WO2005044899A1 - プレポリマー、プレポリマー組成物、空孔構造を有する高分子量重合体及び絶縁膜 - Google Patents

プレポリマー、プレポリマー組成物、空孔構造を有する高分子量重合体及び絶縁膜 Download PDF

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Yoshinori Funaki
Jiichiro Hashimoto
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Definitions

  • the present invention relates to an insulating film used for the production of semiconductors and the like, particularly an insulating film having excellent heat resistance and mechanical strength and exhibiting a low relative dielectric constant, a method for producing the same, a prepolymer polymer useful for obtaining the insulating film, and the prepolymer. And a high molecular weight polymer having a pore structure.
  • Organic polymer films such as a polymer film made of a polyimide derivative, a polymer film made of a polyether derivative, and a polymer film made of a polyparaxylene derivative are also known as interlayer insulating films.
  • Such an organic polymer film is made porous by cutting a crosslinked site in the organic polymer. However, cutting the cross-linked site reduces the mechanical strength and heat resistance.
  • polybenzazoles containing an adamantane skeleton are known to be useful as highly heat-resistant resins (for example, see Journal • Journal of polymer science ”P art A—1 (1970), 8 (12), p. 366-5-6).
  • highly crosslinked polybenzazoles using trifunctional and tetrafunctional adamantane have a large number of molecular-level pores inside, and therefore have a low dielectric constant, and have mechanical strength and heat resistance. Therefore, it is known that it is extremely useful as a material for an interlayer insulating film (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-33254).
  • an aldehyde derivative serving as a raw material monomer is developed on a monomer amine aqueous solution serving as a raw material, and polymerization is performed at a gas-liquid interface.
  • a method is known in which a deposited film is accumulated on a substrate by a horizontal deposition method, and then heat-treated in air to form a polybenzazole thin film (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-183). 8 No. 1).
  • this method requires a considerable amount of time to form a thin film, and thus is not suitable for industrial production.
  • the precursor polyimine is subjected to an oxidative heat treatment in the final step, the resulting polybenzazole film itself is used. It is highly probable that it will be oxidized, and low dielectric constant, a function required for insulating coatings, cannot be expected. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a high molecular weight polymer and an insulating film having high heat resistance and a low relative dielectric constant which are useful for the production of semiconductors, a method for producing the same, and a prepolymer and a prepolymer composition capable of forming them. is there.
  • Another object of the present invention is to provide a prepolymer and a prepolymer composition capable of easily forming a thin film having a required thickness for use as an interlayer insulating film, and a low molecular weight polymer and an insulating film formed therefrom. To provide.
  • Still another object of the present invention is to provide a high molecular weight polymer and an insulating film having a high degree of crosslinking and a high porosity, and a prepolymer and a prepolymer composition capable of forming the same.
  • the present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, the production of a high molecular weight polymer having a pore structure is performed in two stages, that is, a prepolymer prepared by dissolving in a solvent is prepared in advance. It has been found that when the prepolymer is converted into a high molecular weight polymer by heat treatment or the like, an insulating film having a very low relative dielectric constant and a desired thickness can be efficiently obtained. More specifically, a precursor of the high molecular weight polymer is obtained by reacting two compounds capable of forming a high molecular weight polymer having a pore structure by polymerizing by reaction between functional groups under appropriate conditions.
  • the present invention has two or more functional groups or functional groups in the molecule of each compound, and the functional groups or functional groups of one compound and the functional groups or functional groups of the other compound.
  • a prepolymer obtained by reacting two compounds A and B capable of forming a high molecular weight polymer having a pore structure by polymerization by bonding with the compound A is, for example, from 200 to 100,000.
  • a first reaction process in which a functional group or functional group of one compound and a functional group or functional group of the other compound react with each other to form a chain bond as the prepolymer A prepolymer obtained by the reaction of two compounds A and B capable of forming a high molecular weight polymer having a void structure by a polymerization process including a second reaction process forming a ring at the bonding site.
  • the prepolymer obtained by the first reaction process is mentioned.
  • a chain bond formed in the first reaction process in the reaction between a functional group or a functional group of compound A and a functional group or a functional group of compound B has an amino group.
  • Is a imide bond, an ester bond, or a thioester bond, and a ring that can be formed in the second reaction process is an imidazole ring, an oxazole ring, a thiazole ring, or an imido ring, for example, a function of compound A.
  • the group or functional group is a carboxyl group or an amino group
  • the functional group or the functional group of compound B is two amino groups, an amino group and a hydroxyl group, an amino group and a mercapto group, or two carboxyl groups; Examples thereof include a prepolymer which is a group.
  • the compound A is represented by the following formula (1): / Y c V, ⁇ R d ”( 1)
  • Z a represents a tetravalent organic group
  • R ', R b, R ⁇ R d are the same or different, protected or unprotected carboxyl group, Harohorumi group, the protecting group An amino group which may be protected with a protecting group, Hydroxyl group, mercapto group which may be protected with a protecting group
  • R a , R b , R c , and R d are a protecting group protected by a protecting group such as a ropoxyl group, a haloformyl group, an amino group which may be protected by a protecting group, or a protecting group.
  • a protecting group such as a ropoxyl group, a haloformyl group, an amino group which may be protected by a protecting group, or a protecting group.
  • ring Z b represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring
  • R B, RR g, R h is a substituent bound to Ring Z b, identical
  • an amino group which may be protected with a protecting group a hydroxy group which may be protected with a protecting group, a mercapto group which may be protected with a protecting group, or a group which is protected with a protecting group. Shows a good carboxyl group
  • the prepolymer of the present invention also has the following formulas (3), (4) and (5)
  • R ′, R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and are protected by a protecting group. Shows good carboxyl group or haloformyl group optionally, ⁇ ', ⁇ ⁇ 3, ⁇ 4 are the same or different and each represents a single bond or a divalent aromatic or nonaromatic cyclic group, L' And L 3 are the same or different and each represent a hydrogen atom, a carboxyl group which may be protected by a protecting group, or a hydrocarbon group), and at least one adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula: The following formula (6)
  • ring Z 1 represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring
  • R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are substituents bonded to ring Z 1.
  • R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are at least two amino groups which may be protected with a protecting group.
  • the following equation (3) the following equation (3)
  • I 1 , RR 3 , and R 4 are the same or different and represent a carboxyl group or a haloformyl group which may be protected with a protecting group, and ⁇ ′, ⁇ ⁇ 4 are the same or different, Represents a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group
  • ring ⁇ ′ represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are substituents bonded to ring Z ′.
  • R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are at least two amino groups which may be protected with a protecting group.
  • R 5 to 8 means any of R 5 , R 6 , and RR 8.
  • X is! ⁇ 1 to! ⁇ 4 and R 5 to A bond formed by the reaction with R 8, which represents an amide bond, an ester bond or a thioester bond, wherein A 1 is any one of R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 , or a compound represented by the following formula ( 9)
  • L 1 represents a hydrogen atom, a carboxy group optionally protected by a protecting group, or a hydrocarbon group.
  • R 2 , R 3 , and R 4 may be the same or different and are protected by a protecting group.
  • ring 1 represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring
  • R 5 , R 6 , and RR 8 are substituents bonded to ring Z ′ and are the same.
  • an amino group optionally protected by a protecting group a hydroxyyl group optionally protected by a protecting group, or a mercapto group optionally protected by a protecting group, provided that R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 are at least two amino groups which may be protected with a protecting group.
  • R 5 to 8 represent any of R 5 , R e , R 7 , and R 8.
  • X represents R 2 to R 4 and R 5 a bond formed by reaction with to R 8, Ami de binding, shows the ester bond or Chioesuteru bond.
  • a 2 is any of R 5, RR 7, R 8 , or the following formula (12)
  • L 1 W 2 and X are the same as above.
  • Y 2 to 4 represent any of ⁇ ⁇ 2 , ⁇ 3 , and ⁇ 4.
  • L ′ and L 3 are the same or different and represent a hydrogen atom, a carboxyl group optionally protected by a protecting group, or a hydrocarbon group.
  • R 2 and R 4 are the same or different. Represents a carboxyl group or a haloformyl group which may be protected by a protecting group, and ⁇ 1 ⁇ ⁇ ⁇ 4 is the same or different and is a single bond or a divalent aromatic or non-aromatic cyclic group. Indicates a group)
  • ring ⁇ ′ represents a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring
  • R 5 , RR 7 , and R 8 are substituents bonded to ring Z 1 and are the same.
  • an amino group optionally protected by a protecting group, a hydroxyyl group optionally protected by a protecting group, or a mercapto group optionally protected by a protecting group provided that R 5 , At least two of RR 7 and R 8 are amino groups which may be protected with a protecting group
  • L ', L 3, Y ', Y 2, Y 3, Y 4 are as defined above.
  • R 5 to 8 represent any of R 5 , R 6 , R 7 , and R 8.
  • X represents R 2 or R 4 and R 5 a bond formed by reaction with to R 8, Ami de bond, an ester bond or Chioesuteru bond.
  • a 3 is, R 5, one of R 6, R 7, R 8 , or the following formula (15)
  • the present invention further provides a prepolymer composition in which the above prepolymer is dissolved in a solvent.
  • the present invention further provides a high molecular weight polymer having a pore structure obtained by further subjecting the above prepolymer to a reaction.
  • the present invention also provides an insulating film comprising the high molecular weight polymer having the above-mentioned pore structure.
  • the present invention further provides an insulating film made of a high molecular weight polymer having a pore structure after applying a prepolymer composition obtained by dissolving the above prepolymer in a solvent onto a substrate, and further subjecting the composition to a reaction.
  • a method for manufacturing an insulating film characterized by being formed.
  • the structural unit (monomer unit) of the high molecular weight polymer having a pore structure, which is the final product, has a moderately increased structure.
  • a high molecular weight polymer having a large number of pores of a desired size is produced by smoothly proceeding to a high molecular weight (chain elongation, crosslinking) or cyclization reaction by polycondensation or the like.
  • the prepolymer used as a raw material of at least one compound having three or more functional groups a highly crosslinked high molecular weight polymer (polymer bridge) having the above properties is produced.
  • an insulating film having a low dielectric constant, high heat resistance and high mechanical strength can be obtained.
  • prepolymer is excellent in solubility in a solvent, an insulating film having a thickness required for an interlayer insulating film can be easily formed.
  • the prepolymer of the present invention is a compound obtained by reacting compound A and compound B, and is a precursor of a high molecular weight polymer.
  • the compound A and the compound B each have two or more functional groups or functional groups in the molecule, and the functional group or the functional groups of one compound and the functional group or the functional groups of the other compound are different from each other.
  • the case of having two functional groups or functional groups may be referred to as “bifunctional”, the case of having three functional groups or “trifunctional”, and the case of having four functional groups or functional groups may be referred to as “tetrafunctional”.
  • the central skeleton of compound A and compound B can be composed of a carbon atom, an oxygen atom, a silicon atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and the like, and the number of the constituent atoms is usually 100 or less.
  • the molecular weight of compound A and compound B is, for example, 50 to 150, preferably 100 to 100.
  • Examples of the combination of the compounds A and B capable of forming a high molecular weight polymer having a void structure include, for example, a plurality (for example, 2 to 4) of functional groups or a group of functional groups bonded to a central skeleton.
  • Compound A having a structure or a three-dimensional structure, and a plurality of (for example, 2 to 4, preferably 2) functional groups or groups of functional groups bonded to the central skeleton are a one-dimensional structure (linear) or a two-dimensional structure (angle And a compound B having the following formula:
  • the compound A forms a node or a cross-linking point (apex) of the high molecular weight polymer
  • the compound B forms a connecting portion (side) connecting the node or the cross-linking point.
  • Voids are formed at sites surrounded by some nodes or bridge points and some connections.
  • the high molecular weight polymer may be a polymer having a branched structure (particularly a multi-branched structure) (a high molecular cross-linked product), or may be a polymer composed of chain polymer molecules having no branch. Even in the case of a polymer consisting of chain polymer molecules having no branch, the penetration of other molecular chains into the region where one polymer molecule exists is suppressed by the excluded volume effect between segments in the polymer molecular chain. As a result, a relatively sparse filling structure is formed. Such a structure is also included in the pore structure.
  • the central skeleton of compound A in the above case includes, for example, an adamantane skeleton, a tetrafluoroenyl adamantane skeleton, a norbornane skeleton, a tetramethylnorbornane skeleton, a norbornene skeleton, a tetramethylnorbornene skeleton, and the like.
  • Non-aromatic ring skeleton (bridged ring skeleton, etc.); skeleton having a carbon atom at the center, such as tetrafluoromethane skeleton; skeleton having a two-dimensional structure, such as vorphyrin skeleton; linear chain, such as butane skeleton And a skeleton (for example, a chain hydrocarbon skeleton having about 4 to 10 carbon atoms).
  • the molecular weight of the central skeleton portion of compound A is, for example, about 40 to 146.
  • Examples of the central skeleton of the compound B include a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring skeleton such as a benzene ring and a biphenyl ring.
  • the functional group is not particularly limited as long as it has reactivity, but typical examples include a carboxyl group, an amino group, a hydroxyl group, a mercapto group, a silanol group, a halogen atom, and a carbon dioxide. On, or a group containing these. These groups may be derivatized with a reactive group, or may be protected with a protecting group. Examples of the reactive group include a haloformyl group and an acid anhydride group (which can also be classified as a carboxyl group protected with a protecting group) in the case of a carboxyl group. As the protecting group, a protecting group commonly used in the field of organic synthesis can be used.
  • Examples of a functional group or a combination of functional groups that react with each other to form a chemical bond include, for example, a combination of a carboxyl group and an amino group.
  • a combination of a carboxyl group and an amino group formation of an ester bond
  • a combination of a carboxyl group and a mercapto group formation of a thioester bond
  • a combination of a hydroxyl group and a hydroxyl group a combination of a carboxyl group and an amino group.
  • the prepolymer of the present invention is a reaction product obtained from the compounds A and B before a high molecular weight polymer having a pore structure is obtained.
  • the concept of a prepolymer includes a low molecular weight (degree of polymerization) oligomer as well as a precursor polymer having a precursor structure of the structure of the final high molecular weight polymer.
  • the precursor polymer include a polymer having a chain structure before cyclization when a ring is formed by cyclization to obtain a final high molecular weight polymer.
  • the weight-average molecular weight of the prepolymer is, for example, from 200 to 100, preferably from 300 to 500, and more preferably from about 100 to 300,000.
  • the prepolymer may be a compound having a branched structure (especially a multi-branched structure) or a chain compound having no branch.
  • the three-dimensional structure is usually the same as or similar to the partial structure of the three-dimensional structure of the high molecular weight polymer having the final pore structure.
  • a first group in which a functional group or a functional group of one compound and a functional group or a functional group of the other compound react with each other to form a chain bond is used.
  • a high molecular weight polymer having high heat resistance and high mechanical strength in which the central skeletons of the two compounds are bonded via a ring can be obtained.
  • a chain bond formed in the first reaction step is an amide bond, an ester bond or a thioester bond
  • a ring that can be formed in the second reaction step is an imidazole ring or an oxazole ring.
  • a prepolymer having a thiazole ring or an imido ring includes a compound A having a carboxyl group or an amino group as the functional group or a functional group, and two amino groups, an amino group and a hydroxyl group as the functional group or the functional group. It can be obtained by subjecting a compound B having a group, an amino group and a mercapto group, or a compound B having two carboxyl groups to an amidation, esterification or thioesterification reaction.
  • typical examples of the compound A include a compound represented by the formula (1).
  • Za represents a tetravalent organic group
  • R a , R b , and R ⁇ R d are the same or different, and may be a carboxyl group, a haloformyl group, or a carboxyl group which may be protected by a protecting group.
  • Base represents an amino group which may be protected, a hydroxyl group which may be protected by a protecting group, a mercapto group which may be protected by a protecting group, a hydrogen atom or a hydrocarbon group, and Y a and Y b , YY d are the same or different, a single bond or a divalent aromatic or nonaromatic cyclic group.
  • R a , R b , R c , and R d are protected by a carboxyl group protected by a protecting group, a haloformyl group, an amino group optionally protected by a protecting group, or a protecting group.
  • a mercapto group which may be protected by a hydroxyl group or a protecting group.
  • Good mercapto groups correspond to the functional groups or functional groups.
  • the organic group for Z a is a tetravalent aromatic or nonaromatic cyclic group, tetravalent acyclic groups, and tetravalent group to which they are multiple bond.
  • the aromatic ring constituting the tetravalent aromatic cyclic group include a plurality of aromatic heterocycles such as an aromatic carbon ring such as a benzene ring or a pyrrole ring, a single bond, or a divalent hydrocarbon.
  • the non-aromatic ring constituting the tetravalent non-aromatic cyclic group may be a monocyclic or polycyclic (bridged) alicyclic carbocyclic or non-aromatic heterocyclic ring (for example, adamantane). Ring, norportane ring, norbornene ring, etc.).
  • Examples of the tetravalent acyclic group include a carbon atom; butane-1,1,2,3,4-tetrayl group and 2,3-dimethylbutane-1,2,3,4-tetrayl group And a chain hydrocarbon group.
  • R ⁇ R b is a "protecting group" of the optionally protected carboxyl group with a protecting group in R ⁇ R d, for example, alkoxy groups (main butoxy, et DOO Ct-i such as xy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, S-butoxy, t-butoxy, hexyloxy.
  • alkoxy groups main butoxy, et DOO Ct-i such as xy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, S-butoxy, t-butoxy, hexyloxy.
  • Alkoxy groups ; main butoxy methyl O alkoxy, such as main Tokishie butoxy methyl O alkoxy group (C, - alkoxy), - 2 C t - 4 an alkoxy group), a cycloalkyl O alkoxy group (cyclopentyloxy Honoré oxy, cyclohexane Kishiruokishi C cycloalkyloxy group, etc.), tetrahydropropranyloxy group, tetrahydropyranyloxy group, aryloxy group (phenoxy, methylphenoxy group, etc. C.
  • main butoxy methyl O alkoxy such as main Tokishie butoxy methyl O alkoxy group (C, - alkoxy), - 2 C t - 4 an alkoxy group
  • a cycloalkyl O alkoxy group cyclopentyloxy Honoré oxy, cyclohexane Kishiruokishi C cycloalkyloxy group, etc.
  • aryloxy group aralkyloxy group (benzyloxy, diphenylmethyloxy group) C 1 8 Ararukiruokishi group), trialkoyl kill silyl O alkoxy group (trimethylsilyl O alkoxy, such as, Application Benefits C alkylsilyl O alkoxy group such as preparative Ryechirushiri Ruokishi group), which may have a substituent Yoi Amino group (Amino Group: methylamino, dimethyla A mono- or di-substituted alkylamino group such as benzoyl, ethylamino, and acetylamino; a cyclic amino group such as a pyrrolidino or piperidino group), or a hydrazino group [hydrazine group, N-phenylhydrazino group; Group, alkoxycarbonylhydrazino group (such as c-, 10- alkoxycarbonylhydrazino group such as t
  • the protecting group for the carboxyl group is not limited to these, and other protecting groups used in the field of organic synthesis can also be used.
  • Preferred examples of the carboxyl group protected by a protecting group include a C alkoxy mono-norebonyl group, (C i- 4 alkoxy) —C! -Alkoxy rubonyl group, N-substitution rubamoyl group, Tetrahidrobilanyloxyca Includes a rubonyl group, a tetrahydrofuraninoleoxycanolole group, an aryloxycarbonyl group, and a trialkylsilyloxycarbonyl group.
  • Examples of the “protecting group” of the amino group which may be protected by a protecting group in R ⁇ R b , R c , and R d include, for example, an acyl group (formyl, acetyl, propionyl, butyryl, isobutyryl, Ku Reriru, such as pivaloyl group C, - 6 aliphatic Ashiru group; Benzoiru, and aromatic Ashiru group number 6-2 about 0 carbon atoms, such as naphthoyl group), alkoxycarbonyl groups (main Tokishika carbonyl, et Tokishikanorebo cycloalkenyl, t - C such butoxide Shikano levo Nino Le - an alkoxy one carbonylation Honoré group), Ararukiruokishi one carbonyl group (benzyl O alkoxycarbonyl group, p- main butoxy benzyl O carboxylate C of the carbonyl group 7 - 2.
  • An aliphatic alkylidene group such as isobutylidene, pentylidene, cyclopentylidene, hexylidene, cyclohexylidene group; an aromatic alkylidene group such as benzylidene and methylphenylmethylidene).
  • the protecting group for the amino group is not limited to these, and those commonly used in the field of organic synthesis can be used.
  • the amino group which may be protected with a protecting group includes a mono-substituted amino group as long as the reaction and the physical properties of the final crosslinked polymer are not impaired.
  • the mono-substituted amino group include: methylamino group, ethylamino group, propylamino group, butylamino group, alkynamino group such as t-butylamino group; cycloalkylamino group such as hexylamino group; Arylamino groups such as phenylamino; aralkylamino groups such as benzylamino;
  • Examples of the “protecting group” of a hydroxy group which may be protected by a protecting group or a mercapto group which may be protected by a protecting group in R ⁇ R b and R ⁇ R d include, for example, an alkyl group (methyl, methyl, C ethyl quinolene groups such as ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butynole, pentynole, hexyl, etc.
  • Cycloalkyl group (cyclopentyl group, 3 to 1 5-membered cycloalkyl Anorekinore groups such as cyclohexyl group), such as C 7 2 0 Ararukiru group such Ararukiru group (Benjinore group), a substituted methyl group (main Tokishimechiru, Benjiruoki Substituted methyl groups having a total carbon number of about 2 to 10, such as simethinole, t-butoxymethyl, and 2-methoxyethoxymethyl groups, and substituted ethyl groups (such as 1-ethoxyethyl and 1-methyl-11-methoxyl groups) , Ashiru group (formyl Honoré, Asechinore, propionitrile two Honoré, Buchiri Le, Isobuchirinore, carbonochloridate Les Li Le, C aliphatic Ashiru groups such as pin Baroiru group; C 4, such as cyclohexyl group to the
  • alicyclic Ashiru group Benzoiru, such as C 7 _ 2 0 aromatic Ashiru group such as naphthoyl group), an alkoxycarbonyl group Methoxycarbone, ethoxycanoleboninole, t-butoxykazureboninole, etc., C anorecoxy-carboyl group, etc., aralkyloxycarbonyl group (benzyloxycarbonyl group, p-methoxybenzyloxycarbonyl) C 7 such groups -. 2 Ararukiruokishi one carbonyl group).
  • the protecting groups for the hydroxyl group and the mercapto group are not limited to these, and those commonly used in the field of organic synthesis can be used.
  • the hydrocarbon group for R ⁇ Rb and R ⁇ Rd includes an aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, and a group in which these groups are combined.
  • the aliphatic hydrocarbon group include methyl, ethyl, propynole, isopropyl, butyl, isobutyl, s-butynole, t-butyl, ⁇
  • a linear or branched alkenyl group having about 2 to 20 (preferably 2 to 10, more preferably 2 to 5) carbon atoms, such as aryl, 1-butenyl, and 3-methynole-14-pentenyl;
  • Examples of the alicyclic hydrocarbon group include 3- to 20-membered members (preferably 3- to 15-membered, more preferably 3- to 1-membered) such as cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentynole, cyclohexyl, and cyclooctyl groups.
  • About 2 to 30 members preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 10 members
  • a cycloanolealkyl group preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 10 members
  • a cyclopropeninole, a cyclobutenone such as a cyclopentenole, and a cyclohexyl group.
  • 0-membered) monocyclic alicyclic hydrocarbon group such as a cycloalkenyl group; an adamantane ring, a perhydroindene ring, a decalin ring, a perhydrofluorofluorene ring, a perhydroanthracene ring, and a no.
  • -About 2 to 4 bridged cyclic carbons such as hydrophenanthrene ring, tricyclodecane ring, tricycloundecane ring, tetracyclododecane ring, perhydroroacenaphthene ring, perhydrodrophenalen ring, norbornane ring and norbornene ring And a bridged ring hydrocarbon group having a ring and the like.
  • the aromatic hydrocarbon group include an aromatic hydrocarbon group having about 6 to 20 (preferably 6 to 14) carbon atoms, such as a phenyl and naphthyl group.
  • hydrocarbon group in which the aliphatic hydrocarbon group and the alicyclic hydrocarbon group are bonded examples include cycloalkyl-alkyl groups such as cyclopentynolemethinole, cyclohexynolemethinole, and 2-cyclohexynoleethyl groups (for example, C 3 -. etc. 2 consequent Roaru kill one C 4 alkyl group) include.
  • Ararukiru group e.g., C - like 1 8 Ararukiru group?
  • An alkyl-substituted Ariru group e.g., 1-4 or so C, - 4 alkyl group Substituted phenyl group or naphthyl group
  • the aliphatic hydrocarbon group, alicyclic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group, and a group in which these groups are bonded may have a substituent.
  • the substituent is not particularly limited as long as it does not impair the physical properties of the crosslinked polymer.
  • the aromatic ring corresponding to the bivalent aromatic cyclic group in the YY d includes monocyclic or polycyclic aromatic carbocyclic and aromatic heterocyclic.
  • polycyclic refers to not only a condensed ring structure in which two adjacent rings share two or more atoms, but also a single bond of two or more rings or a divalent hydrocarbon. It is used to include those having a structure bonded through one or more linking groups such as a group (methylene group, vinylene group, etc.), oxygen atom, nitrogen atom, silicon atom, sulfur atom and the like.
  • Examples of the monocyclic aromatic hydrocarbon ring include a benzene ring.
  • Examples of the polycyclic aromatic hydrocarbon ring include two or more aromatic rings such as a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a triphenylene ring, and a pyrene ring each having two or more atoms. Having a condensed ring structure in which two or more aromatic rings such as a biphenyl ring, a biphenylene ring, a fluorene ring and a stilbene ring are bonded via a linking group such as a single bond. Is received.
  • the aromatic heterocyclic ring examples include a monocyclic or polycyclic aromatic heterocyclic ring containing one or more hetero atoms such as an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
  • Specific examples of the aromatic heterocyclic ring include a monocyclic ring such as a furan ring, a thiophene ring, a pyridin ring, and a picolin ring; a quinoline ring, an isoquinoline ring, an ataridin ring, and a phenazine ring.
  • polycyclic rings may have a substituent as long as the reaction and the physical properties of the crosslinked polymer are not impaired.
  • the HiKaoru aromatic properties ring corresponding to a divalent non-aromatic cyclic group in the YY d, monocyclic or polycyclic alicyclic carbon rings and non-aromatic heterocyclic ring containing I will.
  • the alicyclic carbocycle include a 3- to 20-membered member (preferably a 3- to 15-membered, more preferably a 3- to 15-membered) such as a cyclopropane ring, a cyclobutane ring, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, and a cyclooctane ring.
  • Cycloalkane ring of about 3 to 20 members (preferably 3 to 15 members, more preferably 3 to 1 member) such as cyclopropene ring, cyclobutene ring, cyclopentene ring and cyclohexene ring.
  • 0-membered) monocyclic alicyclic carbocyclic ring such as cycloalkene ring; adamantane ring, perhydroindene ring, decalin ring, perfluoromethyl fluorene ring, perhydranthracene ring, perhydrophenanthrene ring, Recyclodecane ring, Tricycloundecane ring, Tetracyclododecane ring, Perhidroacenaphthene ring, Perhidrofuenalene ring, Norpol Down ring, etc. bridged cyclic carbon ring 2 about 6 ring norbornene ring.
  • non-aromatic heterocyclic ring examples include a 5- or 6-membered heterocyclic ring having at least one heteroatom selected from an oxygen atom, a sulfur atom and a nitrogen atom, and a condensed ring containing these.
  • the non-aromatic cyclic group may have a substituent as long as the reaction and the physical properties of the crosslinked polymer are not impaired.
  • Representative examples of the compound represented by the formula (1) include, for example, 1,3,5,7-adamantane tracarboxylic acid, 1,3,5,7-tetrakis (4-carboxypheninole) Adamantane, 1,3,5,7—adamantane derivatives having an adamantane ring in the central skeleton, such as adamantane triamine; 2,3,5,6—norbornante tracarboxylic acid, 2,3,5,6—norrevo Norenente tracarboxylic acid, 2, 3, 5, 6 — tetrakis (hydroxymethyl) norbornane, 2, 3, 5, 6, 6 — tetrakis (hydroxymethyl) norbornene or norbornene ring A norbornane or norbornene derivative having, as a central skeleton; a tetraphenylmethane derivative having a carbon atom such as tetrakis (4-carboxyphenyl) methane as a central skeleton; a
  • the structure of the compound represented by the formula (1), sterically bulky structure (large structures capacity product) are preferred, in particular, around the Z a, R a, R b , and R ⁇ R d It is preferable that the structure is a substantially tetrahedral structure having a vertex.
  • a typical example of the compound B is a compound represented by the formula (2).
  • the ring Z b monocyclic or an aromatic or non-aromatic ring polycyclic, ⁇ , RRR h is a substituent bound to Ring Z b, identical or Differently, an amino group optionally protected with a protecting group, a hydroxyyl group optionally protected with a protecting group, a mercapto group optionally protected with a protecting group, or a protected group with a protecting group.
  • R °, R f , and RR h correspond to the functional group or functional group.
  • R ⁇ R f, R e, a pair of groups of R h (e.g., R e and RR s and R h), from the viewpoint of ease of cyclization, respectively, the first constituent atoms of Ring Z b, 2 It is preferably bonded to the position ( ⁇ position) or the 1,3 position (/ 3 position).
  • the pair of groups is preferably a combination of any of two amino groups, an amino group and a hydroxyl group, an amino group and a mercapto group, and two carboxyl groups.
  • the compound ⁇ having such a pair of groups can form a ring with the compound ⁇ ⁇ ⁇ having one carboxyl group or two amino groups as a functional group or a functional group.
  • the monocyclic or polycyclic aromatic ring in ring Z b aromatic carbocyclic and aromatic Group heterocycles examples include a benzene ring.
  • Examples of the polycyclic aromatic carbocycle include two or more aromatic rings such as a naphthalene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a triphenylene ring, and a pyrene ring.
  • two or more aromatic rings such as a biphenyl ring, a biphenylene ring, a phenolenolen ring, and a stilbene ring having one or more linking groups [eg, a single bond, 2 And those having a structure linked via a valent hydrocarbon group (such as a methylene group or a vinylene group), an oxygen atom, a nitrogen atom, a silicon atom, or a sulfur atom.
  • the aromatic heterocycle include a monocyclic or polycyclic aromatic heterocycle containing one or more hetero atoms such as an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
  • aromatic heterocyclic ring examples include a monocyclic ring such as a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, and a picolin ring; a quinoline ring, an isoquinoline ring, an acridine ring, and a nadine ring. And polycyclic rings such as rings.
  • the monocyclic or polycyclic non-aromatic ring of the ring in the ring Z b include alicyclic hydrocarbon rings ⁇ beauty non-aromatic heterocyclic rings. And a non-aromatic ring, such as a non-aromatic ring which corresponds to the non-aromatic cyclic group definitive in the Z a and the like.
  • Monocyclic or polycyclic aromatic or nonaromatic ring in ring z b may have a substituent within a range not to impair the physical properties of the reaction and a high-molecular crosslinked.
  • Examples of the “protecting group” of the amino group which may be protected by a protecting group in R ⁇ R f and R ⁇ R h include the protecting group for an amino group in R a , R b , R c and R d described above. And the same. Further, as a protecting group for an amino group, a protecting group (multifunctional protecting group) capable of simultaneously protecting a plurality of amino groups can be used. Such protecting groups include, for example, carbonyl, oxalyl, butane-12,3-diylidene, and the like. When such a protecting group is used, two of R e and RR ⁇ R h are simultaneously protected by one polyfunctional protecting group, and a ring adjacent to ring Z b is formed. .
  • the amino group which may be protected by a protecting group in R °, R f , and R ⁇ R h includes a mono-substituted amino group as long as the reaction and physical properties of the final crosslinked polymer are not impaired. Is also included.
  • the mono-substituted amino group include an alkylamino group such as a methylamino group, an ethylamino group, a propylamino group, a butylamino group, a t-butylamino group; and a cycloalkylamino group such as a cyclohexylamino group.
  • An arylamino group such as a phenylamino group; an aralkylamino group such as a benzylamino group.
  • R ⁇ RR g , R h a protecting group of a hydroxy group optionally protected by a protecting group, a mercapto group optionally protected by a protecting group, and a carboxyl group optionally protected by a protecting group
  • the protective group include the same as those described above as the protective group for the hydroxyl group, mercapto group and carboxyl group in R a , R b and R ⁇ R d .
  • Representative examples of the compound represented by the formula (2) include a compound represented by the following formula (6), and R e , R f , R e , and R h are protected by a protecting group. And a carboxyl group (eg, 1,2,4,5—benzentetracarboxylic acid or a derivative thereof) and the like.
  • the prepolymer of the present invention comprises at least one adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3), (4) or (5), and a polyamine derivative represented by the formula (6).
  • prepolymers in which an amide bond, a ester bond or a thioester bond is formed by reaction with a good hydroxyl group or a mercapto group which may be protected with a protecting group are also included.
  • a compound in which a carboxyl group which may be protected by a protecting group is not directly bonded to an adamantane ring is also referred to as an adamantane polycarboxylic acid derivative for convenience.
  • a canoleboxyl group and a norformyl group which may be protected by a protecting group in R 1 R 2 , R 3 and R 4 are the protecting groups in Ra and the like.
  • the same as the carboxyl group and haloformyl group which may be protected by , Divalent aromatic or nonaromatic cyclic group for Upsilon Upsilon Upsilon 4 is the same as the divalent aromatic or nonaromatic cyclic group for Y a.
  • L ' which may be protected carboxyl group with a protecting group in L 3
  • hydrocarbon groups, protected optionally protected carboxyl group with a group in R a and the like are the same as the hydrocarbon group.
  • the compounds represented by the formulas (3), (4) and (5) are adamantane polycarboxylic acid esters when R ′ to R 4 are an alkoxycarbonyl group, a diaryloxycarbonyl group or the like;
  • ⁇ 4 is a carbamoyl group which may have a substituent, it is an adamantane polycarboxylic acid amide, and when R 1 to R 4 are haloformyl groups, it is an adamantane polycarboxylic acid halide. is there.
  • R 'to R 4 carboxyl groups, C WINCH 6 alkoxy one carbo - group, alkoxy) 2 - C, - 4 alkoxy one carbo - le group, N- substituted force Rubamoiru group, Te Hebrewi Dorobiraniruo Includes oxycarbonyl group, tetrahydrofuranyloxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, trialkylsilyloxycarbonyl group, and haloformyl group.
  • the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3) includes a compound in which all four functional groups RR 2 , R 3 , and R 4 are carboxyl groups,
  • One functional group is a protecting group Compounds in which two functional groups are protected carboxyl groups or haloformyl groups, compounds in which two functional groups are protected carboxyl groups or haloformyl groups, carboxyl groups or haloformyl groups in which three functional groups are protected with protecting groups Compounds that are a mill group, and compounds in which all four functional groups are a carboxyl group or a haloformyl group protected with a protecting group are included.
  • adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3) 1,3,5,7-adamantane tracarboxylic acid, 1,3,5, ate trakis (4-carboxyf Enyl) adamantane; 1-methoxycarbonyl-1,3,5,7-adamantanetricanolevonic acid, 1- (t-butoxycarbonyl) -1,3,5,7-adamantanetricarboxylic acid, 1-tetrahi Droviranyl (THP) oxycarbonyl-1,3,5,7-adamantanetricarboxylic acid, 1-phenoxycarbonyl-1,3,5,7-adamantantricarboxylic acid, 1-methoxymethyl (MEM) oxycarbol-13 1,5,7-adamantane tricarboxylic acid, 1-trimethylinolesilinole (TMS) oxycarbonyl-1,3,5,7-adamantane tricarboxylic acid, 1,3,5
  • the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (4) includes a compound in which all three functional groups are carboxyl groups, and a carboxyl group in which one functional group is protected by a protecting group.
  • a haloformyl group a compound in which two functional groups are protected by a protecting group, a propyloxyl group or a haloformyl group, or a carboxyl group or a haloformyl group in which all three functional groups are protected by a protecting group Contains compounds.
  • adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (4) include 1,3,5-adamantane tricarboxylic acid, 7-methyl-1,3,5-adamantane tricarboxylic acid, and 7-phenyl 1,3,5-Adamantane tricarboxylic acid, 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) adamantane, 1,3,5-tris (4-carboxyphenyl) —7-methinole Adamantane, 1,3,5-tris (4-force norboxoxyphenyl) -17-phenyladamantane; 1-methoxycarbonyl-1,3,5—adamantandicarboxylic acid, 1- (t-butoxycanolepo- 1) 5,5-adamantanedicarboxylic acid, 1-tetrahydrodrobilanyloxycarbonyl-1,3,5-adamantanedicarboxylic acid, 1-phenoxycarbonyl 1,3,5-
  • adamantane tricarboxylic acids or derivatives thereof can be used alone or in combination of two or more.
  • the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (5) includes a compound in which all two functional groups are a carboxyl group, and a carboxyl in which one functional group is protected by a protecting group. And haloformyl groups, and carboxyl groups or haloformyl groups in which all of the two functional groups are protected with a protecting group.
  • adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (5) include 1,3-adamantane dicarboxylic acid, 5-methyl-1,3,3-adamantane dicanolevonic acid, 5 —Feniru 1,3-Adamantanedicarbonic acid, 1,3—Bis (4-carboxyphen-nore) adamantane, 1,3-bis (4-carboxyphenyl) -1-5-methyladamantane, 1,3-bis (4-carboxyphenyl) -1-5-phenyladamantane; 1-methoxycanolepodinole-3-adamantane monocarboxylic acid, 1— (t_butoxycarbonyl) _3-adaman Tanmonocarboxylic acid, 1-tetrahydrobilanyloxycarboxy-l 3-adamantane monocarboxylic acid, 1 phenoxy-force leveonyl _3-adamantane mono
  • adamantane dicarboxylic acids or derivatives thereof can be used alone or in combination of two or more.
  • the adamantane polycarboxylic acid derivatives represented by the formulas (3), (4) and (5) can be prepared by a known method, a known organic synthesis reaction, or a known method for introducing a protecting group into a carboxyl group. (For example, a method based on esterification and amidation) and the like.
  • Monocyclic or polycyclic aromatic or nonaromatic ring in Ring Z 1 in the formula (6) is a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring in the same way in the ring Z b is there.
  • the amino group which may be protected with a protecting group, the hydroxyl group which may be protected with a protecting group, and the mercapto group which may be protected with a protecting group may be represented by R e And the like, the same as the amino group which may be protected with a protecting group, the hydroxyl group which may be protected with a protecting group, and the mercapto group which may be protected with a protecting group.
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are an amino group which may be protected with a protecting group.
  • R 5 and R 6 , R 7 and R 8 are each represented by the formula (3), (4) or preferably is a reaction to ring as either ⁇ Dammann Tan polycarboxylic acids R 'to R 3 to form available-positions represented by (5), in particular, 5- or 6-membered Can form a ring
  • the bond is preferably bonded at the 1,2-position ( ⁇ -position) or the 1,3-position (J3-position) of the constituent atom of the ring Z ′.
  • (I) A typical example of a compound which may be protected with a protecting group of R 5 , R e , R 7 , and R 8 , and wherein all of the amino groups are not protected by a protecting group 1,2,4,5-tetraaminobenzene, 1,4-diamino2,5-dihydroxybenzene, 1,5-diamino2,4-dihydroxybenzene, 1 , 4 diamino-1,2,5-dimercaptobenzene and 1,5, diamino-1,2,4-dimercaptobenzene.
  • R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is an alkylidene group
  • a compound that is a protected amino group that is, an imine derivative
  • a compound represented by the following formula and the like can be given.
  • R 5 and R 6 in the formula (6) each represent an amino group protected by an alkylidene group, and N, N ′ ′ diisopropylidene
  • R 5 and R 6 in the formula (6) are both an amino group protected by an alkylidene group, and N, N′′diisopropylidene_N ,, N ′ ′′ ′-dimethyl 1,2,4,5—benzenetetraamine, ⁇ , ⁇ '''—diisopropylidene ⁇ ', ⁇ '' — dimethyl 1, 2, 4, 5 — Henzente Tramin, ⁇ , ⁇ ''''''''''''''''''''''''
  • N ' dimethyl-1,2,4,5 benzenetetraamine, ⁇ , ⁇ dicyclohexylidene_N', '' ''-dimethyl-1,2,4,5 benzenetetraamine, N, N '' '
  • the imine derivatives include, in addition to the above, N, N'-diisopropylidene-2,5-dihydroxy-1-, 4-benzenediamine, N, N'-diisopropylidene-2,4-dihydroxy-1 , 5—benzenediamine,
  • Examples of the compound in which at least one of R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 is an acylamino group include a compound represented by the following formula. .
  • R 5 and R 6 in the formula (6) are both acylamino groups, and R 7 such as 1,2,4,5-tetrakis (acetamino) benzene.
  • R 8 amide derivatives wherein both are acylamino groups; 1,4-bis (acetamino) -12,5-bis (methylamino) benzene, 1
  • R 5 and R 6 in the formula (2) are both alkoxycarbonyl groups, and R 7 and R 8 such as 1,2,4,5-tetrakis (acetylamino) benzene 1,4-bis (methoxycarbonylamino) -1,2,5-bis (pheninoleamino) benzene ⁇ , 1,5-bis (methoxycarbonylamino) R 7 , R 8 of 2,4-bis (phenylamino) benzene, 1,2,4,5-tetrakis (methylamino) benzene, ⁇ 1,2,4,5-tetrakis (phenylamino) benzene Is a monosubstituted amino group; 1,4-bis (methoxycarbonylamino) 1,2,5-dimethoxycarbonyloxybenzene, 1,5-bis - main Tokishikarubo Ruamino) one 2, 4-dimethyl-butoxycarbonyl O carboxymethyl force Rub
  • R 5 and R ⁇ in the formula (6) are both A monosubstituted amino group comprising 1,4-diamino-1,2,5-bis (methylinoamino) benzene, 1,5-diamino-1,2,4-bis (methylamino) benzene, 1,4- Compounds in which R 7 and R 8 are both amino groups, such as diamino 2,5-bis (phenylamino) benzene and 1,5-diamino 2,4-bis (phenylamino) benzene.
  • the polyamine derivative represented by the formula (6) includes a compound in which at least two members out of R 5 to R 8 are bonded to each other to form a ring together with an adjacent atom.
  • examples of such a polyamine derivative include a compound in which an amino group in a molecule is protected by a protecting group (polyfunctional protecting group) capable of simultaneously protecting the plurality of amino groups.
  • a typical example of such a compound is a compound in which 1,2,4,5-tetraaminobenzene is protected with two oxalyl groups [in formula (6), ring Z 1 is a benzene ring.
  • polyamine derivatives can be used alone or in combination of two or more.
  • the polyamine derivative represented by the above formula (6) can be prepared by a known method, or by a known organic synthesis reaction, or by a known method of introducing a protecting group into an amino group (for example, acylation, iminization, or alkylation). , Etc.).
  • the reaction of at least one adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formulas (3), (4), and (5) with the polyamine derivative represented by the formula (6) is performed by general amidation, It can be carried out according to an esterification or thioesterification reaction.
  • the reaction is usually performed in a solvent. Any solvent may be used as long as it dissolves the raw materials and does not hinder the reaction.
  • a solvent for example, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-12-pyrrolidone, etc.
  • the reaction temperature depends on the type of the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3), (4) or (5), the type of the polyamine derivative represented by the formula (6), and the like. It can be appropriately selected within the range of 0 ° C to 200 ° C. For example, when the adamantane polycarboxylic acid derivative is a carboxylic acid halide and the polyamine derivative is an amide having no protecting group, The reaction temperature is about 10 ° C. to 50 ° C.
  • the usage ratio of the adamantane polycarboxylic acid derivative and the polyamine derivative can be selected in a wide range, and both may be used in an equivalent amount or one of them may be used in an excess amount. Generally, an excess amount of the polyamine derivative is often used.
  • the amount of the polyamine derivative used is generally about 0.01 to 100 equivalents, preferably about 1 to 50 equivalents, and more preferably about 4 to 20 equivalents, relative to the adamantane polycarboxylic acid derivative. .
  • a suitable catalyst for accelerating the reaction or removing the protecting group (base catalyst, acid catalyst, etc.)
  • a reactant, a trapping agent (base, dehydrating agent, etc.) may be used.
  • a carboxyl group or a haloformyl group which may be protected with a protecting group in RR 2 and RR 4 of the adamantane polycarboxylic acid derivative, and R 5 , R 6 , R 7 and R of the polyamine derivative that put in 8 protecting group optionally protected amino group, reaction by Ami de coupling the protected optionally protected human Dorokishiru group with a group, or a protected optionally protected mercapto group, ester A prepolymer having a bond or a thioester bond formed is formed.
  • R 5 to R 8 are a hydroxyl group which may be protected with a protecting group or a mercapto group which may be protected with a protecting group, an ester bond and a thioester bond are formed. Instead, only amide bonds may be formed.
  • the weight average molecular weight of the produced prepolymer is, for example, about 200 to 100,000, preferably about 300 to 500,000, and more preferably about 100 to 300,000. .
  • the molecular weight of the prepolymer can be adjusted by appropriately selecting the use ratio of the adamantanepolycarbonate derivative and the polyamine derivative, and the reaction conditions such as the reaction temperature and the reaction time.
  • the produced prepolymer can be isolated by a separation and purification means such as precipitation, reprecipitation, crystallization, recrystallization, filtration, extraction, and drying.
  • the prepolymer described above includes (i) a compound represented by the formula (7), which is obtained by reacting an adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3) with a polyamine derivative represented by the formula (6). (Ii) a compound represented by the formula (10), which is obtained by reacting an adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (4) with a polyamine derivative represented by the formula (6); (Iii) obtained by reacting the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (5) with the polyamine derivative represented by the formula (6), represented by the formula (15) Compounds are included.
  • the above-mentioned prepolymer includes a mixture of these prepolymers, a structural unit corresponding to the adamantanepolycarboxylic acid derivative represented by the formula (3), and an adamantanepolycarboxylic acid represented by the formula (4).
  • a prepolymer containing two or more of the structural units corresponding to the derivative and the structural unit corresponding to the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (5) is also included.
  • Y ', ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4 is as defined above
  • W 1 is represented by any one of RR 2, R 3, R 4 , or the formula (8) Represents a group.
  • the ring Z 1 is the same as described above, and 15 to 8 means any one of 15 , R 6 , R 7 , and R 8 .
  • X is a more formed coupled to the reaction of the R' ⁇ R 4 and R 5 to R 8, shown Ami de bond, an ester bond or an Chioesu ether bond.
  • a 1 represents any one of R 5 , R 6 , R 7 , and R 8 , or a group represented by the formula (9).
  • Y 4 represents either ⁇ ⁇ 2 or ⁇ 4 .
  • one at least of the formula (7) of the four shown in W 1 is a group represented by the formula (8).
  • W 2 is any one of R 2 , R 3 and R 4 , or a group represented by the above formula (11).
  • the ring Z 1 is as defined above, scale 5-8 is meant to indicate one of R 5, R 6, R 7 , R 8.
  • X is a bond formed by the reaction between R 2 to R 4 and R 5 to R 8, and represents an amide bond, an ester bond or a thioester bond.
  • a 2 represents any one of R 5 , R e , R 7 , and R 8 , or a group represented by the formula (12).
  • L ′ and WX are the same as described above, and Y 2 to Y 4 represent any of ⁇ 2 , ⁇ 3 , and ⁇ 4 .
  • one at least of the formula (10) are three W 2 which is shown in is a group represented by the formula (11). When there are a plurality of ⁇ 2 ,, and X, they may be the same or different.
  • L ′, L 3 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 are the same as described above, and W 3 is one of R 2 , R 4 , or the formula (14).
  • W 3 is one of R 2 , R 4 , or the formula (14).
  • the ring Z 1 is the same as described above, and R 5 to R 8 represent either R 5 or RRR 8 .
  • X is a bond formed by the reaction of R 2 or R 4 with R 5 to R 8, and represents an amide bond, an ester bond or a ester bond.
  • a 3 represents a R 5, R e, either, or a group represented by the formula (15) of the RR 8.
  • L 1 , L 3 , W 3 , and X are the same as described above, and Y 2 ′ 4 represents either ⁇ 2 or ⁇ 4 .
  • Y 2 ′ 4 represents either ⁇ 2 or ⁇ 4 .
  • one at least of the two W 3 shown in formula (13) is a group represented by the formula (14). ⁇ 3,, if X there exist a plurality, respectively, they are good be different even in the same record,.
  • the prepolymer of the present invention is soluble in a solvent.
  • a solvent examples include amides such as ⁇ , ⁇ -dimethylformamide, ⁇ , ⁇ -dimethylacetamide, ⁇ -methyl-2-pyrrolidone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; sulfones Acetonitrile, Propionitol Nitriles such as phenol, benzonitrile, etc .; ketones such as acetone, methylethylketone, getinoleketone, methinolay sobutinoleketone, cyclopentanone, cyclohexanone; formate, acetate, propionate Estenoles such as esters, benzoates, ethyl lactate, ⁇ -butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA); dioxane, tetrahydrofuran, getinoleether, ethylene glycol Aetheno
  • the prepolymer of the present invention is particularly easy to dissolve in non-protonic polar solvents such as ⁇ , ⁇ -dimethylformamide, ⁇ , ⁇ ⁇ -dimethylacetamide, ⁇ -methyl_2-pyrrolidone.
  • non-protonic polar solvents such as ⁇ , ⁇ -dimethylformamide, ⁇ , ⁇ ⁇ -dimethylacetamide, ⁇ -methyl_2-pyrrolidone.
  • the solubility (g / 100 g; 20 ° C.) in any of the three solvents is 1 or more, preferably 5 or more, and more preferably 10 or more.
  • the prepolymer of the present invention has excellent solubility in a coating solvent.
  • the prepolymer of the present invention is dissolved in N, N-dimethylacetamide to prepare a 15% by weight solution, and this solution is passed through a filter having a pore size of 0.2 / m. 0.02 to 0.8 gZ min'cm 2 , preferably 0.1 to 0.5 g min min ⁇ cm 2 .
  • the prepolymer composition of the present invention is a composition obtained by dissolving the prepolymer of the present invention in a solvent.
  • the solvent any solvent can be used as long as it can dissolve the prepolymer and does not inhibit the polymerization, the cyclization reaction, and the like.
  • the prepolymer composition of the present invention may contain other components as necessary.
  • a component include a monomer component (compound A and / or compound B) used as a raw material of the prepolymer.
  • a monomer component compound A and / or compound B
  • the amount of the monomer component to be added is, for example, 0 to 50 parts by weight, preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the prepolymer.
  • Compound B is preferably added in an amount of about 10 to 25 parts by weight based on 100 parts by weight of the prepolymer.
  • a catalyst for promoting polymerization, cyclization reaction or the like can be used as another additive component.
  • the catalyst include acid catalysts such as sulfuric acid, methanesulfonate, and p-toluenesulfonic acid, and base catalysts.
  • the amount of the catalyst based on the total amount of the monomer component added monomer component (compound A ⁇ beauty B) and newly composing the Pureborima, for example 0-1 0 mole 0/0, preferably 0-5 moles 0 / It is about 0 .
  • a thickener for increasing the viscosity of the solution may be added to the prepolymer composition of the present invention.
  • Representative examples of thickeners include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene dali. Examples thereof include alkylene glycols such as coal and polyalkylene glycols. ⁇
  • the amount of the thickener used is, for example, 0 to 20% by weight based on the whole composition. / 0 , preferably about 0 to 10% by weight.
  • the prepolymer composition of the present invention may be added with a monocarboxylic acid for adjusting the molecular weight after polymerization and a dicarboxylic acid for adjusting the degree of crosslinking after polymerization.
  • monocarboxylic acids include mono-functional olevonic acids such as adamantan carboxylic acid and benzoic acid; and monocarboxylic acid derivatives such as adamantane carboxylic acid methyl ester and benzoic acid methyl ester.
  • dicarboxylic acids include dicarboxylic acids such as terephthalic acid; and dicarboxylic acid derivatives such as dimethyl terephthalate.
  • the amount of the monocarboxylic acids, the total amount of Mo Nomar component added monomer component (compound A and B) and a newly constituting the Purepori mers, for example 0-1 0 mole 0/0, preferably 0-5 is about mol%
  • the amount of the dicarboxylic acids, the total amount of the monomer component added monomer component (compound a and B) and a newly that make up the Pureborima for example, 0-1 0 0 mole 0/0, Preferably it is about 0 to 50 mol%.
  • the prepolymer composition of the present invention may contain an adhesion promoter for improving the adhesion of the insulating film formed on the substrate to the substrate.
  • the adhesion promoter include trimethoxybisilane, hexamethyldisilazane, ⁇ -aminopropyltriethoxysilane, and aluminum monoethyl acetate. And the like.
  • the amount of the adhesion promoter used is, for example, 0 to 10% by weight, preferably 0 to 5% by weight, based on the total amount of the monomer components (compounds I and II) constituting the prepolymer and the newly added monomer components. It is about.
  • the prepolymer composition of the present invention has a mechanical strength, a thermal conductivity and a thermal expansion of a film.
  • Made of other polymers, regardless of linear or branched structure, to adjust physical properties such as elongation, or to adjust film properties during film formation, such as internal stress relaxation during film formation Components may be included as needed.
  • polyimidazole, polyoxazole, and the like may be included in order to improve the heat resistance of the film.
  • the prevolimer composition of the present invention can be prepared by mixing the prevolimer, the solvent, and, if necessary, various additives, stirring or standing, and dissolving the prevolimer in the solvent.
  • the dissolution may be carried out in an air atmosphere as long as the monomer component, especially the polymer derivative is not oxidized, but is preferably carried out in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
  • the temperature at which the prepolymer is dissolved can be appropriately selected according to the solubility of the prepolymer, the boiling point of the solvent, and the like. When dissolving the prepolymer, heating may be performed within a range that does not cause conversion into a polymer bridge.
  • the prevolimer concentration in the prevolimer composition can be appropriately selected in consideration of the solubility, applicability, workability and the like of the prevolimer, and is, for example, 5 to 70% by weight, preferably 10 to 60% by weight. / 0 or so. Since the prepolymer of the present invention has excellent solubility in a solvent, a high-concentration prepolymer composition can be obtained. An insulating film formed of a high-concentration prepolymer composition can have a large thickness and thus has excellent electrical characteristics. Therefore, an insulating film having a film thickness corresponding to various semiconductor manufacturing processes can be formed.
  • the high molecular weight polymer and the insulating film of the present invention are prepared by applying the above prepolymer composition as a coating solution on a substrate and then subjecting the same to a reaction, more specifically, for example, heating (baking). It can be obtained by a polymerization or cyclization reaction.
  • the substrate include a silicon wafer and a metal substrate. Plate, ceramic substrate and the like.
  • the coating method is not particularly limited, and a conventional method such as a spin coating method, a dip coating method, and a spraying method can be used.
  • the heating temperature is not particularly limited as long as it is a temperature at which the prepolymer can be converted into a high molecular weight polymer, but is generally about 100 to 500 ° C., preferably about 150 to 450 ° C.
  • the heating may be performed at a constant temperature or with a stepwise temperature gradient.
  • the heating operation may be performed, for example, in an air atmosphere as long as the performance of the formed thin film is not affected, but is preferably performed in an inert gas (nitrogen, argon, etc.) atmosphere or a vacuum atmosphere.
  • the prepolymer becomes high molecular weight by polycondensation or the like, and a corresponding high molecular weight polymer is produced.
  • the cyclization reaction or the like proceeds usually with the increase in the molecular weight of the prepolymer, thereby producing a high molecular weight polymer having a desired structure.
  • the prepolymer has a protective group
  • the elimination of the protective group usually leads to a higher molecular weight or a cyclization reaction.
  • the pre-bolimer represented by the formula (7), (10) or (13) is derived from the adamantane polycarboxylic acid derivative represented by the formula (3), (4) or (5)
  • An adamantane ring, a monocyclic or polycyclic aromatic or non-aromatic ring derived from the polyamine derivative represented by the formula (6), and a nitrogen-containing ring formed in the polycondensation portion is obtained.
  • a structure (three hexagons) crosslinked in three directions with an adamantane skeleton as a vertex (crosslinking point) Are formed by sharing two vertices or two sides with each other) to form a highly crosslinked polymer film having many pores.
  • the high molecular weight polymer and the insulating film of the present invention hardly dissolve in a solvent.
  • the solubility (g 100 g; 20 ° C.) in N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methyl-1-pyrrolidone is generally less than 1; Usually less than 0.5.
  • the insulating film of the present invention thus obtained has an excellent relative dielectric constant because it has a large number of molecular-level holes uniformly dispersed therein.
  • the thickness of the insulating film formed by heating can be appropriately set depending on the application. In general, the thickness is 50 nm or more (about 500 to 200 nm), preferably 100 nm or more (100 to 100 nm). It is more preferably about 300 nm or more (about 300 nm). If the film thickness is less than 50 nm, electrical characteristics such as leak current may be adversely affected, and it may be difficult to planarize the film by chemical mechanical polishing (CMP) in a semiconductor manufacturing process. It is not suitable for use as an interlayer insulating film in particular, because it causes problems.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • an insulating film is formed by applying a previously produced high molecular weight polymer (crosslinked polymer) on a substrate. It is difficult to form a thin film by coating because of its extremely low solubility in solvents. It is also conceivable that an insulating film is formed by applying a solution in which the monomer components (compounds A and B) are dissolved in a solvent on a substrate. In this case, the The pores are likely to enter the pores of the formed high molecular weight polymer, or the newly formed polymer chains penetrate the pores of the formed high molecular weight polymer, so that the pores are easily closed. Easy to fall.
  • the prepolymer of the present invention is easily dissolved in a solvent, and a high-concentration solution can be prepared. Since it is formed, polymerization proceeds smoothly, and intrusion of monomer components into pores and penetration of polymer chains are suppressed. Therefore, it is possible to easily construct a highly ordered vacancy structure in which a large number of vacancies at the molecular level are uniformly dispersed.
  • the insulating film made of the high molecular weight polymer formed as described above has a high porosity, a low dielectric constant, and has sufficient heat resistance and mechanical strength due to cross-linking, and diffusion of copper from wiring. Is very low.
  • the insulating film of the present invention has a low dielectric constant and high heat resistance, it can be used, for example, as an insulating film in electronic material components such as semiconductor devices, and is particularly useful as an interlayer insulating film. is there.
  • the filtration rate of Pureborima is Pureborima the N
  • N- Jimechiruase Toami de prepare a 5 wt 0/0 concentration of the solution, causing the solution to pass through the pore size 0. 2 ⁇ ⁇ filters of Was measured.
  • the thickness of the polymer film is ellipsometry The measurement was performed using a thermometer.
  • the density of the polymer film was determined by X-ray reflectivity analysis, and the relative permittivity of the polymer film was measured by forming an A1 electrode on the surface of the film.
  • n is the number of repetitions and represents an integer of 0 or more. This prepolymer is included in the prepolymer represented by the formula (7).
  • n is the number of repetitions and represents an integer of 0 or more. This prepolymer is included in the prepolymer represented by the formula (10).
  • n is the number of repetitions and represents an integer of 0 or more. This prepolymer is included in the prepolymer represented by the above formula (13).
  • the reaction mixture was dropped into 8 times the amount of methanol, and the precipitate was separated by filtration, washed, and dried. After drying, the precipitate is dissolved again in DMAc. The solid concentration was adjusted to 12% by weight, and the solid content was reduced to 8 times the amount of methanol. The precipitate was separated by filtration, washed, and dried to obtain 3.21 g of the title prepolymer (yield 27.5%). The weight average molecular weight was about 30,000. This prepolymer is included in the prepolymer represented by the formula (7).
  • the reaction mixture was dropped into 8 times the amount of water, and the precipitate was separated by filtration, washed, and dried. After drying, the precipitate was dissolved again in DMAc, the solid content concentration was adjusted to 12% by weight, and the solid was dropped into 8 times the amount of water. The precipitate was separated by filtration, washed, and then dried to obtain 5.93 g of the title prepolymer (yield: 59.3%). The weight average molecular weight was about 10,000. This prepolymer is included in the prepolymer expressed by the formula (10).
  • the thickness of the obtained film was 205 nm.
  • the density of the film was 1.1 g / cm 3 and the relative permittivity was 2.4. Further, the filtration rate of the prepolymer was measured and found to be 0.18 g / min'cm 2 .
  • the prepolymer (imidazole precursor polymer) 3.Olg obtained in Example 3 was dissolved in 16.99 g of N, N-dimethylacetamide (DMAc) to prepare a coating solution.
  • This coating solution was passed through a filter having a pore diameter of 0.2 m, and then spin-coated on an 8-inch silicon wafer. This was heated in a nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 30 minutes, and further heated at 400 ° C. for 30 minutes to form a film.
  • the thickness of the obtained film was 320 nm.
  • the density of the film was 1.18 g / cm 3 and the relative permittivity was 2.5.
  • the measured filtration rate of Pureborima, 0.1 9 8 minute ' was cm 2.
  • Example 4 3.00 g of the prevolimer (oxazole precursor polymer) obtained in Example 4 and 0.47 g of 1,3,5,7-adamantanetracarboxylic acid were combined with N, N-dimethylacetamide (DMA c). The solution was dissolved in 19.67 g to prepare a coating solution. This coating solution was passed through a filter having a pore size of 0.2 / zm, and then spin-coated on an 8-inch silicon wafer. This was heated in a nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 30 minutes, and further heated at 400 ° C. for 30 minutes to form a film.
  • DMA c N, N-dimethylacetamide
  • the infrared absorption spectrum of the polymer film thus obtained is When the vector was measured, it was confirmed that the desired crosslinked polybenzoxazole film was formed.
  • the thickness of the obtained film was 295 nm.
  • the density of the film was 1.15 gcm 3 and the relative permittivity was 2.4.
  • the filtration rate of the prepolymer was measured to be 0.2 g min ⁇ cm.
  • the thickness of the obtained film was 311 nm.
  • the density of the film was 1.16 gcm and the relative permittivity was 2.5.
  • the filtration rate of the prepolymer was measured and found to be 0.1 g / min ⁇ cm 2 .
  • a coating solution was prepared by dissolving 3.03 g of the prepolymer (oxazole precursor polymer) obtained in Example 6 in 16.98 g of N, N-dimethylacetamide (DMAc). This coating solution was passed through a filter having a pore size of 0.2 m, and then spin-coated on an 8-inch silicon wafer. This was heated in a nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 30 minutes, and further heated at 400 ° C. for 30 minutes to form a film. When the infrared absorption spectrum of the polymer film thus obtained was measured, it was confirmed that the desired crosslinked polybenzoxazole film was formed. The thickness of the obtained film was 303 nm. The density of the film was 1.17 g Z cm 3 and the relative permittivity was 2.5. The measured filtration rate of Pureborima, 0.1 9 8 / min 'was cm 2 0
  • 1,3,5—adamantanetricarboxylic acid 5.37 g (20 mm o 1) and 3,3'-diaminobenzidine 6.43 g (30 mm o 1) were placed in a nitrogen atmosphere. It was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) at room temperature to prepare a coating solution having a concentration of 25% by weight. The coating solution was passed through a filter having a pore diameter of 0.2 ⁇ , and then spin-coated on an 8-inch silicon wafer. This was heated in a nitrogen atmosphere at 300 ° C. for 30 minutes, and further heated at 400 ° C. for 30 minutes to form a film.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the membrane of the obtained membrane The thickness was 418 nm.
  • the density of the film was 1.28 g / cm 3 and the relative permittivity was 2.7.

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Description

明 細 書 プレボリマ一、 プレボリマー組成物、 空孔構造を有する高分子量重合体 及び絶縁膜 技術分野
本発明は、 半導体の製造等に用いる絶縁膜、 特に耐熱性や機械的強度 に優れ低い比誘電率を示す絶縁膜とその製造法、 該絶縁膜を得るために 有用なプレボリマー、 該プレポリマーを含むプレボリマー組成物、 及び 空孔構造を有する高分子量重合体に関する。 背景技術
超 L S I の層間絶縁膜の低誘電率化には空孔構造の構築が効果的であ るとされており、 シラン系の化合物を用いた膜では、 発泡剤等を用いた 空孔構造の導入が提案されている。 しかし、 この方法で.は、 空孔の形成 は可能なものの、 空孔の結合 (空孔の連続化) が避けがたいため、 機械 的強度、 熱的安定性に難点があり、 半導体の製造における配線プロセス において、 膜破壊が生じるなどの重大な問題を抱えていた。
また、 層間絶縁膜と して、 ポリイ ミ ド誘導体からなる高分子膜、 ポリ ァリルエーテル誘導体からなる高分子膜、 ポリパラキシレン誘導体から なる高分子膜等の有機高分子膜も知られている。 このような有機高分子 膜では、 有機高分子における架橋部位を切断することにより多孔質化を 実現させている。 しかし、 架橋部位を切断すると、 機械的強度や耐熱性 が低下してしまう。
—方、 ァダマンタン骨格を含有するポリべンズァゾールは、 高耐熱樹 脂と して有用であることが知られている (例えば、 「ジャーナル · ォブ • ポリマーサイエンス (Journal of polymer science) 」 P a r t A— 1 ( 1 9 7 0) , 8 ( 1 2 ) , p . 3 6 6 5 - 6参照) 。 特に、 3官 能 . 4官能のァダマンタンを用いた高架橋型ポリベンズァゾール類は、 内部に分子レベルの空孔を多数有するため、 比誘電率が低く、 かつ機械 的強度と耐熱性を備えているため、 層間絶縁膜材料と して極めて有用で あることが知られている (例えば、 特開 2 0 0 1— 3 3 2 5 4 3号公報 参照) 。 これらの高架橋型ポリベンズァゾ一ル類は、 ポリ リ ン酸等の縮 合剤存在下で加熱するなどの製法にて合成することが可能であるが、 得 られた高架橋樹脂は溶媒への溶解性が極めて低いため、 塗布などによる 基板上への薄膜形成は極めて困難であり、 層間絶縁膜と して必要な膜厚 を得ることはほとんど不可能である。
また、 全芳香族系鎖状のポリべンズァゾール類の薄膜形成方法と して 、 原材料となるモノマーァミ ン水溶液上に、 もう片方の原材料モノマー となるアルデヒ ド誘導体を展開させ、 気液界面上で重合させた膜を水平 付着法で基板上に累積させた後、 空気中で熱処理することでポリべンズ ァゾールの薄膜を形成する方法が知られている (例えば、 特開昭 6 2— 1 8 3 8 8 1号公報参照) 。 しかしながら、 この方法では薄膜形成まで にかなりの時間を要するため工業生産には適しておらず、 また最終工程 で前駆体のポリイ ミンに酸化的熱処理を施すため、 得られたポリべンズ ァゾール膜自身が酸化される可能性が高く、 絶縁被膜に必要な機能であ る低誘電率化が期待できない。 発明の開示
本発明の目的は、 半導体の製造に有用な高い耐熱性及び低い比誘電率 を有する高分子量重合体及び絶縁膜とその製造法、 これらを形成しうる プレボリマー及びプレポリマー組成物を提供することにある。 本発明の他の目的は、 層間絶縁膜用途と して必要な厚みを有する薄膜 を容易に形成しうるプレポリマー及びプレポリマー組成物、 並びにこれ らから形成される髙分子量重合体及び絶縁膜を提供することにある。 本発明のさらに他の目的は、 高い架橋度及び高い空孔率を有する高分 子量重合体及び絶縁膜と、 これらを形成しうるプレボリマー及びプレボ リマー組成物を提供することにある。
本発明者らは、 上記目的を達成するため鋭意検討した結果、 空孔構造 を有する高分子量重合体の製造を 2段階で行う、 すなわち、 溶媒に溶解 しゃすいプレポリマーを予め調製し、 次いでこのプレポリマーを熱処理 等により高分子量重合体に転化すると、 比誘電率が極めて低く且つ所望 の厚みを有する絶縁膜が効率よく得られることを見出した。 より具体的 には、 官能基同士の反応により重合して空孔構造を有する高分子量重合 体を形成しうる 2つの化合物を適当な条件で反応させて、 前記高分子量 重合体の前駆体であるプレボリマーを調製し、 これを適宜な溶媒に溶解 させて基材上に塗布した後に、 例えば熱処理等を施すと、 鎖延長、 環化 、 架橋等の反応が円滑に進行して確実に空孔が形成され、 耐熱性や機械 的強度が高く比誘電率の極めて低い、 空孔構造を有する高分子量重合体 からなる絶縁膜が得られること、 及び前記プレボリマーが溶媒に対する 溶解性に優れるため、 層間絶縁膜と して必要な厚みを有する薄膜を容易 に形成できることを見出した。 本発明はこれらの知見に基づいて完成さ れたものである。
すなわち、 本発明は、 それぞれの化合物の分子内に 2以上の官能基又 は官能基群を有しており、 一方の化合物の官能基又は官能基群と他方の 化合物の官能基又は官能基群との結合により重合して空孔構造を有する 高分子量重合体を形成することが可能な 2つの化合物 A及び Bの反応に より得られるプレボリマーを提供する。 前記プレボリマーの重量平均分子量は、 例えば 2 0 0〜 1 0 0 0 0 0 である。
前記プレボリマーと して、 一方の化合物の官能基又は官能基群と他方 の化合物の官能基又は官能基群とが互いに反応して鎖状の結合を形成す る第 1の反応過程と、 次いで前記結合部位において環を形成する第 2の 反応過程とを含む重合過程により空孔構造を有する高分子量重合体を形 成することが可能な 2つの化合物 A及び Bの反応により得られるプレボ リマ一であって、 前記第 1 の反応過程により得られるプレボリマーが挙 げられる。 このよ うなプレボリマーと しては、 化合物 Aの有する官能基 又は官能基群と化合物 Bの有する官能基又は官能基群との反応において 、 第 1 の反応過程で形成される鎖状の結合がアミ ド結合、 エステル結合 又はチォエステル結合であり、 第 2の反応過程で形成されうる環がィ ミ ダゾール環、 ォキサゾール環、 チアゾール環、 又はイ ミ ド環であるプレ ポリマー、 例えば、 化合物 Aの有する官能基又は官能基群がカルボキシ ル基又はアミノ基であり、 化合物 Bの有する官能基又は官能基群が 2つ のァミノ基、 ァミノ基とヒ ドロキシル基、 ァミノ基とメルカプト基、 又 は 2つのカルボキシル基であるプレポリマー等が例示される。
本発明のプレボリマーにおいて、 前記化合物 Aと して、 下記式 ( 1 )
Figure imgf000005_0001
/Yc V、ヽ Rd」 (1)
Rc
(式中、 Z aは 4価の有機基を示し、 R '、 R b、 R \ R dは、 同一又は 異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、 ハロホルミ ル基、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基
、 水素原子又は炭化水素基を示し、 Ya、 Yb、 Y Ydは、 同一又は異 なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す。 但し 、 Ra、 Rb、 Rc、 Rdのうち少なく とも 2つは、 保護基で保護された力 ルポキシル基、 ハロホルミル基、 保護基で保護されていてもよいアミ ノ 基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基又は保護基で保護さ れていてもよいメルカプト基を示す)
で表される化合物が挙げられる。
また、 前記化合物 Bと して、 下記式 ( 2)
Figure imgf000006_0001
(式中、 環 Z bは単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 RB 、 R Rg、 Rhは環 Z bに結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基 、 又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す)
で表される化合物が挙げられる。
本発明のプレボリマーには、 また、 下記式 ( 3) 、 (4) 、 ( 5)
Figure imgf000006_0002
(式中、 R '、 R2、 R3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基を示し、 Υ '、 Υ Υ 3、 Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族 性環式基を示し、 L '、 L 3は、 同一又は異なって、 水素原子、 保護基で 保護されていてもよいカルボキシル基、 又は炭化水素基を示す) で表される少なく とも 1種のァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下 記式 ( 6 )
Figure imgf000007_0001
(式中、 環 Z 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R 5 、 R 6、 R 7、 R 8は環 Z 1に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R 5、 R6、 R7、 R8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいアミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られるプレボリマーであ つて、 式 ( 3) 、 (4 ) 又は ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボ ン酸誘導体の R l、 R 2、 R \ R4における保護基で保護されていてもよ いカルボキシル基又はハロホルミル基と、 式 ( 6 ) で表されるポリアミ ン誘導体の R 5、 R R R 8における保護基で保護されていてもよい アミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基、 又は保護基 で保護されていてもよいメルカプト基との反応によりアミ ド結合、 エス テル結合又はチォエステル結合が形成されたプレボリマーも含まれる。 このようなプレボリマーの第 1の例と して、 下記式 ( 3 )
Figure imgf000008_0001
(式中、 I 1、 R R 3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基を示し、 Υ '、 Υ Υ Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族 性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 (6 )
Figure imgf000008_0002
(式中、 環 Ζ 'は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R 5 、 R6、 R 7、 R 8は環 Z 'に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R 5、 R6、 R7、 R 8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいアミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 ( 7 )
Figure imgf000009_0001
[式中、 Υ'、 Υ Υ3. Y4は前記に同じ。 W1は、 R R2、 R3、 R
4の何れか、 又は下記式 (8)
Figure imgf000009_0002
(式中、 環 Z 'は前記に同じ。 R58は R5、 R6、 R R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 !^ 1〜!^4と R5〜R8との反応により形成され た結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を示 す。 A1は、 R5、 R6、 R7、 R8の何れか、 又は下記式 (9)
一 X— Y
Figure imgf000009_0003
(式中、 、 Xは前記に同じ。 Y1 は Υ'、 Υ Υ Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す)
で表される基を示す。 但し、 式 ( 7 ) 中に示されている 4つの W'の う ち少なく とも 1つは前記式 ( 8 ) で表される基である。 Α 1、 、 Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい] で表される化合物であるプレボリマーが挙げられる。
前記プレボリマーの第 2の例と して、 下記式 (4)
Figure imgf000010_0001
(式中、 L 1は、 水素原子、 保護基で保護されていてもよいカルボキシ ル基、 又は炭化水素基を示す。 R2、 R3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はハロ ホノレミル基を示 し、 Υ Υ2、 Υ Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香 族性又は非芳香族性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 (6 )
Figure imgf000010_0002
(式中、 環 Ζ 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R6、 R R8は環 Z 'に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R6、 R7、 R8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいァミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 (10) (10)
Figure imgf000011_0001
[式中、 L '、 Y '、 Y2、 Y Y4は前記に同じ (
'の何れか、 又は下記式 (11)
Figure imgf000011_0002
(式中、 環 Z 1は前記に同じ。 R5~8は R5、 Re、 R7、 R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 R2〜R4と R5〜R8との反応により形成され た結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を示 す。 A2は、 R5、 R R7、 R8の何れか、 又は下記式 (12)
Figure imgf000011_0003
(式中、 L 1 W2、 Xは前記に同じ。 Y2~4は Υ2、 Υ3、 Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す)
で表される基を示す。 但し、 式 (10) 中に示されている 3つの W2のう ち少なく とも 1つは前記式 (11) で表される基である。 A2、 W Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい] で表される化合物であるプレボリマーが挙げられる。
前記プレボリマーの第 3の例として、 下記式 ( 5 )
Figure imgf000012_0001
(式中、 L '、 L 3は、 同一又は異なって、 水素原子、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基、 又は炭化水素基を示す。 R2、 R4は、 同 一又は異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はハ 口ホルミル基を示し、 Υ 1 Υ Υ Υ4は、 同一又は異なって、 単結 合又は 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 ( 6)
Figure imgf000012_0002
(式中、 環 Ζ 'は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R R 7、 R 8は環 Z 1に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R R7、 R8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいァミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 (13)
Figure imgf000013_0001
[式中、 L '、 L 3、 Y '、 Y2、 Y3、 Y4は前記に同じ。
の何れか、 又は下記式 (14)
Figure imgf000013_0002
(式中、 環 Z 'は前記に同じ。 R5~8は R5、 R6、 R7、 R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 R2又は R4と R5〜R8との反応により形成さ れた結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を 示す。 A3は、 R5、 R6、 R7、 R8の何れか、 又は下記式 (15)
Figure imgf000013_0003
(式中、 L '、 L 3、 W3、 Xは前記に同じ。 Y2'4は Y2、 Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す)
で表される基を示す。 但し、 式 (13) 中に示されている 2つの W3のう ち少なく とも 1つは前記式 (14) で表される基である。 A3、 W3、 Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい] で表される化合物であるプレポリマーが挙げられる。
本発明は、 さらに、 前記のプレボリマーを溶媒に溶解させたプレポリ マ一組成物を提供する。
本発明は、 さらにまた、 前記のプレボリマーをさらに反応に付して得 られる空孔構造を有する高分子量重合体を提供する。
本発明は、 また、 前記の空孔構造を有する高分子量重合体からなる絶 縁膜を提供する。
本発明は、 さらに、 前記のプレボリマーを溶媒に溶解させたプレポリ マー組成物を基材上に塗布した後、 さらに反応に付して空孔構造を有す る高分子量重合体からなる絶縁膜を形成することを特徴とする絶縁膜の 製造法を提供する。
本発明のプレボリマーによれば、 最終目的物である空孔構造を有する 高分子量重合体の構成単位 (モノマー単位) 力 適度に多量化した構造 を有しているため、 これをさらに反応に付すと、 重縮合等による高分子 量化 (鎖延長、 架橋) や環化反応等が円滑に進行して、 所望の大きさの 空孔を多量に有する均質性の高い高分子量重合体が生成する。 また、 3 官能以上の化合物を少なく とも一方の原料と して用いたプレボリマーに よれば、 上記の特性を有する高度に架橋した高分子量重合体 (高分子架 橋体) が生成する。 このため、 低誘電率で、 耐熱性及び機械的強度の高 い絶縁膜を得ることができる。 また、 プレボリマーは溶媒に対する溶解 性に優れるので、 層間絶縁膜用途と して必要な膜厚を有する絶縁膜を容 易に形成することができる。
本発明の高分子量重合体及び絶縁膜は高い空孔率を有するため、 低い 比誘電率を示す。 また、 高い耐熱性と機械的強度を有する。 発明を実施するための最良の形態 本発明のプレポリマーは化合物 Aと化合物 Bとの反応により得られる 化合物であって、 高分子量重合体の前駆体となるものである。 該化合物 Aと化合物 Bは、 それぞれ分子内に 2以上の官能基又は官能基群を有し ており、 一方の化合物の官能基又は官能基群と他方の化合物の官能基又 は官能基群との結合により重合して空孔構造を有する高分子量重合体を 形成可能な 2つの化合物の組み合わせである。 なお、 本明細書では、 官 能基又は官能基群を 2つ有する場合を 「 2官能」 、 3つ有する場合を 「 3官能」 、 4つ有する場合を 「4官能」 と称することがある。
化合物 A及び化合物 Bの中心骨格は、 炭素原子、 酸素原子、 珪素原子 、 窒素原子、 硫黄原子などで構成でき、 その構成原子の数は、 通常 1 0 0以下である。 また、 化合物 A及び化合物 Bの分子量は、 例えば 5 0〜 1 5 0 0、 好ましくは 1 0 0〜: 1 0 0 0程度である。
空孔構造を有する高分子量重合体を形成可能な化合物 A及び Bの組み 合わせと しては、 例えば、 中心骨格に結合した複数 (例えば 2 〜 4個) の官能基又は官能基群が 2次元構造又は 3次元構造をなす化合物 Aと、 中心骨格に結合した複数 (例えば 2 〜 4個、 好ましくは 2個) の官能基 又は官能基群が 1次元構造 (直線状) 又は 2次元構造 (角度を有する直 鎖状) をなす化合物 Bとの組み合わせが挙げられる。 この場合、 化合物 Aは高分子量重合体の結節点又は架橋点 (頂点) を形成し、 化合物 Bは 該結節点又は架橋点をつなぐ連結部 (辺) を形成する。 いくつかの結節 点又は架橋点といくつかの連結部に囲まれた部位に空孔が形成される。 前記高分子量重合体は分岐構造 (特に多分岐構造) を有する重合体 (高 分子架橋体) であってもよく、 分岐を持たない鎖状のポリマー分子から なる重合体であってもよい。 分岐を持たない鎖状のポリマー分子からな る重合体であっても、 ポリマー分子鎖中のセグメント間の排除体積効果 により、 1ポリマー分子が存在する領域への他の分子鎖の貫通が抑制さ れ、 その結果、 比較的疎な充填構造が形成される。 このような構造も空 孔構造に含まれる。
上記の場合における化合物 Aの中心骨格と しては、 例えば、 ァダマン タン骨格、 テ トラフエニルァダマンタン骨格、 ノルボルナン骨格、 テ ト ラメチルノルボルナン骨格、 ノルボルネン骨格、 テ トラメチルノルボル ネン骨格等の非芳香族性環骨格 (橋架け環骨格等) ; テ トラフエ-ルメ タン骨格等の炭素原子を中心に有する骨格 ; ボルフイ リン骨格等の 2次 元構造を有する骨格 ; ブタン骨格等の鎖状の骨格 (例えば、 炭素数 4〜 1 0程度の鎖状の炭化水素骨格等) などが挙げられる。 化合物 Aの中心 骨格部分の分子量は、 例えば 4 0〜 1 4 6 0程度である。 また、 化合物 Bの中心骨格と しては、 例えば、 ベンゼン環ゃビフエニル環等の単環又 は多環の芳香族性又は非芳香族性環骨格が挙げられる。
官能基と しては、 反応性を有するものであれば特に限定されないが、 代表的な例と して、 カルボキシル基、 アミノ基、 ヒ ドロキシル基、 メル カプト基、 シラノール基、 ハロゲン原子、 カーボア二オン、 又はこれら を含有する基などが挙げられる。 なお、 これらの基は反応性の基に誘導 体化されていてもよく、 保護基で保護されていてもよい。 反応性の基と しては、 例えばカルボキシル基においては、 ハロホルミル基、 酸無水物 基 (保護基で保護されたカルボキシル基と しても分類できる) などが挙 げられる。 保護基と しては有機合成の分野で慣用の保護基を使用できる 互いに反応して化学結合を形成する官能基又は官能基群の組み合わせ と しては、 例えば、 カルボキシル基とアミノ基との組み合わせ (アミ ド 結合の形成) 、 カルボキシル基とヒ ドロキシル基との組み合わせ (エス テル結合の形成) 、 カルボキシル基とメルカプト基との組み合わせ (チ ォエステル結合の形成) 、 ヒ ドロキシル基とヒ ドロキシル基との組み合 わせ (エーテル結合の形成) 、 ヒ ドロキシル基とメルカプト基との組み 合わせ (チォエーテル結合の形成) 、 炭素一炭素結合を形成可能な 2つ の官能基の組み合わせ、 炭素一窒素結合を形成可能な 2つの官能基の組 み合わせ ; 1個のカルボキシル基と 1, 2位又は 1, 3位の炭素原子に 結合した 2個のアミ ノ基との組み合わせ (イ ミダゾール環等の 2つの窒 素原子を有する 5員又は 6員環の形成) 、 1個のカルボキシル基と 1 , 2位又は 1, 3位の炭素原子に結合したァミノ基及びヒ ドロキシル基と の組み合わせ (ォキサゾール環等の 1つの窒素原子と 1つの酸素原子を 有する 5員又は 6員環の形成) 、 1個のカルボキシル基と 1 , 2位又は 1, 3位の炭素原子に結合した 1個のアミノ基及び 1個のメルカプト基 との組み合わせ (チアゾール環等の 1つの窒素原子と 1つのィォゥ原子 を有する 5員又は 6員環の形成) 、 1, 2位又は 1 , 3位の炭素原子に 結合した 2個のカルボキシル基と 1個のアミノ基との組み合わせ ( 5員 又は 6員のイ ミ ド環の形成) などが挙げられるが、 これらに限定される ものではない。
本発明のプレボリマーは、 このような化合物 A及び Bから得られる、 空孔構造を有する高分子量重合体に至る前の反応生成物である。 プレボ リマーの概念には、 分子量 (重合度) の低いオリ ゴマーのほか、 最終的 な高分子量重合体の構造の前駆構造を有する前駆体ポリマーも含まれる 。 前記前駆体ポリマーと しては、 例えば、 環化によって環が形成されて 最終的な高分子量重合体が得られる場合における環化前の鎖状の構造を 有するポリマーなどが挙げられる。 プレポリマ一の重量平均分子量は、 例えば 2 0 0〜: 1 0 0 0 0 0、 好ましくは 3 0 0〜 5 0 0 0 0、 さらに 好ましくは 1 0 0 0〜 3 0 0 0 0程度である。
プレボリマーは分岐構造 (特に多分岐構造) を有する化合物であって もよく、 分岐を持たない鎖状の化合物であってもよい。 プレボリマーの 立体構造は、 通常、 最終的な空孔構造を有する高分子量重合体の立体構 造の部分構造と同一であるかそれと近似した構造である。 プレボリマー をさらに高分子量化したり、 架橘、 環化することにより、 空孔構造を有 する高分子量重合体が得られる。
本発明のプレポリマーの好ましい例と して、 一方の化合物の官能基又 は官能基群と他方の化合物の官能基又は官能基群とが互いに反応して鎖 状の結合を形成する第 1の反応過程と、 次いで前記結合部位において環 を形成する第 2の反応過程とを含む重合反応により空孔構造を有する高 分子量重合体を形成することが可能な 2つの化合物 A及び Bの反応によ り得られるプレボリマーであって、 前記第 1 の反応過程により得られる プレボリマーが挙げられる。 このようなプレボリマーをさらに環化反応 に付すことにより、 前記 2つの化合物の中心骨格が環を介して結合した 耐熱性及び機械的強度の高い高分子量重合体が得られる。
上記プレボリマーには、 例えば、 第 1の反応過程で形成される鎖状の 結合がアミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合であり、 第 2の 反応過程で形成されうる環がイ ミダゾール環、 ォキサゾール環、 チアゾ ール環、 又はイ ミ ド環であるプレポリマー等が含まれる。 このようなプ レポリマーは、 前記官能基又は官能基群と してカルボキシル基又はァミ ノ基を有する化合物 Aと、 前記官能基又は官能基群と して 2つのアミノ 基、 ァミノ基とヒ ドロキシル基、 ァミノ基とメルカプト基、 又は 2つの カルボキシル基を有する化合物 Bとを、 アミ ド化、 エステル化又はチォ エステル化反応に付すことにより得ることができる。
本発明のプレボリマーにおいて、 前記化合物 Aの代表的な例と しては 、 前記式 ( 1 ) で表される化合物が挙げられる。 式 ( 1 ) 中、 Z aは 4 価の有機基を示し、 R a、 R b、 R \ R dは、 同一又は異なって、 保護基 で保護されていてもよいカルボキシル基、 ハロホルミル基、 保護基で保 護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキ シル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基、 水素原子又は炭 化水素基を示し、 Y a、 Y b、 Y Y dは、 同一又は異なって、 単結合又 は 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す。 但し、 R a、 R b、 R c 、 R dのうち少なく とも 2つは、 保護基で保護されたカルボキシル基、 ハロホルミル基、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保 護されていてもよいヒ ドロキシル基又は保護基で保護されていてもよい メルカプト基を示す。 この化合物では、 保護基で保護されたカルボキシ ル基、 ハロホルミル基、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護 基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基又は保護基で保護されていて もよいメルカプト基が、 前記官能基又は官能基群に相当する。
Z aにおける有機基と しては、 4価の芳香族性又は非芳香族性環式基 、 4価の非環式基、 及びこれらが複数個結合した 4価の基が挙げられる 。 前記 4価の芳香族性環式基を構成する芳香環と しては、 ベンゼン環な どの芳香族炭素環ゃピロール環などの芳香族複素環が複数個、 単結合、 又は 2価の炭化水素基 (メチレン基、 ビニレン基等) 、 酸素原子、 窒素 原子、 ケィ素原子、 硫黄原子等の 1又は 2以上の連結基を介して結合し た多環 (例えば、 ポルフィ リ ン環等) などが挙げられる。 4価の非芳香 族性環式基を構成する非芳香族性環と しては、 単環又は多環 (橋架け環 ) の脂環式炭素環又は非芳香族性複素環 (例えば、 ァダマンタン環、 ノ ルポルナン環、 ノルボルネン環等) が挙げられる。 4価の非環式基と し ては、 例えば、 炭素原子 ; ブタン一 1 , 2 , 3 , 4—テ トライル基、 2 , 3—ジメチルブタン一 1 , 2 , 3 , 4 —テ トライル基等の鎖状の炭化 水素基などが挙げられる。
R \ R b、 R \ R dにおける保護基で保護されていてもよいカルボキ シル基の 「保護基」 と しては、 例えば、 アルコキシ基 (メ トキシ、 エ ト キシ、 プロポキシ、 イソプロボキシ、 ブトキシ、 イソブトキシ、 S—ブ トキシ、 t —ブトキシ、 へキシルォキシなどの C t - i。アルコキシ基 ; メ トキシメチルォキシ、 メ トキシエ トキシメチルォキシ基などの (C , - アルコキシ) ,— 2 C t - 4アルコキシ基など) 、 シクロアルキルォキシ基 ( シクロペンチノレオキシ、 シクロへキシルォキシなどの C シクロアル キルォキシ基など) 、 テ トラヒ ドロブラニルォキシ基、 テ トラヒ ドロピ ラニルォキシ基、 ァリールォキシ基 (フエノキシ、 メチルフエノキシ基 などの C 。ァリールォキシ基) 、 ァラルキルォキシ基 (ベンジルォキ シ、 ジフエニルメチルォキシ基などの C 1 8ァラルキルォキシ基) 、 ト リアルキルシリルォキシ基 (トリメチルシリルォキシ、 ト リェチルシリ ルォキシ基などの ト リ C アルキルシリルォキシ基) 、 置換基を有し てもよぃァミノ基 (ァミノ基 ; メチルァミノ、 ジメチルァミノ、 ェチル ァミノ、 ジェチルァミノなどのモノまたはジ置換 アルキルアミノ 基 ; ピロリ ジノ、 ピペリ ジノ基などの環状アミノ基) 、 置換基を有して もよぃヒ ドラジノ基 [ヒ ドラジノ基、 N—フエニルヒ ドラジノ基、 アル コキシカルボニルヒ ドラジノ基 ( t—ブトキシカルボニルヒ ドラジノ基 などの c , - 1 0アルコキシカルボニルヒ ドラジノ基など) 、 ァラルキルォ キシカルボニルヒ ドラジノ基 (ベンジルォキシカルボエルヒ ドラジノ基 などの〇 ァラルキルォキシカルボニルヒ ドラジノ基) など] 、 ァシ ルォキシ基 (ァセ トキシ、 プロピオニルォキシ基などの C 。ァシルォ キシ基など) 、 ァシル基 (ァセチル、 プロピオニル基などの C ,。ァシ ル基など) などが挙げられる。 カルボキシル基の保護基は、 これらに限 定されず、 有機合成の分野で用いられる他の保護基も使用できる。
保護基で保護されたカルボキシル基の好ましい例には、 C アルコ キシ一力ノレボニル基、 (C i - 4アルコキシ) — C ! - アルコキシ一力 ルボニル基、 N—置換力ルバモイル基、 テ トラヒ ドロビラニルォキシカ ルボニル基、 テ トラヒ ドロフラニノレオキシカノレポ-ル基、 ァリーノレォキ シカルボニル基、 ト リアルキルシリルォキシカルボニル基が含まれる。
R \ R b、 R \ R dにおけるハロホルミル基 (ハロゲン化カルボ-ル 基) と しては、 クロ口ホルミル基 (塩化カルボ-ル基) 、 ブロモホルミ ノレ基 (臭化カルボニル基) 、 フルォロホルミル基 (フッ化カルボニル基 ) 、 ョードホルミル基 (ヨウ化カルボニル基) が挙げられる。
R \ R b、 R c、 R dにおける保護基で保護されていてもよいアミノ 基の 「保護基」 と しては、 例えば、 ァシル基 (ホルミル、 ァセチル、 プ 口ピオニル、 ブチリル、 イソブチリル、 ノく レリル、 ビバロイル基などの C , - 6脂肪族ァシル基 ; ベンゾィル、 ナフ トイル基などの炭素数 6〜 2 0程度の芳香族ァシル基など) 、 アルコキシカルボニル基 (メ トキシカ ルボニル、 エ トキシカノレボニル、 t —ブ トキシカノレボニノレなどの C! - アルコキシ一カルボ二ノレ基など) 、 ァラルキルォキシ一カルボニル基 ( ベンジルォキシカルボニル基、 p—メ トキシベンジルォキシカルボニル 基などの C 7 - 2。ァラルキルォキシカルボニル基) 、 アルキリデン基 (メ チリデン、 ェチリデン、 プロピリデン、 イ ソプロピリデン、 ブチリデン
、 イソブチリデン、 ペンチリデン、 シクロペンチリデン、 へキリデン、 シクロへキシリデン基などの脂肪族アルキリデン基 ; ベンジリデン、 メ チルフエニルメチリデンなどの芳香族アルキリデン基など) などが挙げ られる。 ァミノ基の保護基と しては、 これらに限定されず、 有機合成の 分野で慣用のものを使用できる。
また、 保護基で保護されていてもよいアミノ基には、 反応や最終的な 高分子架橋体の物性を損なわない範囲で、 モノ置換アミノ基も含まれる 。 モノ置換アミノ基の例と しては、 メチルァミノ基、 ェチルァミノ基、 プロピルアミノ基、 ブチルァミノ基、 t —ブチルァミノ基などのアルキ ノレアミノ基 ; シク口へキシルァミノ基などのシク口アルキルァミノ基 ; フエ-ルァミ ノ基などのァリールァミノ基 ;ベンジルァミノ基などのァ ラルキルアミノ基などが挙げられる。
R \ R b、 R \ R dにおける保護基で保護されていてもよいヒ ドロキ シル基や保護基で保護されていてもよいメルカプト基の 「保護基」 には 、 例えば、 アルキル基 (メチル、 ェチル、 プロピル、 イソプロピル、 ブ チル、 t ーブチノレ、 ペンチノレ、 へキシル基などの C ァノレキノレ基など
) 、 シクロアルキル基 (シクロペンチル基、 シクロへキシル基などの 3 〜 1 5員のシクロ アノレキノレ基) 、 ァラルキル基 (ベンジノレ基などの C 7 2 0ァラルキル基など) 、 置換メチル基 (メ トキシメチル、 ベンジルォキ シメチノレ、 t —ブトキシメチル、 2—メ トキシェ トキシメチル基などの 総炭素数 2〜 1 0程度の置換メチル基) 、 置換ェチル基 ( 1 一エ トキシ ェチル、 1—メチル一 1 —メ トキシェチル基など) 、 ァシル基 (ホルミ ノレ、 ァセチノレ、 プロピオ二ノレ、 ブチリ ル、 イソブチリノレ、 ノく レ リ ル、 ピ バロィル基などの C 。の脂肪族ァシル基 ; シク口へキシルカルボニル 基などの C 4 - 2。脂環式ァシル基 ; ベンゾィル、 ナフ トイル基などの C 7 _ 2 0芳香族ァシル基など) 、 アルコキシカルボニル基 (メ トキシカルボ二 ノレ、 エ トキシカノレボニノレ、 t —ブトキシカズレボニノレなどの C ァノレコ キシ—カルボエル基など) 、 ァラルキルォキシカルボニル基 (ベンジル ォキシカルボニル基、 p—メ トキシベンジルォキシカルボニル基などの C 7 - 2。ァラルキルォキシ一カルボニル基) などが含まれる。 ヒ ドロキシ ル基及びメルカプト基の保護基としては、 これらに限定されず、 有機合 成の分野で慣用のものを使用できる。
R \ R b、 R \ R dにおける炭化水素基には、 脂肪族炭化水素基、 脂 環式炭化水素基、 芳香族炭化水素基、 及びこれらの結合した基などが含 まれる。 脂肪族炭化水素基と しては、 例えば、 メチル、 ェチル、 プロピ ノレ、 イ ソプロピル、 プチル、 イ ソブチル、 s —ブチノレ、 t —プチル、 ぺ 'ンチル、 へキシル、 デシル、 ドデシル基などの炭素数 1 〜 2 0 (好まし くは 1 〜 1 0、 さらに好ましくは 1 〜 6 ) 程度の直鎖状又は分岐鎖状ァ ノレキル基 ; ビニノレ、 ァリル、 1—ブテニル、 3 —メチノレ一 4—ペンテ二 ル基などの炭素数 2 〜 2 0 (好ましくは 2 〜 1 0、 さらに好ましくは 2 〜 5 ) 程度の直鎖状又は分岐鎖状アルケニル基 ; ェチュル、 プロピニル 、 1 一プチニル、 2—ブチュル基などの炭素数 2 〜 2 0 (好ましくは 2 〜 1 0、 さらに好ましくは 2 〜 5 ) 程度の直鎖状又は分岐鎖状アルキニ ル基などが挙げられる。
脂環式炭化水素基と しては、 例えば、 シクロプロピル、 シクロブチル 、 シクロペンチノレ、 シクロへキシル、 シクロォクチル基などの 3 〜 2 0 員 (好ましくは 3 〜 1 5員、 さらに好ましくは 3 〜 1 2員) 程度のシク ロアノレキル基、 シクロプロぺニノレ、 シクロブテ-ノレ、 シクロペンテ二ノレ 、 シクロへキセ-ル基などの 3 〜 2 0員 (好ましくは 3 〜 1 5員、 さら に好ましくは 3 〜 1 0員) 程度のシクロアルケニル基などの単環の脂環 式炭化水素基 ; ァダマンタン環、 パーヒ ドロインデン環、 デカ リ ン環、 パーヒ ドロフルオレン環、 パーヒ ドロアン トラセン環、 ノ、。ーヒ ドロフエ ナント レン環、 ト リ シクロデカン環、 ト リ シクロウンデカン環、 テ トラ シクロ ドデカン環、 パーヒ ドロアセナフテン環、 パーヒ ドロフエナレン 環、 ノルボルナン環、 ノルボルネン環など 2 〜 4環程度の橋かけ環式炭 素環などを有する橋かけ環炭化水素基などが挙げられる。 芳香族炭化水 素基と しては、 フエニル、 ナフチル基などの炭素数 6 〜 2 0 (好ましく は 6 〜 1 4 ) 程度の芳香族炭化水素基が挙げられる。
脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した炭化水素基には、 シクロペンチノレメチノレ、 シクロへキシノレメチノレ、 2—シクロへキシノレエ チル基などのシク ロアルキル—アルキル基 (例えば、 C 3 - 2。シク ロアル キル一 C 4アルキル基など) が含まれる。 また、 脂肪族炭化水素基と 芳香族炭化水素基とが結合した炭化水素基には、 ァラルキル基 (例えば 、 C ? - 1 8ァラルキル基など) 、 アルキル置換ァリール基 (例えば、 1〜 4個程度の C , - 4アルキル基が置換したフエニル基又はナフチル基など ) などが含まれる。
前記脂肪族炭化水素基、 脂環式炭化水素基、 芳香族炭化水素基、 及び これらの結合した基は、 置換基を有していてもよい。 置換基と しては反 応ゃ高分子架橋体の物性を損なわないものであれば特に限定されない。
Y \ Y b、 Y Y dにおける 2価の芳香族性環式基に対応する芳香族 性環には、 単環または多環の芳香族炭素環及び芳香族複素環が含まれる 。 なお、 本明細書において 「多環」 とは、 隣接する 2つの環が 2個以上 の原子を共有した縮合環構造を有するもののほか、 2つ以上の環が単結 合、 2価の炭化水素基 (メチレン基、 ビニレン基等) 、 酸素原子、 窒素 原子、 ケィ素原子、 硫黄原子等の 1又は 2以上の連結基を介して結合し た構造を有するものも含む意味に用いる。
単環の芳香族炭化水素環と しては、 ベンゼン環が挙げられる。 多環の 芳香族炭化水素環と しては、 例えば、 ナフタレン環、 アントラセン環、 フエナン ト レン環、 ト リ フエ-レン環、 ピレン環などの 2つ以上の芳香 環がそれぞれ 2個以上の原子を共有した縮合環構造をもつもの ; ビフエ ニル環、 ビフエ二レン環、 フルオレン環、 スチルベン環などの 2つ以上 の芳香環が単結合等の連結基を介して結合した構造のものなどが挙げら れる。 芳香族複素環と しては、 酸素原子、 硫黄原子、 窒素原子などのへ テロ原子を 1又は 2以上含む単環または多環の芳香族複素環が挙げられ る。 芳香族複素環の具体例と しては、 フラン環、 チォフェン環、 ピリジ ン環、 ピコ リ ン環などの単環 ; キノ リ ン環、 イ ソキノ リン環、 アタ リジ ン環、 フヱナジン環などの多環などが挙げられる。 これらの環は、 反応 や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。 Y\ Yb、 Y Y dにおける 2価の非芳香族性環式基に対応する非芳 香族性環には、 単環又は多環の脂環式炭素環及び非芳香族性複素環が含 まれる。 脂環式炭素環と しては、 シクロプロパン環、 シクロブタン環、 シク ロペンタン環、 シク ロへキサン環、 シク ロオクタン環などの 3〜 2 0員 (好ましくは 3〜 1 5員、 さらに好ましくは 3〜 1 2員) 程度のシ クロアルカン環 ; シク ロプロペン環、 シクロブテン環、 シク ロペンテン 環、 シクロへキセン環などの 3〜 2 0員 (好ましくは 3〜 1 5員、 さら に好ましくは 3〜 1 0員) 程度のシクロアルケン環などの単環の脂環式 炭素環 ; ァダマンタン環、 パーヒ ドロイ ンデン環、 デカ リ ン環、 パーヒ ド口フルオレン環、 パーヒ ドロアン トラセン環、 パーヒ ドロフヱナン ト レン環、 ト リ シク ロデカン環、 ト リ シク ロ ウンデカン環、 テ トラシク ロ ドデカン環、 パーヒ ドロアセナフテン環、 パーヒ ドロフエナレン環、 ノ ルポルナン環、 ノルボルネン環など 2〜 6環程度の橋かけ環式炭素環な どが挙げられる。 非芳香族性複素環と しては、 例えば、 酸素原子、 硫黄 原子及び窒素原子から選択された少なく とも 1 つのへテロ原子を有する 5又は 6員の複素環、 これらを含む縮合環などが挙げられる。 前記非芳 香族性環式基は、 反応や高分子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基 を有していてもよい。
式 ( 1 ) で表される化合物の代表的な例と して、 例えば、 1 , 3, 5 , 7—ァダマンタンテ トラカルボン酸、 1, 3 , 5 , 7 —テ トラキス ( 4—カルボキシフエ二ノレ) ァダマンタン、 1 , 3 , 5 , 7 —ァダマンタ ンテ トラァミンなどのァダマンタン環を中心骨格に有するァダマンタン 誘導体 ; 2 , 3 , 5, 6 —ノルボルナンテ トラカルボン酸、 2 , 3 , 5 , 6 —ノノレボノレネンテ トラカルボン酸、 2, 3, 5, 6 —テ トラキス ( ヒ ドロキシメチル) ノルボルナン、 2 , 3, 5, 6 —テ トラキス (ヒ ド 口キシメチル) ノルボルネンなどのノルボルナン環又はノルボルネン環 を中心骨格に有するノルボルナン又はノルボルネン誘導体 ; テ トラキス ( 4—カルボキシフエニル) メタンなどの炭素原子を中心骨格に有する テ トラァリ一ルメタン誘導体 ; エリ スリ トールなどのブタン骨格を中心 骨格とするブタン誘導体 ; ポルフィ リンの 4つの含窒素環に官能基を有 するポルフィ リ ン環を中心骨格とするポルフィ リ ン誘導体などが挙げら れる。
式 ( 1 ) で表される化合物の構造としては、 立体的に嵩高い構造 (容 積の大きい構造) が好ましく、 特に、 Z aを中心と し、 Ra、 Rb、 R \ Rdを頂点とするほぼ正四面体の構造であるのが好ましい。
本発明のプレボリマーにおいて、 化合物 Bの代表的な例と して、 前記 式 ( 2 ) で表される化合物が挙げられる。 式 ( 2 ) 中、 環 Z bは単環又 は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 ΡΤ、 R R Rhは環 Z bに結合している置換基であって、 同一又は異なって、 保護基で保護さ れていてもよいアミ ノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル 基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基、 又は保護基で保護さ れていてもよいカルボキシル基を示す。 この化合物では、 R°、 R f 、 R Rhが、 前記官能基又は官能基群に相当する。
R \ R f 、 Re、 Rhのうち一対の基 (例えば、 Reと R Rsと Rh) は、 環化の容易さの点から、 それぞれ、 環 Z bの構成原子の 1 , 2位 ( α位) 又は 1 , 3位 ( /3位) の位置に結合しているのが好ましい。 また 、 該一対の基は、 2つのアミノ基、 ァミノ基とヒ ドロキシル基、 ァミノ 基とメルカプト基、 2つのカルボキシル基の何れかの組み合わせが好ま しい。 このような一対の基を有する化合物 Βは、 官能基又は官能基群と して 1個のカルボキシル基又は 2個のアミノ基を有する化合物 Αと環を 形成可能である。
環 Z bにおける単環又は多環の芳香族性環には芳香族炭素環及び芳香 族複素環が含まれる。 単環の芳香族炭素環と しては、 ベンゼン環が挙げ られる。 多環の芳香族炭素環と しては、 例えば、 ナフタレン環、 アン ト ラセン環、 フエナン ト レン環、 ト リ フエ-レン環、 ピレン環などの 2つ 以上の芳香環がそれぞれ 2個以上の原子を共有した縮合環構造をもつも の ; ビフエ二ル環、 ビフエ二レン環、 フノレオレン環、 スチルベン環など の 2つ以上の芳香環が 1又は 2以上の連結基 [例えば、 単結合、 2価の 炭化水素基 (メチレン基、 ビニレン基等) 、 酸素原子、 窒素原子、 ケィ 素原子、 硫黄原子等] を介して結合した構造を有するものなどが挙げら れる。 芳香族複素環としては、 酸素原子、 硫黄原子、 窒素原子などのへ テロ原子を 1又は 2以上含む単環または多環の芳香族複素環が挙げられ る。 芳香族複素環の具体例と しては、 フラン環、 チォフェン環、 ピリジ ン環、 ピコ リ ン環などの単環 ; キノ リ ン環、 イソキノ リ ン環、 ァク リジ ン環、 フ: ナジン環などの多環などが挙げられる。
環 Z bにおける単環又は多環の非芳香族性環には脂環式炭化水素環及 び非芳香族性複素環が含まれる。 該非芳香族性環と しては、 前記 Z aに おける非芳香族性環式基に対応する非芳香族性環などが挙げられる。 環 z bにおける単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環は、 反応や高分 子架橋体の物性を損なわない範囲で置換基を有していてもよい。
R \ R f 、 R \ R hにおける保護基で保護されていてもよいアミノ基 の 「保護基」 と しては、 前記 R a、 R b、 R c、 R dにおけるァミノ基の保 護基と同様のものが挙げられる。 また、 ァミノ基の保護基と しては、 複 数のアミノ基を同時に保護しうる保護基 (多官能保護基) を使用するこ ともできる。 このような保護基には、 例えば、 カルボニル基、 ォキサリ ル基、 ブタン一 2 , 3—ジイ リデン基などが含まれる。 このような保護 基を使用した場合には、 R e、 R R \ R hのうちの 2つの基がが同時 に一つの多官能保護基に保護され、 環 Z bに隣接する環が形成される。 また、 R °、 R f 、 R \ R hにおける保護基で保護されていてもよいアミ ノ基には、 反応や最終的な高分子架橋体の物性を損なわない範囲で、 モ ノ置換アミノ基も含まれる。 モノ置換アミノ基の例と しては、 メチルァ ミノ基、 ェチルァミノ基、 プロピルアミノ基、 ブチルァミノ基、 t—ブ チルァミ ノ基などのアルキルアミ ノ基 ; シク ロへキシルァミ ノ基などの シク 口アルキルァミ ノ基 ; フェニルァミ ノ基などのァリールァミ ノ基 ; ベンジルァミノ基などのァラルキルァミノ基などが挙げられる。
R\ R R g、 R hにおける保護基で保護されていてもよいヒ ドロキ シル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基、 保護基で保護さ れていてもよいカルボキシル基の 「保護基」 と しては、 前記 R a、 R b、 R \ R dにおけるヒ ドロキシル基、 メルカプト基、 カルボキシル基の保 護基と して示したものと同様のものが挙げられる。
式 ( 2 ) で表される化合物の代表的な例と しては、 後述の式 ( 6 ) で 表される化合物のほか、 R e、 R f 、 R e、 R hが保護基で保護されていて もよいカルボキシル基である化合物 (例えば、 1 , 2 , 4 , 5 —ベンゼ ンテ トラカルボン酸又はその誘導体等) などが挙げられる。
本発明のプレボリマーには、 前記式 ( 3 ) 、 (4 ) 、 ( 5 ) で表され る少なく とも 1種のァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 前記式 ( 6 ) で表されるポリアミン誘導体との反応により得られるプレボリマーで あって、 式 ( 3 ) 、 ( 4 ) 又は ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカル ボン酸誘導体の R '、 R R R4における保護基で保護されていても よいカルボキシル基又はハロホルミル基と、 式 ( 6 ) で表されるポリア ミン誘導体の R 5、 R 6、 R7、 R8における保護基で保護されていてもよ いアミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基、 又は保護 基で保護されていてもよいメルカプト基との反応によりアミ ド結合、 ェ ステル結合又はチォエステル結合が形成されたプレボリマーも含まれる 。 なお、 本明細書では、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基 がァダマンタン環に直接結合していない化合物も、 便宜上ァダマンタン ポリカルボン酸誘導体と称する。
式 ( 3) 、 (4 ) 、 ( 5 ) の R 1 R2、 R3、 R4における保護基で保 護されていてもよいカノレボキシル基、 ノヽロホルミル基は、 R a等におけ る保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、 ハロホルミル基と同 様である。 、 Υ Υ Υ4における 2価の芳香族性又は非芳香族性 環式基は、 Y aにおける 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基と同様で ある。 また、 L '、 L 3における保護基で保護されていてもよいカルボキ シル基、 炭化水素基は、 Ra等における保護基で保護されていてもよい カルボキシル基、 炭化水素基と同様である。
式 ( 3) 、 (4 ) 、 (5 ) で表される化合物は、 R '〜R4がアルコキ シカルボニル基ゃァリールォキシカルボニル基等の場合はァダマンタン ポリカルボン酸エステルであり、 R '〜尺 4が置換基を有してもよいカル バモイル基の場合は、 ァダマンタンポリカルボン酸アミ ドであり、 R 1 〜 R 4がハロホルミル基の場合はァダマンタンポリカルボン酸ハライ ド である。
好ましい R '〜R4には、 カルボキシル基、 C卜 6アルコキシ一カルボ -ル基、 アルコキシ) 2— C ,-4アルコキシ一カルボ-ル基、 N—置換力ルバモイル基、 テ トラヒ ドロビラニルォキシカルボニル基、 テ トラヒ ドロフラニルォキシカルボニル基、 ァリ一ノレォキシカルボニル 基、 ト リアルキルシリルォキシカルボニル基、 ハロホルミル基が含まれ る。
式 ( 3) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体 (ァダマンタ ンテ トラカルボン酸及びその誘導体) には、 R R2、 R3、 R4の 4つ の官能基全てがカルボキシル基である化合物、 1つの官能基が保護基で 保護されたカルボキシル基又はハロホルミル基である化合物、 2つの官 能基が保護基で保護されたカルボキシル基又はハロホルミル基である化 合物、 3つの官能基が保護基で保護されたカルボキシル基又はハロホル ミル基である化合物、 4官能基全てが保護基で保護されたカルボキシル 基又はハロホルミル基である化合物が含まれる。
式 ( 3 ) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体の代表的な例 と して、 1, 3 , 5 , 7—ァダマンタンテ トラカルボン酸、 1 , 3 , 5 , ァーテ トラキス (4—カルボキシフエニル) ァダマンタン ; 1—メ ト キシカルボニル一 3 , 5 , 7—ァダマンタントリカノレボン酸、 1— ( t —ブトキシカルボニル) 一 3 , 5 , 7—ァダマンタントリカルボン酸、 1—テ トラヒ ドロビラニル (TH P) ォキシカルボニル一 3 , 5 , 7 - ァダマンタントリカルボン酸、 1—フエノキシカルボニル一 3, 5 , 7 ーァダマンタント リカルボン酸、 1—メ トキシメチル (MEM) ォキシ カルボ-ル一 3, 5, 7—ァダマンタント リカルボン酸、 1— ト リメチ ノレシリノレ (TMS) ォキシカルボニル一 3 , 5, 7—ァダマンタントリ カルボン酸、 1 , 3, 5 _ トリカルボキシ一 7—ァダマンタンカルボン 酸クロ リ ド、 1 _ジェチルカルバモイル一 3 , 5 , 7—ァダマンタント リカルボン酸、 1— ( 1 一ピロ リジニノレカノレポ-ル) 一 3 , 5 , 7—ァ ダマンタント リカノレボン酸、 1 , 3 , 5— ト リ ス (4—カルボキシフエ -ル) 一 7— ( 4—メ トキシカルボニルフエニル) ァダマンタン ; 1 , 3—ビス (メ トキシカルボニル) 一 5, 7—ァダマンタンジカルボン酸 、 1, 3—ビス ( t—ブトキシカルボニル) 一 5 , 7—ァダマンタンジ カルボン酸、 1, 3—ビス (テ トラヒ ドロビラニルォキシカルボニル) 一 5, 7—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3—ビス (フエノキシカル ボニル) 一 5 , 7—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3—ビス (メ トキ シメチルォキシカルボニル) 一 5 , 7—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3—ビス ( ト リ メチルシリルォキシカノレボニル) - 5 , 7—ァダマン タンジカルボン酸、 1 , 3—ジカルボキシ一 5 , 7—ァダマンタンジカ ノレボン酸ジク ロ リ ド、 1, 3—ビス (ジェチルカルバモイル) 一 5 , 7 ーァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3— ビス ( 1 —ピロ リ ジニノレカルボ ニル) 一 5 , 7—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3 _ビス (4一力ノレ ボキシフエ二ノレ) 一 5 , 7—ビス ( 4—メ トキシカノレポ二ノレフエ-ノレ) ァダマンタン ; 1, 3 , 5— ト リス (メ トキシカルボ-ル) 一 7—ァダ マンタンモノカルボン酸、 1 , 3, 5— ト リ ス ( t—ブ トキシカルボ二 ノレ) 一 7—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 , 3 , 5— ト リ ス (テ トラ ヒ ドロ ビラニルォキシカルボニル) 一 7—ァダマンタンモノカルボン酸 、 1 , 3, 5— ト リ ス (フエノキシカルボ-ノレ) 一 7—ァダマンタンモ ノカルボン酸、 1, 3 , 5— ト リ ス (メ トキシメチルォキシカルボニル ) 一 7—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 , 3 , 5— ト リ ス ( ト リ メチ ノレシリルォキシカルボニル) 一 7—ァダマンタンモノカルボン酸、 1一 カルボキシ一 3 , 5 , 7—ァダマンタン ト リ カルボン酸ト リ ク ロ リ ド、 1 , 3 , 5— ト リ ス (ジェチルカルバモイル) 一 7—ァダマンタンモノ カルボン酸、 1 , 3, 5— ト リ ス ( 1—ピロ リ ジ-ルカルボニル) 一 7 —ァダマンタンモノカルボン酸、 1— (4—力ノレボキシフエニル) _ 3 , 5 , 7— ト リ ス (4ーメ トキシカルボニルフエ-ル) ァダマンタン ; 1 , 3 , 5, 7—テ トラキス (メ トキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3 , 5, 7—テ トラキス ( t—ブトキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3 , 5 , 7—テ トラキス (テ トラ ヒ ドロ ビラニルォキシカルボニル ) ァダマンタン、 1 , 3 , 5, 7—テ トラキス (フエノキシカルボニル ) ァダマンタン、 1 , 3, 5 , 7—テ トラキス (メ トキシメチルォキシ カルボ-ル) ァダマンタン、 1 , 3, 5, 7—テ トラキス ( ト リ メチル シリルォキシカルボニル) ァダマンタン、 1, 3 , 5 , 7—ァダマンタ ンテ トラカルボン酸テ トラクロ リ ド、 1 , 3 , 5, 7—テ トラキス (ジ ェチルカルバモイル) ァダマンタン、 1 , 3, 5 , 7—テ トラキス ( 1 一ピロ リジニルカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3, 5 , 7—テ トラキ ス (4—メ トキシカルボユルフェニル) ァダマンタンなどが挙げられる これらのァダマンタンテ トラカルボン酸又はその誘導体は、 それぞれ 、 単独で又は 2種以上組み合わせて使用できる。
式 (4) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体 (ァダマンタ ントリカルボン酸及びその誘導体) には、 3官能基全てがカルボキシル 基である化合物、 1つの官能基が保護基で保護されたカルボキシル基又 はハロホルミル基である化合物、 2つの官能基が保護基で保護された力 ルポキシル基又はハ口ホルミル基である化合物、 3官能基全てが保護基 で保護されたカルボキシル基又はハロホルミル基である化合物が含まれ る。
式 (4) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体の代表的な例 と して、 1, 3 , 5—ァダマンタント リカルボン酸、 7—メチルー 1 , 3, 5—ァダマンタント リカルボン酸、 7—フエニル一 1 , 3, 5—ァ ダマンタント リカルボン酸、 1, 3 , 5— ト リス (4—カルボキシフエ -ル) ァダマンタン、 1, 3 , 5— ト リス ( 4—カルボキシフエニル) — 7—メチノレアダマンタン、 1 , 3 , 5— トリス (4—力ノレボキシフエ ニル) 一 7—フエニルァダマンタン ; 1ーメ トキシカルボニル一 3 , 5 —ァダマンタンジカルボン酸、 1一 ( t—ブトキシカノレポ-ル) 一 3 , 5ーァダマンタンジカルボン酸、 1—テ トラヒ ドロビラニルォキシカル ボニル一 3, 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1 _フエノキシカルボ二 ル一 3 , 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1ーメ トキシメチルォキシカ ルボニルー 3 , 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1 — ト リメチルシリル ォキシカルボ-ル一 3, 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3—ジカ ノレボキシ一 5—ァダマンタンカルボン酸ク ロ リ ド、 1一ジェチルカルバ モイル一 3 , 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1一ピロ リ ジ-ルカルボ 二ルー 3 , 5—ァダマンタンジカルボン酸、 1 , 3—ビス ( 4—カルボ キシフエ-ノレ) 一 5— ( 4—メ トキシカノレポ二ノレフエニル) ァダマンタ ン ; 1 , 3—ビス (メ トキシカルボニル) 一 5—ァダマンタンモノカル ボン酸、 1 , 3—ビス ( t 一ブ トキシカルボニル) _ 5—ァダマンタン モノカルボン酸、 1 , 3 _ビス (テ トラヒ ドロ ビラニルォキシカルボ二 ル) 一 5—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 , 3 _ビス (フエノキシ力 ノレボニル) 一 5—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 , 3—ビス (メ トキ シメチルォキシカルボニル) 一 5—ァダマンタンモノカルボン酸、 1, 3—ビス ( ト リ メチルシリルォキシカルボニル) 一 5—ァダマンタンモ ノカルボン酸、 1 _カルボキシー 3 , 5—ァダマンタンジカルボン酸ジ ク ロ リ ド、 1 , 3 _ビス (ジェチルカルバモイル) _ 5—ァダマンタン モノカルボン酸、 1 , 3—ビス ( 1—ピロ リ ジ -ルカルボニル) 一 5— ァダマンタンモノカルボン酸、 1一 ( 4一カルボキシフエ-ル) 一 3, 5—ビス ( 4—メ トキシカノレボニノレフエ二ノレ) 一ァダマンタン ; 1 , 3 , 5— ト リ ス (メ トキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3, 5— ト リ ス ( t—ブ トキシカルボニル) ァダマンタン、 1, 3 , 5— ト リ ス (テ トラヒ ドロ ビラ -ルォキシカルボニル) ァダマンタン、 1, 3 , 5— ト リス (フエノキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3, 5— ト リ ス (メ トキシメチルォキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3, 5— ト リ ス ( ト リ メチルシリルォキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3, 5—ァダ マンタン ト リ カルボン酸 ト リ ク ロ リ ド、 1, 3 , 5— ト リ ス (ジェチル 力ルバモイル) ァダマンタン、 1 , 3 , 5— ト リ ス ( 1 一ピロ リ ジニル カルボニル) ァダマンタン、 1 , 3 , 5— ト リ ス (4ーメ トキシカルボ ニルフエ-ル) ァダマンタンなどが挙げられる。
これらのァダマンタント リカルボン酸又はその誘導体は、 それぞれ、 単独で又は 2種以上組み合わせて使用できる。
式 ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体 (ァダマンタ ンジカルボン酸及びその誘導体) には、 2官能基全てがカルボキシル基 である化合物、 1つの官能基が保護基で保護されたカルボキシル基又は ハロホルミル基である化合物、 2官能基全てが保護基で保護されたカル ボキシル基又はハロホルミル基である化合物が含まれる。
式 ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体の代表的な例 と して、 1, 3 —ァダマンタンジカルボン酸、 5—メチル一 1 , 3—ァ ダマンタンジカノレボン酸、 5 —フエ二ルー 1 , 3—ァダマンタンジカル ボン酸、 1, 3 — ビス ( 4—カルボキシフエ-ノレ) ァダマンタン、 1, 3—ビス ( 4—カルボキシフエニル) 一 5—メチルァダマンタン、 1 , 3—ビス ( 4—カルボキシフエニル) 一 5—フエニルァダマンタン ; 1 —メ トキシカノレポ二ノレ一 3—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 — ( t _ ブトキシカルボニル) _ 3—ァダマンタンモノカルボン酸、 1—テ トラ ヒ ドロビラニルォキシカルボ-ルー 3—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 一フエノキシ力ノレボニル _ 3—ァダマンタンモノカルボン酸、 1—メ トキシメチノレオキシカノレボニル一 3—ァダマンタンモノ力ノレボン酸、 1 一ト リメチノレシ リ ノレオキシカノレボニノレー 3 —ァダマンタンモノ力ノレボン 酸、 1 —カルボキシ一 3 —ァダマンタンカルボン酸クロ リ ド、 1—ジェ チルカルバモイノレ一 3—ァダマンタンモノカルボン酸、 1 —ピロ リジニ ノレカルボ二ノレ一 3 —ァダマンタンモノカルボン酸、 1— ( 4—カルボキ シフエ二ル) 一 3— ( 4ーメ トキシカルボエルフェニル) ァダマンタン ; 1 , 3 —ビス (メ トキシカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3 —ビス ( t—ブトキシカルボニル) ァダマンタン、 1, 3 —ビス (テ トラヒ ドロ ビラニルォキシカルボニル) ァダマンタン、 1, 3 _ビス (フエノキシ カルボニル) ァダマンタン、 1 , 3—ビス (メ トキシメチルォキシカル ボニル) ァダマンタン、 1 , 3—ビス ( ト リ メチノレシリノレオキシカルボ ニル) ァダマンタン、 1 , 3—ァダマンタンジカルボン酸ジク ロ リ ド、 1 , 3—ビス (ジェチルカノレバモイル) ァダマンタン、 1 , 3—ビス ( 1—ピロ リ ジニルカルボニル) ァダマンタン、 1 , 3—ビス (4—メ ト キシカルボユルフェニル) ァダマンタンなどが挙げられる。
これらのァダマンタンジカルボン酸又はその誘導体は、 それぞれ、 単 独で又は 2種以上組み合わせて使用できる。
前記式 ( 3 ) 、 (4 ) 、 ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボン 酸誘導体は、 公知の方法により、 又は公知の有機合成反応、 公知のカル ボキシル基への保護基の導入法 (例えば、 エステル化、 アミ ド化による 方法等) 等を利用することにより得ることができる。
前記式 ( 6 ) の環 Z 1における単環又は多環の芳香族性又は非芳香族 性環は、 環 Z bにおける単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環と同 様である。 R 5、 R R 7、 R 8における保護基で保護されていてもよい アミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基、 保護基で保 護されていてもよいメルカプト基は、 R e等における保護基で保護され ていてもよいアミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基 、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基と同様である。 式 (6 ) において、 R 5、 R 6、 R 7、 R 8のう ち少なく とも 2つは、 保護基で保護 されていてもよいアミノ基である。 本発明では、 例えば少なく とも R 6 と R 7が保護基で保護されていてもよいァミノ基である場合には、 R 5と R 6、 R 7と R 8は、 それぞれ、 式 ( 3 ) 、 ( 4 ) 又は ( 5 ) で表される ァダマンタンポリカルボン酸の R '〜R 3の何れかと反応して環を形成可 能な位置にあるのが好ましく、 特に、 5員環又は 6員環を形成できるよ うに、 環 Z 'の構成原子の 1 , 2位 (α位) 又は 1 , 3位 ( J3位) の位 置に結合しているのが好ましい。
前記式 ( 6 ) で表されるポリアミン誘導体と しては、 ( i ) R5、 R6 、 R7、 R8のうちの保護基で保護されていてもよいアミノ基が全て保護 基で保護されていないアミ ノ基である化合物、 (ii) R5、 R \ R7、 R 8の少なく とも 1つがアルキリデン基で保護されたァミノ基である化 合物 (すなわち、 ィ ミン誘導体) 、 (iii) R5、 R6、 R7、 R8の少な く とも 1つがァシルァミ ノ基である化合物 (すなわち、 アミ ド誘導体) 、 (iv) R5、 R6、 R7、 R8の少なく とも 1つがアルコキシカルボ-ル 基ゃァラルキルォキシカルボ-ル基で保護されたァミノ基である化合物 (すなわち、 力ルバミ ン酸エステル誘導体) 、 (V ) R5、 R6、 R7、 R8の少なく とも 1つがモノ置換ァミノ基である化合物などが例示され る。
前記 ( i ) 〜 ( V ) に例示されるポリアミン誘導体の代表的な化合物 と して、 環 Z 1をベンゼン環に限り、 また、 保護基を有している場合の 保護基の数も 4置換体又は 2置換体に限定した化合物を以下に例示する 、 これらに限られるものではない。 すなわち、 環 Z 1がビフエニル環 等の場合にも、 以下の化合物に対応する化合物が例示される。
前記 ( i ) R5、 Re、 R7、 R8のうちの保護基で保護されていてもよ ぃァミノ基が全て保護基で保護されていないァミノ基である化合物の代 表的な例と して、 1, 2 , 4 , 5—テ トラアミノベンゼン、 1 , 4ージ アミ ノ ー 2, 5—ジヒ ドロキシベンゼン、 1 , 5—ジアミ ノー 2, 4一 ジヒ ドロキシベンゼン、 1 , 4ージァミノ一 2 , 5—ジメルカプトベン ゼン、 1 , 5—ジァミノ一 2, 4—ジメルカプトベンゼンなどが挙げら れる。
前記 (ii) R5、 R6、 R 7、 R8の少なく とも 1つがアルキリデン基で 保護されたァミノ基である化合物 (すなわち、 ィ ミ ン誘導体) の代表的 な例と して、 下記式で表される化合物などが挙げられる。
Figure imgf000037_0001
Figure imgf000037_0002
Figure imgf000037_0003
Figure imgf000038_0001
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前記イ ミン誘導体には、 式 ( 6 ) における R5、 R6が共にアルキリデ ン基で保護されたァミノ基であって、 N, N' ' ージイソプロピリデン
2 , 4 , 5 ベンゼンテ トラァミン、 Ν ジイソプロ ピリデン一 1 , 2 , 4 , 5—ベンゼンテ トラアミン、 N, N ' ' —ジシ クロへキシリデン _ 1, 2 , 4 , 5—ベンゼンテ トラアミン、 N, N ' ' ' ージシクロへキシリデン一 1, 2 , 4 , 5 _ベンゼンテ トラアミン 、 N, N' ' —ジベンジリデン一 1, 2 , 4 , 5—ベンゼンテ トラアミ ン、 N, N' ' ' —ジベンジリデン一 1 , 2, 4 , 5—ベンゼンテ トラ ァミンなどの R7、 R8が共にアミノ基であるィ ミン誘導体 ; N, N' , N ' ' , N ' ' ' —テ トライソプロピリデン一 1 , 2 , 4, 5—べンゼ ンテ トラアミン、 N, N ' , N ' ' , N ' ' ' ーテ トラシクロへキシリ デン一 1 , 2 , 4 , 5 _ベンゼンテ トラアミン、 N, Ν' , N' ' , N ' ' , 一テ トラべンジリデン一 1 , 2 , 4 , 5 _ベンゼンテ トラアミン などの R7、 R8が共にアルキリデン基で保護されたアミノ基であるィ ミ ン誘導体などが含まれる。
さらに、 前記イ ミン誘導体には、 式 ( 6 ) における R5、 R6が共にァ ルキリデン基で保護されたァミノ基であって、 N, N' ' ージイソプロ ピリデン _N, , N' ' ' —ジメチル一 1 , 2, 4 , 5—ベンゼンテ ト ラァミン、 Ν, Ν ' ' ' —ジイソプロピリデン一 Ν' , Ν ' ' —ジメチ ル— 1 , 2 , 4 , 5—へンゼンテ トラァミン、 Ν, Ν ' ' ージシク口へ キシリデン一 N' , ,
, N' —ジメチルー 1 , 2 , 4 , 5 一ベンゼンテ トラアミン 、 Ν, Ν ジシクロへキシリデン _ N ' , ' ' ' - ジメチルー 1 , 2 4 , 5一ベンゼンテ トラアミン、 N, N ' ' ージべ
) »
ンジリデン - Ν ' , N' —ジメチル一 1 , 2 , 4, 5 一ベンゼンテ
)
トラアミン 、 Ν, Ν ジベンジリデン _ N, , N ' , , 一ジメチ ル一 1 , 2 , 4 , 5 ―へンゼンテ トラアミン、 N, N ' ' -ジィソプロ
, , ,
ピリデン一 Ν ' , Ν ジフエニル一 1 , 2 , 4 , 5 —ベンゼンテ トラアミン 、 Ν, Ν ジイソプロピリデン一 N ' , N ' ' —ジフ ェニルー 1 , 2 , 4 , 5 ―へンゼンテ トラァミン、 N, N , ' —ジシク 口へキシリ ,
デンー Ν , Ν, ' ' —ジフエニル一 1 , 2, 4 , 5—ベン ゼンテ トラァミン 、 Ν, N ' ' ' —ジシクロへキシリデン -N' , N'
' ' —ジフェ二ノレ一 1 , 2, 4 , 5—ベンゼンテ トラア ミ ン、 N, N '
' —ジベンジリデン - Ν » ' ' ' —ジフエニル一 1 , 2, 4, 5 — ベンゼンテ トラァ 、ヽン、 N, N ' ' ' —ジベンジリデン一 N' , N' '
' —ジフエ二ルー 1 , 2 , 4 , 5 _ベンゼンテ トラアミンなどの R 7
R 8が共にモノ置換ァミノ基であるィミン誘導体が含まれる。
前記イ ミン誘導体には、 上記の他に、 N, N ' —ジイソプロピリデン — 2 , 5—ジヒ ドロキシ一 1 , 4 _ベンゼンジァミン、 N, N ' —ジィ ソプロピリデン一 2 , 4—ジヒ ドロキシ一 1 , 5—ベンゼンジァミン、
N, N ' —ジシクロへキシリデン一 2 , 5 —ジヒ ドロキシ一 1, 4—ベ ンゼンジァミン、 N, N ' —ジシクロへキシリデン一 2 , 4—ジヒ ドロ キシ一 1 , 5 _ベンゼンジァミン、 N, N ' —ジベンジリデン一 2 , 5 ージヒ ドロキシー 1 , 4 —ベンゼンジァミン、 N, N ' —ジベンジリデ ン一 2 , 4 —ジヒ ドロキシ一 1 , 5 —ベンゼンジァミンなどの R7、 R 8 が共にヒ ドロキシル基であるイ ミン誘導体 ; N, N ' —ジイソプロピリ デン一 2 , 5—ジメルカプ ト一 1, 4一ベンゼンジァミ ン、 N, N' — ジイ ソプロ ピリデン一 2, 4—ジメルカプト一 1 , 5—ベンゼンジアミ ン、 N, N ' ージシク ロへキシリデンー 2 , 5—ジメノレカプ ト一 1 , 4 —ベンゼンジァミ ン、 N, N ' ージシク ロへキシリデン一 2 , 4—ジメ ノレカプ ト一 1 , 5—ベンゼンジァミ ン、 N, N ' ージベンジリデンー 2 , 5—ジメルカプ ト一 1, 4一ベンゼンジァミ ン、 N, N ' ージベンジ リデン一 2 , 4—ジメルカプ ト一 1, 5—ベンゼンジァ ミ ンなどの R 7 、 R 8が共にメルカプト基であるイ ミン誘導体が含まれる。
前記 (iii) R5、 R6、 R7、 R 8の少なく とも 1つがァシルァミ ノ基 である化合物 (すなわち、 アミ ド誘導体) と しては、 下記式で表される 化合物などが例示される。
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ΗΝ^^ΝΗ H '^^S ΗΝ-^^ Η ΗΝ^¾^0 0人 人 ο人 。 o人 人 o人 人
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前記アミ ド誘導体には、 式 ( 6 ) における R5、 R6、 が共にァシルァ ミ ノ基であって、 1 , 2, 4 , 5—テ トラキス (ァセ トァミ ノ) ベンゼ ンなどの R7、 R8、 が共にァシルァミノ基であるァミ ド誘導体 ; 1 , 4 一ビス (ァセ トァミ ノ) 一 2 , 5—ビス (メチルァミ ノ) ベンゼン、 1
5一ビス (ァセ トァミ ノ) 2 , 4—ビス (メチルァミ ノ) ベンゼン
4—ビス (メ トキシカルボニルァミ ノ) 2 , 5—ビス (メチル 差替 え 用 ¾ (規則 26) ァミ ノ) ベンゼン、 1, 5—ビス (メ トキシカルボニルァミ ノ) _ 2 , 4—ビス (メチルァミ ノ) ベンゼン、 1 , 4—ビス (ァセ トァミ ノ) 一 2, 5—ビス (フエニルァミ ノ) ベンゼン、 1 , 5—ビス (ァセ トアミ ノ) — 2、 4一ビス (フエ二ルァミ ノ) ベンゼンなどの R7、 R8が共に モノ置換ァミ ノ基であるァミ ド誘導体 ; 1, 4—ビス (ァセ トァミ ノ) — 2 , 5—ジァセ トキシベンゼン、 1, 5—ビス (ァセ トァミ ノ) 一 2 , 4一ジァセ トキシベンゼン、 1, 4一ビス (メ トキシカルボニルアミ ノ) 一 2 , 5—ジメ トキシカルボニルォキシベンゼン、 1 , 5—ビス ( メ トキシカルボニルァミ ノ) 一 2, 4—ジメ トキシカルボニルォキシべ ンゼンなどの R7、 R8が共に保護基で保護されたヒ ドロキシル基である ァミ ド誘導体 ; 1 , 4一ビス (ァセ トァミ ノ) _ 2, 5—ジァセチルチ ォベンゼン、 1, 5 _ビス (ァセ トァミ ノ) 一 2 , 4—ジァセチルチオ ベンゼンなどの R7、 R8が共に保護基で保護されたメルカプト基である ァミ ド誘導体が含まれる。
前記 (iv) R 5、 R6、 R7、 R 8の少なく とも 1つがアルコキシカルボ ニル基ゃァラルキルォキシカルボニル基で保護されたァミノ基である化 合物 (すなわち、 力ルバミ ン酸エステル誘導体) と しては、 下記式で表 される化合物などが例示される。
ΝΗ
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0'
前記力ルバミン酸エステル誘導体には、 式 ( 2 ) における R5、 R6、 が共にアルコキシカルボニル基であって、 1, 2, 4 , 5—テ トラキス (ァセチルァミノ) ベンゼンなどの R7、 R 8が共にアルコキシカルボ二 ル基である力ルバミン酸エステル誘導体 ; 1 , 4 _ビス (メ トキシカル ボニルァミノ) 一 2 , 5—ビス (フエニノレアミノ) ベンゼン Η、 1 , 5— ビス (メ トキシカルボニルァミノ) 一 2 , 4—ビス (フエニルァミノ) ベンゼン、 1 , 2 , 4 , 5—テ トラキス (メチルァミノ) ベンゼン、 τ Η 1 , 2, 4 , 5—テ トラキス (フエ-ルァミノ) ベンゼンなどの R7、 R 8 が共にモノ置換アミノ基である力ルバミン酸エステル誘導体 ; 1 , 4— ビス (メ トキシカルボニルァミノ) 一 2 , 5—ジメ トキシカルボニルォ キシベンゼン、 1, 5—ビス (メ トキシカルボ-ルァミノ) 一 2 , 4— ジメ トキシカルボニルォキシベンゼンなどの R7、 R 8が共に保護基で保 護されたヒ ドロキシル基である力ルバミン酸エステル誘導体 ; 1 , 4— ビス (メ トキシカルボニルァミノ) 一 2 , 5—ジメ トキシカルボニルチ ォベンゼン、 1 , 5—ビス (メ トキシカルボニルァミノ) 一 2, 4—ジ メ トキシカルボ二ルチオベンゼンなどの R7、 R 8が共に保護基で保護さ れたメルカプト基であるカルバミン酸エステル誘導体が含まれる。 差替え用弒(规則 26) 前記 (v ) R5、 R6、 R7、 R 8の少なく とも 1つがモノ置換アミノ基 である化合物の代表的な例と しては、 式 ( 6 ) における R5、 R\ が共 にモノ置換アミ ノ基であって、 1 , 4—ジァミ ノ一 2 , 5—ビス (メチ ノレアミ ノ) ベンゼン、 1 , 5—ジァミ ノ一 2 , 4—ビス (メチルァミ ノ ) ベンゼン、 1, 4—ジァミ ノー 2, 5—ビス (フエニルァミ ノ) ベン ゼン、 1, 5—ジァミ ノ ー 2 , 4—ビス (フエニルァミ ノ) ベンゼンな どの R7、 R8が共にァミノ基である化合物などが挙げられる。
前記式 ( 6 ) で表されるポリアミ ン誘導体には、 上記の他に、 R5〜 R 8のうち少なく とも 2つが互いに結合して隣接する原子と ともに環を 形成した化合物が含まれる。 このようなポリアミン誘導体と しては、 例 えば、 分子内のアミノ基が前記複数のァミノ基を同時に保護しうる保護 基 (多官能保護基) で保護された化合物などが挙げられる。 このよ うな 化合物の代表的な例と しては、 1, 2, 4, 5—テ トラアミノベンゼン が 2つのォキサリル基で保護された化合物 [式 ( 6 ) において、 環 Z 1 がベンゼン環であって、 R5と R6、 R 7と R 8がそれぞれォキサリル基で 保護されたァミノ基である化合物] 、 1 , 2, 4 , 5—テ トラァミノべ ンゼンが 2つのブタン— 2, 3—ジイ リデン基で保護された化合物 [式 (6) において、 環 Zがベンゼン環であって、 R5と R6、 R7と R8がそ れぞれブタン一 2, 3—ジイ リデン基で保護されたアミノ基である化合 物] などが挙げられる。
これらのポリアミン誘導体は、 それぞれ、 単独で又は 2種以上組み合 わせて使用できる。
前記式 ( 6 ) で表されるポリアミ ン誘導体は、 公知の方法により、 又 は公知の有機合成反応、 公知のァミノ基への保護基の導入法 (例えば、 ァシル化、 イ ミノ化、 アルキル化による方法等) 等を利用することによ り得ることができる。 式 ( 3) 、 (4) 、 ( 5) で表される少なく とも 1種のァダマンタン ポリカルボン酸誘導体と式 (6) で表されるポリアミ ン誘導体との反応 は、 一般的なアミ ド化、 エステル化又はチォエステル化反応に準じて行 う ことができる。
反応は、 通常、 溶媒中で行われる。 溶媒と しては、 原料を溶解し反応 を阻害しないものであればよく、 例えば、 N, N—ジメチルホルムアミ ド、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド、 N—メチル一 2—ピロ リ ドン等の アミ ド類 ; ジメチルスルホキシドなどのスルホキシ ド類 ; スルホン類 ; ァセ トニ ト リル、 プロ ピオ二 ト リル、 ベンゾニ ト リルなどの二 ト リル類 ; アセ トン、 メチルェチノレケ トン、 ジェチルケ トン、 メチルイ ソブチル ケ トン、 シクロペンタノ ン、 シク ロへキサノンなどのケ トン類 ; ギ酸ェ ステル、 酢酸エステル、 プロピオン酸エステル、 安息香酸エステル、 γ 一ブチロラク トン、 プロ ピレングリ コーノレモノメチノレエーテノレアセテ一 ト (P GMEA) などのエステル類 ; ジォキサン、 テ トラヒ ロ ドフラン 、 ジェチノレエーテノレ、 エチレングリ コー/レジェチノレエーテノレなどのエー テル類 ; ジク ロ ロメ タン、 ジク ロ ロェタン、 ク ロ口ホルム、 四塩化炭素 、 ク ロ 口ベンゼンなどのハロゲン化炭化水素 ; ベンゼン、 トルエン、 キ シレン、 ェチルベンゼン、 メ シチレンなどの芳香族炭化水素 ; シク ロへ キサン、 メチルシク ロへキサンなどの脂環式炭化水素 ; へキサン、 ヘプ タン、 オクタンなどの脂肪族炭化水素等が挙げられる。 これらの溶媒は 単独で又は 2種類以上を混合して使用できる。
反応温度は、 式 ( 3) 、 (4) 又は ( 5) で表されるァダマンタンボ リカルボン酸誘導体の種類、 式 ( 6) で表されるポリアミ ン誘導体の種 類等によって異なるが、 一般には一 6 0°C〜 20 0°Cの範囲で適宜選択 できる。 例えば、 ァダマンタンポリカルボン酸誘導体がカルボン酸ハラ イ ドであり、 ポリアミン誘導体が保護基を有しないァミ ンである場合に は、 反応温度は、 一 1 0 °C〜 5 0 °C程度である。
前記ァダマンタンポリカルボン酸誘導体とポリアミン誘導体との使用 割合は広い範囲で選択でき、 両者を当量用いてもよく、 何れか一方を過 剰量用いてもよい。 一般に、 ポリ アミン誘導体を過剰量用いる場合が多 レ、。 例えば、 ポリアミン誘導体の使用量は、 ァダマンタンポリカルボン 酸誘導体に対して、 一般に 0 . 0 1〜 1 0 0当量、 好ましくは 1〜 5 0 当量、 さらに好ましくは 4〜 2 0当量程度である。
反応には、 原料と して用いるァダマンタンポリカルボン酸誘導体及び ポリアミン誘導体の種類に応じて、 反応を促進させたり、 保護基を脱離 するための適当な触媒 (塩基触媒、 酸触媒等) や反応剤、 トラップ剤 ( 塩基、 脱水剤等) などを使用してもよい。
このようにして、 前記ァダマンタンポリカルボン酸誘導体の R R 2 、 R R 4における保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又は ハロホルミル基と、 前記ポリアミン誘導体の R 5、 R 6、 R 7、 R 8におけ る保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されていても よいヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプト基 との反応によりアミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合が形成 されたプレポリマーが生成する。 なお、 R 5〜R 8のうち 1又は 2個が保 護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基又は保護基で保護されてい てもよいメルカプト基である時、 エステル結合ゃチォエステル結合が形 成されずに、 アミ ド結合のみが形成される場合がある。
生成するプレポリマーの重量平均分子量は、 例えば 2 0 0〜 1 0 0 0 0 0、 好ましくは 3 0 0〜 5 0 0 0 0、 さらに好ましくは 1 0 0 0〜 3 0 0 0 0程度である。 プレポリマーの分子量は、 ァダマンタンポリカル ボン酸誘導体とポリアミン誘導体との使用割合や、 反応温度、 反応時間 等の反応条件を適宜選択することにより調整できる。 生成したプレボリマーは、 例えば、 沈殿、 再沈殿、 晶析、 再結晶、 濾 過、 抽出、 乾燥等の分離精製手段により単離することができる。
上記のプレボリマーには、 ( i ) 前記式 ( 3) で表されるァダマンタ ンポリカルボン酸誘導体と式 (6) で表されるポリアミン誘導体との反 応により得られる、 前記式 ( 7) で表される化合物、 (ii) 前記式 (4 ) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と式 ( 6 ) で表される ポリアミ ン誘導体との反応により得られる、 前記式 (10) で表される化 合物、 (iii) 前記式 ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘 導体と式 (6 ) で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 前記式 (15) で表される化合物が含まれる。 また、 上記のプレボリマー には、 これらのプレポリマーの混合物や、 式 ( 3 ) で表されるァダマン タンポリカルボン酸誘導体に対応する構成単位、 式 (4) で表されるァ ダマンタンポリカルボン酸誘導体に対応する構成単位、 式 ( 5 ) で表さ れるァダマンタンボリカルボン酸誘導体に対応する構成単位の 2以上が 混在するプレボリマーも含まれる。
式 ( 7 ) において、 Y '、 Υ2、 Υ3、 Υ 4は前記に同じであり、 W1は 、 R R2、 R3、 R4の何れか、 又は前記式 ( 8) で表される基を示す 。 式 ( 8 ) 中、 環 Z 1は前記に同じであり、 1 58は1 5、 R6、 R7、 R8 の何れかを示すことを意味する。 Xは、 R'〜R4と R5〜R8との反応に より形成された結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエス テル結合を示す。 A 1は、 R5、 R6、 R 7、 R 8の何れか、 又は前記式 ( 9) で表される基を示す。 式 ( 9 ) 中、 、 Xは前記に同じであり、 Y 4は Υ Υ2、 Υ Υ4の何れかであることを示す。 なお、 式 ( 7 ) 中に示されている 4つの W1のうち少なく とも 1つは前記式 ( 8 ) で 表される基である。 Α'、 、 Xがそれぞれ複数個存在する場合、 それ らは同一であっても異なっていてもよい。 式 (10) において、 L Υ '、 Υ2、 Υ Υ4は前記に同じであり、 W2は、 R2、 R3、 R4の何れか、 又は前記式 (11) で表される基を示す 。 式 (11) 中、 環 Z 1は前記に同じであり、 尺58は R5、 R6、 R7、 R8 の何れかを示すことを意味する。 Xは、 R 2〜R4と R 5〜: R 8との反応に より形成された結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエス テル結合を示す。 A2は、 R 5、 R e、 R 7、 R 8の何れか、 又は前記式 (12) で表される基を示す。 式 (12) 中、 L '、 W Xは前記に同じで あり、 Y24は Υ2、 Υ3、 Υ4の何れかであることを示す。 なお、 式 (10 ) 中に示されている 3つの W2のうち少なく とも 1つは前記式 (11) で 表される基である。 Α2、 、 Xがそれぞれ複数個存在する場合、 それ らは同一であっても異なっていてもよい。
式 (13) において、 L '、 L3、 Υ Υ2、 Υ3、 Υ4は前記に同じであ り、 W3は、 R 2、 R4の何れか、 又は前記式 (14) で表される基を示す 。 式 (14) 中、 環 Z 1は前記に同じであり、 R5~8は R5、 R R R8 の何れかを示すことを意味する。 Xは、 R2又は R4と R5〜R8との反応 により形成された結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォェ ステル結合を示す。 A3は、 R5、 Re、 R R8の何れか、 又は前記式 (15) で表される基を示す。 式 (15) 中、 L l、 L 3、 W3、 Xは前記に 同じであり、 Y 2'4は Υ 2、 Υ 4の何れかであることを示す。 なお、 式 (13) 中に示されている 2つの W3のうち少なく とも 1つは前記式 (14 ) で表される基である。 Α3、 、 Xがそれぞれ複数個存在する場合、 それらは同一であっても異なっていてもよレ、。
本発明のプレポリマーは溶媒に可溶である。 このような溶媒と して、 例えば、 Ν, Ν—ジメチルホルムアミ ド、 Ν, Ν—ジメチルァセ トアミ ド、 Ν—メチルー 2—ピロ リ ドン等のアミ ド類 ; ジメチルスルホキシド などのスルホキシド類 ; スルホン類 ; ァセ トニ ト リル、 プロピオ二 トリ ノレ、 ベンゾニ ト リルなどの二 ト リル類 ; ァセ トン、 メチルェチルケ トン 、 ジェチノレケ トン、 メチノレイ ソブチノレケ トン、 シク ロペンタノ ン、 シク 口へキサノンなどのケ トン類 ; ギ酸エステル、 酢酸エステル、 プロ ピオ ン酸エステル、 安息香酸エステル、 乳酸ェチル、 γ—ブチロラク トン、 プロ ピレングリ コールモノメチルエーテルアセテー ト (P GMEA) な どのエステノレ類 ; ジォキサン、 テ トラ ヒ ロ ドフラン、 ジェチノレエーテル 、 エチレングリ コーノレモノェチノレエーテノレ、 エチレングリ コーノレジェチ ノレエーテル、 プロ ピレングリ コールモノメチノレエーテノレ (P GME) な どのエーテノレ類 ; メ タノーノレ、 エタノール、 プロパノール、 ブタノール 、 エチレングリ コーノレ、 プロ ピレングリ コールなどのアルコール類 ; ジ クロロメタン、 ジク ロロェタン、 クロ ロ ホノレム、 四塩ィ匕炭素、 ク ロ口べ ンゼンなどのハロゲン化炭化水素 ; ニ トロメ タンなどの二 ト口化合物 ; ベンゼン、 トルエン、 キシレン、 ェチルベンゼン、 メ シチレンなどの芳 香族炭化水素 ; シク ロへキサン、 メチルシク ロへキサンなどの脂環式炭 化水素 ; へキサン、 ヘプタン、 オクタンなどの脂肪族炭化水素 ; これら の混合溶媒などが挙げられる。
本発明のプレポリマーは、 特に、 Ν, Ν—ジメチルホルムアミ ド、 Ν , Ν—ジメチルァセ トアミ ド、 Ν—メチル _ 2—ピロ リ ドン等の非プロ トン性極性溶媒に溶解しやすく、 例えば、 前記 3種の何れかの溶媒に対 する溶解度 ( g / 1 00 g ; 20°C) は、 1以上、 好ましくは 5以上、 さらに好ましくは 1 0以上である。
本発明のプレポリマーは塗布溶媒に対する溶解性に優れる。 例えば、 本発明のプレポリマーを N, N—ジメチルァセ トアミ ドに溶解して 1 5 重量%濃度の溶液を調製し、 この溶液を細孔径 0. 2 / mのフィルター を通過させる時の濾過速度は、 0. 0 2〜 0. 8 gZ分 ' c m2、 好ま しくは 0. 1〜0. 5 gノ分 · c m2程度である。 本発明のプレポリマ一組成物は、 前記本発明のプレポリマーを溶媒に 溶解させた組成物である。 溶媒としては、 プレボリマーを溶解可能で、 重合や環化反応等を阻害しないものであればよく、 例えば前記例示の溶 媒を使用できる。
本発明のプレボリマー組成物には、 必要に応じて他の成分を含んでい てもよい。 このような成分として、 プレボリマーの原料と して用いたモ ノマー成分 (化合物 A及び 又は化合物 B ) が挙げられる。 モノマ一成 分を添加することにより、 プレボリマーのポリマー鎖を延長でき、 高分 子量化した高分子架橋体を得ることができる。 該モノマー成分の添加量 は、 プレボリマー 1 0 0重量部に対して、 例えば、 0〜 5 0重量部、 好 ましくは 5〜 3 0重量部である。 特に、 中心骨格に結合した複数 (例え ば 2〜 4個) の官能基又は官能基群が 2次元構造又は 3次元構造をなす 化合物 Aと、 中心骨格に結合した複数 (例えば 2〜 4個、 好ましくは 2 個) の官能基又は官能基群が 1次元構造 (直線状) 又は 2次元構造 (角 度を有する直鎖状) をなす化合物 Bとをモノマー成分と して用いた場合 には、 化合物 Bを、 プレポリマー 1 0 0重量部に対して、 1 0〜 2 5重 量部程度添加するのが好ましい。
また、 他の添加成分と して、 重合や環化反応等を促進するための触媒 を用いることもできる。 触媒の代表的な例と して、 硫酸、 メタンスルホ ン酸、 p — トルエンスルホン酸等の酸触媒、 塩基触媒などが挙げられる 。 触媒の使用量は、 プレボリマーを構成するモノマー成分 (化合物 A及 び B ) 及び新たに添加するモノマー成分の総量に対して、 例えば 0〜 1 0モル0 /0、 好ましくは 0〜 5モル0 /0程度である。
本発明のプレポリマー組成物には、 溶液の粘性を高めるための増粘剤 を添加してもよい。 増粘剤の代表的な例と しては、 エチレングリ コール 、 ジエチレングリ コール、 ト リエチレングリ コール、 ポリエチレンダリ コールなどのアルキレングリ コール類やポリアルキレングリ コール類な どが挙げられる。 增粘剤の使用量は、 組成物全体に対して、 例えば 0〜 2 0重量。 /0、 好ましくは 0〜 1 0重量%程度である。 さらに、 本発明の プレポリマー組成物には、 重合後の分子量を調整するためのモノカルボ ン酸類、 及びノ又は重合後の架橋度を調整するためのジカルボン酸類を 添加してもよレ、。 モノカルボン酸類の代表的な例と しては、 ァダマンタ ンカルボン酸、 安息香酸などのモノ力ノレボン酸 ; ァダマンタンカルボン 酸メチルエステル、 安息香酸メチルエステルなどのモノカルボン酸誘導 体などが挙げられ、 ジカルボン酸類の代表的な例と しては、 テレフタル 酸などのジカルボン酸 ; テレフタル酸ジメチルエステルなどのジカルボ ン酸誘導体などが挙げられる。 モノカルボン酸類の使用量は、 プレポリ マーを構成するモノマー成分 (化合物 A及び B ) 及び新たに添加するモ ノマー成分の総量に対して、 例えば 0〜 1 0モル0 /0、 好ましくは 0〜 5 モル%程度であり、 ジカルボン酸類の使用量は、 プレボリマーを構成す るモノマー成分 (化合物 A及び B ) 及び新たに添加するモノマー成分の 総量に対して、 例えば 0〜 1 0 0モル0 /0、 好ましくは 0〜 5 0モル%程 度である。
本発明のプレポリマー組成物には、 基板上に形成される絶縁被膜の基 板密着性を高めるための密着促進剤を添加してもよい。 密着促進剤の代 表的な例と しては、 トリメ トキシビエルシラン、 へキサメチルジシラザ ン、 γ -ァミ ノプロ ピル ト リ エ トキシシラン、 アルミニウムモノェチル ァセ トァセテ一 トジィソプロビレートなどが挙げられる。 密着促進剤の 使用量は、 プレボリマ一を構成するモノマー成分 (化合物 Α及び Β ) 及 び新たに添加するモノマー成分の総量に対して、 例えば 0〜 1 0重量% 、 好ましくは 0〜 5重量%程度である。
本発明のプレボリマー組成物には、 膜の機械的強度、 熱伝導性、 熱膨 張率等の物理的性質を調節するために、 或いは、 製膜時の内部応力緩和 等、 製膜時の膜特性調節のために、 直鎖構造、 分岐構造を問わず、 他の ポリマーからなる成分が必要に応じて含まれていてもよい。 例えば、 膜 の耐熱性を向上させるために、 ポリイ ミダゾール、 ポリオキサゾールな どが含まれていてもよい。
本発明のプレボリマー組成物は、 前記プレボリマーと溶媒、 及び必 要に応じて各種添加物を混合し撹拌又は静置して、 プレボリマーを溶媒 に溶解させることにより調製できる。 溶解は、 モノマー成分、 特にポリ ァミン誘導体が酸化されない限度において、 空気雰囲気下で行ってもよ いが、 好ましくは窒素、 アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で行う。 プ レポリマーを溶解させる温度は、 プレポリマーの溶解性や溶媒の沸点等 に応じて適宜選択できる。 プレボリマーを溶解させる際には、 高分子架 橋体への転化が生じない範囲で加熱してもよく、 その温度は、 例えば 0
〜 2 0 0 °C、 好ましくは 1 0〜: 1 5 0 °C程度である。
プレボリマー組成物中のプレボリマー濃度は、 プレボリマーの溶解 性、 塗布性、 作業性等を考慮して適宜選択でき、 例えば 5〜 7 0重量% 、 好ましくは 1 0〜 6 0重量。 /0程度である。 本発明のプレポリマ一は溶 媒に対する溶解性に優れるため、 高濃度のプレボリマー組成物を得るこ とができる。 高濃度のプレポリマー組成物により形成される絶縁膜は、 膜厚を大きくすることができるため優れた電気的特性を示す。 このため 、 種々の半導体製造プロセスに対応した膜厚を有する絶縁膜を形成する ことができる。
本発明の高分子量重合体及び絶縁膜は、 上記のプレポリマー組成物を 塗布液と して基材上に塗布した後、 さらに反応に付すことにより、 より 具体的には、 例えば加熱 (焼成) 等により重合や環化反応させることに より得られる。 前記基材と しては、 例えば、 シリ コンウェハー、 金属基 板、 セラミ ック基板などが挙げられる。 塗布方法と しては、 特に限定さ れず、 スピンコー ト法、 ディップコー ト法、 スプレー法などの慣用の方 法を用いることができる。
加熱温度は、 プレポリマーを高分子量重合体に転化できる温度であれ ば特に制限されないが、 一般には 1 0 0〜 5 0 0 °C、 好ましくは 1 5 0 〜 4 5 0 °C程度である。 加熱は一定温度で行ってもよく、 段階的温度勾 配を付けて行ってもよい。 加熱操作は、 形成される薄膜の性能に影響が ない限り、 例えば空気雰囲気下で行われてもよいが、 好ましくは不活性 ガス (窒素、 アルゴンなど) 雰囲気下、 又は真空雰囲気下で行われる。 加熱によりプレポリマーが重縮合等により高分子量化して対応する高 分子量重合体が生成する。 また、 プレボリマーが最終構造の前駆構造を 有する化合物である場合には、 通常プレボリマーの高分子量化とともに 、 環化反応等が進行して、 所望の構造を有する高分子量重合体が生成す る。 プレボリマーが保護基を有する場合には、 通常、 保護基の脱離を伴 つて高分子量化や環化反応が進行する。 環化反応により、 それぞれの前 駆構造から、 イ ミダゾール環、 ォキサゾール環、 チアゾール環、 イ ミ ド 環などが形成される。
例えば、 前記式 ( 7 ) 、 ( 10) 又は (13) で表されるプレボリマーか らは、 式 ( 3 ) 、 (4 ) 又は ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボ ン酸誘導体に由来するァダマンタン環と、 式 ( 6 ) で表されるポリアミ ン誘導体に由来する単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環と、 重縮 合部分に形成される含窒素環を主な構成単位と して含む高分子量重合体 が得られる。 そして、 4官能のァダマンタンポリカルボン酸誘導体から 誘導された式 ( 7 ) で表されるプレボリマーからは、 ァダマンタン骨格 を頂点 (架橋点) と して 4方向に架橋した構造 ( 3つの 6角形が互いに 2辺を共有してなるュニッ ト) を持ち多数の空孔を有する網目状の高分 子膜を形成することができる。 また、 3官能のァダマンタンポリカルボ ン酸誘導体から誘導された式 (10) で表されるプレボリマーからは、 ァ ダマンタン骨格を頂点 (架橋点) として 3方向に架橋した構造 ( 3つの 6角形が互いに 2頂点又は 2辺を共有してなるュニッ ト) を持ち多数の 空孔を有する高架橋型高分子膜が形成される。 また、 2官能のァダマン タンポリカルボン酸誘導体から誘導された式 (13) で表されるプレポリ マーからは、 ポリマー分子鎖中のセグメント間の排除体積効果により、 1ポリマー分子が存在する領域への他の分子鎖の貫通が制限されるため 、 モノマー混合物から直接高分子量重合体を得る場合と比べて疎な充填 構造を有する空孔率の高い高分子膜を形成することができる。
本発明の高分子量重合体及び絶縁膜は溶媒にほとんど溶解しない。 例 えば、 N, N—ジメチルホルムアミ ド、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド 、 及び N—メチル一 2 _ピロ リ ドンに対する溶解度 ( g 1 0 0 g ; 2 0°C) は、 一般に 1未満、 通常は 0. 5未満である。
こう して得られる本発明の絶縁膜は内部に多数の分子レベルの空孔を 均一に分散して有するため、 優れた比誘電率を示す。
加熱により形成される絶縁膜の膜厚は、 用途に応じて適宜設定できる 、 一般には 5 0 n m以上 ( 5 0〜 2 0 0 0 n m程度) 、 好ましくは 1 0 0 n m以上 ( 1 0 0〜 2 0 0 0 η m程度) 、 さらに好ましくは 3 0 0 n m以上 ( 3 0 0〜 2 0 0 0 η m程度) である。 膜厚が 5 0 n m未満で は、 リーク電流が発生するなどの電気的特性に悪影響を及ぼしたり、 半 導体製造工程における化学的機械研磨 (CMP) による膜の平坦化が困 難となるなどの問題が生じゃすいため、 特に層間絶縁膜用途と しては適 さない。
なお、 予め製造した高分子量重合体 (高分子架橋体) を基板上に塗布 して絶縁膜を形成することが考えられるが、 このよ うな高分子量重合体 は溶媒への溶解性が極めて低いので、 塗布により薄膜を形成することは 困難である。 また、 モノマー成分 (化合物 A及び B ) を溶媒に溶解した 溶液を基板上に塗布して絶縁膜を形成することも考えられるが、 この場 合には、 基板上での重合の際、 モノマー成分が生成した高分子量重合体 の空孔内に入り込んだり、 形成された高分子量重合体の空孔内を新たに 生成したポリマー鎖が貫通して、 空孔が閉塞されやすいため、 空孔率が 低下しやすい。 これに対して、 本発明のプレボリマーは溶媒に溶解しや すく、 濃度の高い溶液を調製できるので、 所望の厚みの薄膜を容易に形 成できると共に、 予めモノマー成分がある程度多量化された構造が形成 されているため、 重合が円滑に進行するとともに、 空孔内へのモノマー 成分の浸入やポリマー鎖の貫通が抑制される。 そのため、 内部に多数の 分子レベルの空孔が均一に分散した高秩序の空孔構造を容易に構築する ことができる。 そして、 このように形成された高分子量重合体からなる 絶縁膜は、 空孔率が高いので比誘電率が低く、 架橋により十分な耐熱性 及び機械的強度を有する上、 配線からの銅の拡散が極めて少ないという 利点を有する。
本発明の絶縁膜は、 低誘電率且つ高耐熱性を示すため、 例えば、 半導 体装置等の電子材料部品における絶縁被膜と して使用することができ、 特に層間絶縁膜と して有用である。 実施例
以下に、 実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、 本発明は これらの実施例により限定されるものではない。 なお、 プレボリマーの 濾過速度は、 プレボリマーを N , N—ジメチルァセ トアミ ドに溶解して 1 5重量0 /0濃度の溶液を調製し、 この溶液を細孔径 0 . 2 μ πιのフィル ターを通過させることにより測定した。 高分子膜の膜厚はエリプソメ一 ターを用いて測定した。 また、 高分子膜の密度は、 X線反射率測定の解 析により求め、 高分子膜の比誘電率は膜の表面に A 1電極を形成して測 定した。 赤外線吸収スぺク トルの測定はうす膜による透過法を採用した 。 赤外線吸収スペク トルデータにおける 「 s」 、 「m」 、 「w」 は、 そ れぞれ、 「強い」 吸収、 「中程度の」 吸収、 「弱い」 吸収を示す。 重量 平均分子量はポリスチレン換算の値である。 密度は 2 5°Cの値である。 実施例 1
下記式 (16) で表されるプレボリマー (イ ミダゾール前駆体ポリマー ) の合成
Figure imgf000055_0001
3つ口フラスコに、 3 , 3 ' —ジァミ ノべンジジン 2 5. 4 g ( 1 1 9 mm 0 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 2 0 0 gを加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で撹拌 しながら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタンテ トラカルボン酸クロ リ ド 3. 0 0 g ( 7. 8 mm o 1 ) の DMA c溶液 (濃度 1. 5重量0 /0 ) を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続けた。 反応終了後、 反応混合液を 8倍量の水に落と し、 析出物を濾別、 洗浄し 、 乾燥させた。 乾燥後、 析出物を再度 DMA cに溶解させ、 固形分濃度 を 1 2重量%に調整し、 8倍量の水に落と した。 析出物を濾別、 洗浄の 後、 乾燥に付し、 標記のプレボリマー 5. 9 3 gを得た (収率 5 9. 3 %) 。 重量平均分子量は約 1万であった。 上記式中、 nは繰り返しの数 であり 0以上の整数を示す。 このプレボリマーは前記式 ( 7) で表され るプレポリマーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
:H - NMR (DMSO-d 6) δ : 1. 5 1— 2. 6 0 (m, ァダマンタ ン環) , 4. 6 3 ( b , NH2) , 6. 4 5 - 7. 5 8 (m, 芳香環) , 8. 7 1 - 8. 8 8 ( q , — CONH— )
実施例 2
下記式 (17) で表されるプレボリマー (イ ミダゾール前駆体ポリマー ) の合成
Figure imgf000056_0001
(17)
3つ口フラスコに、 3 , 3 ' ージァミ ノべンジジン 2 2. 3 g ( 1 0 4 mm o 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 2 0 O gを加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で撹拌 しながら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタント リカルボン酸クロ リ ド 3. 0 0 g (9. 3 mm o 1 ) の DMA c溶液 (濃度 3. 0重量0 /。) を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続けた。 反 応終了後、 反応混合液を 8倍量の水に落と し、 析出物を濾別、 洗浄し、 乾燥させた。 乾燥後、 析出物を再度 DMA cに溶解させ、 固形分濃度を 1 2重量%に調整し、 8倍量の水に落と した。 析出物を濾別、 洗浄の後 、 乾燥に付し、 標記のプレボリマー 5. 4 5 gを得た (収率 6 0. 8 % ) 。 重量平均分子量は約 1万であった。 上記式中、 nは繰り返しの数で あり 0以上の整数を示す。 このプレボリマーは前記式 (10) で表される プレポリマーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
LH-NMR (DMSO-d 6) δ : 1. 5 0— 2. 5 9 (m, ァダマンタ ン環) , 4. 6 3 ( b , N H 2) , 6. 4 5— 7. 5 8 (m, 芳香環) , 8. 7 1 - 8. 8 6 ( q , — CONH— )
実施例 3
下記式 (18) で表されるプレボリマ一 (イ ミダゾール前駆体ポリマー ) の合成
Figure imgf000057_0001
(18)
3つ口フラスコに、 3 , 3 ' —ジァミ ノべンジジン 2. 2 7 g ( 1 1 mm 0 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルホルムアミ ド (DMF) 5 5 を 加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で撹拌しなが ら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタンジカルボン酸クロ リ ド 3. 0 0 g ( l l mm o l ) の DMA c溶液 (濃度 3. 0重量%) を 1時間か けて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続けた。 反応終了後、 反応混合液を 8倍量の水に落と し、 析出物を濾別、 洗浄し、 乾燥させた 。 乾燥後、 析出物を再度 DMFに溶解させ、 固形分濃度を 1 2重量%に 調整し、 8倍量の水に落とした。 析出物を濾別、 洗浄の後、 乾燥に付し 、 標記のプレボリマー 3. 5 7 gを得た (収率 5 5. 4 %) 。 重量平均 分子量は約 8 0 0 0であった。 上記式中、 nは繰り返しの数であり 0以 上の整数を示す。 このプレボリマーは前記式 (13) で表されるプレポリ マーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
1 H - NMR (DMSO-d 6) δ : 1. 4 9— 2. 6 1 (m, ァダマンタ ン環) , 4. 6 0 ( b , NH2) , 6. 4 3 - 7. 5 8 (m, 芳香環) , 8. 6 9 - 8. 8 8 ( q , - C ONH-)
実施例 4
前記式 (16) で表されるイ ミダゾール前駆体ポリマーに対応するォキ サゾール前駆体ポリマーの合成
3つ口フラスコに、 3 , 3 ' ージヒ ドロキシベンジジン 2 2. 3 g ( 1 0 3 mm o 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 2 0 0 gを加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で 撹拌しながら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタンテ トラカルボン酸 クロ リ ド 3. 0 0 g ( 7. 8 mm o l ) の DMA c溶液 (濃度 3. 0重 量%) を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続け た。 反応終了後、 反応混合液を 8倍量のメタノールに落と し、 析出物を 濾別、 洗浄し、 乾燥させた。 乾燥後、 析出物を再度 DMA cに溶解させ 、 固形分濃度を 1 2重量%に調整し、 8倍量のメタノールに落と した。 析出物を濾別、 洗浄の後、 乾燥に付し、 標記のプレボリマー 3. 2 1 g を得た (収率 2 7. 5 %) 。 重量平均分子量は約 3万であった。 このプ レポリマーは前記式 ( 7) で表されるプレボリマーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
Ή- NMR (D SO-d 6) 6 : 1. 5 0— 2. 4 9 (m, ァダマンタ ン環) , 4. 5 7 ( b , N H 2) , 6. 6 0 - 7. 8 8 (m, 芳香環) , 8. 6 9 - 8. 7 9 ( d , 一 CONH—)
実施例 5
前記式 (17) で表されるイ ミダゾール前駆体ポリマーに対応するォキ サゾール前駆体ポリマーの合成
3つ口フラスコに、 3 , 3 ' ージヒ ドロキシベンジジン 2 2. 3 g ( 1 0 3 mm o 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 2 0 0 gを加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で 撹拌しながら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタントリカルボン酸ク ロ リ ド 3. 0 0 g ( 9. 3 mm o l ) の DMA c溶液 (濃度 3. 0重量 %) を 1時間かけて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続けた 。 反応終了後、 反応混合液を 8倍量の水に落と し、 析出物を濾別、 洗浄 し、 乾燥させた。 乾燥後、 析出物を再度 DMA cに溶解させ、 固形分濃 度を 1 2重量%に調整し、 8倍量の水に落と した。 析出物を濾別、 洗浄 の後、 乾燥に付し、 標記のプレポリマー 5. 9 3 gを得た (収率 5 9. 3 %) 。 重量平均分子量は約 1万であった。 このプレボリマーは前記式 (10) で表されるプレボリマーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
Ή-NMR (DMSO-d 6) δ : 1. 5 0— 2. 4 9 (m, ァダマンタ ン環) , 4. 5 7 ( b , NH 2) , 6. 6 1 - 7. 8 0 ( m , 芳香環) , 8. 6 9 - 8 . 7 9 ( d , — C O NH—)
実施例 6
前記式 (18) で表されるイ ミダゾール前駆体ポリマーに対応するォキ サゾール前駆体ポリマーの合成
3つ口フラスコに、 3, 3 ' ージヒ ドロキシベンジジン 2. 2 7 g (
1 1 mm o 1 ) を入れ、 N, N—ジメチルホルムアミ ド (DM F ) 5 5 gを加えて溶解させ、 窒素脱気を 3 0分間施した。 窒素気流下で撹拌し ながら、 氷冷下、 フラスコ内に、 ァダマンタンジカルボン酸クロ リ ド 3 . 0 0 g ( 1 1 mm o 1 ) の DM F溶液 (濃度 3 . 0重量。/。) を 1時間 かけて滴下した。 滴下終了後、 さらに 1時間撹拌を続けた。 反応終了後 、 反応混合液を 8倍量の水に落とし、 析出物を濾別、 洗浄し、 乾燥させ た。 乾燥後、 析出物を再度 DMFに溶解させ、 固形分濃度を 1 2重量% に調整し、 8倍量の水に落と した。 析出物を濾別、 洗浄の後、 乾燥に付 し、 標記のプレボリマー 3 . 2 3 gを得た (収率 6 0. 3 %) 。 重量平 均分子量は約 9 0 0 0であった。 このプレポリマーは前記式 (13) で表 されるプレボリマーに含まれる。
[NMRスぺク トルデータ]
Ή - NMR (DMSO-d 6) 8 : 1 . 5 0 — 2. 4 9 (m, ァダマンタ ン環) , 4 . 5 7 ( b , N H 2) , 6 . 6 0 — 7 . 8 8 (m, 芳香環) , 8. 6 9 - 8 . 7 9 ( d , — C O NH— )
実施例 7
実施例 1で得られたプレボリマー (イ ミダゾール前駆体ポリマー) 3 . 0 0 gと、 1 , 3 , 5 , 7 —ァダマンタンテ トラカルボン酸 0. 5 5 2 gを N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 2 0. 1 3 gに溶解 させて塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0 . 2 μ πιのフィルタ —を通した後、 8インチのシリ コンウェハ上にスピンコー トした。 これ を窒素雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0°Cで 3 0分間加熱して膜を形成した。 こう して得られた高分子膜の赤外線吸収 スぺク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリべンズィ ミダゾール膜が 形成されていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 2 9 8 n mであ つた。 膜の密度は 1. 0 5 g/ c m3、 比誘電率は 2. 3であった。 ま た、 プレボリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 1 2 gZ分 ' c m 2であった。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 0 6 ( s ) , 1 2 7 9 (m) , 1 4 0 6 (m) , 1 4 5 0 ( s ) , 1 5 1 7 ( w) , 1 6 2 3 ( w) , 2 8 5 4 ( s ) , 2 9 0 4 ( s ) , 34 1 9 ( w)
実施例 8
実施例 2で得られたプレボリマー (イ ミダゾール前駆体ポリマー) 3 . 0 0 g と、 1 , 3, 5—ァダマンタント リカルボン酸 0. 3 7 8 gを N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 1 9. 1 4 gに溶解させて 塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0. 2 μ πιのフィルターを通 した後、 8インチのシリ コンウェハ上にスピンコー ト した。 これを窒素 雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0 °Cで 3 0分間 加熱して膜を形成した。 こ う して得られた高分子膜の赤外線吸収スぺク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリべンズイ ミダゾール膜が形成さ れていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 3 0 5 n mであった。 膜の密度は 1. 1 g / c m3、 比誘電率は 2. 4であった。 また、 プレ ポリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 1 8 g /分 ' c m2であつ た。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 0 5 ( s ) , 1 2 7 9 (m) , 1 4 0 7 (m) , 1 4 5 0 ( s ) , 1 5 1 7 (w) , 1 6 2 3 (w) , 2 8 5 2 ( s ) , 2 9 0 4 ( s ) , 3 4 1 9 ( w)
実施例 9
実施例 3で得られたプレボリマ一 (イ ミダゾール前駆体ポリマー) 3 . O l gを N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 1 6. 9 9 gに 溶解させて塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0. 2 mのフィ ルターを通した後、 8インチのシリ コンゥヱハ上にスピンコー ト した。 これを窒素雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0°C で 3 0分間加熱して膜を形成した。 こう して得られた高分子膜の赤外線 吸収スペク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリべンズイ ミダゾール 膜が形成されていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 3 2 0 nm であった。 膜の密度は 1. 1 8 g / c m3、 比誘電率は 2. 5であった 。 また、 プレボリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 1 9 8 分 ' c m2であった。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 0 6 ( s ) , 1 2 7 8 (m) , 1 4 0 5 (m) , 1 4 5 0 ( s ) , 1 5 2 2 (w) , 1 6 2 7 (w) , 2 8 5 2 ( s ) , 2 9 0 6 ( s ) , 34 1 8 ( w)
実施例 1 0
実施例 4で得られたプレボリマー (ォキサゾール前駆体ポリマー) 3 . 0 0 g と、 1, 3 , 5 , 7—ァダマンタンテ トラカルボン酸 0. 4 7 gを N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 1 9. 6 7 gに溶解さ せて塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0. 2 /z mのフィルター を通した後、 8インチのシリ コンウェハ上にスピンコートした。 これを 窒素雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0°Cで 3 0 分間加熱して膜を形成した。 こう して得られた高分子膜の赤外線吸収ス ぺク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリべンズォキサゾール膜が形 成されていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 2 9 5 n mであつ た。 膜の密度は 1 . 1 5 g c m3、 比誘電率は 2. 4であった。 また 、 プレボリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 2 g 分 · c m であった。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 3 5 (m) , 1 2 8 0 (m) , 1 4 0 3 (m) 1 4 5 0 ( s ) 1 5 2 2 (w) , 1 6 2 5 (w) , 2 8 3 2 ( s ) 2 9 2 8 ( s ) 3 1 4 9 ( w)
実施例 1 1
実施例 5で得られたプレボリマー (ォキサゾール前駆体ポリマー) 3 . 0 0 g と、 1, 3 , 5 —ァダマンタント リカルボン酸 0. 3 5 gをN , N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 1 9. 1 2 gに溶解させて塗 布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0. 2 mのフィルターを通し た後、 8イ ンチのシリ コンウェハ上にスピンコートした。 これを窒素雰 囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0 °Cで 3 0分間加 熱して膜を形成した。 こ う して得られた高分子膜の赤外線吸収スぺク ト ルを測定したところ、 目的の架橋ポリべンズォキサゾール膜が形成され ていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 3 1 1 n mであった。 膜 の密度は 1 . 1 6 g c m 比誘電率は 2. 5であった。 また、 プレ ポリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 1 1 g /分 · c m2であつ た。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 3 5 (m) , 1 2 8 0 (m) , 1 4 0 3 (m) , 1 4 5 0 ( s ) , 1 5 2 2 ( w) , 1 6 2 5 (w) , 2 8 3 2 ( s ) , 2 9 2 8 ( s ) , 3 1 4 9 ( w) 実施例 1 2
実施例 6で得られたプレボリマー (ォキサゾ一ル前駆体ポリマー) 3 . 0 3 gを N, N—ジメチルァセ トアミ ド (DMA c ) 1 6. 9 8 gに 溶解させて塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0. 2 mのフィ ルターを通した後、 8インチのシリ コンウェハ上にスピンコートした。 これを窒素雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0°C で 3 0分間加熱して膜を形成した。 こう して得られた高分子膜の赤外線 吸収スペク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリベンズォキサゾール 膜が形成されていることが確認された。 得られた膜の膜厚は 3 0 3 n m であった。 膜の密度は 1. 1 7 g Z c m3、 比誘電率は 2. 5であった 。 また、 プレボリマーの濾過速度を測定したところ、 0. 1 9 8/分 ' c m 2であった 0
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 3 5 (m) , 1 2 8 0 (m) , 1 4 0 3 (m) , 1 4 5 1 ( s ) , 1 5 2 2 (w) , 1 6 1 7 (w) , 2 8 3 9 ( s ) , 2 9 2 5 ( s ) , 3 1 4 9 ( w)
比較例 1
1, 3 , 5—ァダマンタントリカルボン酸 5. 3 7 g ( 2 0 mm o 1 ) と 3 , 3 ' —ジァミノべンジジン 6. 4 3 g ( 3 0 mm o 1 ) を、 窒 素雰囲気下、 室温にて、 N—メチル— 2—ピロ リ ドン (NMP) に溶解 させて、 濃度 2 5重量%の塗布液を調製した。 この塗布液を、 細孔径 0 . 2 μ πιのフィルターを通した後、 8インチのシリ コンウェハ上にスピ ンコートした。 これを窒素雰囲気下、 3 0 0°Cで 3 0分間加熱した後、 さらに 4 0 0°Cで 3 0分間加熱して膜を形成した。 こ う して得られた高 分子膜の赤外線吸収スペク トルを測定したところ、 目的の架橋ポリベン ズィ ミダゾール膜が形成されていることが確認された。 得られた膜の膜 厚は 4 1 8 n mであった。 膜の密度は 1. 2 8 g / c m3、 比誘電率は 2. 7であった。
[赤外線吸収スペク トルデータ ( c m— 1) ]
8 0 5 (m) , 1 2 8 0 (m) , 1 4 0 3 (m) , 1 4 5 0 ( s ) , 1 5 2 2 ( w) , 1 6 2 5 ( w) , 2 8 5 7 ( s ) , 2 9 2 8 ( s ) , 3 4 1 9 ( w)
比較例 2
撹拌機、 冷却管を備えたフラスコに、 1, 3, 5—ァダマンタント リ カルボン酸 5. 3 7 g ( 2 0 mm o 1 ) 、 3 , 3 ' ージァミノべンジジ ン 6. 4 3 g ( 3 0 mm o 1 ) 、 ポリ リ ン酸 1 0 0 gを加え、 窒素雰囲 気下、 2 0 0 °Cで 1 2時間加熱し、 撹拌した。 冷却後、 反応液に水を加 え析出した固体を濾過により取り出し、 炭酸水素ナトリ ウム水溶液、 水 、 メタノールを用いて洗浄することにより、 ポリべンズイ ミダゾールを 固体と して得た。 得られたポリべンズイ ミダゾールの固体を、 N—メチ ルピロ リ ドン (NMP : 溶媒) に溶解させよう と試みたが、 溶解せず、 スピンコー ト法による薄膜化が不可能であり、 目的の薄膜は得られなか つた。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . それぞれの化合物の分子内に 2以上の官能基又は官能基群を有し ており、 一方の化合物の官能基又は官能基群と他方の化合物の官能基又 は官能基群との結合により重合して空孔構造を有する高分子量重合体を 形成することが可能な 2つの化合物 A及び Bの反応により得られるプレ ポリマー。
2 . 重量平均分子量が 2 0 0 〜 1 0 0 0 0 0である請求の範囲第 1項 に記載のプレボリマー。
3 . —方の化合物の官能基又は官能基群と他方の化合物の官能基又は 官能基群とが互いに反応して鎖状の結合を形成する第 1の反応過程と、 次いで前記結合部位において環を形成する第 2の反応過程とを含む重合 過程により空孔構造を有する高分子量重合体を形成することが可能な 2 つの化合物 A及び Bの反応により得られるプレボリマーであって、 前記 第 1の反応過程により得られるプレポリマーである請求の範囲第 1項又 は第 2項に記載のプレポリマー。
4 . 化合物 Aの有する官能基又は官能基群と化合物 Bの有する官能基 又は官能基群との反応において、 第 1の反応過程で形成される鎖状の結 合がアミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合であり、 第 2の反 応過程で形成されうる環がイ ミダゾール環、 ォキサゾール環、 チアゾー ル環、 又はイ ミ ド環である請求の範囲第 3項に記載のプレボリマー。
5 . 化合物 Aの有する官能基又は官能基群がカルボキシル基又はァミ ノ基であり、 化合物 Bの有する官能基又は官能基群が 2つのアミノ基、 ァミノ基と ヒ ドロキシル基、 ァミノ基とメルカプト基、 又は 2つのカル ボキシル基である請求の範囲第 4項に記載のプレボリマー。
6 . 化合物 Aが、 下記式 ( 1 ) Ra
Ya メ Yり / Y、
RbZY , ヽ Rd (1)
RC
(式中、 Z 'は 4価の有機基を示し、 R a、 R b、 R R dは、 同一又は 異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基、 ハロホルミ ル基、 保護基で保護されていてもよいアミ ノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基 、 水素原子又は炭化水素基を示し、 Y a、 Y Y Y dは、 同一又は異 なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す。 但し 、 R \ R b、 R \ R dのうち少なく とも 2つは、 保護基で保護された力 ルポキシル基、 ハロホルミル基、 保護基で保護されていてもよいアミノ 基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基又は保護基で保護さ れていてもよいメルカプト基を示す)
で表される化合物である請求の範囲第 1項〜第 5項の何れかの項に記載 のプレポリマー。
7 . 化合物 Bが、 下記式 ( 2 )
Figure imgf000067_0001
(式中、 環 Z bは単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R e 、 R f 、 R g、 R hは環 Z bに結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 保護基で保護されていてもよいメルカプト基 、 又は保護基で保護されていてもよいカルボキシル基を示す) で表される化合物である請求の範囲第 1項〜第 5項の何れかの項に記載 のプレポリマー。
8. 下記式 ( 3) 、 (4) 、 ( 5 )
Figure imgf000068_0001
(3) (4) (5)
(式中、 R '、 R R3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基を示し、 Υ '、 Υ Υ 3、 Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族 性環式基を示し、 L 1 L 3は、 同一又は異なって、 水素原子、 保護基で 保護されていてもよいカルボキシル基、 又は炭化水素基を示す) で表される少なく とも 1種のァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下 記式 (6 )
Figure imgf000068_0002
(式中、 環 Z 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R R7、 R8は環 Z 1に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていて.もよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R6、 R7、 R 8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいアミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られるプレボリマーであ つて、 式 ( 3 ) 、 (4 ) 又は ( 5 ) で表されるァダマンタンポリカルボ ン酸誘導体の R R R R4における保護基で保護されていてもよ いカルボキシル基又はハロホルミル基と、 式 ( 6 ) で表されるポリアミ ン誘導体の R5、 R R R8における保護基で保護されていてもよい アミノ基、 保護基で保護されていてもよいヒ ドロキシル基、 又は保護基 で保護されていてもよいメルカプト基との反応によりアミ ド結合、 エス テル結合又はチォエステル結合が形成された請求の範囲第 1項〜第 3項 の何れかの項に記載のプレポリマー。
9 · 下記式 ( 3 )
Figure imgf000069_0001
(式中、 R '、 R R3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基を示し、 Υ Υ Υ 3、 Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香族性又は非芳香族 性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 (6 )
Figure imgf000069_0002
(式中、 環 Ζ 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R6、 R R8は環 Z 1に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R6、 R7、 R8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護さ ていてもよいァミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 ( 7)
Figure imgf000070_0001
[式中、 Y Y2、 Υ3、 Υ 4は前記に同じ。 W1は、 R '、 R R3、 R 4の何れか、 又は下記式 (8)
Figure imgf000070_0002
(式中、 環 Z 1は前記に同じ。 R5~8は R5、 Re、 R7、 R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 R '〜R4と R5〜R8との反応により形成され た結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を示 す。 A1は、 R5、 Re、 R7、 R8の何れか、 又は下記式 ( 9 )
一 X— Υ
Figure imgf000070_0003
(式中、 、 Xは前記に同じ。 Y卜4は Υ1 Υ2、 Υ3、 Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す) で表される基を示す。 但し、 式 ( 7) 中に示されている 4つの W1のう ち少なく とも 1つは前記式 ( 8 ) で表される基である。 A '、 、 Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい]
で表される化合物である請求の範囲第 8項に記載のプレポリマー。
1 0. 下記式 ( 4 )
Figure imgf000071_0001
(式中、 L 1は、 水素原子、 保護基で保護されていてもよいカルボキシ ル基、 又は炭化水素基を示す。 R2、 R3、 R4は、 同一又は異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はハロホルミル基を示 し、 Υ Υ Υ Υ4は、 同一又は異なって、 単結合又は 2価の芳香 族性又は非芳香族性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 (6 )
Figure imgf000071_0002
(式中、 環 Ζ 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R6、 R R8は環 Z 'に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R6、 R7、 R8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいァミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 (10)
Figure imgf000072_0001
[式中、 L '、 Υ Υ Υ3、 Υ4は前記に同 R R の何れか、 又は下記式 (11)
Figure imgf000072_0002
(式中、 環 Ζ 1は前記に同じ。 R5~8は R5、 R6、 R R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 R2〜R4と R5〜R8との反応により形成され た結合であって、 アミ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を示 す。 A2は、 R5、 R6、 R7、 R8の何れか、 又は下記式 (12)
Figure imgf000072_0003
(式中、 し 1、 W2、 Xは前記に同じ。 Y 4は Υ2、 Υ Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す)
で表される基を示す。 但し、 式 (10) 中に示されている 3つの W2のう ち少なく とも 1つは前記式 (11) で表される基である。 A2、 W2、 Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい]
で表される化合物である請求の範囲第 8項に記載のプレポリマー。
1 1. 下記式 ( 5 )
Figure imgf000073_0001
(式中、 L L3は、 同一又は異なって、 水素原子、 保護基で保護され ていてもよいカルボキシル基、 又は炭化水素基を示す。 R2、 R4は、 同 一又は異なって、 保護基で保護されていてもよいカルボキシル基又はハ 口ホルミル基を示し、 γ γ γ γ4は、 同一又は異なって、 単結 合又は 2価の芳香族性又は非芳香族性環式基を示す)
で表されるァダマンタンポリカルボン酸誘導体と、 下記式 ( 6 )
Figure imgf000073_0002
(式中、 環 Ζ 1は単環又は多環の芳香族性又は非芳香族性環を示し、 R5 、 R\ R7、 R8は環 Z 1に結合している置換基であって、 同一又は異な つて、 保護基で保護されていてもよいアミノ基、 保護基で保護されてい てもよぃヒ ドロキシル基、 又は保護基で保護されていてもよいメルカプ ト基を示す。 但し、 R5、 R6、 R7、 R 8のうち少なく とも 2つは、 保護 基で保護されていてもよいアミノ基である)
で表されるポリアミン誘導体との反応により得られる、 下記式 (13) w 3z
Figure imgf000074_0001
[式中、 L L 3、 Y 1 Y Υ4は前記に同じ。 W3は、 R R の何れか、 又は下記式
Figure imgf000074_0002
(式中、 環 Ζ 1は前記に同じ。 R5~8は R5、 R6、 R7、 R8の何れかを示 すことを意味する。 Xは、 R !又は R4と R5〜R8との反応により形成さ ド結合、 エステル結合又はチォエステル結合を R R8の何れか、 又は下記式 (15)
Figure imgf000074_0003
(式中、 L L Xは前記に同じ。 Y2'4は Υ2、 Υ4の何れかで あることを示す)
で表される基を示す)
で表される基を示す。 但し、 式 (13) 中に示されている 2つの W3のう ち少なく とも 1つは前記式 (14) で表される基である。 Α3、 、 Xが それぞれ複数個存在する場合には、 それらは同一であっても異なってい てもよい] で表される化合物である請求の範囲第 8項に記載のプレポリマー。
1 2 . 請求の範囲第 1項〜第 1 1項の何れかの項に記載のプレボリマ 一を溶媒に溶解させたプレボリマー組成物。
1 3 . 請求の範囲第 1項〜第 1 1項の何れかの項に記載のプレボリマ 一をさらに反応に付して得られる空孔構造を有する高分子量重合体。
1 4 . 請求の範囲第 1 3項に記載の空孔構造を有する高分子量重合体 からなる絶縁膜。
1 5 . 請求の範囲第 1項〜第 1 1項の何れかの項に記載のプレボリマ 一を溶媒に溶解させたプレポリマー組成物を基材上に塗布した後、 さら に反応に付して空孔構造を有する高分子量重合体からなる絶縁膜を形成 することを特徴とする絶縁膜の製造法。
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