JPH09194431A - ジカルボン酸誘導体及びその製造方法 - Google Patents

ジカルボン酸誘導体及びその製造方法

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JPH09194431A JP8245516A JP24551696A JPH09194431A JP H09194431 A JPH09194431 A JP H09194431A JP 8245516 A JP8245516 A JP 8245516A JP 24551696 A JP24551696 A JP 24551696A JP H09194431 A JPH09194431 A JP H09194431A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属イオン不含の水性アルカリ現像剤にも無
毒性有機溶剤にも良好に溶解するポリ−o−ヒドロキシ
アミド及びポリ−o−メルカプトアミドの製造を可能に
するジカルボン酸誘導体を提供する。 【解決手段】 以下の構造式: 【化1】 [式中X=O、S、(CH2 m 、C(CF3 )及びC
2 −CF(CF3 )を表し、その際m=1〜10であ
り、Rは以下の化合物、即ちフルオル−又はトリフルオ
ルメチル−及びニトロ−又はシアノフェノール、−チオ
フェノール又は−アミノベンゾール、4−ヒドロキシ
−、4−メルカプト−又は4−アミノクマリン、N−ヒ
ドロキシスクシン−又はN−ヒドロキシマレインイミ
ド、2−ヒドロキシ−又は2−メルカプトベンズオキサ
ゾール又は−ベンゾチアゾール及び1−ヒドロキシ−又
は1−メルカプトベンゾチリアゾールから誘導され
る。]のジカルボン誘導体を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ジカルボン酸誘導
体、即ちジエステル、ジチオエステル及びジアミド及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マイクロエレクトロニクス分野において
は耐高熱性のポリマーを特に保護層及び絶縁層又は誘電
体として必要とする(これに関しては例えば「エスエイ
エムピーイー・ジャーナル(SAMPE Journa
l)」第25巻(1989年)第6号、第18〜23頁
及び「マルチチップモジュールに関する1992年国際
会議議事録(Proceedings of the
1992 International Confer
ence of Multichip Module
s)」第394〜400頁参照)。使用されるポリマー
の幾つか、例えば芳香族ポリエーテルのホモ及びコポリ
マー並びにポリイミド(PI)及びポリベンズオキサゾ
ール(PBO)の前駆体は有機溶剤に良好に溶解し、良
好な箔形成特性を示し、遠心分離法により電子デバイス
に施すことができる(これに関しては例えば「高性能ポ
リマー(High Performance Poly
mer)」第4巻(1992年)第2号、第73〜80
頁及び「先端技術用ポリマー(Polymers fo
r Advanced Technologies)」
第4巻(1993年)第217〜233頁参照)。
【0003】上記形式のポリマー前駆体は熱処理により
環化され、即ち相応するポリマー(PI又はPBO)に
置換される。その際最終特性が生じる。即ち環化により
ポリ−o−ヒドロキシアミドの親水基、つまりNH−、
OH−及びCO基は消滅し、これらは誘電特性及び水吸
収性に否定的に作用する。これは例えば(1イミド単位
につき2個のCO基を有する)ポリイミド及び特に(1
イミド単位につき2個のCO基及び1個のOH基を有す
る)ヒドロキシポリイミドに対するポリベンズオキサゾ
ールの本質的利点である。更に環化は良好な誘電特性及
び最終生成物の低い水吸収性にとって重要であるばかり
でなく、その耐高熱性にとっても重要である。
【0004】PI及びPBO前駆体は、例えば適当な光
活性成分を添加して感光性により調整可能であり、それ
により直接、即ち補助レジストを使用せずにパターン化
可能である。従ってこの直接のパターン化は間接的パタ
ーン化に比べて著しい価格的利点を提供するため重要で
ある。
【0005】感光性のPBO前駆体は大抵の感光性PI
前駆体とは異なり、いわゆる“バイアホール(via
hole)”のパターン化の際ネガ作用の系と比べて面
のごく僅かな部分のみが露光されるにすぎないため欠陥
密度が小さいというようなポジ型のパターン化可能性の
利点を提供する。更にアルカリ可溶性のPBO前駆体を
使用した場合水性アルカリ現像剤の使用を可能にする。
更に光パターン化後この前駆体の環化は焼なましにより
行われる。
【0006】水性アルカリ性により現像可能のPBO前
駆体は既に公知である(これに関しては欧州特許第00
23662号、欧州特許出願公開第0264678号及
び欧州特許第0291779号明細所参照)。その際使
用されるフォトリソグラフィによるプロセスは環化を除
いて公知のノボラック及びキノンジアジドをベースとす
るポジ型レジストのパターン化の際と同様の世界的に多
数の生産ラインで使用されているプロセスである(これ
に関しては例えばソアネ(D.S.Soane)及びマ
ルチネンコ(Z.Martynenko)による「マイ
クロエレクトロニクスにおけるポリマーの基礎及び応用
(Polymers in Microelectro
nics−Fundamentals and App
lications)」エルセヴィール(Elsevi
er)、アムステルダム、1989年、第77〜124
頁参照)。
【0007】PBO前駆体のアルカリ可溶性は水性アル
カリ性により現像可能の感光性誘電体のベースポリマー
としてのその使用にとって重要な前提条件である。マイ
クロエレクトロニクス分野への使用にとってこの前駆体
は、この種の現像剤を光パターン化の際にも使用できる
ように金属イオン不含の現像剤に可溶でなければならな
い。即ち金属イオンを含む現像剤はデバイスの電気的機
能に悪影響を及ぼしかねない。
【0008】アルカリ可溶性のPBO前駆体、即ちポリ
−o−ヒドロキシアミドの製造に最もよく行われている
方法はジカルボン酸塩化物を適当なビス−o−アミノフ
ェノールと反応させるものである。反応の際に生じる塩
化水素を捕捉するために通常ピリジンのような可溶性塩
基を添加する(欧州特許出願公開第0264678号及
び欧州特許第0291779号明細書参照)。この方法
により確かに金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に可
溶の前駆体を製造できるが、しかし塩素イオンがポリマ
ー中に残留することは欠点である。塩素イオンが腐食の
原因となり、デバイスの機能を著しく損傷しかねないた
め、この種のポリマーをマイクロエレクトロニクスデバ
イスの被覆材料として使用することはできない。従って
このポリマーをイオン交換体により洗浄する必要があ
る。しかしこの洗浄方法は経費を要し、高価なものにつ
く。即ちこの方法はイオン交換カラムの準備、ポリマー
の溶解、溶液のカラムを通しての貫流及び後洗浄並びに
新たな沈澱及び乾燥のような付加的処理工程を含むもの
である。
【0009】またポリ−o−ヒドロキシアミドの製造の
場合ジカルボン酸塩化物を主にビス−o−アミノフェノ
ールのアミノ基と(アミド形成下に)反応させるが、し
かし(エステル形成下に)そのヒドロキシル基とは反応
させない、即ちエステル形成に対してアミド形成の反応
選択度が高くなければならないという要件が満たされな
ければならない。エステル形成を排除又は強力に抑制で
きなければ、それがアルカリ可溶性の十分でないポリマ
ーを生じることになる。更に反応選択度が低ければポリ
マー溶液中にゲル形成を来し、その際製造されるポリ−
o−ヒドロキシアミドは濾過不能となり、使用すること
ができなくなる。
【0010】塩化物不含のポリ−o−ヒドロキシアミド
及び同様にポリ−o−メルカプトアミドの合成方法も既
に公知である。例えば欧州特許出願公開第015872
6号明細書からジヒドロキシ−又はジメルカプトジアミ
ノ化合物をカルボジイミドの存在下にジカルボン酸と反
応させることは公知である。しかしこの反応の場合尿素
の転位反応により残留する尿素基がしばしば問題を起こ
す。即ちそれらの尿素基はポリベンズオキサゾール又は
ポリベンゾチアゾールの耐熱性並びにそれらから形成さ
れる層の品質に悪影響を及ぼす。更にこの方法により製
造されるポリマーは金属イオン不含の水性アルカリ現像
剤に十分に溶解しない。
【0011】ポリ−o−ヒドロキシアミドの塩化物不含
の他の製造方法では、ジカルボン酸をビス−o−アミノ
フェノールと1−エトキシカルボニル−2−エトキシ−
1,2−ジヒドロキノリン及び1,1′−カルボニルジ
オキシ−ジ−1,2,3−ベンゾトリアゾールのような
凝縮反応試薬と反応させるものがある(欧州特許出願公
開第0391196号明細書参照)。しかしこの方法で
製造されるポリマーは同様に金属イオン不含の水性アル
カリ現像剤に不十分な可溶性を示すに過ぎない。
【0012】またアミドの形成を燐化合物により実施す
る方法も公知である(これに関しては欧州特許出願公開
第0481402号、米国特許第4331592号及び
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3716629号明細
書参照)。しかしポリ−o−ヒドロキシアミドの場合こ
の種の合成は環化された、即ちアルカリ不溶性の生成物
を生じるか又はポリマー中に一部化学的に結合された燐
含有基が残留し、そのため燐のドーピング特性によりこ
のポリマーはマイクロエレクトロニクス分野で使用する
ことができなくなる。即ちイオン不純物とは異なりこの
種の基は例えばイオン交換体により除去することができ
ない。
【0013】金属イオン不含の水性アルカリ現像剤に十
分な可溶性を示すこと以外に、ポリベンズオキサゾール
−及びポリベンゾチアゾール前駆体は種々の無毒性有機
溶剤に良好な可溶性を示さなければならない。有機溶剤
への可溶性は例えばヒドロキシル基のアセチル化により
改善することができる(これに関しては欧州特許出願公
開第0264678号明細書参照)が、しかしそれによ
り同時にアルカリ現像剤への可溶性は低下される。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、金属
イオン不含の水性アルカリ現像剤にもまた無毒性有機溶
剤にも良好に溶解するポリ−o−ヒドロキシアミド及び
ポリ−o−メルカプトアミドの製造を可能にするジカル
ボン酸誘導体を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための課題】この課題は本発明によ
り、以下の構造式
【化9】 [式中X=O、S、(CF2 )m、C(CF3 2 又は
CF2 −CF(CF3 )であり、その際m=1〜10で
あり、Rは以下の意味を有する:
【化10】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、R3
4 、R5 =H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関
係)であり、基R1 〜R5 の少なくとも1個はF又はC
3 であり、基R1 〜R5 のうち最大2個はCH3 又は
CF3 である;また
【化11】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、=H、
F、CH3 、CF3 、CN又はNO2 (互いに無関係)
であり、基R1 及びR2 の少なくとも1個はCN又はN
2 である;また
【化12】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、R3
4 =H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であ
り、基R1 〜R4 のうち最大2個はCH3 又はCF3
ある;また
【化13】 その際R1 、R2 、=H、F、CH3 又はCF3 (互い
に無関係)である;また
【化14】 その際Z=O又はSであり、R1 、R2 、R3 、R4
H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であり、基
1 〜R4 のうち最大2個はCH3 又はCF3 であ
る。]のジカルボン酸誘導体により解決される。
【0016】本発明によるジカルボン酸誘導体はジエス
テル、ジチオエステル及びジアミド、即ちいわゆる活性
な酸誘導体である。これらの活性なエステル、チオエス
テル及びアミドは以下の化合物、即ちフルオル−又はト
リフルオルメチル−及びニトロ−又はシアノフェノー
ル、−チオフェノール又は−アミノベンゾール、4−ヒ
ドロキシ−、4−メルカプト−及び4−アミノクマリ
ン、N−ヒドロキシスクシン−及びN−ヒドロキシマレ
インイミド、2−ヒドロキシ−及び2−メルカプトベン
ズオキサゾール又は−ベンゾチアゾール並びに1−ヒド
ロキシ−及び1−メルカプトベンゾトリアゾールから誘
導される。これらの成分は本発明によるジカルボン酸誘
導体をビス−o−アミノ(チオ)フェノールと反応させ
る際選択反応度を発揮する、即ちアミドは形成するが、
エステルは形成しない。
【0017】活性エステル、即ちアミノ酸をベースとす
る活性なエステルはそれ自体公知である(これに関して
はドイツ連邦共和国特許出願公開第2263502号明
細書及び「化学通報(ChemischeBerich
te)」第106巻(1973年)、第3626〜36
35頁参照)及び脂肪族ジカルボン酸及びイソフタル酸
をベースとする(これに関しては「ソ連邦ポリマー科学
(U.S.S.R.Polymer Scienc
e)」第26巻(1984年)、第7号、第1668〜
1678頁参照)。しかし本発明により提供されるよう
なジカルボン酸をベースとする活性エステルはこれまで
まだ知られていない。
【0018】本発明による活性ジカルボン酸誘導体は、
その酸成分中に特殊な橋かけ、即ち次の種類の基:−O
−、−S−、−(CF2 m −又は−CF2 −CF(C
3)−により互いに結合されている2つの芳香核を有
する点で優れている。
【0019】柔軟なこれらの橋かけの利点は可溶性を改
善する作用を発揮することにある。更にまた接着性、貯
蔵安定性及びUV透過性も改善することができる。−C
2−及び−CO−のような他の橋かけも同様に可溶性
を改善できるが、しかしそれらは同時に耐熱性又はUV
透過性のような他の特性を劣化させる恐れがある。
【0020】特に適した橋かけとしては例えばジフェニ
ルエーテル−4,4′−ジカルボン酸の−O−結合基が
ある。従って本発明による特に適した活性エステルとし
ては以下のものがる。
【化15】
【0021】本発明によるジカルボン酸誘導体は有利に
は以下のようにして製造される。構造式
【化16】 のジカルボン酸をカルボジイミド、有利にはジシクロヘ
キシルカルボジイミドの存在下に構造式R−H[式中基
X及びRは前記の意味を有する]の化合物と反応させ
る。化合物RH中の水素原子は酸素原子、硫黄原子又は
窒素原子に結合し、従って“活性化”水素原子となる。
【0022】しかしジカルボン酸誘導体を製造するため
に化合物RHはジカルボン酸塩化物と反応させてもよ
い。その際反応生成物は簡単な方法で再結晶することに
より十分精製可能である。
【0023】本発明による活性ジカルボン酸誘導体は電
子デバイスを損傷させる作用を示す塩化物イオン、金属
イオン並びに燐化合物のような不純物の排除下にポリベ
ンズオキサゾール又はポリベンゾチアゾール前駆体の製
造を可能にする。その際ビス−o−アミノ(チオ)フェ
ノールとの反応は塩基性触媒、特にピリジン及びトリエ
チルアミンのような第三アミンの存在下に実施すると有
利である。こうして製造された前駆体は金属イオン不含
の水性アルカリ現像剤に良好に溶解し、即ちアミド形成
の反応選択度は十分に高いものであり、従って感光性誘
導体の塩基性樹脂として適している。更にこれらの前駆
体は一連の有機溶剤に良好に溶解する。
【0024】
【実施例】本発明を実施例に基づき以下に詳述する。
【0025】例 1 ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸及びペン
タフルオルフェノールからなるジエステルの製造 1リットル三頸フラスコ中で窒素(保護ガスとして)下
に20.0gのジフェニルエーテル−4,4′−ジカル
ボン酸(77.5mモル)及び28.5gのペンタフル
オルフェノール(155mモル)を乾燥N−メチルピロ
リドン270ml中に攪拌しながら溶かす。その際得ら
れる溶液を−15℃に冷却し、更に32.0gのジシク
ロヘキシルカルボジイミドの溶液(155mモル)をN
−メチルピロリドン175mlに徐々に滴下する。添加
終了後反応溶液をまず約−15℃で2時間、次いで約2
3℃で14時間、更に約50℃で5時間攪拌する。室温
に冷却後この反応溶液を約18〜20時間放置する。そ
の後沈澱生成物(ジシクロヘキシル尿素)を濾別し、こ
の清澄な反応溶液を激しく攪拌しながら徐々に水160
0mlに滴下する。その際沈澱析出する固体を濾別し、
3回それぞれ水50mlで洗浄し、イソプロパノール5
00mlと混ぜ合わせる。引続き約20時間攪拌し、濾
過し、更に3回それぞれイソパノール50mlで洗浄す
る。その後まず20mバールで24時間、更に2mバー
ルで48時間それぞれ30℃で乾燥する。こうして製造
されたジエステル(収量28g)の融点は175℃であ
る。
【0026】例 2 ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸及びN−
ヒドロキシスクシンイミドからなるジエステルの製造 1リットル三頸フラスコ中で窒素(保護ガスとして)下
に30.0gのジフェニルエーテル−4,4′−ジカル
ボン酸(116.1mモル)及び26.7gのN−ヒド
ロキシスクシンイミド(232.2mモル)を乾燥N−
メチルピロリドン310mlに攪拌しながら溶かす。そ
の際得られる溶液を−15℃に冷却し、更に47.9g
のジシクロヘキシルカルボジイミドの溶液(232.2
mモル)をN−メチルピロリドン265mlに徐々に滴
下する。添加終了後反応溶液をまず約−15℃で2時
間、次いで約23℃で24時間、更に約80℃で6時間
攪拌する。室温に冷却後この反応溶液を約18〜20時
間放置する。その後この沈澱生成物(ジシクロヘキシル
尿素)を濾別し、この清澄な反応溶液を激しく攪拌しな
がら徐々に水3容量部に対して酢酸1容量部の混合物3
000mlに滴下する。その際沈澱析出する固体を濾別
し、3回それぞれ水50mlで洗浄する。この固体を更
にまずエチルアセテート500ml中で24時間、その
後イソプロパノール500ml中で18〜20時間攪拌
する。引続き濾過し、更に3回それぞれイソプロパノー
ル50mlで洗浄する。その後まず約20mバールで2
4時間、次いで約2mバールで48時間それぞれ30℃
で乾燥する。こうして製造されたジエステル(収量34
g)の融点は185℃である。
【0027】例 3 ジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボン酸及び1−
ヒドロキシベンゾトリアゾールからなるジエステルの製
造 4リットル三頸フラスコ中で窒素(保護ガスとして)下
に204gのジフェニルエーテル−4,4′−ジカルボ
ン酸(0.79モル)及び268gの1−ヒドロキシベ
ンゾトリアゾール(1.984モル)を乾燥N−メチル
ピロリドン800mlに攪拌しながら溶かす。この溶液
に氷冷(約0℃の内部温度)下にN−メチルピロリドン
800mlに入れた456gのジシクロヘキシルカルボ
ジイミドの溶液(2.21モル)を3時間以内に滴下す
る。添加終了後反応溶液を約0℃で2時間攪拌し、次い
で更にN−メチルピロリドン800mlを加え、この溶
液を20時間約23℃で放置する。その後この反応溶液
を再び約0℃に冷却し、沈澱生成物(ジシクロヘキシル
尿素)を濾別し、4回それぞれ冷たいN−メチルピロリ
ドン100mlで洗浄する。この清澄な濾過物をN−メ
チルピロリドン総計4リットルで希釈し、更に激しく攪
拌しながら蒸留水800mlに徐々に滴下する。その際
沈澱析出する固体を濾別し、4回それぞれイソプロパノ
ール200mlで洗浄し、イソプロパノール1500m
lで懸濁させる。更に15分間還流下に加熱し、室温に
冷却し、濾過する。その後まず約20mバールで24時
間、次いで約2mバールで48時間それぞれ30℃で乾
燥する。こうして製造されたジエステル(収量175
g)の融点は198℃である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07D 277/68 C07D 277/68 277/70 277/70 311/18 311/18 311/54 311/54 C08G 69/32 C08G 69/32 (72)発明者 エバーハルト キユーン ドイツ連邦共和国 91334 ヘムホーフエ ン ベルクシユトラーセ 32

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の構造式: 【化1】 [式中X=O、S、(CF2 )m、C(CF3 2 又は
    CF2 −CF(CF3 )であり、その際m=1〜10で
    あり、Rは以下の意味を有する: 【化2】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、R3
    4 、R5 =H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関
    係)であり、基R1 〜R5 の少なくとも1個はF又はC
    3 であり、基R1 〜R5 のうち最大2個はCH3 又は
    CF3 である;また 【化3】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、=H、
    F、CH3 、CF3 、CN又はNO2 (互いに無関係)
    であり、基R1 及びR2 の少なくとも1個はCN又はN
    2 である;また 【化4】 その際D=O、S又はNHであり、R1 、R2 、R3
    4 =H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であ
    り、基R1 〜R4 のうち最大2個はCH3 又はCF3
    ある;また 【化5】 その際R1 、R2 、=H、F、CH3 又はCF3 (互い
    に無関係)である;また 【化6】 その際Z=O又はSであり、R1 、R2 、R3 、R4
    H、F、CH3 又はCF3 (互いに無関係)であり、基
    1 〜R4 のうち最大2個はCH3 又はCF3 であ
    る。]を特徴とするジカルボン酸誘導体。
  2. 【請求項2】 以下の構造式: 【化7】 のジカルボン酸エステル。
  3. 【請求項3】 以下の構造式: 【化8】 のジカルボン酸をカルボジイミドの存在下に構造式R−
    H[式中X及びRは請求項1記載の意味を有する。]の
    化合物と反応させることを特徴とする請求項1又は2記
    載のジカルボン酸誘導体の製造方法。
  4. 【請求項4】 ジシクロヘキシルカルボジイミドの存在
    下に反応を行うことを特徴とする請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 ビス−o−アミノフェノール又はビス−
    o−アミノチオフェノールとの反応によりポリ−o−ヒ
    ドロキシアミド及びポリ−o−メルカプトアミドの製造
    に使用することを特徴とする請求項1又は2記載のジカ
    ルボン酸誘導体。
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