高分子材料的合成方法、高分子薄膜的形成方法 以及层间绝缘膜的形成方法 【技术领域】
本发明涉及一种形成电容率低且机械强度大的高分子材料、高分子薄膜以及层间绝缘膜的方法。
背景技术
以往，作为被用作超LSI层间绝缘膜的有机高分子膜已知的有，为了提高耐热性使含芳香族的分子进行聚合而形成的有机高分子膜，例如，由聚酰亚胺衍生物、聚芳基醚衍生物、聚喹啉衍生物或者聚对二甲苯衍生物等组成的有机高分子膜。由于这些有机高分子膜以碳作为主要成分，因此与一直以来使用的以SiO2作为主要成分的层间绝缘膜相比，结构分子的极化率小，因而电容率低。因此，有机高分子膜作为电容率低的层间绝缘膜而正受到关注。以碳作为主要成分的有机高分子膜的电容率为约2.4-3.0，低于以SiO2作为主要成分的普通的层间绝缘膜的电容率(约3.3-4.5)。但是，众所周知，即使是以SiO2作为主要成分的层间绝缘膜，在引入了有机成分地有机SOG中也有具有约2.9的电容率的绝缘膜。
在以往的有机高分子膜中，因有机分子的极化率比SiO2的极化率还小，所以实现了低电容率，但是为了更加降低电容率，研究了有机高分子膜的多孔质化。
然而，如果使有机高分子膜多孔质化，则虽可以大幅度地降低电容率，而另一方面，将导致密合性以及机械强度的降低。这起因于通过有机高分子膜的交联密度的降低来实现由多孔质化带来的电容率的降低的原理缺陷。有机高分子膜的机械强度随着交联密度越高而越大，所以由多孔质化产生的交联密度的下降可导致有机高分子膜的硬度下降，同时也造成了玻璃化转变温度的下降。
在为了使层间绝缘膜平坦化而进行化学机械研磨(CMP)时，层间绝缘膜的密合性以及机械强度的下降，会引发破坏布线结构的问题。另外，玻璃化转变温度的下降，在之后对层间绝缘膜进行的热处理工序中会引发软化现象，所以存在所谓引起多层布线结构变形或者破坏的问题。
因此，为了在不引起密合性以及机械强度的下降的同时，实现有机高分子膜的低电容率化，在特开平2001-332543号公报中，提出了具有三维空位的三维聚合高分子结构的低电容率有机高分子膜。这是由例如含四个官能团的三维交联分子、和与该三维交联分子的官能团形成化学键的具有两个官能团的直链状分子(二维交联分子)形成共聚物，或者使内部具有空位的分子进行聚合，从而形成具有分子水平大小的三维空位的高分子结构体的方法。
根据该方法，则能够在有机高分子膜中形成具有分子水平大小的空位，所以能够使随着交联密度的提高而形成的耐热性的提高(玻璃化转变温度的提高)以及机械强度的提高和低电容率化同时出现。
但是，具有高交联密度的有机高分子膜因具有高度的三维网格，所以凝胶化的倾向较强。所谓凝胶是指随着聚合反应而发生交联并由此以大量溶剂被含在网格的状态存在而不溶化的润湿固体。
因此，由凝胶化的润湿固体形成成形体或者调制适于薄膜化的原料是非常困难的，同时将凝胶化的润湿固体涂敷在基板上是也不可能的。
因此，形成膜中具有分子水平大小的空位且具有高交联密度的有机高分子膜是非常困难的。
【发明内容】
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供在膜中形成有具有分子水平大小的空位且具有高交联密度的有机高分子膜。
为了达到上述目的，本发明的第1高分子材料的合成方法具有：使溶液状态的路易斯酸和路易斯碱通过酸碱相互作用进行自组织化而形成超分子结构的工序；和通过把超分子结构作为聚合反应场所而使构成超分子结构的路易斯酸和路易斯碱进行聚合，从而生成聚合物的立体结构的工序。
根据本发明第1高分子材料的合成方法，则由于在聚合物中分布着分子大小的空位，所以能够使空位的大小均匀，同时能够使空位均匀分散。由于没有切断构成聚合物的网格，所以能够提高交联密度。
本发明第1高分子材料的合成方法中，聚合物的立体结构优选为在内部以高的规律性具有多个微小空位的薄膜。
通过以上方法确实能够使由聚合物组成的薄膜的电容率降低，同时由于构成由聚合物组成的薄膜的网格没有被切断，所以交联密度变高且薄膜的机械强度也变大。
本发明第2高分子材料的合成方法具有：在溶液中使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，由此生成由第1单体和第2单体通过弱电相互作用而相结合的单体加成物的工序；通过从含有单体加成物的溶液中挥发溶剂，生成由单体加成物形成的超分子固体的工序；和通过在超分子固体的内部使第1单体和第2单体进行聚合反应，生成高分子固体的工序。
根据本发明的第2高分子材料的合成方法，则由于在高分子固体中分布着分子大小的空位，所以空位大小变得均匀，同时可使空位均匀分散，从而确实能够使高分子固体的电容率下降。另外，由于构成高分子固体的网格没有被切断，所以交联密度变高，进而提高了机械强度。
本发明的第2高分子材料的合成方法中，优选路易斯酸为羧酸衍生物、醇衍生物、酮衍生物、醛衍生物或者酸酐衍生物，路易斯碱为胺衍生物。
由此，在溶液中确实能够使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中确实能够生成单体加成物。
本发明的第2高分子材料的合成方法中，优选路易斯酸为含羧基的金刚烷衍生物，路易斯碱为含氨基的四氨基联苯胺衍生物、含氨基的四氨基苯衍生物、或者含氨基的二氨基二羟基苯衍生物。
由此，在溶液中能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
此时，含羧基的金刚烷衍生物优选为1-羧基金刚烷衍生物、1，3-二羧基金刚烷衍生物、1，3，5-三羧基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四羧基金刚烷衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够合成具有柔软性以及缓冲性的高分子材料。
本发明第2高分子材料的合成方法中，优选路易斯酸为含羧基的苯衍生物、含羧基的联苯胺衍生物、含羧基的萘衍生物、含羧基的蒽衍生物、或者含羧基的并四苯衍生物，路易斯碱为含氨基的金刚烷衍生物。
由此，在溶液中能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
这时，含氨基的金刚烷衍生物优选为1-氨基金刚烷衍生物、1，3-二氨基金刚烷衍生物、1，3，5-三氨基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四胺衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够合成具有柔软性以及缓冲性的高分子材料。
本发明第2高分子材料的合成方法中，最好第1单体以及第1单体中的至少一个含柔性键。
此时，柔性键可以由亚甲基形成。
本发明高分子薄膜的形成方法具有：在溶液中使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，由此生成由第1单体和第2单体通过弱电相互作用相结合而成的单体加成物的工序；将含有单体加成物的溶液涂敷在基板上，从而形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜的工序；通过加热超分子固体薄膜，在超分子固体薄膜的内部使第1单体和第2单体进行聚合反应，形成高分子薄膜的工序。
根据本发明高分子薄膜的形成方法，由于在高分子薄膜中分布着分子大小的空位，所以空位大小变得均匀，同时可使空位均匀分散，从而确实能够使高分子膜的电容率下降。另外，由于没有切断构成高分子薄膜的网格，所以交联密度变高，进而提高了高分子薄膜的机械强度。进而，通过将含有由作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体通过弱电相互作用相结合而形成的单体加成物的溶液涂敷在基板上，形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜，之后使第1单体和第2单体进行聚合，所以与将已经发生聚合而变成凝胶状态的润湿固体涂敷在基板上的情况相比，容易进行薄膜化。
本发明的高分子薄膜的形成方法中，优选路易斯酸为羧酸衍生物、醇衍生物、酮衍生物、醛衍生物或者酸酐衍生物，路易斯碱为胺衍生物。
由此在溶液中确实能够使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中确实能够生成单体加成物。
本发明的高分子薄膜的形成方法中，优选路易斯酸为含羧基的金刚烷衍生物，路易斯碱为含氨基的四氨基联苯胺衍生物、含氨基的四氨基苯衍生物、或者含氨基的二氨基二羟基苯衍生物。
由此在溶液中能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
此时，含羧基的金刚烷衍生物优选为1-羧基金刚烷衍生物、1，3-二羧基金刚烷衍生物、1，3，5-三羧基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四羧基金刚烷衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够形成具有柔软性以及缓冲性的高分子薄膜。
本发明的高分子薄膜的形成方法中，优选路易斯酸为含羧基的苯衍生物、含羧基的联苯胺衍生物、含羧基的萘衍生物、含羧基的蒽衍生物、或者含羧基的并四苯衍生物，路易斯碱为含氨基的金刚烷衍生物。
由此在溶液中能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
这时，含氨基的金刚烷衍生物优选为1-氨基金刚烷衍生物、1，3-二氨基金刚烷衍生物、1，3，5-三氨基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四胺衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够形成具有柔软性以及缓冲性的高分子薄膜。
本发明高分子薄膜的形成方法中，最好第1单体及第1单体中的至少一个含柔性键。
这时，柔性键可以由亚甲基形成。
本发明层间绝缘膜的形成方法具有：在溶液中使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，由此生成由第1单体和第2单体通过弱电相互作用相结合而成的单体加成物的工序；将含有单体加成物的溶液涂敷在基板上，从而形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜的工序；通过加热超分子固体薄膜，在超分子固体薄膜的内部使第1单体和第2单体进行聚合反应，由此形成层间绝缘膜的工序。
根据本发明层间绝缘膜的形成方法，由于在层间绝缘膜中分布有分子大小的空位，所以空位大小变得均匀，同时可使空位均匀分散，从而确实能够使层间绝缘膜的电容率下降。另外，由于没有切断构成层间绝缘膜的网格，所以交联密度变高，进而提高了层间绝缘膜的机械强度。进而，通过将含有由作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体通过弱电相互作用相结合而形成的单体加成物的溶液涂敷在基板上，形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜，之后使第1单体和第2单体进行聚合，所以与将已经发生聚合而变为凝胶状态的润湿固体涂敷在基板上的情况相比，层间绝缘膜容易薄膜化。
本发明的层间绝缘膜的形成方法中，优选路易斯酸为羧酸衍生物、醇衍生物、酮衍生物、醛衍生物或者酸酐衍生物，路易斯碱为胺衍生物。
由此在溶液中确实能够使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中确实能够生成单体加成物。
本发明的层间绝缘膜的形成方法中，优选路易斯酸为含羧基的金刚烷衍生物，路易斯碱为含氨基的四氨基联苯胺衍生物、含氨基的四氨基苯衍生物、或者含氨基的二氨基二羟基苯衍生物。
由此能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
此时，含羧基的金刚烷衍生物优选为1-羧基金刚烷衍生物、1，3-二羧基金刚烷衍生物、1，3，5-三羧基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四羧基金刚烷衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够形成具有柔软性以及缓冲性的层间绝缘膜。
本发明的层间绝缘膜的形成方法中，优选路易斯酸为含羧基的苯衍生物、含羧基的联苯胺衍生物、含羧基的萘衍生物、含羧基的蒽衍生物、或者含羧基的并四苯衍生物，路易斯碱为含氨基的金刚烷衍生物。
由此在溶液中能够更加确实地使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应，所以在溶液中能够更加确实地生成单体加成物。
此时，含氨基的金刚烷衍生物优选为1-氨基金刚烷衍生物、1，3-二氨基金刚烷衍生物、1，3，5-三氨基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四胺衍生物、或者这些衍生物的混合物。
由此能够形成具有柔软性以及缓冲性的层间绝缘膜。
本发明层间绝缘膜的形成方法中，最好第1单体以及第1单体中的至少一个含柔性键。
此时，柔性键可以由亚甲基形成。
【附图说明】
图1(a)是表示由路易斯酸和路易斯碱的弱电相互作用所形成的键的示意图，图1(b)是由路易斯酸和路易斯碱形成的单体加成物的模式图。
图2是作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行聚合而形成的高分子固体的模式图。
图3(a)及(b)是作为路易斯酸的第1单体化学式的一个例子。
图4(a)及(b)是作为路易斯酸的第1单体化学式的一个例子。
图5(a)～(d)是作为路易斯酸的第1单体化学式的一个例子。
图6(a)～(d)是作为路易斯酸的第1单体化学式的一个例子。
图7(a)～(d)是作为路易斯碱的第2单体化学式的一个例子。
图8(a)～(d)是作为路易斯碱的第2单体化学式的一个例子。
图9(a)及(b)是作为路易斯碱的第2单体化学式的一个例子。
图10(a)及(b)是作为路易斯碱的第2单体化学式的一个例子。
图11是表示聚咪唑类聚合物的生成过程的化学反应式。
图12是表示聚噁唑类聚合物的生成过程的化学反应式。
图13是表示聚酰亚胺类聚合物的生成过程的化学反应式。
图14(a)～(d)是说明本发明实施例的化学式。
图15是由本发明实施例得到的单体加成物的模式图。
图16是本实施例高分子膜和以往例高分子膜的对比图。
图17是本实施例高分子膜和以往例高分子膜的对比图。
【具体实施方式】
下面，参照图1(a)、(b)以及图2，对本发明一实施方式中的高分子材料的合成方法、高分子薄膜的形成方法以及层间绝缘膜的形成方法进行说明。
首先，如图1(a)中所示，在溶液中，使作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体进行路易斯酸碱反应。由此，路易斯酸和路易斯碱可以通过弱电相互作用相结合，因此可形成如图1(b)中所示的单体加成物。还有，在图1(b)中，用圆形符号示出了作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体通过弱电相互作用相结合的部位。
在此，对路易斯酸碱(Lewis acid-base)反应进行说明。所谓路易斯酸碱反应是1923年由路易斯提出的，是以基于电子的提供和接受的酸和碱反应理论为基础的反应。根据该理论，给予电子对并与对方形成化学键的是碱，而接受电子对并与对方形成化学键的是酸。因此，碱被定义为电子对给予体，酸被定义为电子对受体。另外，酸和碱的反应可以理解为电子对的提供和接受以及由此产生的键的重组过程。因此，这里定义的电子对提供和接受类反应都被包含在路易斯酸碱反应中。另外，不含氢离子的体系，特别是形成配位键的体系，按照路易斯的理论也可定义为酸碱反应。
接着，使溶剂从图1(b)中所示的含有单体加成物的溶液中挥发。由此可形成由单体加成物组成的超分子固体。
此时，将形成有单体加成物的溶液涂敷在基板上后，使溶剂从溶液中挥发，就可在基板上形成超分子固体薄膜。
另外，将形成有单体加成物的溶液涂敷在形成有半导体元件或者布线结构的基板上后，使溶剂从溶液中挥发，就可在半导体元件或者布线结构上形成超分子固体薄膜。
接着，在超分子固体的内部，使第1单体和第2单体进行聚合反应，并由此形成如图2中所示的高分子固体。
这时，如果在超分子固体薄膜的内部使第1单体B和第2单体A进行聚合反应，则可以得到高分子薄膜。
另外，如果在形成于半导体元件或者布线结构上的超分子固体薄膜的内部使第1单体B和第2单体A进行聚合反应，则可以得到层间绝缘膜。
在以往的有机多孔质膜的形成方法中，由于通过切断构成膜的分子之间的键在膜中形成空位，因此存在机械强度下降、膜质不均匀，同时膜质劣化的问题。即，由于分子之间的键被切断，所以部分切断了对确保膜的机械强度起重要作用的网状结构，因此，导致了膜机械强度的下降。另外，由于在空位大小方面产生统计偏差(产生尺寸分布)且空位的分散状态变得不均匀，所以具有膜质变得不均匀的原理性问题，同时有可能存在接近设计规范大小的空位，所以存在可能引起图案缺陷的问题。另外，由于空位是连续孔，所以也存在在加工过程中水分、蚀刻气体或者洗涤液向膜中扩散从而导致膜质的劣化的问题。因此，以往的有机多孔质膜未能适应LSI的微细化。
与此相反，根据本实施方式，在高分子中分布有分子大小的空位，所以空位的大小变得均匀，同时空位分散均匀，从而能够确实地降低电容率。
另外，由于构成高分子的网格没有被切断，所以交联密度变高，进而提高了机械强度。
进而，将含有由作为路易斯酸的第1单体和作为路易斯碱的第2单体通过弱电相互作用相结合而形成的单体加成物的溶液涂敷在基板上，由此形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜，之后使第1单体和第2单体进行聚合，所以与将已经发生聚合而变为凝胶状态的润湿固体涂敷在基板上的情况相比，容易进行薄膜化。
下面，对本发明的一实施方式中使用的路易斯酸以及路易斯碱进行说明。
首先，作为路易斯酸的第1单体，可以使用羧酸衍生物、醇衍生物、酮衍生物、醛衍生物或者酸酐衍生物。在图3(a)、(b)以及图4(a)、(b)中举例说明了这些衍生物的例子。而且，在图3(a)以及图4(a)中，Xa是芳香族烃、脂肪族烃或者芳香族烃的衍生物。
当第1单体是羧酸衍生物、醇衍生物、酮衍生物、醛衍生物或者酸酐衍生物时，作为路易斯碱的第2单体优选为胺衍生物。图7(a)～(d)以及图8(a)～(d)中举例说明了胺衍生物的例子。在图7(a)～(d)以及图8(a)～(d)中，X5以及X6中至少一个是NH2基，X5以及X6中不是NH2基的基团是OH基。X7以及X8中至少一个是NH2基，X7以及X8中不是NH2基的基团是OH基。
当第1单体是含羧基的金刚烷衍生物时，作为第2单体，特别优选含氨基的四氨基联苯胺衍生物、含氨基的四氨基苯衍生物、或者含氨基的二氨基二羟基苯衍生物。还有，作为含羧基的金刚烷衍生物的例子，可以举例为1-羧基金刚烷衍生物、1，3-二羧基金刚烷衍生物、1，3，5-三羧基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四羧基金刚烷衍生物、或者这些的混合物。
另外，在本发明的实施方式中，作为路易斯酸的第1单体，可以使用含羧基的苯衍生物、含羧基的联苯胺衍生物、含羧基的萘衍生物、含羧基的蒽衍生物、或者含羧基的并四苯衍生物。图5(a)～(d)以及图6(a)～(d)中举例说明了这些衍生物的例子。而且，在图5(a)～(d)以及图6(a)～(d)中，X1以及X2二者构成了【化学式1】或者【化学式2】中所示的基团，同时X3以及X4二者构成了【化学式1】或者【化学式2】中所示的基团。
【化学式1】
【化学式2】
当第1单体是含羧基的苯衍生物、联苯胺衍生物、萘衍生物、蒽衍生物或者并四苯衍生物时，作为路易斯碱的第2单体优选为含氨基的金刚烷衍生物。作为含氨基的金刚烷衍生物的例子，可以举例的是1-氨基金刚烷衍生物、1，3-二氨基金刚烷衍生物、1，3，5-三氨基金刚烷衍生物或者1，3，5，7-四胺衍生物。图9(a)、(b)以及图10(a)、(b)中举例说明了含氨基的金刚烷衍生物的例子。还有，在图9(a)以及图10(a)中，Xb是芳香族烃、脂肪族烃或者芳香族烃的衍生物。
图11表示由含羧基的第1单体和含两个氨基的第2单体生成聚咪唑类聚合物时的化学反应。
图12表示由含羧基的第1单体、和含氨基以及羟基的第2单体生成聚噁唑类聚合物时的化学反应。
图13表示由含氨基的第1单体和含两个羧基的第2单体生成聚酰亚胺类聚合物时的化学反应。
(实施例)
下面，参照图14(a)～(d)以及图15，说明对本发明的实施方式进行具体化的实施例。
在本实施例中，作为路易斯酸的第1单体，使用的是含两个官能团组的二维交联分子，例如，四氨基联苯胺酸衍生物。另外，作为路易斯碱的第2单体，使用的是含四个官能团组的三维交联分子，例如，作为含四个羧基的金刚烷衍生物的四羧基金刚烷衍生物。
还有，这里所说的官能团组是指由一个或者多个官能团组成且分子和分子能够进行结合的场所，与官能团的化学数量无关。例如，两个羧基(官能团)通过与一个氨基(官能团)结合而形成亚胺环，但是，由于两个羧基和一个氨基形成一个键部位，所以两个羧基以及一个氨基分别成为一个官能团组。
在由环己酮组成的溶液中，混合四羧基金刚烷衍生物(第2单体)和四氨基联苯胺酸衍生物(第1单体)，得到混合溶液。由此，在混合溶液中，四羧基金刚烷衍生物和四氨基联苯胺酸衍生物将通过弱电作用相结合，从而可以得到图14(a)以及图15中所示的单体加成物。
四氨基联苯胺酸衍生物其本身很难溶解于环己酮，但在本实施例中由于与四羧基金刚烷衍生物共存，所以可以一边缓慢地形成路易斯酸碱加成物，一边溶解于环己酮中。这时进行调整，使混合溶液中固形分的浓度达到10％，同时四氨基联苯胺酸衍生物和四羧基金刚烷衍生物的摩尔比达到2∶1。这是形成所需的膜厚和在混合溶液中形成具有类似于金刚石结构的单体加成物所需要的化学计量比。
然后，在约60℃的温度下将含有单体加成物的混合溶液约搅拌30分钟，之后用0.2μm聚四氟乙烯性质的过滤器将该混合溶液过滤，然后把5ml该混合溶液涂敷在以4000rpm的转速进行旋转的半导体基板上，形成涂敷膜。然后，通过用250℃的电热板对半导体基板进行加热，使涂敷膜干燥。即，使溶剂从涂敷膜中挥发。由此可获得如图14(b)中所示的超分子固体(或者超分子固体薄膜)。
接着，通过在氮气氛中在300℃的温度下将半导体基板加热20分钟，之后在400℃的温度下加热30分钟，烧成超分子固体(或者超分子固体薄膜)。由此可引发如图14(c)中所示的聚合反应，进而获得如图14(d)中所示的高分子固体(或者高分子薄膜)。
根据本实施例，作为在四面体的各顶点分别含官能团、即含四个官能团的路易斯酸的四羧基金刚烷衍生物(第2单体)，和作为在直线的两端分别含官能团、即含两个官能团的路易斯碱的四氨基联苯胺酸衍生物(第1单体)，通过路易斯酸的每一个官能团和路易斯碱的两个官能团分别通过弱电相互作用相结合，形成具有金刚石结构的路易斯酸碱加成物。
然后，若将含有路易斯酸碱加成物的溶液涂敷在基板上并形成薄膜，则在薄膜的内部路易斯酸碱加成物可保持金刚石结构。
之后，如果加热薄膜，则在路易斯酸碱加成物的内部，由于路易斯酸和路易斯碱进行聚合，所以可以形成具有金刚石结构的高分子膜。
根据本实施例得到的三维网络状高分子膜的膜厚为400nm。按照使用水银探测器的CV法测定高分子膜的容量值，同时由膜厚和容量值计算高分子膜的电容率，结果电容率是1.5。还有，高分子膜的电容率根据金刚烷衍生物和苯衍生物的混合比发生变化，当以约1∶2的摩尔比混合金刚烷衍生物和苯衍生物时所得到的高分子膜的电容率为最小值。
由本实施例得到的高分子膜的弹性率以及硬度示于【表1】中，另外本实施例的高分子膜和以往例子的高分子膜的比较(弹性率、硬度、密合性的比较)示于图16以及图1 7中。
【表1】 聚咪唑 硬度(Gpa) 弹性率(Gpa) 20-00 0.86 8.5 20-01 0.85 8.3 20-03 0.83 8.4 平均值 0.85 8.4
如图16中所示，根据本发明的高分子膜的弹性率和硬度为以往例高分子膜的2-3倍，膜的机械强度得到了提高。其中，以往例1中是SiLK膜(商标：多酚类的高分子膜)，以往例2是由等离子体法形成的BCB膜(商标：苯并环丁烯类的高分子膜)，以往例3是由涂敷法形成的BCB膜。
另外，如图17中所示，密接性也为以往例高分子膜的2-3倍的值，膜的密接性得到了提高。其中，以往例1及以往例2是聚酰亚胺类的高分子膜。
还有，在本实施例中，使用了利用羧基和氨基的反应的亚胺形成反应，但是并不特别限定于该反应体系，可以使用酰胺键、醚键、C-C键或者C-N键等反应体系。
另外，为了提高弹性率、硬度，在提高了交联密度的有机膜中，内部应力变得过大，并会产生变形，结果，存在所谓产生膜裂纹和基板弯曲的缺点。要克服该缺点，有效的方法是引入具有柔性的单体或部分引入交联较少的单体。通过该方法，可以抑制膜自身的机械强度的劣化，降低膜的应力。
所谓具有柔软性的单体，具体地讲，可以使用图3(a)、图4(a)中的Xa、图9(a)、图10(a)中的Xb是亚甲基(-(CH2)n-)的、含柔性键的金刚烷衍生物，或者如图5(c)、图6(d)、图7(c)、图8(d)中所示的，含由亚甲基(-(CH2)-)形成的柔性键的芳香族衍生物单体等。另外，所谓交联较少的单体，具体地方法是将在金刚烷衍生物中取代基数量少于4的1-、1，3-、1，3，5-取代金刚烷衍生物(减少图3或者图9化合物的取代基数量的物质)与1，3，5，7-取代金刚烷衍生物的混合使用的方法。另外，也可以使用甲烷的1取代、2取代、3取代衍生物(减少图4或者图10化合物的取代基数量的物质)和4取代衍生物的混合体系。
另外，通过实现支链多且交联密度高的结构，在提高机械强度的同时，也可以提高密接性(参照图17)。
工业上的可利用性
根据本发明的第1或者第2高分子材料的合成方法，则由于空位的大小均匀，同时空位的分散均匀，所以确实能够使高分子固体的电容率下降，同时由于构成高分子固体的网格没有被切断，所以交联密度变高，从而提高了机械强度。
根据本发明高分子薄膜的形成方法，则由于空位大小变得均匀，同时可使空位均匀分散，从而确实能够使高分子膜的电容率下降，同时，由于构成高分子薄膜的网格没有被切断，所以交联密度变高，进而提高了高分子薄膜的机械强度。另外，通过将含有单体加成物的溶液涂敷在基板上，形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜，之后使第1单体和第2单体进行聚合，所以容易完成超分子固体薄膜的薄膜化。
根据本发明层间绝缘膜的形成方法，则由于空位大小变得均匀，同时可使空位均匀分散，从而确实能够使层间绝缘膜的电容率下降，同时，由于构成层间绝缘膜的网格没有被切断，所以交联密度变高，进而提高了层间绝缘膜的机械强度。另外，通过将含有单体加成物的溶液涂敷在基板上，并形成由单体加成物组成的超分子固体薄膜，之后使第1单体和第2单体进行聚合，所以容易完成层间绝缘膜的薄膜化。