオルソ位のニトロ化、更にアミノ基への還元を行うことにより、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレンが合成できる。また、上記で得たアダマンチル基を有するフルオレンビスフェノールに、2−ベンジロキシ−4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に脱保護および還元反応を行うことにより、9,9−ビス[(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレンを合成できる。
前記アダマンタン構造とベンゼン構造を有するビスアミノフェノール化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、レゾルシノールと1−ブロモアダマンタンもしくは1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタンとの反応よりアダマンタン構造を有するジヒドロキシベンゼンを合成する。これと、2−ベンジロキシ−4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に脱保護および還元反応を行うことにより、1,3−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼンもしくは4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンを合成できる。
前記アダマンタン構造とビフェニル構造を有するビスアミノフェノール化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2,2’−ジヒドロキシ−ビフェニルと1−ブロモアダマンタンもしくは1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタンとの反応よりアダマンチル基を有するジヒドロキシ−ビフェニルを合成する。これに、ヒドロキシル基のオルソ位のニトロ化、更にアミノ基への還元を行うことにより、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルもしくは2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニルを合成できる。
また、上記で得られたアダマンチル基を有するジヒドロキシ−ビフェニルに、2−ベンジロキシ−4−フルオロ−ニトロベンゼンを用いてエーテル化し、更に脱保護および還元反応を行うことにより、2,2’−ビス(3−ヒドロキシ−4−アミノフェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルもしくは4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンを合成できる。
前記ジカルボン酸化合物としては、脂環式構造を有するものとして、上記一般式(4)で表される構造を有するものが挙げられる。
前記脂環式構造を有するジカルボン酸化合物の具体例としては、2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビス安息香酸、9,9−ビス(4−カルボキシ−3−アダマンチルフェニル)フルオレン、2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビス安息香酸、9,9−ビス(4−カルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン、9,9−ビス(4−カルボキシ−フェニル)−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレン、9,9−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレン、9,9−ビス[(4−カルボキシ−3−アダマンチルフェノキシ)−フェニル]−フルオレンおよび9,9−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレンなどのアダマンタン構造とフルオレン構造とを有するジカルボン酸、4,6−ジ[(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−カルボキシ−3−アダマンチルフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−カルボキシル−フェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼンおよび1,3−ビス(4−カルボキシル−フェノキシ)−4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ベンゼンなどのアダマンタン構造とベンゼン構造とを有するジカルボン酸、アダマンタン構造とナフタレン構造とを有するジカルボン酸、アダマンタン構造とアントラセン構造とを有するジカルボン酸、2,2’−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル、2,2’−ビス[(4−カルボキシ−3−アダマンチルフェノキシ)−フェニル]−ビフェニル、2,2’−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルおよび2,2’−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)−5,5’−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニルなどのアダマンタン構造とビフェニル構造とを有するジカルボン酸、3−(2−(1−アダマンチル)エチニル)フタル酸、3−(2−(2−アダマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(1−アダマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(2−アダマンチル)エチニル)フタル酸、3−(2−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))エチニル)フタル酸、3−(2−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))エチニル)フタル酸、4−(2−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))エチニル)フタル酸、4−(2−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))エチニル)フタル酸などのアダマンタン構造とエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))エチニル)イソフタル酸などのアダマンタン構造とエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−アダマンチル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))エチニル)テレフタル酸などのアダマンタン構造とエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(1−ジアマンチル)エチニル)フタル酸、3−(2−(2−ジアマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(1−ジアマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(2−ジアマンチル)エチニル)フタル酸などのジアマンチル構造とエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(1−ジアマンチル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−ジアマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(1−ジアマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−ジアマンチル)エチニル)イソフタル酸などのジアマンチル構造とエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(1−ジアマンチル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−ジアマンチル)エチニル)テレフタル酸などのジアマンチル構造とエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(1−テトラマンチル)エチニル)フタル酸、3−(2−(2−テトラマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(1−テトラマンチル)エチニル)フタル酸、4−(2−(2−テトラアマンチル)エチニル)フタル酸などのテトラマンチル構造とエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(1−テトラマンチル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−テトラマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(1−テトラマンチル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−テトラマンチル)エチニル)イソフタル酸などのテトラマンチル構造とエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(1−テトラマンチル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−テトラマンチル)エチニル)テレフタル酸などのテトラマンチル構造とエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(3−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)フタル酸、3−(2−(2−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)フタル酸、4−(2−(3−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)フタル酸、4−(2−(2−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)フタル酸、3−(2−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)フタル酸、3−(2−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)フタル酸、4−(2−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)フタル酸、4−(2−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)フタル酸などのビアダマンチル構造とエチニル構造とを有するイソフタル酸、4−(2−(3−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(3−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)イソフタル酸、4−(2−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)イソフタル酸、4−(2−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)イソフタル酸、5−(2−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)イソフタル酸などのビアダマンチル構造とエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(3−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−(1,1’−ビアダマンチル))エチニル)テレフタル酸、5−(2−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)テレフタル酸、5−(2−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))エチニル)テレフタル酸などのビアダマンチル構造とエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(4−(1−アダマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−アダマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(1−アダマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−アダマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(1−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(1−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、などのアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(4−(1−アダマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−アダマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(1−アダマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−アダマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(1−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸などのアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(4−(1−アダマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−アダマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−アダマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−(3,5−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,3−ジメチルアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル
酸などのアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(4−(1−ジアマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−ジアマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(1−ジアマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−ジアマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(1−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(1−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸などのジアマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(4−(1−ジアマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−ジアマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(1−ジアマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−ジアマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(1−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸などのジアマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するイソフタル酸、
5−(2−(4−(1−ジアマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−ジアマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−ジアマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸などのジアマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(4−(1−テトラマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−テトラマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(1−テトラマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−テトラマンチル)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(1−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(1−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸などのテトラマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(4−(1−テトラマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−テトラマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(1−テトラマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−テトラマンチル)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(1−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸などのテトラマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(4−(1−テトラマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−テトラマンチル)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(1−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−テトラマンチル)フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸などのテトラマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するテレフタル酸、3−(2−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、3−(2−(4−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)フタル酸などのビアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するフタル酸、4−(2−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、4−(2−(4−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)イソフタル酸などのビアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するイソフタル酸、5−(2−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(3−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,1’−ビアダマンチル))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(7−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸、5−(2−(4−(4−(2−(1,1’−(3,5,3’,5’−テトラメチルビアダマンチル)))フェノキシ)フェニル)エチニル)テレフタル酸などのビアダマンチル構造とフェニルエチニル構造とを有するテレフタル酸などが挙げられ、脂環式構造を有する基においてアダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。結合位置も式(1)に含まれる範囲で任意に選んでかまわない。
また、脂環式構造を有する基を有するビスo−アミノフェノール化合物を用いる場合、これらジカルボン酸化合物において脂環式構造を有する基を有しないものを用いることができる。前記脂環式構造を有する基を有しないジカンルボン酸化合物としては、9,9−ビスカルボキシフェニルフルオレン、9,9−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]フルオレン、1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン、2,2’−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]ビフェニルなどが挙げられる。
前記ビスo−アミノフェノール化合物とジカルボン酸化合物との組み合わせにおいて、より誘電率を低下させると共に、耐熱性に優れたポリベンゾオキサゾール樹脂を得る上で、両方に脂環式構造を有する基を有することが好ましい。
前記アダマンタン構造とフルオレン構造を有するジカルボン酸化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2−ブロモ−5−(1−アダマンチル)−トルエンもしくは1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタンと4−(1−アダマンチル)−ベンゼンボロン酸との鈴木カップリング反応、それに続くフルオレン化反応、フルオレノン化反応により、対応する2,7−ジアダマンチルフルオレノンもしくは2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレノンを合成し、安息香酸メチルとの脱水反応により、アダマンチル基を有するフルオレンジ安息香酸ジメチルを得る。これに、アルカリ加水分解、酸処理により、9,9−ビス(4−カルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレンが合成できる。また、ビスアミノフェノール化合物の合成の中間反応物であるアダマンチル基を有するフルオレンビスフェノールに、4−フルオロ−安息香酸メチルを用いてエーテル化し、更にアルカリ加水分解、酸処理により、9,9−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレン、9,9−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレンを合成できる。
前記アダマンタン構造とベンゼン構造を有するジカルボン酸化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、レゾルシノールと1−ブロモアダマンタンもしくは1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタンとの反応より、アダマンタン構造を有するジヒドロキシベンゼンを合成する。これに、4−フルオロ−安息香酸メチルを用いてエーテル化し、更にアルカリ加水分解、酸処理により、1,3−ビス(4−カルボキシル−フェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼン、1,3−ビス(4−カルボキシル−フェノキシ)−4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ベンゼンを合成できる。
前記アダマンタン構造とビフェニル構造を有するジカルボン酸化合物は、例えば、次の方法で合成することができる。まず、2,2’−ジヒドロキシ−ビフェニルと1−ブロモ−アダマンタンもしくは1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタンとの反応より、アダマンチル基を有するジヒドロキシ−ビフェニルを合成する。これに、4−フルオロ−安息香酸メチルを用いてエーテル化し、更にアルカリ加水分解、酸処理により、2,2’−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニル、2,2’−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)−5,5’−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニルを合成できる。
また、これらの合成において、上記のビスo−アミノフェノール化合物およびジカルボン酸化合物以外の、ビスo−アミノフェノール化合物およびジカルボン酸を用いて、共重合またはブレンドすることもできる。
また、上記以外のジカルボン酸化合物としては、アダマンタンジカルボン酸、ビアダマンタンジカルボン酸、テトラアダマンタンジカルボン酸などを用いてもよい。さらに、上記アダマンタン構造を有する基は、メチル基、エチル基、プロピル基およびブチル基などのアルキル基、フルオロメチル基、フルオロエチル基、フルオロプロピル基およびフルオロブチル基などのフルオロアルキル基などが結合していてもよい。これにより、更に溶媒への溶解性、耐熱性を向上させることができる。
前記ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製法について、更に詳細に説明する。
アダマンタン構造を有するポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体は、前記アダマンタン構造を有するビスアミノフェノール化合物と、前記アダマンタン構造を有するジカルボン酸化合物との反応により得ることができるが、この反応方法としては、例えば、酸クロリド法を挙げることができる。具体的には、N,N’−ジメチルホルムアミド等の触媒存在下で、前記ジカルボン酸と過剰量の塩化チオニルとを、室温ないし130℃程度で反応させ、過剰の塩化チオニルを加熱及び減圧により留去した後、残査をヘキサン等の溶媒で再結晶化してジカルボン酸クロリドを得る。
次に、このジカルボン酸クロリドと、前記ビスアミノフェノール化合物とを、N−メチル−2−ピロリドン、N,N’−ジメチルアセトアミド等の極性溶媒に溶解し、ピリジン等の酸受容剤存在下で、−30℃ないし室温程度で反応させることにより、アダマンタン構造を有するポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得ることができる。前駆体の繰り返し単位数は、特に限定されないが、2〜1,000が好ましく、特に5〜100が好ましい。繰り返し単位数が前記範囲内であると、特に溶解性、作業性に優れる。
また、酸クロリド法の代わりに活性エステル法を用いてもかまわない。活性エステル法では、例えば、上記ジカルボン酸クロリドと1−ヒドロキシベンゾトリアゾールとの反応によりベンゾトリアジルエステルを製造し、このエステル化合物と上記ビスアミノフェノール化合物を上記したのと同様に室温またはそれ以上の温度で反応させれば良い。
また、樹脂前駆体の末端に、1官能のカルボン酸化合物またはo−アミノフェノール化合物を反応させてもかまわない。これにより、更に溶媒への溶解性、耐熱性を向上させることができる。
上記の1官能のカルボン酸化合物としては、例えば、塩化ベンゾイル、4−アダマンチル安息香酸クロリドなどが挙げられる。o−アミノフェノール化合物としては、例えば、2−アミノフェノール、4−アダマンチル−2−アミノフェノールなどが挙げられる。
本発明において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環する方法としては、例えば、加熱による方法、マイクロ波、可視光、UV光およびX線などの活性エネルギー光線ならびに電子線などの活性放射線を照射する方法などが挙げられるが、以下に、前記ポリイミド樹脂前駆体と、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体を閉環する方法について説明する。
本発明においてポリイミド樹脂は、上述したようなポリイミド樹脂前駆体を脱水閉環反応して得られる。例えば、150〜300℃×5(分)〜24(時間)で反応する方法、UV光を照射する方法、電子線を照射する方法などが挙げられる。
本発明においてポリベンゾオキサゾール樹脂は、上述したようなポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体を脱水閉環反応して得られる。例えば、150〜425℃×5(分)〜24(時間)で反応する方法、UV光を照射する方法、電子線を照射する方法などが挙げられる。
前記ポリフェニレンエーテルを製造する方法としては、例えば、ビスフェノール化合物とジフルオロ基を有する芳香族化合物を塩基性条件下で反応させて得ることができる。
前記ポリエステルを製造する方法としては、例えば、ビスフェノール化合物とジカルボン酸化合物とを、酸クロライド法または活性エステル法で反応させて得ることができる。
前記ビスフェノール化合物としては、例えば、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレンおよび9,9−ビス[(3−ヒドロキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレンなどのアダマンタン構造とフルオレン構造とを有するビスフェノール化合物、1,3−ビス(3−ヒドロキシ−フェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼンなどのアダマンタン構造とベンゼン構造とを有するビスフェノール化合物、アダマンタン構造とナフタレン構造とを有するビスフェノール化合物、アダマンタン構造とアントラセン構造とを有するビスフェノール化合物、2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルおよび2,2’−ビス(3−ヒドロキシ−フェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルなどのアダマンタン構造とビフェニル構造とを有するビスフェノール化合物などが挙げられ、アダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。アダマンタン構造の結合位置も、一般式(1)に含まれる範囲で任意に選んでかまわない。
前記ジカルボン酸化合物としては、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体におけるジカルボン酸と同様のものを選ぶことができる。
前記ジフルオロ基を有する芳香族化合物としては、例えば9,9−ビス(4−フルオロ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレンおよび9,9−ビス[(3−フルオロ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジアダマンチル−フルオレンなどのアダマンタン構造とフルオレン構造とを有するジフルオロ化合物、1,3−ビス(3−フルオロ−フェノキシ)−4,6−ジアダマンチル−ベンゼンなどのアダマンタン構造とベンゼン構造とを有するジフルオロ化合物、アダマンタン構造とナフタレン構造とを有するジフルオロ化合物、アダマンタン構造とアントラセン構造とを有するジフルオロ化合物、2,2’−ジフルオロ−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルおよび2,2’−ビス(3−フルオロ−フェノキシ)−5,5’−ジアダマンチル−ビフェニルなどのアダマンタン構造とビフェニル構造とを有するジフルオロ化合物などが挙げられ、アダマンタン構造としては、上記に記載のアダマンタン構造を最小単位とする構造を選ぶことができる。アダマンタン構造の結合位置も、一般式(1)に含まれる範囲で任意に選んでかまわない。
前記一般式(1)で表される構造中に、アセチレン結合を有する官能基、ビフェニレン基、シアナト基、マレイミド基、ナジイミド基、ビニル基およびシクロペンタジエニル基等を、側鎖、末端または主鎖に結合させても良い。また、これらの官能基を有するモノマーと共重合させても良いし、これらの官能基を有するポリマーとブレンドさせることもできる。これにより、更に溶媒への溶解性、耐熱性を向上させることができる。
前記官能基を有するモノマーにおいて、例えば、アセチレン結合を有する官能基を有するモノマーとして、アセチレン結合を有するジカルボン酸化合物としては、5−フェニルエチニルイソフタル酸、5−(4−フェニルエチニル−フェノキシ)−イソフタル酸、5−エチニルイソフタル酸、5−(4−エチニル−フェノキシ)−イソフタル酸、5−アダマンチルエチニル−イソフタル酸および5−フェニルエチニル−アダマンタン−1,3−ジカルボン酸、などが挙げられる。また、アセチレン結合を有するビスアミノフェノール化合物としては、2,7−ビスフェニルエチニル−9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−アミノ−フェニル)−フルオレン、2,7−ジエチニル−9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−アミノ−フェニル)−フルオレン、2,7−ビスフェニルエチニル−9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)−フェニル]−フルオレンおよび2,7−ジエチニル−9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)−フェニル]−フルオレンなどが挙げられる。
本発明の樹脂組成物には、前記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、シラン系に代表されるカップリング剤、加熱により酸素ラジカルや硫黄ラジカルを発生するラジカル開始剤、ジスルフィド類などの触媒類などの添加剤を用いることができる。
また、前記樹脂組成物に感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物等を添加することにより、当該樹脂組成物を感光性樹脂組成物として用いることもできる。例えば、具体例として、樹脂組成物中にヒドロキシル基を導入するか、または、一般式(1)におけるR1〜R10の内いずれかがヒドロキシル基の場合、すなわちポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体の場合は、感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物と一緒に用いることで、当該樹脂組成物をポジ型の感光性樹脂組成物として使用することができる。また、樹脂組成物中にメタクリロイル基のような光架橋性基を含む基を有する場合は、光開始剤を用いることで当該樹脂組成物をネガ型感光性樹脂組成物として用いることが可能である。
本発明の樹脂組成物は、上記成分を適宜配合し、これを混合することにより得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、樹脂膜などを作製する際に、これらを溶解若しくは分散させることが可能な有機溶媒に溶解または分散させることによりワニスとして、樹脂膜などの製造に用いるのが好ましい。前記有機溶媒として、例えば、N−メチル-2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレング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ジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジ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メチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン等を挙げることができ、これら以外であっても、溶解若しくは分散させることが可能な有機溶媒であれば、用いることができる。これらの有機溶媒は1種を用いてもよく、2種以上を混合して用いてよい。
また、用いる溶媒の量は、前記樹脂組成物が完全に溶解又は分散し得る量であればよく、特に制限されず、その用途に応じて適宜調整することができるが、一般的には、ワニス中の溶媒含有量は、70〜95重量%程度が好ましい。
次に、樹脂膜について説明する。
本発明の樹脂膜は、前述したような樹脂組成物を用いて得られるものである。これにより、当該樹脂膜は、密着性および寸法安定性に優れる。
前記樹脂膜は、例えば、半導体用の層間絶縁膜や表面保護膜、多層回路の層間絶縁膜、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜、エッチング保護膜(エッチングストッパー)、接着剤等として用いることができる。これらの中でも、半導体用の層間絶縁膜および表面保護膜、エッチング保護膜として好適に用いられる。
また、前記樹脂組成物に感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物等を添加することにより、当該樹脂組成物は感光性を有する表面保護膜として用いることもできる。
前記樹脂膜を、層間絶縁膜として用いる場合、例えば、前記樹脂組成物を、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒に溶解することでワニスを作製し、このワニスを適当な支持体、例えば、シリコンウエハやセラミック基板等に塗布して塗膜を形成する。塗布方法としては、スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等による方法が挙げられる。その後、塗膜を乾燥し、加熱処理をして、溶媒除去することにより、層間絶縁膜とすることができる。ポリイミド樹脂前駆体、ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体の場合は、溶媒除去に続いて、公知の方法により縮合反応および架橋反応させ、ポリイミド樹脂、または、ポリベンゾオキサゾール樹脂とし、それを含む樹脂組成物で構成される層間絶縁膜とすることができる。また、前記ポリイミド樹脂前駆体またはポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体から樹脂に変換したものが有機溶媒に溶解するものであれば、予め、ポリイミド樹脂、または、ポリベンゾオキサゾール樹脂に変換させた後、ワニスを作製し、その後同様の方法により、層間絶縁膜を得ることができる。その際、塗膜の加熱処理において、ポリイミド樹脂前駆体またはポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体を樹脂に変換する工程を必要としないので、加熱処理時間の短縮をすることができる。
前記層間絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、0.01〜20μmが好ましく、特に0.05〜10μmが好ましく、最も0.1〜0.7μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、プロセス適合性に優れる。
また、前記樹脂膜を前記半導体用の保護膜として用いる場合も、層間絶縁膜として用いる場合と同様に、前記樹脂組成物を、例えば、酸プロピレン、ジアセトンアルコール、N−メチル−2−ピロリドン等の有機溶媒に溶解することで、ワニスを作製し、このワニスを適当な支持体、例えば、シリコンウエハやセラミック基板等に塗布する。塗布方法としては、スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等による方法が挙げられる。その後、乾燥し、加熱処理をして、溶媒除去することにより、保護膜とすることができる。ポリイミド樹脂前駆体またはポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体の場合は、溶媒除去に続いて、脱水反応させ、ポリイミド樹脂またはポリベンゾオキサゾール樹脂とし、それを含む樹脂組成物で構成される保護膜とすることができる。
前記保護膜の厚さは、特に限定されないが、0.05〜70μmが好ましく、特に0.1〜50μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に半導体素子の保護特性および加工性の両方に優れる。
次に、半導体装置について好適な実施の形態に基づいて説明する。
図1は、本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
半導体装置100は、素子が形成された半導体基板1と、半導体基板1の上側(図1上側)に設けられた窒化珪素膜2と、窒化珪素膜2の上に設けられた層間絶縁膜3およびバリア層6で覆われた銅配線層4を有している。
層間絶縁膜3には、配線すべきパターンに対応した凹部が形成されており、その凹部内には銅配線層4が設けられている。
また、層間絶縁膜3と、銅配線層4との間には、改質処理層5が設けられている。
また、層間絶縁膜3の上側(窒化珪素膜2と反対側面)には、ハードマスク層7が形成されている。
また、本実施の形態では、層間絶縁膜3を用いた半導体装置100について説明したが、本発明はこれに限定されない。
本発明の半導体装置は、上述したような層間絶縁膜を用いているので寸法精度に優れ、絶縁性を十分に発揮できるので、それにより接続信頼性が優れている。
また、上述したような層間絶縁膜は、配線層との密着性に優れるので、半導体装置の接続信頼性をさらに向上できる。
また、上述したような層間絶縁膜は、誘電特性に優れているので、半導体装置の信号損失を低下することができる。
また、上述したような層間絶縁膜は、誘電特性に優れているので、配線遅延を低下することができる。
(実施例)
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、得られた化合物の同定には、以下の方法を用いた。
1. 質量分析(MS):日本電子(株)製JMS−700型質量分析装置を用いてフィールド脱着(FD)法で測定した。
2.元素分析:炭素、水素及び窒素はPERKIN ELMER社製2400型元素分析装置を用いて測定し、塩素はフラスコ燃焼滴定法で測定した。
(合成例1)
[4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンの合成]
300mLナスフラスコに、1−ブロモアダマンタン75.0g(349mmol)、1,3−ジヒドロキシベンゼン9.58g(87.0mmol)、トルエン25mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、130℃で24時間加熱撹拌を行った。続けて、溶媒を減圧除去し、得られた固体を、カラムクロマトグラフィーにより精製することにより、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン23.0g(60.8mmol;収率69.9%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた4,6−(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン22.0g(58.1mmol)、2−ベンジルオキシ−4−フルオロニトロベンゼン28.7g(116mmol)、炭酸カリウム32.1g(233mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド180mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、135℃で12時間、加熱撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−ニトロ−3−ベンジルオキシフェノキシ)ベンゼン40.5g(48.6mmol;収率83.6%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−ニトロ−3−ベンジルオキシフェノキシ)ベンゼン39.0g(46.8mmol)、10%パラジウム−活性炭1.49g(1.40mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更にイオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン24.0g(40.5mmol;収率86.5%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):593(M+
元素分析:理論値(/%):C,77.00;H,7.48;N,4.73;O,10.80、実測値(/%):C,76.95;H,7.50;N,4.71;O,10.81
(合成例2)
[4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンの合成]
合成例1において、1−ブロモアダマンタン75.0g(349mmol)の代わりに、1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタン84.8g(349mmol)を用いた以外は合成例1と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):648(M+
元素分析:理論値(/%):C,77.74;H,8.08;N,4.32;O,9.86、実測値(/%):C,77.70;H,8.03;N,4.31;O,9.88
(合成例3)
[4,6−ジ(3−(1−アダマンチル)−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンの合成]
合成例1において、1−ブロモアダマンタン75.0g(349mmol)の代わりに、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン121.9g(349mmol)を用いた以外は合成例1と同様に合成した。
以下に、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
MS(FD)(m/z):861(M+
元素分析:理論値(%):C、80.89;H,8.43;N、3.25;O,7.43、
実測値(%):C、80.83;H,8.49;N、3.32;O,7.33
(合成例4)
[4,6−ジ(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼンの合成]
合成例1において、1−ブロモアダマンタン75.0g(349mmol)の代わりに、1−ブロモ−3,5−ジメチル−7−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)アダマンタン141g(349mmol)を用いた以外は合成例1と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):973(M+
元素分析:理論値(/%):C,81.44;H,9.11;N,2.88;O,6.57、実測値(/%):C,81.40;H,9.10;N,2.87;O,6.56
(合成例5)
[9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレンの合成]
(1)[4,4’−ジアダマンチル−2−メチル−1,1’−ビフェニルの合成]
ジムロート冷却管および攪拌機を備えた1Lの3つ口フラスコに、マグネシウム3.19g(0.131mol)、5−アダマンチル−2−ブロモトルエン40g(0.131mol)およびテトラヒドロフラン200mLを仕込み、窒素雰囲気下で2時間還流して、グリニャール試薬を調製した。次に、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた1Lの3つ口フラスコに、1−アダマンチル−4−ブロモベンゼン38.15g(0.131mol)、ビス(トリフェニルホスフィン)二塩化パラジウム9.19mg(0.0131mmol)、THF300mLを仕込み、窒素を流した。ここに、上記で調製したグリニャール試薬のTHF溶液を加え、12時間還流した。続いて、10%塩酸水溶液60mL加え、30分間還流した。反応液を室温まで冷却し、分液漏斗を用いて有機層を分離し、水層をTHF50mLで2回抽出した。有機層を合わせて、飽和炭酸水素ナトリウム200mL、続いて水200mLで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒をエバポレーターで留去し、アルミナカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/THF=1:1)で精製することにより、4,4’−ジアダマンチル−2−メチル−1,1’−ビフェニル45.1gを得た(収率79%)。
(2)[2,7−ジアダマンチルフルオレノンの合成]
500mLのオートクレーブに、上記で得られた4,4’−ジアダマンチル−2−メチル−1,1’−ビフェニル45.1g(0.10mol)、二クロム酸カリウム36.8g(0.125mol)、水200mLを仕込み、250℃で48時間加熱した。冷却後、析出物を濾別し、イオン交換水200mLで3回洗浄後、再び濾別し、pH1の硫酸水溶液中で2時間攪拌した。水溶液から析出物を濾別し、イオン交換水200mLで3回洗浄後、メタノール100mLで洗浄し、2,7−ジアダマンチルフルオレノン42.2g(収率94%)を得た。
(3)[2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビスフェノールの合成]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、上記で得られた2,6−ジアダマンチルフルオレノン66.4g(0.148mol)、フェノール41.8g(0.444mol(3倍モル))を量り取り、イートン試薬(7.7wt%五酸化二リンのメタンスルホン酸溶液)203mLを加えて、窒素雰囲気下、150℃で12時間加熱した。反応液が室温に戻ってから、ゆっくりと30mLのイオン交換水を加えた。その語、分液漏斗に反応液を移し、酢酸エチル20mLで3回、抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで酢酸エチルを留去した。得られた租生成物を、カラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=4/1)で精製することにより、2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビスフェノール)74.3gを得た(0.12mol、収率81.1%)。
次に、温度計、撹拌機および還流管を備えた4つ口の500mLフラスコに、20%硝酸水溶液200mL(0.64mol)を入れ、激しく撹拌しながら、2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビスフェノール68.1g(0.11mol)を、少量ずつ添加した。添加中、内温は20℃〜30℃に保った。添加終了後、温度が上昇しなくなったら、引き続き1時間反応を続けた。その後、冷水約500mL中に注いで、粗生成物を濾別し、純水で洗い、乾燥した。さらに、粗生成物を、熱エタノールにより再結晶した。
得られた再結晶物を、減圧乾燥することにより、9,9−ビス(3−ニトロ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン生成物71.0g(0.10mol;収率91.0%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた9,9−ビス(3−ニトロ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン71.0g(0.10mol)、10%パラジウム−活性炭0.318g(0.30mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン61.0g(0.094mol;収率94.0%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):649(M+
元素分析:理論値(/%):C,83.30;H,7.46;N,4.32;O,4.93、実測値(/%):C,83.36;H,7.35;N,4.36;O,4.91
(合成例6)
[9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレンの合成]
合成例5において、1−アダマンチル−4−ブロモベンゼン38.15g(131mmol)代わりに、3,5−ジメチル−1−アダマンチル−4−ブロモベンゼン41.7g(131mmol)を用いた以外は合成例5と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):704(M+
元素分析:理論値(/%):C,83.48;H,8.01;N,3.97;O,4.54、実測値(/%):C,83.49;H,8.00;N,3.98;O,4.52
(合成例7)
[9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレンの合成]
300mLナスフラスコに、合成例5の中で得られた2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビスフェノール36.0g(58.1mmol)、2−ベンジルオキシ−4−フルオロニトロベンゼン28.7g(116mmol)、炭酸カリウム32.1g(233mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド180mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、135℃で12時間加熱撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、9,9−ビス[4−(4−ニトロ−3−ベンジルオキシフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン52.5g(48.9mmol;収率84.2%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた9,9−ビス[4−(4−ニトロ−3−ベンジルオキシフェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン50.2g(46.8mmol)、10%パラジウム−活性炭1.49g(1.40mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン34.6g(41.5mmol;収率88.7%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):1041(M+
元素分析:理論値(/%):C,84.20;H,6.97;N,2.69;O,6.15、実測値(/%):C,84.17;H,6.95;N,2.70;O,6.13
(合成例8)
[2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニルの合成]
3Lナスフラスコに、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン1210.9g(3.9mol)、2,2’−ジヒドロキシ−ビフェニル162.0g(870.0mmol)、トルエン250mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、130℃で24時間加熱撹拌を行った。続けて溶媒を減圧除去し、得られた固体を、カラムクロマトグラフィーにより精製することにより、2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル428.1g(592.0mmol;収率68.0%)を得た。
次に、温度計、撹拌機および還流管を備えた4つ口の500mLフラスコに、20%硝酸水溶液200mL(0.64mol)を入れ、激しく撹拌しながら、2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル216.9g(0.30mol)を、少量ずつ添加した。添加中、内温は20℃〜30℃に保った。添加終了後、温度が上昇しなくなったら、引き続き1時間反応を続けた。その後、冷水約500mL中に注いで、粗生成物を濾別し、純水で洗い、乾燥した。さらに、粗生成物を、熱エタノールにより再結晶した。
得られた再結晶物を、減圧乾燥することにより、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジニトロ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル207.3g(0.255mol;収率85.0%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジニトロ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル81.3g(0.10mol)、10%パラジウム−活性炭0.318g(0.30mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル69.3g(0.092mol;収率92.0%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):753(M+
元素分析:理論値(/%):C,82.93;H,9.10;N,3.72;O,4.25、実測値(/%):C,82.92;H,9.15;N,3.66;O,4.27
(合成例9)
[2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニルの合成]
合成例8において、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン1210.9g(3.9mol)の代わりに1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタン141g(349mmol)を用いた以外は合成例8と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):540(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.96;H,8.95;N,5.18;O,5.92、実測値(/%):C,79.98;H,8.94;N,5.17;O,5.93
(合成例10)
[2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))ビフェニルの合成]
合成例8において、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン1210.9g(3.9mol)の代わりに3−ブロモ−5,5’−7,7’−テトラメチル−1,1’−ビアダマンタン141g(349mmol)を用いた以外は合成例8と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):865(M+
元素分析:理論値(/%):C,83.28;H,9.78;N,3.24;O,3.70、実測値(/%):C,83.26;H,9.78;N,3.25;O,3.71
(合成例11)
[2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ]−5,5’−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ビフェニルの合成]
300mLナスフラスコに、合成例8の中で得られた2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル42.0g(58.1mmol)、2−ベンジルオキシ−4−フルオロニトロベンゼン28.7g(116mmol)、炭酸カリウム32.1g(233mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド180mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、135℃で12時間加熱撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、2,2’−ビス[4−(3−ベンジロキシ−4−ニトロ−フェノキシ)−フェニル]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル57.9g(49.2mmol;収率84.8%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた2,2’−ビス[4−(3−ベンジロキシ−4−ニトロ−フェノキシ)−フェニル]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル55.1g(46.8mmol)、10%パラジウム−活性炭1.49g(1.40mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル39.0g(41.6mmol;収率88.8%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):937(M+
元素分析:理論値(/%):C,82.01;H,8.17;N,2.99;O,6.83、実測値(/%):C,82.00;H,8.12;N,3.02;O,6.86
(合成例12)
[2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ]−5,5’−ビス(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)ビフェニルの合成]
合成例8において、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン1210.9g(3.9mol)の代わりに1−ブロモ−3,5−ジメチルアダマンタン141g(349mmol)を用いて得た2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニル29.6g(58.1mmol)を、合成例11において2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル42.0g(58.1mmol)の代わりに用いた以外は合成例11と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):724(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.52;H,7.79;N,3.86;O,8.83、実測値(/%):C,79.50;H,7.80;N,3.84;O,8.81
(合成例13)
[4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物の合成]
温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例1の中で得られた4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)、4−フルオロ安息香酸メチル38.8g(0.252mol)、N,N−ジメチルホルムアミド300mLを仕込み、更に、炭酸カリウム42.1g(0.304mol)を添加した。135℃で12時間攪拌した後、反応液を濾過した。濾液をイオン交換水2000mLに滴下した。析出した固体を、メタノール2000mLで2回洗浄し、50℃で2日間減圧乾燥することにより、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシメチル−フェノキシ)ベンゼン64.6g(0.105mol、収率86.1%)を得た。
[4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二カリウム塩の合成]
温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、n−ブタノール1L、水酸化カリウム(85%)65.9g(1.0mol)を仕込み、加熱還流して溶解した。これに、上記の操作を繰り返して得た4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシメチル−フェノキシ)ベンゼン61.5g(0.10mol)を加えて、30分間加熱還流した。これを、氷浴にて冷却し、析出した結晶を濾取した。この結晶をエタノール1Lで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥することによって、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二カリウム塩66.0g(0.095mol、収率95.0%)を得た。
温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、上記で得た4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二カリウム塩62.5g(0.09mol)、1,2−ジクロロエタン200mLを仕込み、0℃に冷却した。これに、塩化チオニル178.5g(1.5mol)を5℃以下で1時間かけて滴下した。その後、ジメチルホルムアミド1.5mL、ヒドロキノン1.5gを加え、45〜50℃で3時間撹拌した。冷却後、濾過して結晶を除き、結晶をクロロホルム50mLで洗浄した。濾液と洗浄液とを併せて、40℃以下で減圧濃縮し、得られた残渣を、ジエチルエーテル200mLで2回抽出濾過した。抽出液からジエチルエーテルを減圧留去することで、半固体の粗生成物を得た。これを、乾燥したn−ヘキサンで洗浄し、続いて、ジエチルエーテルで再結晶することで、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン−二塩化物38.9g(0.0594mol、収率66.0%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):656(M+
元素分析:理論値(/%):C,73.28;H,6.15;Cl,10.81;O,9.76、実測値(/%):C,73.25;H,6.21;Cl,10.75;O,9.79
(合成例14)
[4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物の合成]
合成例13において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに、4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)1,3−ジヒドロキシベンゼン53.0g(0.122mol)を用いた以外は、合成例13と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):711(M+
元素分析:理論値(/%):C,74.25;H,6.80;Cl,9.96;O,8.99、実測値(/%):C,74.23;H,6.81;Cl,9.98;O,8.96
(合成例15)
[4,6−ジ[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物の合成]
300mLナスフラスコに、3−ブロモ−1,1’−ビアダマンタン121.9g(349mmol)、1,3−ジヒドロキシベンゼン9.58g(87.0mmol)、トルエン25mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、130℃で24時間加熱撹拌を行った。続けて、溶媒を減圧除去し、得られた固体を、カラムクロマトグラフィーにより精製することにより、4,6−ジ[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−1,3−ジヒドロキシベンゼン37.4g(57.8mmol;収率66.4%)を得た。
次に、合成例13において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに、上記で得られた4,6−ジ[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−1,3−ジヒドロキシベンゼン78.9g(0.122mol)を用いた以外は、合成例13と同様に合成を行い、4,6−ジ[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):924(M+
元素分析:理論値(/%):C,77.98;H,7.42;Cl,7.67;O,6.93、実測値(/%):C,78.02;H,7.46;Cl,7.62;O,6.90
(合成例16)
[4,6−ジ[(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物の合成]
合成例13において4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに4,6−ジ[(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ジヒドロキシベンゼン92.6g(0.122mol)を用いた以外は合成例13と同様に合成した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):1036(M+
元素分析:理論値(/%):C,78.81;H,8.17;Cl,6.84;O,6.18、実測値(/%):C,78.79;H,8.20;Cl,6.82;O,6.19
(合成例17)
[2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビス安息香酸二塩化物の合成]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例5の中で得られた2,7−ジアダマンチルフルオレノン44.9g(100mmol)、安息香酸36.6g(300mmol)を量り取り、イートン試薬(7.7wt%五酸化二リンのメタンスルホン酸溶液)203mLを加えて、窒素雰囲気下、150℃で12時間加熱した。反応液が室温に戻ってから、ゆっくりと100mLのイオン交換水を加えた。その語、分液漏斗に反応液を移し、酢酸エチル100mLで3回、抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで酢酸エチルを留去した。得られた粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=4/1)で精製することにより、2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビス安息香酸54.7gを得た(81mmol、収率81%)。
次に、温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、上記の方法で得た2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビス安息香酸54.7g(81mmol)、1,2−ジクロロエタン200mLを仕込み、0℃に冷却した。これに、塩化チオニル178.5g(1.5mol)を、5℃以下で1時間かけて滴下した。その後、ジメチルホルムアミド1.5mL、ヒドロキノン1.5gを加え、45〜50℃で3時間撹拌した。冷却後、濾過して結晶を除き、結晶をクロロホルム50mLで洗浄した。濾液と洗浄液とを併せて、40℃以下で減圧濃縮し、得られた残渣を、ジエチルエーテル200mLで2回抽出濾過した。抽出液からジエチルエーテルを減圧留去することで、半固体の粗生成物を得た。これを、乾燥したn−ヘキサンで洗浄し、続いて、ジエチルエーテルで再結晶することで2,7−ジ(1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビス安息香酸二塩化物39.4g(55.4mmol、収率68.4%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):712(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.31;H,6.23;Cl,9.96;O,4.50、実測値(/%):C,79.34;H,6.26;Cl,9.87;O,4.53
(合成例18)
[2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビス安息香酸二塩化物の合成]
合成例17において、2,7−ジアダマンチルフルオレノン44.9g(100mmol)の代わりに2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレノン50.4g(100mmol)を用いた以外は合成例17と同様に実施した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):767(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.77;H,6.83;Cl,9.23;O,4.17、実測値(/%):C,79.75;H,6.80;Cl,9.21;O,4.16
(合成例19)
[9,9−ビス[4−(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン二塩化物の合成]
合成例13において4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに、合成例5の中で得られた2,7−ジ(1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビスフェノール75.5gを用いた以外は合成例13と同様に実施した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):896(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.09;H,5.85;Cl,7.91;O,7.14、実測値(/%):C,79.14;H,5.89;Cl,7.87;O,7.10
(合成例20)
[9,9−ビス[4−(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレン二塩化物の合成]
合成例13において4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに、2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビスフェノール82g(0.122mol)を用いた以外は合成例13と同様に実施した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):952(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.48;H,6.35;Cl,7.45;O,6.72、実測値(/%):C,79.46;H,6.32;Cl,7.42;O,6.73
(合成例21)
[2,2’−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル二塩化物の合成]
合成例13において4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン46.2g(0.122mol)の代わりに、合成例8で得られた2,2’−ジヒドロキシ−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル88.2g(0.122mol)を用いた以外は合成例13と同様に実施した。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:淡黄色固体
MS(FD)(m/z):1,000(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.26;H,7.26;Cl,7.09;O,6.40、実測値(/%):C,79.23;H,7.29;Cl,7.12;O,6.36
(合成例22)
[5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩から5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二塩化物の合成]
(1)[1−エチニルアダマンタンの合成]
文献(Y.Okano, T.Masuda and T.Higashimura, Journal of Polymer Science:Polymer Chemistry Edition, Vol.23, 2527−2537,1985)に記載の方法にしたがって、1−ブロモアダマンタンから1−エチニルアダマンタンを合成した。
(2)[5−ブロモ−イソフタル酸ジメチルから1−(3,5−ビス(メトキシカルボニル)フェニル)−2−(1−アダマンチル)エチンの合成]
温度計、ジムロート冷却管、窒素導入管および攪拌機を備えた1Lの4つ口フラスコに、5−ブロモ−イソフタル酸ジメチル125g(0.458mol)、トリフェニルホスフィン1.1g(0.00419mol)、ヨウ化銅0.275g(0.00144mol)および上記で得た1−エチニルアダマンタン64.26g(0.401mol)を仕込み、フラスコ中に窒素を流した。続いて、脱水トリエチルアミン375mLおよび脱水ピリジン200mLを加え、撹拌溶解した。1時間窒素を流し続けた後、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム0.3g(0.000427mol)を素早く添加し、オイルバスで1時間加熱還流した。その後、トリエチルアミンおよびピリジンを減圧留去し、粘稠な褐色溶液を得た。これを水500mLに注ぎ、析出した固形物を濾取し、さらに、水500mL、5mol/L塩酸500mL、水500mLで各2回洗浄した。この固形物を50℃で減圧乾燥することにより、121.5gの1−(3,5−ビス(メトキシカルボニル)フェニル)−2−(1−アダマンチル)エチンを得た(収率86%)。
(3)[1−(3,5−ビス(メトキシカルボニル)フェニル)−2−(1−アダマンチル)エチンから5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩の合成]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた5Lの4つ口フラスコに、n−ブタノール3Lおよび水酸化カリウム(85%)226g(2.72mol)を仕込み、加熱還流して溶解した。これに、上記で得た1−(3,5−ビス(メトキシカルボニル)フェニル)−2−(1−アダマンチル)エチン120g(0.341mol)を加えて、30分間加熱還流した。これを、氷浴にて冷却し、析出した結晶を濾取した。この結晶をエタノール1Lで2回洗浄し、60℃で減圧乾燥することによって、132.49gの5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩を得た(97%)。
(4)[5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩から5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸の合成]
上記で得た5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩7.6g(0.019mol)を20mLのイオン交換水に溶解し、5C濾紙にて濾過することによって不溶物を除去した。この濾液に5mol/L塩酸を、pHが1になるまで撹拌しながら加えた。析出した固形物を濾取し、更に、イオン交換水での洗浄、濾過を2回繰り返した。得られた固形物を、50℃で減圧乾燥することにより、5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸6.1gを得た(収率99.5%)。
外観:白色粉末
IR:1710−1680cm-1(カルボン酸)、2260−2190cm-1(エチニル基)
元素分析:理論値 C:74.06% H:6.21% O:19.73%、実測値 C:74.12% H:6.14% O:19.74%
(5)[5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩から5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二塩化物の合成]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、上記で得た5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二カリウム塩96.1g(0.24mol)および1,2−ジクロロエタン400mLを仕込み、0℃に冷却した。これに塩化チオニル391g(4.5mol)を5℃以下で1時間にかけて滴下した。その後、ジメチルホルムアミド4mLおよびヒドロキノン4gを加え、45〜50℃で3時間撹拌した。冷却後、濾過により冷却時に生じた結晶を除き、その結晶をクロロホルム150mLで洗浄した。濾液と洗浄液とをあわせて、40℃以下で減圧濃縮し、得られた残渣を、ジエチルエーテル200mLで2回抽出濾過した。抽出液からジエチルエーテルを減圧留去することで、半固体の粗生成物を得た。これを、乾燥したn−ヘキサンで洗浄し、続いてジエチルエーテルで再結晶することで、16.5gの5−(2−(1−アダマンチル)エチニル)イソフタル酸二塩化物を得た(収率19%)。
外観:白色粉末
IR:1800−1770cm-1(カルボン酸塩化物)、2260−2190cm-1(エチニル基)
MS(FD)(m/z):290(M+−2Cl)
元素分析:理論値 C:66.49% H:5.02% Cl:19.63 O:8.86%、実測値 C:66.41% H:5.08% Cl:19.70 O:8.81%
(合成例23)
[4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−フェノキシ)ベンゼンの合成]
300mLナスフラスコに、合成例1の中で得られた4,6−(1−アダマンチル)−1,3−ジヒドロキシベンゼン22.0g(58.1mmol)、4−フルオロニトロベンゼン17.2g(122mmol)、炭酸カリウム32.1g(233mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド180mLおよび撹拌子を投入し、窒素気流下、135℃で12時間加熱撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更に、イオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−ニトロ−フェノキシ)ベンゼン30.8g(49.6mmol;収率85.4%)を得た。
次に、300mLナスフラスコに、上記で得られた4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−ニトロ−フェノキシ)ベンゼン29.1g(46.8mmol)、10%パラジウム−活性炭1.49g(1.40mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド273mLおよび撹拌子を投入し、水素雰囲気下、25℃で24時間撹拌を行った。反応液を濾過した後、イオン交換水1Lに投入した。析出固体を濾過により回収し、更にイオン交換水1L中で1時間撹拌した後、減圧下で乾燥させることで、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−フェノキシ)ベンゼン22.3g(39.7mmol;収率84.9%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):561(M+
元素分析:理論値(/%):C,81.39;H,7.91;N,5.00;O,5.71、実測値(/%):C,81.35;H,7.88;N,5.03;O,5.74
(合成例24)
[2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン−9,9−ビス(4−アニリン)の合成]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例5の中で得られた2,7−ジアダマンチルフルオレノン44.9g(100mmol)、アニリン27.9g(300mmol)を量り取り、イートン試薬(7.7wt%五酸化二リンのメタンスルホン酸溶液)203mLを加えて、窒素雰囲気下、150℃で12時間加熱した。反応液が室温に戻ってから、ゆっくりと100mLのイオン交換水を加えた。その後、分液漏斗に反応液を移し、水酸化ナトリウムでpH7にした後、酢酸エチル100mLで3回、抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで酢酸エチルを留去した。得られた粗生成物を、カラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=4/1)で精製することにより、2,7−ジ(1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビス(4−アニリン)51.2gを得た(83mmol、収率83%)。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:茶色固体
MS(FD)(m/z):617(M+
元素分析:理論値(/%):C,87.62;H,7.84;N,4.54、実測値(/%):C,87.64;H,7.87;N,4.49;
(合成例25)
[9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン−二無水物]
温度計、ジムロート冷却管および攪拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例5で得られた2,7−ジアダマンチルフルオレノン66.4g(0.148mol)、o−キシレン47.1g(0.444mol(3倍モル))を量り取り、イートン試薬(7.7wt%五酸化二リンのメタンスルホン酸溶液)203mLを加えて、窒素雰囲気下、150℃で12時間加熱した。反応液が室温に戻ってから、ゆっくりと30mLのイオン交換水を加えた。その後、分液漏斗に反応液を移し、酢酸エチル20mLで3回、抽出操作を行い、硫酸マグネシウムで乾燥させた後、エバポレーターで酢酸エチルを留去した。得られた粗生成物を,カラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル=4/1)で精製することにより、9,9−ビス(3,4−ジメチル−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン77.2gを得た(0.12mol、収率80.9%)。
次に、温度計、攪拌機および還流管を備えた3Lの4つ口セパラフラスコに、上記で得た9,9−ビス(3,4−ジメチル−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン77.2g(0.12mol)、過マンガン酸カリウム89.0g(0.563mol)、ピリジン1Lおよび水100mLを仕込み、100℃で加熱還流した。
還流を開始して、30分毎に、過マンガン酸カリウム38.7g(0.245mol)、および水160mLを添加した。これを合計4回繰り返した。還流を開始して5時間後に、水160mLを追加した。その後、更に6時間加熱還流した。析出物を熱時濾過し、その濾液を濃縮したものに、6mol/lの塩酸400mLを添加して、生じた沈殿を濾取した後、乾燥することにより、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン36.6gを得た(0.048mol、収率40%)。
次に、温度計、攪拌機および還流管を備えた500mLの4つ口セパラフラスコに、上記で得た9,9−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン35.1g(0.046mol)と無水酢酸34.5g(0.276mol)を仕込み、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレンが完全に溶解するまでゆるやかに還流した。その後、さらに約10分加熱し、反応混合物を磁製ざらに注ぎ、放冷する。固化したら粉砕しろ過した。得られた結晶塊を、アルコールを含まないエーテル75mLの中で粉砕し、再びろ過した。空気中で短時間乾燥した後、105℃で一定重量になるまで乾燥し、9,9−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン二無水物29.7g(0.0409mol、収率89.0%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:薄黄色固体
MS(FD)(m/z):727(M+
元素分析:理論値(/%):C,80.97;H,5.82、O、13.21、実測値(/%):C,80.95;H,5.88;O,13.17;
(合成例26)
[1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼン−二無水物]
温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例15の中で得られた4,6−ジ[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−1,3−ジヒドロキシベンゼン35.9g(55.5mmol)、4−フルオロフタル酸ジメチル19.0g(114.5mmol)、N,N−ジメチルホルムアミド150mLを仕込み、更に、炭酸カリウム19.1g(138.1mmol)を添加した。135℃で12時間攪拌した後、反応液を濾過した。濾液を、イオン交換水1000mLに滴下した。析出した固体を、メタノール1000mLで2回洗浄し、50℃で2日間減圧乾燥することにより、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシジメチル−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ベンゼン51.8g(50.2mmol、収率90.5%)を得た。
温度計、ジムロート冷却管および撹拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、n−ブタノール500mL、水酸化カリウム(85%)33.0g(0.5mol)を仕込み、加熱還流して溶解した。これに、上記の操作を繰り返して得た1,3−ビス(3,4−ジカルボキシジメチル−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼン51.6g(50mmol)を加えて30分間加熱還流した。これを、氷浴にて冷却し、析出した結晶を濾取した。この結晶を、100mLのイオン交換水に溶解し、5mol/L塩酸を、pHが1になるまで攪拌しながら加えた。析出した固形物を濾取し、イオン交換水で洗浄、濾過を2回繰り返した。更にエタノールで2回洗浄を繰り返した。得られた固体を、50℃で減圧乾燥することにより、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ベンゼン45.5g(46.7mmol、収率93.3%)を得た。
次に、温度計、攪拌機および還流管を備えた500mLの4つ口セパラフラスコに、上記で得た1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼン44.9g(0.046mol)と無水酢酸34.5g(0.276mol)を仕込み、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼンが完全に溶解するまで、ゆるやかに還流した。その後、さらに約10分加熱し、反応混合物を磁製ざらに注ぎ、放冷する。固化したら粉砕しろ過した。得られた結晶塊を、アルコールを含まないエーテル75mLの中で粉砕し、再びろ過した。空気中で短時間乾燥した後、105℃で一定重量になるまで乾燥し、1,3−ビス(3,4−ジカルボキシ−フェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼン二無水物37.8g(0.0409mol、収率87.4%)を得た。
以下に、外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた化合物が目的物であることを示している。
外観:薄黄色固体
MS(FD)(m/z):938(M+
元素分析:理論値(/%):C,79.29;H,7.08、O、13.63、実測値(/%):C,79.32;H,7.05;O,13.63;
[ベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造]
温度計、ジムロート冷却管、および攪拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、窒素気流下で、合成例1で得た4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)を、乾燥したN−メチル−2−ピロリドン800gに溶解し、ピリジン17.4g(0.22mol)を添加した後、−15℃に冷却し、合成例13で得た4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)を、少しずつ添加した。滴下終了後、−15℃で、1時間撹拌後、室温まで戻し、室温で5時間撹拌した。その後、反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、21,000であった。
[樹脂膜の製造]
上記ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を、N−メチル−2−ピロリドンに溶解し、テフロン(登録商標)フィルターで濾過して、コーティング用のワニスを得た。このワニスを、シリコンウエハ上にスピンコーターを用いて塗布した。その後、窒素雰囲気のオーブン中で、90℃/1分間、400℃/1時間で加熱し、樹脂膜を得た。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例3で得た4,6−ジ(3−(1−アダマンチル)−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン81.8g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに、合成例15で得た4,6−ジ[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物92.4g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、25,000であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例5で得た9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン61.6g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例17で得た2,7−ジアダマンチルフルオレン−9,9−ビス安息香酸二塩化物71.2g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、22,000であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例6で得た9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレン66.8g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例18で得た2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)フルオレン−9,9−ビス安息香酸二塩化物76.7g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、24,500であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例7で得た9,9−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン79.1g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例19で得た9,9−ビス[4−(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(1−アダマンチル)−フルオレン二塩化物89.6g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、27,000であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例9で得た2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−ビフェニル51.3g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例20で得た9,9−ビス[4−(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−2,7−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−フルオレン二塩化物95.2g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、24,500であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例8で得た2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ビフェニル46.0g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例21で得た2,2’−ビス[(4−カルボキシ−フェノキシ)−フェニル]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル二塩化物100.0g(0.10mol)を用いた以外は、実施例
1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、26,000であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例11で得た2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ−フェノキシ)]−5,5’−ビス[3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)]−ビフェニル89.0g(0.095mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、24,000であった。
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例2で得た4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン64g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに合成例14で得た4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物71g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、20,000であった。
実施例2のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、合成例4で得た4,6−ジ(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン92g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物の代わりに、合成例16で得た4,6−ジ[3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)]−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物103g(0.10mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、16,000であった。
実施例8のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ−フェニル]−5,5’−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))ビフェニル89.0g(0.095mol)の代わりに、合成例10で得た2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジアミノ−5,5’−ビス(3−(5,7−ジメチル−1−アダマンチル)−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル))ビフェニル82g(0.095mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、26,000であった。
実施例8のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ−フェニル]−5,5’−ビス(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル)−ビフェニル89.0g(0.095mol)の代わりに、合成例12で得た2,2’−ビス[4−(3−ヒドロキシ−4−アミノ)フェノキシ]−5,5’−ビス(3−(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)ビフェニル68g(0.095mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、15,000であった。
温度計、ジムロート冷却管、および攪拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2で得た4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン64.8g(0.10mol)を、乾燥したN−メチル−2−ピロリドン800gに溶解し、ピリジン17.4g(0.22mol)を添加した後、60℃に加熱し、5,5’,7,7’−テトラメチル−1,1’−ビアダマンタン−3,3’−ジカルボン酸クロリド42.8g(0.095mol)を、少しずつ添加した。添加終了後、60℃で、3時間撹拌後した。その後、氷浴にして、内温を5℃以下に保ちながら、安息香酸クロリド2.10g(0.015mol)を添加した。反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、15,000であった。
温度計、ジムロート冷却管、および攪拌機を備えた2Lの4つ口フラスコに、窒素気流下で、合成例2で得た4,6−ジ(3,5−ジメチル−1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン64.8g(0.10mol)を、乾燥したN−メチル−2−ピロリドン800gに溶解し、ピリジン17.4g(0.22mol)を添加した後、60℃に加熱し、5,5’,7,7’−テトラメチル−1,1’−ビアダマンタン−3,3’−ジカルボン酸クロリド31.6g(0.070mol)を、少しずつ添加した。添加終了後、60℃で、3時間撹拌後した。その後、氷浴にして、内温を5℃以下に保ちながら、5−フェニルエチニル−イソフタル酸クロリド7.57g(0.025mol)を、少しずつ添加した。添加終了後、内温を5℃以下に保ちながら、安息香酸クロリド2.10g(0.015mol)を添加した。反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、16,000であった。
攪拌装置、窒素導入管、原料投入口を備えたセパラブルフラスコ中、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−フェノキシ)ベンゼン53.3g(0.095mol)を乾燥したN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す)800gに溶解した。乾燥窒素下、10℃に溶液を冷却して9,9−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジアダマンチル−フルオレン−二無水物72.7g(0.1mol)を投入した。投入から5時間後に室温まで戻し、室温で2時間攪拌した。その後、反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ポリイミド樹脂前駆体を得た。
得られたポリイミド樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、24,000であった。
攪拌装置、窒素導入管、原料投入口を備えたセパラブルフラスコ中、2,7−ジ(1−アダマンタン)−フルオレン−9,9−ビス(4−アニリン)58.6g(0.095mol)を乾燥したN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す)1Lに溶解する。乾燥窒素下、10℃に溶液を冷却して1,3−ビス(3,4−ジカルボキシフェノキシ)−4,6−ビス[(3−(1−アダマンチル)−(1−アダマンチル))−ベンゼン−二無水物93.9g(0.1mol)を投入した。投入から5時間後に室温まで戻し、室温で2時間攪拌した。その後、反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ポリイミド樹脂前駆体を得た。
得られたポリイミド樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、24,000であった。
(比較例1)
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、3,3’−ジヒドロキシ−4,4’−ジアミノ−ビフェニル20.6g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりにイソフタル酸二塩化物(東京化成製)20.3gを用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、19,000であった。
(比較例2)
実施例1のベンゾオキサゾール樹脂前駆体の製造において、4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−アミノ−3−ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン56.3g(0.095mol)の代わりに、9,9−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシ−フェニル)−フルオレン36.1g(0.095mol)を用い、さらに4,6−ジ(1−アダマンチル)−1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)ベンゼン二塩化物65.6g(0.10mol)の代わりに1,3−ビス(4−カルボキシ−フェノキシ)−ベンゼン38.7g(0.1mol)を用いた以外は、実施例1と同様に反応を行い、ベンゾオキサゾール樹脂前駆体を得た。
得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、20,000であった。
(比較例3)
攪拌装置、窒素導入管、原料投入口を備えたセパラブルフラスコ中、m−フェニレンジアミン10.3g(0.095mol)を乾燥したN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す)300gに溶解した。窒素気流下、10℃に溶液を冷却してビフェニルテトラカルボン酸二無水物29.4g(0.1mol)を投入した。投入から5時間後に室温まで戻し、室温で2時間攪拌した。その後、反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ポリイミド樹脂前駆体を得た。
得られたポリイミド樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、20,000であった。
(比較例4)
攪拌装置、窒素導入管、原料投入口を備えたセパラブルフラスコ中、フルオレン−9,9−ビス(4−アニリン)33.1g(0.095mol)を乾燥したN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPと略す)300gに溶解する。乾燥窒素下、10℃に溶液を冷却して2,4−ビス[(3,4−ジカルボキシ)−フェノキシ]−ベンゼン二無水物40.2g(0.1mol)を投入した。投入から5時間後に室温まで戻し、室温で2時間攪拌した。その後、反応液を蒸留水4Lに小さな液滴で滴下し、沈殿物を集めて乾燥することにより、ポリイミド樹脂前駆体を得た。
得られたポリイミド樹脂前駆体の数平均分子量(Mn)を、東ソー株式会社製GPCを用いてポリスチレン換算で求めたところ、23,000であった。
実施例1〜16および比較例1〜4で得られた樹脂膜について以下の評価を行った。評価項目を方法と共に示す。得られた結果を表1に示す。
1. 溶解性
ポリベンゾオキサゾール樹脂前駆体またはポリイミド樹脂前駆体1gと、N−メチル−2−ピロリドン3gを、ふた付きのガラス製サンプル容器に精秤し、撹拌子で1時間撹拌後の不溶物の有無により判断した。
2. 耐熱性
耐熱性は、ガラス転移温度および熱分解温度で評価した。ガラス転移温度は、得られた樹脂膜を動的粘弾性測定装置(セイコーインスツルメンツ(株)製DMS6100)で300mL/minの窒素気流下、昇温速度3℃/min、周波数1Hzの条件により測定し、tanδのピークトップ温度をガラス転移温度とした。
また、熱分解温度は、得られた樹脂膜をTG/DTA測定装置(セイコーインスツルメンツ(株)製TG/DTA220)を用いて、200mL/minの窒素気流下、昇温速度10℃/minの条件により測定し、重量の減少が5%に到達した温度を熱分解温度とした。
3. 比誘電率
JIS−K6911に準拠し、周波数100kHzで、ヒューレットパッカード社製HP−4284A Precision LCRメーターを用いて半導体用接着フィルムの容量測定を行い下記計算式により比誘電率を算出した。
比誘電率=(容量測定値×フィルムの厚み)/(真空の誘電率×測定面積)
Figure 0004821238
表1から明らかなように実施例1〜16は、ガラス転移温度および熱分解温度が高く、耐熱性に優れていた。
また、実施例1〜16は、溶剤に溶解可能であり、かつ誘電率が低く、作業性および誘電特性に優れていることが示された。
また、比較例1は、溶解性が悪く、樹脂膜を作製することができず、ガラス転移温度、熱分解温度、誘電率が測定できなかった。
また、比較例2〜4は、熱分解温度は優れていたが、ガラス転移温度は低く、誘電率は高かった。
次に、層間絶縁膜および半導体装置について説明する。
[コーティング用ワニスおよび半導体装置の製造]
実施例2で得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体を、N−メチル−2−ピロリドンに溶解し、テフロン(登録商標)フィルターで濾過して、コーティング用ワニスを得た。
半導体基板の上に公知の方法で窒化珪素層を形成し、該窒化珪素層上に上記で得られたコーティング用ワニスをスピンコーターにより塗布して、窒素雰囲気のオーブン中で、90℃/1分間、400℃/1時間で加熱処理して、厚さ0.3μmの層間絶縁膜を形成した。
次に、前記層間絶縁膜に所定のパターンを形成するように金属配線を形成して、半導体装置を得た。
[コーティング用ワニスおよび半導体装置の製造]
実施例3で得られたベンゾオキサゾール樹脂前駆体を、N−メチル−2−ピロリドンに溶解し、テフロン(登録商標)フィルターで濾過して、コーティング用ワニスを得た。
半導体基板の上に公知の方法で窒化珪素層を形成し、該窒化珪素層上に上記で得られたコーティング用ワニスをスピンコーターにより塗布して、窒素雰囲気のオーブン中で、90℃/1分間、400℃/1時間で加熱処理して、厚さ0.3μmの層間絶縁膜を形成した。
次に、前記層間絶縁膜に所定のパターンを形成するように金属配線を形成して、半導体装置を得た。
[コーティング用ワニスおよび半導体装置の製造]
実施例13で得られたポリイミド樹脂前駆体を、N−メチル−2−ピロリドンに溶解し、テフロン(登録商標)フィルターで濾過して、コーティング用ワニスを得た。
半導体基板の上に公知の方法で窒化珪素層を形成し、該窒化珪素層上に上記で得られたコーティング用ワニスをスピンコーターにより塗布して、窒素雰囲気のオーブン中で、90℃/1分間、350℃/1時間で加熱処理して、厚さ0.3μmの層間絶縁膜を形成した。
次に、前記層間絶縁膜に所定のパターンを形成するように金属配線を形成して、半導体装置を得た。
得られた半導体装置について配線遅延速度を評価した。
実施例17、18および19の層間絶縁膜を用いて得られた半導体装置と、この半導体装置と同様な構成でSiO2絶縁膜を有する半導体装置との配線遅延の程度を比較した。評価の基準には、リングオシュレータの発信周波数から換算して求めた信号遅延時間を採用した。両者を比較した結果、本発明で得られた半導体装置では、配線遅延が少なく、実施例17では約20%の速度が向上し、実施例18では約15%の速度が向上し、また、実施例19では約10%の速度の向上があることが確認された。
本発明の樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物、ポリベンゾキサゾール樹脂組成物、ワニス、樹脂膜およびこれらを用いた半導体装置は、耐熱性、電気特性に優れた低誘電率の層間絶縁膜を構成する有機材料(とりわけ樹脂前駆体)として、あるいは、耐熱性、電気特性に優れた低誘電率層間絶縁膜を備えた半導体装置として利用可能である。
図1は、本発明の半導体装置の一例を模式的に示す断面図である。
符号の説明
1 半導体基板
2 窒化珪素膜
3 層間絶縁膜
4 銅配線層
5 改質処理層
6 バリア層
7 ハードマスク層
100 半導体装置

Claims (10)

  1. 一般式(1)で表される構造を有する化合物を含む樹脂組成物。
    Figure 0004821238
    [式(1)中、Arは芳香族基を示し、aは1を示す。またR11は、水素または炭素数1以上の有機基を示し、qが2以上の整数である場合、R11は互いに同じであっても異なっていても良い。R1からR5およびR6からR10は、それぞれのベンゼン環において少なくとも1つがArとの結合部位であり、それ以外は、水素、脂環式構造を有する基、該脂環式構造を有する基以外の炭素数1以上10以下の有機基、ヒドロキシル基およびカルボキシル基のいずれかを示すものであり、R 2 もしくはR 3 、およびR 7 もしくはR 8 としてカルボキシル基を示す。また、R11、R1からR5およびR6からR10は、少なくとも1つが脂環式構造を有する基を示す。qは、1以上の整数である。Xは、−NHCO−を示す。]
  2. 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R11として炭素数1以上の有機基を有し、該有機基の内、少なくとも1つが脂環式構造を有する基である請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、一般式(1)におけるArとして一般式(2)で表される構造から選ばれる基を有するものである請求項1または2に記載の樹脂組成物。
    Figure 0004821238
    [式中、Yは、−O−、−S−、−OCO−および−COO−のいずれかを示す。]
  4. 前記脂環式構造を有する基は、アダマンタン構造を有する基である請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂組成物。
  5. 前記アダマンタン構造を有する基は、炭素数1以上20以下のアルキル基を有するものである請求項に記載の樹脂組成物。
  6. 前記樹脂組成物において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環することにより得られた請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂組成物。
  7. 請求項1乃至5のいずれかに記載の樹脂組成物において、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を脱水閉環することにより得られたポリイミド樹脂組成物。
  8. 請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂組成物、請求項に記載のポリイミド樹脂組成物より得られるワニス。
  9. 請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂組成物、請求項に記載のポリイミド樹脂組成物または請求項に記載のワニスを、加熱処理して得られる樹脂膜。
  10. 請求項に記載の樹脂膜を有することを特徴とする半導体装置。
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