JP2003342411A - Porous nanocomposite thin film and method of forming the same - Google Patents

Porous nanocomposite thin film and method of forming the same

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JP2003342411A
JP2003342411A JP2002155795A JP2002155795A JP2003342411A JP 2003342411 A JP2003342411 A JP 2003342411A JP 2002155795 A JP2002155795 A JP 2002155795A JP 2002155795 A JP2002155795 A JP 2002155795A JP 2003342411 A JP2003342411 A JP 2003342411A
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polymer
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俊亮 横塚
Kaoru Tsuruoka
薫 鶴岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a porous thin film which has a low relative permittivity and is excellent in mechanical properties, plasma resistance and chemical resistance. <P>SOLUTION: A porous nanocomposite thin film characterized in that it is a porous material having an average pore diameter of 10 nm or less is obtained by forming a thin film from a composition comprising (A) a precursor of silica, (B) a heat resistant organic polymer, (C) a component that can be removed after the thin film having been formed, and a solvent, and thereafter removing the component (C). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質ナノコンポ
ジット薄膜及びその形成方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous nanocomposite thin film and a method for forming the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子デバイス及び多層配線板等がますま
す微細化及び高集積化されるに伴い、それらに適用する
ために、より低い比誘電率の絶縁膜が要求されている。
そこで、既存の材料を多孔質にして比誘電率が1である
空気相を膜中に導入する手法が広く検討されている。骨
格材料としてシリカを用いたものとして、特開2001
−2992号公報、特開2001−98224号公報等
が公知であり、骨格材料として耐熱性有機ポリマーを用
いたものとして、米国特許第6172128号明細書等
が公知である。これらの技術により20nm以下の大き
さの空孔を膜中に導入することが可能であり、比誘電率
が2.1〜2.5の膜が得られている。
2. Description of the Related Art As electronic devices, multilayer wiring boards and the like are further miniaturized and highly integrated, an insulating film having a lower relative dielectric constant is required to be applied to them.
Therefore, a method of making an existing material porous and introducing an air phase having a relative dielectric constant of 1 into the film has been widely studied. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-2001, in which silica is used as a skeleton material.
No. 2992, JP-A-2001-98224, etc. are known, and US Pat. No. 6,172,128 is known as one using a heat-resistant organic polymer as a skeletal material. With these techniques, it is possible to introduce pores having a size of 20 nm or less into the film, and a film having a relative dielectric constant of 2.1 to 2.5 is obtained.

【0003】しかし上記の既存技術には2つの大きな問
題があった。一つは、空孔を導入することにより膜の機
械強度が極端に低下するため、例えば表面を平滑にする
工程であるCMP(ケミカル・メカニカル・ポリッシン
グ)時に剥離が生じるという問題である。このため、空
孔率をある程度以上は大きくすることができず、比誘電
率が2以下の膜を得るのは実質上不可能であった。もう
一つの問題は空孔の形状に関するものである。空孔同士
が連結した、いわゆる連続孔が非常に多く存在するた
め、エッチング後にフォトレジストを除去する工程にお
いて、プラズマ中の活性種及び洗浄薬液等が膜内に容易
に侵入して、膜が変質あるいは汚染されてしまうという
問題があった。これら2つの問題は電子デバイス及び多
層配線板を製造するうえにおいて致命的な欠陥であり、
その改良が強く望まれていた。
However, the above existing technology has two major problems. One is a problem that the mechanical strength of the film is extremely lowered by introducing pores, so that peeling occurs during CMP (chemical mechanical polishing) which is a step of smoothing the surface, for example. For this reason, the porosity cannot be increased to a certain extent or more, and it is practically impossible to obtain a film having a relative dielectric constant of 2 or less. Another issue concerns the shape of the holes. There are so many so-called continuous pores in which pores are connected, so in the process of removing the photoresist after etching, active species in plasma and cleaning chemicals, etc. easily penetrate into the membrane and the quality of the membrane deteriorates. Or there was the problem of being contaminated. These two problems are fatal defects in manufacturing electronic devices and multilayer wiring boards.
The improvement was strongly desired.

【0004】多孔質膜の機械強度を改良するため、多孔
質膜を形成した後に、その上にさらに緻密膜を形成する
ことにより多孔質構造を補強する手法が米国特許617
1687号明細書に記載されているが、この手法では機
械強度の改善効果はあるものの、その分塗膜の空孔率が
低下し比誘電率の上昇を招くため、問題の本質的な解決
にはなっていない。
In order to improve the mechanical strength of the porous film, a method of reinforcing the porous structure by forming a dense film on the porous film after forming the porous film is described in US Pat. No. 617.
Although it is described in Japanese Patent No. 1687, this method has an effect of improving mechanical strength, but since the porosity of the coating film is reduced by that amount and the relative dielectric constant is increased, it is an essential solution to the problem. It's not.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決することであり、さらに詳しくは比誘電率
が低く、かつ機械特性、耐プラズマ性、耐薬品性に優れ
る塗膜を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and more specifically, to provide a coating film having a low relative dielectric constant and excellent mechanical properties, plasma resistance and chemical resistance. Is to provide.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、シリカ(A)
及び耐熱性有機ポリマー(B)を含有し、かつ、平均孔
径が10nm以下の多孔質であることを特徴とする多孔
質ナノコンポジット薄膜を提供する。
The present invention provides silica (A).
And a porous nanocomposite thin film containing a heat-resistant organic polymer (B) and having a mean pore size of 10 nm or less.

【0007】また、本発明は、シリカ(A)の前駆体、
耐熱性有機ポリマー(B)、薄膜形成後に除去可能な成
分(C)及び溶剤を含有する組成物から薄膜を形成し、
その後に前記成分(C)を除去することを特徴とする多
孔質ナノコンポジット薄膜の形成方法を提供する。
The present invention also provides a precursor of silica (A),
A thin film is formed from a composition containing a heat-resistant organic polymer (B), a component (C) that can be removed after the thin film is formed, and a solvent,
A method for forming a porous nanocomposite thin film, which comprises removing the component (C) after that.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明におけるシリカ(A)及び
耐熱性有機ポリマー(B)を含有する多孔質ナノコンポ
ジット薄膜とは、平均孔径が10nm以下の多孔質の薄
膜である。平均孔径は5nm以下であることが好まし
く、さらに3nm以下であることが好ましい。なお、本
発明における平均孔径とは、X線小角散乱法により求め
た平均孔径である。シリカ(A)及び耐熱性有機ポリマ
ー(B)それぞれのドメインサイズは、数10nm以下
であることが好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The porous nanocomposite thin film containing silica (A) and heat resistant organic polymer (B) in the present invention is a porous thin film having an average pore diameter of 10 nm or less. The average pore diameter is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less. The average pore diameter in the present invention is the average pore diameter obtained by the X-ray small angle scattering method. The domain size of each of the silica (A) and the heat resistant organic polymer (B) is preferably several tens nm or less.

【0009】電子デバイスの配線間隔は年々狭くなって
おり、将来的には数10nmになるため、各構成成分の
ドメインサイズは前記のような大きさであることが好ま
しい。また、平均孔径が10nmを超えると、デバイス
製造時のプラズマ中の活性種や、洗浄薬液が空孔中に侵
入し易く、膜にダメージを与えることがある。
Since the wiring interval of electronic devices is becoming narrower year by year and will be several tens of nm in the future, it is preferable that the domain size of each component is as described above. On the other hand, if the average pore diameter exceeds 10 nm, active species in the plasma during device manufacturing and the cleaning chemical solution may easily penetrate into the pores, which may damage the film.

【0010】本発明における多孔質とは、空孔率が5〜
70%の多孔質であることが好ましく、さらには10〜
60%であることが特に好ましい。
The porosity in the present invention means a porosity of 5 to 5.
70% porosity is preferable, and further 10 to
It is particularly preferably 60%.

【0011】本発明におけるシリカ(A)は実質的に下
記式(1)で表されるものであり、後述のシリカ(A)
の前駆体(以下、シリカ前駆体と記す。)より形成され
るものが好ましい。
The silica (A) in the present invention is substantially represented by the following formula (1), and the silica (A) described below is used.
What is formed from the precursor (henceforth a silica precursor) of is preferable.

【0012】 (XSiO)(XSiO3/2(SiO 式(1) ここで、X、X及びXは水素、フッ素、炭素数1
〜8のアルキル基、アリール基又はビニル基を表し、そ
れぞれ同じであっても相異なっていてもよい。a、b及
びcはそれぞれ独立に0以上、1以下の数である。ただ
し、a+b+c=1である。
(X 1 X 2 SiO) a (X 3 SiO 3/2 ) b (SiO 2 ) c Formula (1) Here, X 1 , X 2 and X 3 are hydrogen, fluorine and carbon number 1
To 8 represent an alkyl group, an aryl group or a vinyl group, and may be the same or different. a, b and c are each independently a number of 0 or more and 1 or less. However, a + b + c = 1.

【0013】X、X及びXとしては、水素、メチ
ル基、又はフェニル基が耐熱性、機械特性が良好なため
好ましく、水素又はメチル基が最も好ましい。aが大き
いと、得られたシリカの比誘電率が小さくなるが、耐熱
性、機械特性を充分保つために、0.5以下であること
が好ましく、さらに0.3以下であることが好ましい。
cは、耐熱性及び機械特性が良好となるため、0.2以
上であることが好ましく、比誘電率を低く保つためには
0.9以下であることが好ましい。さらに、cは、0.
3以上、0.9以下であることが好ましい。
As X 1 , X 2 and X 3 , hydrogen, a methyl group, or a phenyl group is preferable because of good heat resistance and mechanical properties, and hydrogen or a methyl group is most preferable. When a is large, the relative dielectric constant of the obtained silica is small, but in order to sufficiently maintain heat resistance and mechanical properties, it is preferably 0.5 or less, more preferably 0.3 or less.
Since c has good heat resistance and mechanical properties, it is preferably 0.2 or more, and preferably 0.9 or less in order to keep the relative dielectric constant low. Further, c is 0.
It is preferably 3 or more and 0.9 or less.

【0014】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
とは、熱分解温度が400℃以上であるポリマーを意味
する。好ましくは425℃以上、さらに450℃以上で
あることが好ましい。ここで、熱分解温度とは、不活性
ガス雰囲気下、10℃/分の昇温条件における熱重量分
析(TGA)測定による3%重量減少温度を意味する。
本発明における耐熱性有機ポリマー(B)の比誘電率は
4以下であることが好ましく、3以下であることがさら
に好ましい。特に、熱分解温度が450℃以上であり、
かつ比誘電率が3以下であることが最も好ましい。かか
る耐熱性有機ポリマー(B)としては、特開平9−20
2823号公報及び特開平10−247646号公報に
記載のポリアリーレンエーテル、WO02/08308
号公報に記載の分岐型熱硬化ポリマー、特開2000−
191752号公報に記載のポリフェニレン等の芳香環
含有ポリマー、及びフッ素を含有するポリマーが好まし
い例として挙げられる。また、比誘電率を低く抑えるこ
とができることから、繰り返し単位中に極性基を含まな
いことがより好ましい。
The heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
Means a polymer having a thermal decomposition temperature of 400 ° C. or higher. The temperature is preferably 425 ° C or higher, more preferably 450 ° C or higher. Here, the thermal decomposition temperature means a 3% weight loss temperature measured by thermogravimetric analysis (TGA) under a temperature rising condition of 10 ° C./min in an inert gas atmosphere.
The relative dielectric constant of the heat resistant organic polymer (B) in the present invention is preferably 4 or less, more preferably 3 or less. In particular, the thermal decomposition temperature is 450 ° C or higher,
And it is most preferable that the relative dielectric constant is 3 or less. As such a heat-resistant organic polymer (B), JP-A-9-20
2823 and JP-A-10-247646, polyarylene ethers, WO 02/08308
Branched thermosetting polymer described in JP-A-2000-
Preferred examples include aromatic ring-containing polymers such as polyphenylene described in 191752 and fluorine-containing polymers. Further, since the relative dielectric constant can be suppressed to a low level, it is more preferable that the repeating unit does not contain a polar group.

【0015】前記芳香環含有ポリマーとしては、芳香環
含有繰り返し単位を有するポリマーが好ましい。
The aromatic ring-containing polymer is preferably a polymer having an aromatic ring-containing repeating unit.

【0016】前記フッ素を含有するポリマーのフッ素含
有量は、比誘電率低減効果が大きいことから10質量%
以上が好ましく、さらに30質量%以上であることが好
ましい。また、溶剤への溶解性を充分に保てることか
ら、フッ素含有量は70質量%以下であることが好まし
い。特に、30質量%〜60質量%であることが好まし
い。
The fluorine content of the fluorine-containing polymer is 10% by mass because the effect of reducing the relative dielectric constant is large.
The above is preferable, and more preferably 30% by mass or more. Further, the fluorine content is preferably 70% by mass or less so that the solubility in the solvent can be sufficiently maintained. In particular, it is preferably 30% by mass to 60% by mass.

【0017】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
としては、フッ素を含有し、かつ芳香環含有繰り返し単
位を有するポリマーであることが最も好ましい。
The heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
Most preferably, it is a polymer containing fluorine and having an aromatic ring-containing repeating unit.

【0018】さらに、本発明における耐熱性有機ポリマ
ー(B)は、架橋性官能基を有するものが、耐熱性及び
耐溶剤性の観点より好ましい。架橋性官能基としては、
熱、光、電子線等により自己架橋する官能基が好まし
い。加熱により自己架橋する官能基は、電子デバイス、
多層配線板などの電子部品製造工程での適用性に優れる
のでより好ましい。また、極性基を含まない架橋性官能
基がポリマーの比誘電率を低く抑えることができるので
好ましい。かかる架橋性官能基は、シリカ前駆体との共
有結合を形成せしめる官能基としても用いることができ
る。
Further, the heat-resistant organic polymer (B) in the present invention preferably has a crosslinkable functional group from the viewpoint of heat resistance and solvent resistance. As the crosslinkable functional group,
A functional group capable of self-crosslinking by heat, light, electron beam or the like is preferable. Functional groups that self-crosslink when heated are electronic devices,
It is more preferable because it has excellent applicability in the process of manufacturing electronic components such as a multilayer wiring board. Further, a crosslinkable functional group containing no polar group is preferable because it can suppress the relative dielectric constant of the polymer to a low level. Such a crosslinkable functional group can also be used as a functional group capable of forming a covalent bond with the silica precursor.

【0019】架橋性官能基の具体例としては、エチニル
基、1−オキソシクロペンタ−2,5−ジエン−3−イ
ル基(以下、シクロペンタジエノン基という。)、シア
ノ基、アルコキシシリル基、ジアリールヒドロキシメチ
ル基、ヒドロキシフルオレニル基等が挙げられる。耐熱
性の観点などより、エチニル基が好ましい。
Specific examples of the crosslinkable functional group include an ethynyl group, a 1-oxocyclopenta-2,5-dien-3-yl group (hereinafter referred to as a cyclopentadienone group), a cyano group and an alkoxysilyl group. , Diarylhydroxymethyl group, hydroxyfluorenyl group and the like. From the viewpoint of heat resistance and the like, an ethynyl group is preferable.

【0020】上記、架橋性官能基の含有量は、耐熱性有
機ポリマー(B)のくり返し単位1モルに対して0.0
5〜6モルの割合が好ましい。0.05モル以上であれ
ば、充分な耐熱性と耐薬品性を保つことができ、6モル
以下であれば比誘電率を低く保つことができるととも
に、強靭性を保つことができる。特に、0.1〜4モル
の割合がより好ましい。
The content of the crosslinkable functional group is 0.0 with respect to 1 mol of the repeating unit of the heat resistant organic polymer (B).
A ratio of 5 to 6 mol is preferable. If it is 0.05 mol or more, sufficient heat resistance and chemical resistance can be maintained, and if it is 6 mol or less, the relative dielectric constant can be kept low and the toughness can be kept. Particularly, a ratio of 0.1 to 4 mol is more preferable.

【0021】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
の好ましい具体例として、ジエン基含有化合物とジエノ
フィル基含有化合物間のディールスアルダー型の重合反
応により合成されるポリフェニレン、及び含フッ素芳香
環含有化合物とフェノール性水酸基を2個以上含有する
化合物間の求核置換型の脱HF縮合重合反応により合成
される含フッ素ポリアリーレンエーテルが挙げられる。
The heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
As a preferred specific example of, a polyphenylene synthesized by a Diels-Alder type polymerization reaction between a diene group-containing compound and a dienophile group-containing compound, and a compound between a compound containing two or more phenolic hydroxyl groups and a fluorine-containing aromatic ring-containing compound A fluorine-containing polyarylene ether synthesized by a nuclear substitution type dehydrogenative condensation polymerization reaction can be used.

【0022】前記ポリフェニレンとしては、2個以上の
ジエン基を有する化合物と3個以上のジエノフィル基を
有する化合物間のディールスアルダー型の重合反応生成
物が好ましい。ジエン基としては、シクロペンタジエノ
ン基が好ましく、2個以上のジエン基を有するビスシク
ロペンタジエノン誘導体として、1,4−ビス(1−オ
キソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−2,
5−ジエン−3−イル)ベンゼン、4,4’−ビス(1
−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペンタ−
2,5−ジエン−3−イル)ビフェニル、4,4’−ビ
ス(1−オキソ−2,4,5−トリフェニル−シクロペ
ンタ−2,5−ジエン−3−イル)1,1’−オキシビ
スベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5
−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−
イル)1,1’−チオビスベンゼン、1,4−ビス(1
−オキソ−2,5−ジ−〔4−フルオロフェニル〕−4
−フェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イ
ル)ベンゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,
5−トリフェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3
−イル)1,1’−(1,2−エタンジイル)ビスベン
ゼン、4,4’−ビス(1−オキソ−2,4,5−トリ
フェニル−シクロペンタ−2,5−ジエン−3−イル)
1,1’−(1,3−プロパンジイル)ビスベンゼン等
を挙げることができる。これらのビスシクロペンタジエ
ノン誘導体のうち、耐熱性の観点から全芳香族骨格のビ
スシクロペンタジエノン誘導体が好ましい。これらは単
独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The polyphenylene is preferably a Diels-Alder type polymerization reaction product between a compound having two or more diene groups and a compound having three or more dienophile groups. As the diene group, a cyclopentadienone group is preferable, and as the biscyclopentadienone derivative having two or more diene groups, 1,4-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta- Two
5-dien-3-yl) benzene, 4,4'-bis (1
-Oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-
2,5-Dien-3-yl) biphenyl, 4,4'-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) 1,1'-oxy Bisbenzene, 4,4'-bis (1-oxo-2,4,5
-Triphenyl-cyclopenta-2,5-diene-3-
1,1'-thiobisbenzene, 1,4-bis (1)
-Oxo-2,5-di- [4-fluorophenyl] -4
-Phenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl) benzene, 4,4'-bis (1-oxo-2,4,
5-triphenyl-cyclopenta-2,5-diene-3
-Yl) 1,1 '-(1,2-ethanediyl) bisbenzene, 4,4'-bis (1-oxo-2,4,5-triphenyl-cyclopenta-2,5-dien-3-yl)
1,1 '-(1,3-propanediyl) bisbenzene etc. can be mentioned. Among these biscyclopentadienone derivatives, a biscyclopentadienone derivative having a wholly aromatic skeleton is preferable from the viewpoint of heat resistance. These may be used alone or in combination of two or more.

【0023】前記ジエノフィル基としてはエチニル基が
好ましく、3個以上のジエノフィル基を有する化合物と
して、1,3,5−トリエチニルベンゼン、1,2,4
−トリエチニルベンゼン、1,3,5−トリス(フェニ
ルエチニル)ベンゼン、1,2,4−トリス(フェニル
エチニル)ベンゼン、1,2,3,5−テトラキス(フ
ェニルエチニル)ベンゼン等が挙げられる。これらは単
独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
The dienophile group is preferably an ethynyl group, and the compounds having three or more dienophile groups include 1,3,5-triethynylbenzene, 1,2,4.
-Triethynylbenzene, 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene, 1,2,4-tris (phenylethynyl) benzene, 1,2,3,5-tetrakis (phenylethynyl) benzene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0024】2個以上のジエン基を有する化合物と3個
以上のジエノフィル基を有する化合物間のディールスア
ルダー型の重合反応は、溶媒中で加熱することにより行
われるのが好ましい。溶媒としては、本反応に対して不
活性であれば特に制限は無いが、メシチレン、γ−ブチ
ロラクトン等が例示される。反応条件は150〜250
℃、1時間〜60時間が好ましい。ジエン基:ジエノフ
ィル基のモル比が1:1〜1:3、さらに好ましくは
1:1〜1:2の範囲で該重合反応を行うと、耐熱性に
優れたポリフェニレンが得られるので好ましい。該重合
反応中のゲル化を防止する観点より、全てのジエン基及
びジエノフィル基のうち、10%〜30%程度を未反応
とすることが好ましい。反応率は反応温度及び時間によ
りコントロールすることが好ましい。ポリマー中の残存
ジエン基及び残存ジエノフィル基は、製膜後の加熱によ
り反応する架橋性官能基として働くと同時に、シリカ前
駆体及び/又は成分(C)との反応点として利用するこ
とができる。
The Diels-Alder type polymerization reaction between the compound having two or more diene groups and the compound having three or more dienophile groups is preferably carried out by heating in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is inert to this reaction, and mesitylene, γ-butyrolactone and the like are exemplified. The reaction conditions are 150-250
C., preferably 1 hour to 60 hours. It is preferable to carry out the polymerization reaction in a molar ratio of a diene group: a dienophile group of 1: 1 to 1: 3, more preferably 1: 1 to 1: 2, since polyphenylene excellent in heat resistance can be obtained. From the viewpoint of preventing gelation during the polymerization reaction, it is preferable that about 10% to 30% of all diene groups and dienophile groups be unreacted. The reaction rate is preferably controlled by the reaction temperature and time. The residual diene group and residual dienophile group in the polymer act as a crosslinkable functional group that reacts by heating after film formation, and at the same time, can be used as a reaction point with the silica precursor and / or the component (C).

【0025】前記含フッ素ポリアリーレンエーテルは、
芳香環にフッ素が直接結合している含フッ素芳香環含有
化合物とフェノール性水酸基を2個以上有する化合物間
の脱HF縮合重合反応により合成される。
The above-mentioned fluorine-containing polyarylene ether is
It is synthesized by a de-HF condensation polymerization reaction between a fluorine-containing aromatic ring-containing compound in which fluorine is directly bonded to an aromatic ring and a compound having two or more phenolic hydroxyl groups.

【0026】前記含フッ素芳香環含有化合物としてはペ
ルフルオロ芳香環を有するものが好ましく、ペルフルオ
ロビフェニル、ペルフルオロナフタレン、ペルフルオロ
ターフェニル、ペルフルオロ(1、3、5―トリフェニ
ルベンゼン)及びペルフルオロ(1,2,5−トリフェ
ニルベンゼン)等が挙げられる。これらは単独で用いて
もよく、2種以上を併用してもよい。これらの含フッ素
芳香環含有化合物のうち、分岐構造を有するペルフルオ
ロ(1、3、5―トリフェニルベンゼン)及びペルフル
オロ(1,2,5−トリフェニルベンゼン)が、得られ
た含フッ素ポリアリーレンエーテルの耐熱性が良好なた
め好ましい。
As the fluorine-containing aromatic ring-containing compound, those having a perfluoro aromatic ring are preferable, and perfluorobiphenyl, perfluoronaphthalene, perfluoroterphenyl, perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene) and perfluoro (1,2,2,2). 5-triphenylbenzene) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these fluorine-containing aromatic ring-containing compounds, perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene) and perfluoro (1,2,5-triphenylbenzene) having a branched structure are obtained, and the obtained fluorine-containing polyarylene ether is obtained. Is preferable because it has good heat resistance.

【0027】前記フェノール性水酸基を2個以上有する
化合物としては、多官能フェノール類が好ましい。その
具体例としては、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシ
ビフェニル、ジヒドロキシターフェニル、ジヒドロキシ
ナフタレン、ジヒドロキシアントラセン、ジヒドロキシ
フェナントラセン、ジヒドロキシ−9,9−ジフェニル
フルオレン、ジヒドロキシジベンゾフラン、ジヒドロキ
シジフェニルエーテル、ジヒドロキシジフェニルチオエ
ーテル、ジヒドロキシベンゾフェノン、ジヒドロキシ−
2,2−ジフェニルプロパン、ジヒドロキシ−2,2−
ジフェニルヘキサフルオロプロパン、ジヒドロキシビナ
フチル、テトラフェニルハイドロキノン、ヘキサフェニ
ルジヒドロキシビフェニル、トリヒドロキシベンゼン、
トリヒドロキシビフェニル、トリヒドロキシナフタレ
ン、テトラヒドロキシベンゼン、テトラヒドロキシビフ
ェニル、テトラヒドロキシビナフチル、テトラヒドロキ
シスピロインダン類等が挙げられる。
As the compound having two or more phenolic hydroxyl groups, polyfunctional phenols are preferable. Specific examples thereof include dihydroxybenzene, dihydroxybiphenyl, dihydroxyterphenyl, dihydroxynaphthalene, dihydroxyanthracene, dihydroxyphenanthracene, dihydroxy-9,9-diphenylfluorene, dihydroxydibenzofuran, dihydroxydiphenyl ether, dihydroxydiphenylthioether, dihydroxybenzophenone, dihydroxy. −
2,2-diphenylpropane, dihydroxy-2,2-
Diphenylhexafluoropropane, dihydroxybinaphthyl, tetraphenylhydroquinone, hexaphenyldihydroxybiphenyl, trihydroxybenzene,
Examples thereof include trihydroxybiphenyl, trihydroxynaphthalene, tetrahydroxybenzene, tetrahydroxybiphenyl, tetrahydroxybinaphthyl, tetrahydroxyspiroindanes and the like.

【0028】なかでも、得られたポリマーの比誘電率値
が低く、耐熱性が良好であるため、ジヒドロキシベンゼ
ン、ジヒドロキシ−9,9−ジフェニルフルオレン、ジ
ヒドロキシ−2,2−ジフェニルヘキサフルオロプロパ
ン、テトラフェニルハイドロキノン、トリヒドロキシベ
ンゼンが好ましい。
Among them, the obtained polymer has a low relative dielectric constant value and good heat resistance, and therefore, dihydroxybenzene, dihydroxy-9,9-diphenylfluorene, dihydroxy-2,2-diphenylhexafluoropropane, tetra Phenylhydroquinone and trihydroxybenzene are preferred.

【0029】前記含フッ素ポリアリーレンエーテルは、
さらに架橋性官能基としてエチニル基を含有することが
好ましい。エチニル基は熱により自己架橋し、しかもシ
リカ前駆体との共有結合を生成せしめることができる。
エチニル基を導入する方法としては、前記縮合重合反応
時に、エチニル基を有するモノマーを共重合させる方法
が好ましい。エチニル基を有するモノマーとしては、ペ
ンタフルオロフェニルアセチレン、ノナフルオロビフェ
ニルアセチレン等の含フッ素アリールアセチレン類、フ
ェニルエチニルペンタフルオロベンゼン、フェニルエチ
ニルノナフルオロビフェニル、デカフルオロトラン等の
含フッ素ジアリールアセチレン類、フェニルエチニルフ
ェノール、ジヒドロキシトラン等の水酸基含有アセチレ
ン類が挙げられる。これらは単独で用いても2種以上を
混合して用いてもよい。
The above-mentioned fluorine-containing polyarylene ether is
Furthermore, it is preferable to contain an ethynyl group as a crosslinkable functional group. The ethynyl group can be self-crosslinked by heat and can form a covalent bond with the silica precursor.
As a method of introducing an ethynyl group, a method of copolymerizing a monomer having an ethynyl group during the condensation polymerization reaction is preferable. Examples of the monomer having an ethynyl group include fluorine-containing arylacetylenes such as pentafluorophenylacetylene and nonafluorobiphenylacetylene, fluorine-containing diarylacetylenes such as phenylethynylpentafluorobenzene, phenylethynylnonafluorobiphenyl and decafluorotran, and phenylethynyl. Hydroxyl group-containing acetylenes such as phenol and dihydroxy tolan are included. These may be used alone or in combination of two or more.

【0030】前記縮合重合反応の脱HF剤としては、塩
基性化合物が好ましく、特にアルカリ金属の炭酸塩、炭
酸水素塩又は水酸化物が好ましい。具体例としては、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭
酸水素カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等
が挙げられる。
The HF removing agent for the condensation polymerization reaction is preferably a basic compound, and particularly preferably an alkali metal carbonate, hydrogen carbonate or hydroxide. Specific examples include sodium carbonate, potassium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like.

【0031】触媒の使用量は、フェノール性水酸基に対
してモル比で1倍以上が必要であり、1.1〜3倍が好
ましい。前記縮合重合反応は、極性溶媒中で行うことが
好ましい。極性溶媒としては、N,N−ジメチルアセト
アミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピ
ロリドン、ジメチルスルホキシド、スルホラン等の非プ
ロトン性の極性溶媒を含有する溶媒が好ましい。極性溶
媒には、生成するポリマーの溶解性を低下せず、縮合重
合反応に悪影響を及ぼさない範囲で、トルエン、キシレ
ン、ベンゼン、ベンゾトリフルオライド、キシレンヘキ
サフルオライド等が含有されていてもよい。
The amount of the catalyst used is required to be 1 time or more, preferably 1.1 to 3 times, the molar ratio of the phenolic hydroxyl group. The condensation polymerization reaction is preferably performed in a polar solvent. The polar solvent is preferably a solvent containing an aprotic polar solvent such as N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethylsulfoxide and sulfolane. The polar solvent may contain toluene, xylene, benzene, benzotrifluoride, xylenehexafluoride, etc. within a range that does not impair the solubility of the produced polymer and does not adversely affect the condensation polymerization reaction.

【0032】重合反応条件としては、10〜200℃で
1時間〜80時間が好ましい。より好ましくは40〜1
80℃で2時間〜60時間、最も好ましくは60〜16
0℃で3時間〜24時間である。
The polymerization reaction conditions are preferably 10 to 200 ° C. and 1 to 80 hours. More preferably 40 to 1
2 hours-60 hours at 80 ° C, most preferably 60-16
It is 3 hours to 24 hours at 0 ° C.

【0033】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
の数平均分子量は、500〜500,000が好まし
い。この範囲にあると、シリカ前駆体及び成分(C)と
の相溶性が良好であり、得られた多孔質ナノコンポジッ
ト薄膜中の各成分のドメインサイズ及び平均孔径の小さ
いものが得られ、かつ良好な耐熱性、機械特性、及び耐
薬品性等を有する膜が得られる。より好ましくは1,0
00〜100,000、最も好ましくは1,500〜5
0,000、である。
Heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
The number average molecular weight of is preferably 500 to 500,000. Within this range, the compatibility with the silica precursor and the component (C) is good, and the domain size and average pore size of each component in the obtained porous nanocomposite thin film are small, and good. A film having excellent heat resistance, mechanical properties, chemical resistance and the like can be obtained. More preferably 1,0
00-100,000, most preferably 1,500-5
It is 10,000.

【0034】本発明におけるシリカ前駆体とは、酸又は
アルカリ等の触媒、酸素等の酸化剤、又は熱により前記
式(1)で表されるシリカ(A)を形成するものであ
り、下記式(2)、(3)、及び(4)で表されるアル
コキシシランからなる群から選ばれる1種又は2種以上
を部分加水分解縮合させたものが好ましい。
The silica precursor in the present invention forms a silica (A) represented by the above formula (1) by a catalyst such as an acid or an alkali, an oxidizing agent such as oxygen, or heat. It is preferable that one kind or two or more kinds selected from the group consisting of the alkoxysilanes represented by (2), (3) and (4) is partially hydrolyzed and condensed.

【0035】 XSi(OR 式(2) XSi(OR 式(3) Si(OR 式(4) ここで、X、X及びXは前記式(1)に同じであ
る。R、R及びR は、水素又は炭素数1〜8のア
ルキル基を表す。
[0035] X1XTwoSi (OR1)Two        Formula (2) XThreeSi (ORTwo)Three           Formula (3) Si (ORThree)Four              Formula (4) Where X1, XTwoAnd XThreeIs the same as the above formula (1)
It R1, RTwoAnd R ThreeIs hydrogen or C 1-8
Represents a rukyl group.

【0036】式(2)で表されるアルコキシシランの具
体例としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジ
エトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチル
ジエトキシシラン、ジメトキシシラン、ジエトキシシラ
ン、ジフルオロジメトキシシラン、ジフルオロジエトキ
シシラン等が挙げられる。これらは単独で用いても、2
種以上混合して用いてもよい。ジメチルジメトキシシラ
ン及びジメチルジエトキシシランが好ましい。
Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (2) include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, dimethoxysilane, diethoxysilane, difluorodimethoxysilane and difluorodisilane. Examples include ethoxysilane. Even if these are used alone, 2
You may use it in mixture of 2 or more types. Dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane are preferred.

【0037】式(3)で表されるアルコキシシランの具
体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリ
エトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エ
チルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、
エチルトリイソプロポキシシラン、オクチルトリメトキ
シシラン、オクチルトリエトキシシラン、ビニルトリメ
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルト
リメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリ
メトキシシラン、トリエトキシシラン、トリイソプロポ
キシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロト
リエトキシシラン等が挙げられる。これらは単独で用い
ても、2種以上混合して用いてもよい。メチルトリメト
キシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリ
メトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、トリメ
トキシシラン及びトリエトキシシランが好ましい。
Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (3) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane,
Ethyltriisopropoxysilane, octyltrimethoxysilane, octyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, trimethoxysilane, triethoxysilane, triisopropoxysilane, fluoro Examples include trimethoxysilane and fluorotriethoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more. Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, trimethoxysilane and triethoxysilane are preferred.

【0038】式(4)で表されるアルコキシシランの具
体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシ
シラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシ
シラン等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種
以上混合して用いてもよい。テトラメトキシシラン及び
テトラエトキシシランが好ましい。
Specific examples of the alkoxysilane represented by the formula (4) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane and tetrabutoxysilane. These may be used alone or in combination of two or more. Tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferred.

【0039】式(2)で表されるアルコキシシラン、式
(3)で表されるアルコキシシラン、及び式(4)で表
されるアルコキシシランの比率が、前記式(1)中の
a、b及びcを決定する。
The ratio of the alkoxysilane represented by the formula (2), the alkoxysilane represented by the formula (3), and the alkoxysilane represented by the formula (4) is a, b in the formula (1). And c.

【0040】式(2)、(3)及び(4)で表されるア
ルコキシシランの部分加水分解縮合反応は、触媒及び水
を添加することにより行われるのが好ましい。アルコキ
シシリル基1モル当たり、0.3〜5.0モルの水を添
加することが好ましく、0.5〜2.0モルの水を添加
することが特に好ましい。添加する水の量が0.3〜
5.0モルの範囲内であれば、得られる薄膜の均一性が
保たれ、また、該薄膜形成用の組成物の保存安定性が良
好に保たれる。
The partial hydrolysis-condensation reaction of the alkoxysilanes represented by the formulas (2), (3) and (4) is preferably carried out by adding a catalyst and water. It is preferable to add 0.3 to 5.0 moles of water, and particularly preferable to add 0.5 to 2.0 moles of water per mole of the alkoxysilyl group. The amount of water added is 0.3-
Within the range of 5.0 mol, the uniformity of the obtained thin film can be maintained, and the storage stability of the composition for forming the thin film can be kept good.

【0041】触媒としては、有機酸、無機酸、有機の塩
基性化合物、無機の塩基性化合物等を挙げることができ
る。有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタ
ン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン
酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチ
ルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪
酸、メリット酸、アラキドン酸、2−エチルヘキサン
酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイ
ン酸、サリチル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p
−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロ
ロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ
酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル
酸、クエン酸、酒石酸等を挙げることができる。無機酸
としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸等
を挙げることができる。
Examples of the catalyst include organic acids, inorganic acids, organic basic compounds, inorganic basic compounds and the like. Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, sebacic acid, gallic acid. , Butyric acid, mellitic acid, arachidonic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linoleic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p
-Toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid and the like. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid and the like.

【0042】有機の塩基性化合物としては、例えばピリ
ジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジ
ン、ピコリン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、
モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチル
モノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクタン、
ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド等を挙げる
ことができる。無機の塩基性化合物としては、例えばア
ンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化
バリウム、水酸化カルシウム等を挙げることができる。
触媒の使用量は、式(2)、(3)及び(4)で表され
る化合物の総量に対して、モル比で0.0001〜1、
好ましくは0.001〜0.1である。
Examples of the organic basic compound include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine,
Monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooctane,
Examples thereof include diazabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide and the like. Examples of the inorganic basic compound include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like.
The amount of the catalyst used is 0.0001 to 1 in molar ratio with respect to the total amount of the compounds represented by the formulas (2), (3) and (4).
It is preferably 0.001 to 0.1.

【0043】本発明におけるシリカ前駆体の数平均分子
量は、300〜100,000が好ましい。この範囲に
あると、該シリカ前駆体と耐熱性有機ポリマー(B)と
の相溶性及び該シリカ前駆体と成分(C)との相溶性が
良好となり、得られた多孔質ナノコンポジット薄膜中の
シリカ(A)及び耐熱性有機ポリマー(B)のドメイン
サイズが小さいものが得られ、かつ平均孔径が10μm
以下となり、良好な耐熱性、機械特性、及び耐薬品性等
を有する薄膜が得られる。好ましくは500〜50,0
00、より好ましくは600〜20,000、である。
The number average molecular weight of the silica precursor in the present invention is preferably 300 to 100,000. Within this range, the compatibility between the silica precursor and the heat-resistant organic polymer (B) and the compatibility between the silica precursor and the component (C) are good, and the resulting porous nanocomposite thin film contains Silica (A) and heat-resistant organic polymer (B) with a small domain size are obtained, and the average pore size is 10 μm.
Below, a thin film having good heat resistance, mechanical properties, chemical resistance and the like can be obtained. Preferably 500 to 50,0
00, more preferably 600 to 20,000.

【0044】本発明における成分(C)は、薄膜形成後
除去可能なものであれば特に制限はなく、(イ)熱によ
り揮散する物質又は熱により分解して、該分解物が揮散
する物質、(ロ)紫外線又は電子線等の電磁波等の照射
により分解して、該分解物が揮散する物質、(ハ)薬液
によって溶出する物質又は薬液により分解して、該分解
物が溶出する物質等が挙げられる。この中で、電子デバ
イス、多層配線板などの電子部品の製造工程との適合性
が高いことから、(イ)又は(ロ)の物質が好ましい。
特に(イ)の物質が好ましい。具体的には、常圧での沸
点が200℃〜400℃の化合物、及び熱分解性ポリマ
ー等が例示される。
The component (C) in the present invention is not particularly limited as long as it can be removed after the thin film is formed, (a) a substance which is volatilized by heat or a substance which is decomposed by heat and the decomposed product is volatilized, (B) A substance that decomposes by irradiation with electromagnetic waves such as ultraviolet rays or electron beams, and the decomposed product volatilizes, (c) a substance that elutes with a chemical liquid, or a substance that decomposes with a chemical liquid and the decomposed substance elutes Can be mentioned. Of these, the substances (a) and (b) are preferable because they are highly compatible with the manufacturing process of electronic components such as electronic devices and multilayer wiring boards.
The substance (a) is particularly preferable. Specific examples include compounds having a boiling point of 200 ° C. to 400 ° C. at atmospheric pressure, and thermally decomposable polymers.

【0045】常圧での沸点が200〜400℃の化合物
の具体例としては、アミルベンゼン、シクロヘキシルベ
ンゼン、ジメチルナフタレン、テトラデカン、デカリ
ン、テトラリン、デカノール、ウンデカノール、ドデカ
ノール、ペンタンジオール、グリセリン、シュウ酸ジブ
チル、酒石酸ジブチル、フタル酸ジメチル等が挙げられ
る。
Specific examples of the compound having a boiling point of 200 to 400 ° C. under normal pressure include amylbenzene, cyclohexylbenzene, dimethylnaphthalene, tetradecane, decalin, tetralin, decanol, undecanol, dodecanol, pentanediol, glycerin, dibutyl oxalate. , Dibutyl tartrate, dimethyl phthalate and the like.

【0046】前記熱分解性ポリマーは、熱分解温度がお
よそ400℃以下のポリマーであり、特に熱分解温度が
350℃以下のポリマーであることが好ましい。ここ
で、熱分解温度は、前記の耐熱性有機ポリマー(B)で
述べたのと同じ定義である。具体的には、脂肪族ポリオ
レフィン、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル、
アクリル系重合体、スチレン系重合体等が挙げられる。
このなかでも、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステ
ル、アクリル系重合体が耐熱性有機ポリマー(B)とシ
リカ前駆体との相溶性が良好であり、約10nm以下の
ドメインサイズが得られ、その結果該熱分解性ポリマー
が分解・揮散後、平均孔径が10nm以下の多孔質とな
ることから好ましい。
The heat decomposable polymer is a polymer having a heat decomposition temperature of about 400 ° C. or lower, and particularly preferably a polymer having a heat decomposition temperature of 350 ° C. or lower. Here, the thermal decomposition temperature has the same definition as described in the heat resistant organic polymer (B). Specifically, aliphatic polyolefin, aliphatic polyether, aliphatic polyester,
Examples thereof include acrylic polymers and styrene polymers.
Among these, aliphatic polyethers, aliphatic polyesters, and acrylic polymers have good compatibility between the heat-resistant organic polymer (B) and the silica precursor, and a domain size of about 10 nm or less is obtained. It is preferable that the thermally decomposable polymer becomes porous with an average pore size of 10 nm or less after being decomposed and volatilized.

【0047】また、デンドリマー、星型ポリマー等、一
次構造として分岐構造を有するものも好ましい。分岐構
造を有するものを用いるとポリマーの占有体積が小さく
なるため、平均孔径が10nm以下の多孔質が容易に得
られる。熱分解性ポリマーの数平均分子量は、300〜
100,000が好ましく、より好ましくは500〜2
0,000、である。数平均分子量がこの範囲にある
と、耐熱性有機ポリマー(B)及びシリカ前駆体との相
溶性が良好であり、約10nm以下のドメインサイズが
得られ、その結果該熱分解性ポリマーが分解・揮散後
に、平均孔径が10nm以下の多孔質となることから好
ましい。
Further, those having a branched structure as a primary structure, such as dendrimers and star polymers, are also preferable. When a polymer having a branched structure is used, the volume occupied by the polymer is reduced, so that a porous material having an average pore diameter of 10 nm or less can be easily obtained. The number average molecular weight of the heat decomposable polymer is 300 to
100,000 is preferable and 500-2 is more preferable.
It is 10,000. When the number average molecular weight is within this range, the compatibility with the heat-resistant organic polymer (B) and the silica precursor is good, and a domain size of about 10 nm or less is obtained. As a result, the thermally decomposable polymer decomposes and decomposes. After volatilization, it is preferable because it becomes porous with an average pore size of 10 nm or less.

【0048】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
の質量:完全加水分解縮合物換算のシリカ(A)の質量
(以下、換算シリカ質量と記す。)は、5:95〜9
5:5が好ましい。この範囲にあることで、得られる多
孔質ナノコンポジット薄膜の耐薬品性及び耐プラズマ性
が良好となり、耐熱性有機ポリマー(B)の熱架橋時の
軟化による空孔の消滅が発生することがなく、充分な空
孔率が得られる。さらに好ましくは10:90〜90:
10である。
Heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
Mass: The mass of silica (A) in terms of complete hydrolysis-condensation product (hereinafter referred to as reduced silica mass) is 5: 95-9.
5: 5 is preferable. Within this range, the resulting porous nanocomposite thin film has good chemical resistance and plasma resistance, and pores do not disappear due to softening of the heat-resistant organic polymer (B) during thermal crosslinking. A sufficient porosity can be obtained. More preferably 10:90 to 90:
It is 10.

【0049】本発明における成分(C)の量は、充分な
空孔率が得られることから、耐熱性有機ポリマー(B)
の質量と換算シリカ質量の合計に対して5質量%以上で
あることが好ましい。また、充分な機械特性を保つため
に、耐熱性有機ポリマー(B)の質量と換算シリカ質量
の合計に対して300質量%以下であることが好まし
い。さらに10質量%〜200質量%であることが好ま
しい。
The amount of the component (C) in the present invention is such that a sufficient porosity can be obtained, so that the heat-resistant organic polymer (B) is used.
Is preferably 5% by mass or more based on the total of the mass and the converted silica mass. Further, in order to maintain sufficient mechanical properties, it is preferably 300% by mass or less with respect to the total of the mass of the heat resistant organic polymer (B) and the converted silica mass. Further, it is preferably 10% by mass to 200% by mass.

【0050】本発明における耐熱性有機ポリマー(B)
及びシリカ(A)のドメインサイズを数10nm以下に
し、かつ本発明における平均孔径を10nm以下にする
ために、(a)耐熱性有機ポリマー(B)とシリカ前駆
体との間、(b)耐熱性有機ポリマー(B)と成分
(C)との間、及び(c)シリカ前駆体と成分(C)と
の間からなる群から選ばれる少なくとも2つに分子間相
互作用があることが好ましい。分子間相互作用として
は、共有結合、イオン結合、水素結合、π−π相互作
用、錯体形成及び静電相互作用等が挙げられる。特に、
上記(a)、(b)及び(c)からなる群から選ばれる
少なくとも2つに、共有結合又は水素結合による分子間
相互作用があることが好ましい。かかる分子間相互作用
があると各成分の相分離が抑制され、ドメインサイズが
小さくなる。その結果、機械特性、耐プラズマ性、耐薬
品性に優れる多孔質ナノコンポジット薄膜を得ることが
できる。
Heat-resistant organic polymer (B) in the present invention
And (b) heat resistance between (a) the heat-resistant organic polymer (B) and the silica precursor in order to make the domain size of the silica (A) several tens of nm or less and the average pore size in the present invention to be 10 nm or less. It is preferable that at least two selected from the group consisting of the organic polymer (B) and the component (C) and (c) the silica precursor and the component (C) have an intermolecular interaction. Examples of the intermolecular interaction include covalent bond, ionic bond, hydrogen bond, π-π interaction, complex formation and electrostatic interaction. In particular,
At least two selected from the group consisting of (a), (b) and (c) above preferably have an intermolecular interaction due to a covalent bond or a hydrogen bond. The presence of such intermolecular interaction suppresses the phase separation of each component and reduces the domain size. As a result, a porous nanocomposite thin film having excellent mechanical properties, plasma resistance, and chemical resistance can be obtained.

【0051】(a)耐熱性有機ポリマー(B)とシリカ
前駆体との間の分子間相互作用としては共有結合が最も
好ましい。両者が共有結合することにより、得られる多
孔質ナノコンポジット薄膜の機械特性が向上するためで
ある。両者を共有結合させる方法としては、耐熱性有機
ポリマー(B)とシリカ前駆体が、互いに反応可能な1
種以上の官能基をそれぞれ有していればよく、公知の手
法が適用可能である。具体例としては、耐熱性有機ポリ
マー(B)にアルコキシシリル基を導入し、シリカ前駆
体と混合、又はシリカ前駆体合成時に該耐熱性有機ポリ
マー(B)と共加水分解反応を行ってシロキサン結合を
形成する方法、耐熱性有機ポリマー(B)にアルケニル
基又はアルキニルを導入し、Si−H基を含有するシリ
カ前駆体を反応(ハイドロシリレーション)させる方法
が挙げられる。なかでも、耐熱性有機ポリマー(B)に
エチニル基を導入し、Si−H基を含有するシリカ前駆
体を反応させる方法が好ましい。
As the intermolecular interaction between (a) the heat resistant organic polymer (B) and the silica precursor, a covalent bond is most preferable. This is because the covalent bond between the two improves the mechanical properties of the resulting porous nanocomposite thin film. As a method for covalently bonding both, the heat-resistant organic polymer (B) and the silica precursor can react with each other.
It suffices that each have at least one functional group, and known methods can be applied. As a specific example, an alkoxysilyl group is introduced into the heat-resistant organic polymer (B) and mixed with a silica precursor, or a co-hydrolysis reaction is performed with the heat-resistant organic polymer (B) during the synthesis of the silica precursor to form a siloxane bond. And a method of introducing an alkenyl group or alkynyl into the heat-resistant organic polymer (B) and reacting (hydrosilylation) a silica precursor containing a Si—H group. Among them, a method in which an ethynyl group is introduced into the heat resistant organic polymer (B) and a silica precursor containing a Si—H group is reacted is preferable.

【0052】(b)耐熱性有機ポリマー(B)と成分
(C)との間の分子間相互作用としては共有結合又は水
素結合が好ましい。方法としては公知の種々の方法が採
用できるが、以下に成分(C)として、熱分解性ポリマ
ーを用いた場合を例に説明する。耐熱性有機ポリマー
(B)と熱分解性ポリマーに、共有結合による分子間相
互作用を付与する方法としては、例えば耐熱性有機ポリ
マー(B)と熱分解性ポリマーとのブロック化又はグラ
フト化が挙げられる。ブロック化又はグラフト化方法は
公知のものが適用できるが、例えば、耐熱性有機ポリマ
ー(B)と反応又は共重合可能な部位を分子内に有する
熱分解性ポリマーを用いる方法、熱分解性ポリマーの重
合を開始する部位、又は熱分解性ポリマーと反応若しく
は共重合可能な部位、を分子内に有する耐熱性有機ポリ
マー(B)用いる方法が例示できる。具体例として、側
鎖に水酸基を含有する耐熱性有機ポリマー(B)を合成
し、その水酸基を開始部位としてエチレンオキサイド、
プロピレンオキサイドあるいはε−カプロラクトン等を
開環重合させることにより、脂肪族ポリエーテルあるい
は脂肪族ポリエステル等がグラフトした耐熱性有機ポリ
マー(B)を得る方法、が挙げられる。
The intermolecular interaction between the heat-resistant organic polymer (B) and the component (C) (b) is preferably a covalent bond or a hydrogen bond. Although various known methods can be adopted as the method, the case where a thermally decomposable polymer is used as the component (C) will be described below as an example. Examples of the method for imparting intermolecular interaction to the heat-resistant organic polymer (B) and the heat-decomposable polymer by covalent bonding include blocking or grafting of the heat-resistant organic polymer (B) and the heat-decomposable polymer. To be As the blocking or grafting method, known methods can be applied, for example, a method using a heat decomposable polymer having a site capable of reacting or copolymerizing with the heat resistant organic polymer (B) in the molecule, An example is a method of using a heat-resistant organic polymer (B) having a site for initiating polymerization or a site capable of reacting or copolymerizing with a thermally decomposable polymer in the molecule. As a specific example, a heat-resistant organic polymer (B) having a hydroxyl group in the side chain is synthesized, and ethylene oxide, which has the hydroxyl group as a starting site,
A method of obtaining a heat-resistant organic polymer (B) grafted with an aliphatic polyether, an aliphatic polyester or the like by ring-opening polymerization of propylene oxide, ε-caprolactone or the like can be mentioned.

【0053】(c)シリカ前駆体と成分(C)との間の
分子間相互作用としては共有結合又は水素結合が好まし
い。シリカ前駆体がシラノール(Si−OH)基を有す
る場合、水素結合が最も好ましく、成分(C)として、
水酸基、カルボニル基等の水素結合可能な部位を含有す
る化合物を用いることが好ましい。
A covalent bond or a hydrogen bond is preferred as the intermolecular interaction between (c) the silica precursor and the component (C). When the silica precursor has a silanol (Si-OH) group, a hydrogen bond is most preferable, and as the component (C),
It is preferable to use a compound containing a site capable of hydrogen bonding such as a hydroxyl group or a carbonyl group.

【0054】前記分子間相互作用としては、(a)又は
(b)に共有結合が存在することが好ましく、特に
(a)又は(b)に共有結合が存在し、かつ(c)に水
素結合が存在することが最も好ましい。
The intermolecular interaction preferably has a covalent bond in (a) or (b), particularly a covalent bond in (a) or (b), and a hydrogen bond in (c). Is most preferably present.

【0055】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜は、
耐熱性有機ポリマー(B)、シリカ前駆体、成分(C)
及び溶剤を含有する組成物から薄膜を形成し、その後成
分(C)を除去することにより得ることができる。
The porous nanocomposite thin film of the present invention comprises
Heat resistant organic polymer (B), silica precursor, component (C)
It can be obtained by forming a thin film from a composition containing a solvent and a solvent, and then removing the component (C).

【0056】該組成物は、それぞれの成分が混合されて
なるものであればよいが、予め共有結合を介して耐熱性
有機ポリマー(B)とシリカ前駆体とを反応せしめた反
応生成物、又は予め共有結合を介して成分(C)とシリ
カ前駆体とを反応せしめた反応生成物を用いることが好
ましい。具体的な該組成物の調製方法としては、予め
合成した耐熱性有機ポリマー(B)とシリカ前駆体との
反応体、成分(C)及び溶剤とをブレンドする方法、
予め合成した耐熱性有機ポリマー(B)と成分(C)と
の反応体、シリカ前駆体及び溶剤をブレンドする方法、
成分(C)及び/又は溶剤の存在下で、耐熱性有機ポ
リマー(B)とシリカ前駆体との反応体を生成せしめる
方法などが挙げられる。
The composition may be a mixture of the respective components, but a reaction product obtained by previously reacting the heat-resistant organic polymer (B) with a silica precursor via a covalent bond, or It is preferable to use a reaction product obtained by previously reacting the component (C) with the silica precursor via a covalent bond. As a specific method for preparing the composition, a method of blending a pre-synthesized heat-resistant organic polymer (B) with a reactant of a silica precursor, a component (C) and a solvent,
A method of blending a reactant of the heat-resistant organic polymer (B) synthesized in advance with the component (C), a silica precursor and a solvent,
Examples thereof include a method of producing a reactant of the heat-resistant organic polymer (B) and the silica precursor in the presence of the component (C) and / or a solvent.

【0057】該組成物からなる薄膜を形成後、成分
(C)を除去する前に、シリカ前駆体をゲル化させるこ
とによりシリカ相を固定化することが好ましい。
After forming a thin film of the composition and before removing the component (C), it is preferable to fix the silica phase by gelling the silica precursor.

【0058】前記溶剤としては、耐熱性有機ポリマー
(B)、シリカ前駆体、及び成分(C)の3成分が溶解
あるいは分散し、所望の方法で所望の膜厚、均一性、又
は埋め込み平坦性を有する薄膜が得られれば特に制限は
無く、芳香族炭化水素類、双極子非プロトン系溶剤類、
ケトン類、エステル類、エーテル類、ハロゲン化炭化水
素類が挙げられる。
As the solvent, three components of the heat-resistant organic polymer (B), the silica precursor, and the component (C) are dissolved or dispersed, and the desired film thickness, uniformity, or embedding flatness is obtained by a desired method. There is no particular limitation as long as a thin film having is obtained, aromatic hydrocarbons, dipolar aprotic solvents,
Examples thereof include ketones, esters, ethers and halogenated hydrocarbons.

【0059】芳香族炭化水素類としては、ベンゼン、ト
ルエン、キシレン、エチルベンゼン、キュメン、メシチ
レン、テトラリン、メチルナフタレン等が挙げられる。
Examples of aromatic hydrocarbons include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, cumene, mesitylene, tetralin and methylnaphthalene.

【0060】双極子非プロトン系溶剤類としては、N−
メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、
N,N−ジメチルアセトアミド、γ−ブチロラクトン、
ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
Dipolar aprotic solvents include N-
Methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide,
N, N-dimethylacetamide, γ-butyrolactone,
Dimethyl sulfoxide and the like can be mentioned.

【0061】ケトン類としては、メチルイソブチルケト
ン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプ
タノン、シクロオクタノン、メチルアミルケトン等が挙
げられる。
Examples of the ketones include methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone and methyl amyl ketone.

【0062】エーテル類としては、テトラヒドロフラ
ン、ピラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエトキ
シエタン、ジフェニルエーテル、アニソール、フェネト
ール、ジグライム、トリグライム、プロピレングリコー
ルモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチ
ルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等が挙げ
られる。
Examples of ethers include tetrahydrofuran, pyran, dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, diphenyl ether, anisole, phenetole, diglyme, triglyme, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol. Examples include monobutyl ether.

【0063】エステル類としては、乳酸エチル、安息香
酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、安息香酸
ベンジル、メチルセルソルブアセテート、エチルセルソ
ルブアセテート、プロピレングリコールモノエチルエー
テルアセテート等が挙げられる。
Examples of the esters include ethyl lactate, methyl benzoate, ethyl benzoate, butyl benzoate, benzyl benzoate, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate and the like.

【0064】ハロゲン化炭化水素類としては、四塩化炭
素、クロロホルム、塩化メチレン、テトラクロロエチレ
ン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等が挙げられ
る。
Examples of the halogenated hydrocarbons include carbon tetrachloride, chloroform, methylene chloride, tetrachloroethylene, chlorobenzene and dichlorobenzene.

【0065】耐熱性有機ポリマー(B)、シリカ(A)
(換算シリカ質量で)及び成分(C)の合計の濃度は1
〜80質量%が好ましく、5〜60質量%がより好まし
い。
Heat-resistant organic polymer (B), silica (A)
The total concentration of (in terms of converted silica mass) and component (C) is 1
-80 mass% is preferred, and 5-60 mass% is more preferred.

【0066】薄膜の形成方法としては、適当な基材上へ
のコーティング方法を採用することが好ましい。例え
ば、スピンコート法、ディップコート法、スプレーコー
ト法、ダイコート法、バーコート法、ドクターコート
法、押し出しコート法、スキャンコート法、はけ塗り
法、ポッティング法等の公知のコーティング方法が挙げ
られる。電子デバイス用絶縁膜として用いる場合には、
膜厚の均一性の観点からスピンコート法又はスキャンコ
ート法が好ましい。
As a method for forming the thin film, it is preferable to adopt a coating method on a suitable substrate. Examples thereof include known coating methods such as spin coating, dip coating, spray coating, die coating, bar coating, doctor coating, extrusion coating, scan coating, brush coating, and potting. When used as an insulating film for electronic devices,
From the viewpoint of film thickness uniformity, spin coating or scan coating is preferable.

【0067】薄膜の厚さは0.01〜50μmが好まし
く、0.1〜30μmがより好ましい。
The thickness of the thin film is preferably 0.01 to 50 μm, more preferably 0.1 to 30 μm.

【0068】シリカ前駆体のゲル化は、前駆体中のSi
−OH基、Si−OR基、及び/又はSi−H基の縮合
反応により進行する。縮合反応を進行させる方法として
は、加熱する方法、塩基性触媒と水を含む環境に晒す方
法等が例示できる。加熱によるゲル化の場合、ゲル化を
充分に進行せしめるため、その温度は50℃以上である
ことが好ましく、より好ましくは100℃以上、最も好
ましくは150℃以上である。
The gelation of the silica precursor depends on the Si in the precursor.
It proceeds by a condensation reaction of —OH group, Si—OR group, and / or Si—H group. Examples of the method of advancing the condensation reaction include a method of heating and a method of exposing to an environment containing a basic catalyst and water. In the case of gelation by heating, the temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and most preferably 150 ° C. or higher in order to allow the gelation to proceed sufficiently.

【0069】塩基性触媒と水を含む環境に晒す方法は、
特にSi−H基の縮合反応を進行させるために好ましく
採用される。塩基性触媒としては、アンモニア、水酸化
アンモニウム及びアミン類が好ましい。アミンとしては
一級アミン、二級アミン及び三級アミンが使用可能であ
り、具体例としてメチルアミン、エチルアミン、ブチル
アミン、アリルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミ
ン、トリメチルアミン、トリエチルアミン等が挙げられ
る。上記塩基性触媒の蒸気及び水蒸気を含む環境に晒す
ことにより縮合反応を進行させるのが好ましい。
The method of exposing to an environment containing a basic catalyst and water is as follows:
In particular, it is preferably used for promoting the condensation reaction of Si-H groups. As the basic catalyst, ammonia, ammonium hydroxide and amines are preferable. As the amine, primary amine, secondary amine and tertiary amine can be used, and specific examples thereof include methylamine, ethylamine, butylamine, allylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine and the like. It is preferable to allow the condensation reaction to proceed by exposing the basic catalyst to an environment containing steam and steam.

【0070】成分(C)を除去する方法は、前記のよう
に加熱又は電磁波等の照射が好ましい。加熱と電磁波照
射を併用することも好ましい。加熱及び/又は電磁波照
射の雰囲気は、窒素及びアルゴン等の不活性ガス雰囲
気、空気、酸素、減圧などが例示でき、不活性ガス雰囲
気及び減圧が好ましい。
The method for removing the component (C) is preferably heating or irradiation with electromagnetic waves as described above. It is also preferable to use heating and electromagnetic wave irradiation together. Examples of the atmosphere for heating and / or electromagnetic wave irradiation include an inert gas atmosphere such as nitrogen and argon, air, oxygen, reduced pressure, and the like, and an inert gas atmosphere and reduced pressure are preferable.

【0071】加熱条件は200℃〜450℃で1分間〜
120分間が好ましく、300〜425℃で2分間〜6
0分間がより好ましい。シリカ前駆体のゲル化反応速度
と成分(C)の除去速度を制御するため、又は塗膜の表
面平滑性を確保したり塗膜の微細スペース埋込性を向上
させるために、50〜350℃程度の予備加熱工程を追
加したり、加熱工程を何段階かに分けて実施することも
好ましい。
The heating conditions are 200 ° C. to 450 ° C. for 1 minute
120 minutes is preferable, 300 to 425 ° C for 2 minutes to 6
0 minutes is more preferred. In order to control the gelation reaction rate of the silica precursor and the removal rate of the component (C), or to secure the surface smoothness of the coating film and to improve the embeddability of the coating film in a fine space, 50 to 350 ° C It is also preferable to add a preliminary heating step to some extent or to carry out the heating step in several stages.

【0072】電磁波照射条件としては、例えば電子線を
用いる場合、照射エネルギーは0.1〜50keVが好
ましく、照射量は1〜1000μC/cmが好まし
い。
As the electromagnetic wave irradiation conditions, for example, when an electron beam is used, the irradiation energy is preferably 0.1 to 50 keV and the irradiation amount is preferably 1 to 1000 μC / cm 2 .

【0073】加熱により成分(C)を除去する場合、ゲ
ル化したシリカ前駆体の縮合反応がさらに進行し、前記
式(1)で表されるシリカ骨格が形成される。この工程
により、実質的にSi−OH基及びSi−OR基の無
い、又は非常に少ないシリカ相が形成され、低誘電率
化、高機械強度化、及び疎水化するので好ましい。さら
に、耐熱性有機ポリマー(B)が熱による自己架橋性官
能基を有する場合には、本官能基の架橋反応が進行し
て、耐熱性有機ポリマー(B)相の耐熱性及び耐薬品性
が向上するので好ましい。
When the component (C) is removed by heating, the condensation reaction of the gelled silica precursor further proceeds to form the silica skeleton represented by the above formula (1). By this step, a silica phase having substantially no Si-OH group or Si-OR group or a very small amount of silica phase is formed, which lowers the dielectric constant, increases the mechanical strength, and makes the hydrophobic state, which is preferable. Furthermore, when the heat-resistant organic polymer (B) has a self-crosslinkable functional group due to heat, the crosslinking reaction of this functional group proceeds, and the heat resistance and chemical resistance of the heat-resistant organic polymer (B) phase are increased. It is preferable because it improves.

【0074】本発明における耐熱性有機ポリマー
(B)、シリカ前駆体、成分(C)及び溶剤を含有する
組成物は、中和、再沈殿、抽出、ろ過等の方法で精製さ
れることが好ましい。電子部品関連の用途においては、
縮合反応触媒であるカリウム、ナトリウム等の金属及び
遊離したハロゲン原子はトランジスタの動作不良や配線
の腐食等を引き起こす原因物質と成りうるので充分に精
製することが好ましい。
The composition containing the heat-resistant organic polymer (B), silica precursor, component (C) and solvent in the present invention is preferably purified by a method such as neutralization, reprecipitation, extraction or filtration. . In applications related to electronic parts,
Metals such as potassium and sodium, which are condensation reaction catalysts, and liberated halogen atoms can be causative substances that cause malfunction of transistors and corrosion of wiring.

【0075】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜の用
途としては、各種絶縁膜、保護膜、燃料電池等の各種電
池用膜材料、フォトレジスト、反射防止膜、光導波材
料、被覆材、電子用部材、封止剤、オーバーコート剤、
透明フィルム材、接着剤、繊維材、耐候性塗料、撥水
剤、撥油剤、防湿コート剤等が挙げられる。特に、電子
デバイス用絶縁膜又は多層配線板用絶縁膜の用途が好ま
しい。
The applications of the porous nanocomposite thin film of the present invention include various insulating films, protective films, film materials for various batteries such as fuel cells, photoresists, antireflection films, optical waveguide materials, coating materials, electronic members. , Sealing agent, overcoat agent,
Examples include transparent film materials, adhesives, fibrous materials, weather resistant paints, water repellents, oil repellents, moisture-proof coating agents and the like. In particular, the use of an insulating film for electronic devices or an insulating film for multilayer wiring boards is preferable.

【0076】電子デバイスとしては、ダイオード、トラ
ンジスタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイ
リスタ等の個別半導体、DRAM(ダイナミック・ラン
ダム・アクセス・メモリ)、SRAM(スタティック・
ランダム・アクセス・メモリ)、EPROM(イレイザ
ブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリ)、
マスクROM(マスク・リード・オンリー・メモリ)、
EEPROM(エレクトリカル・イレイザブル・プログ
ラマブル・リード・オンリー・メモリ)、フラッシュメ
モリなどの記憶素子、マイクロプロセッサ、DSP、A
SICなどの理論回路素子、MMIC(モノリシック・
マイクロウェーブ集積回路)に代表される化合物半導体
などの集積回路素子、混成集積回路(ハイブリッドI
C)、発光ダイオード、電荷結合素子などの光電変換素
子等が挙げられる。
Electronic devices include individual semiconductors such as diodes, transistors, compound semiconductors, thermistors, varistors, and thyristors, DRAM (dynamic random access memory), SRAM (static
Random access memory), EPROM (erasable programmable read only memory),
Mask ROM (mask read only memory),
EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory), storage devices such as flash memory, microprocessor, DSP, A
Theoretical circuit elements such as SIC, MMIC (monolithic
An integrated circuit element such as a compound semiconductor represented by a microwave integrated circuit), a hybrid integrated circuit (Hybrid I)
C), light emitting diodes, photoelectric conversion elements such as charge-coupled elements, and the like.

【0077】多層配線板とは、電子デバイス等を実装す
るための各種基板であり、プリント配線板、ビルドアッ
プ配線板、MCMなどの高密度配線板等が挙げられる。
絶縁膜としては、バッファコート膜、パッシベーション
膜、層間絶縁膜、アルファ線遮蔽膜等が挙げられる。
The multilayer wiring board is various boards for mounting electronic devices and the like, and examples thereof include a printed wiring board, a build-up wiring board, and a high-density wiring board such as MCM.
Examples of the insulating film include a buffer coat film, a passivation film, an interlayer insulating film, an alpha ray shielding film and the like.

【0078】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜は、
他の膜と複合化することも好ましい。例えば、半導体素
子パッシベーション膜又は半導体素子用層間絶縁膜とし
て適用する場合、多孔質ナノコンポジット薄膜の下層及
び/又は上層に無機膜を形成することが好ましい。
The porous nanocomposite thin film of the present invention comprises
It is also preferable to form a composite with another membrane. For example, when applied as a semiconductor device passivation film or a semiconductor device interlayer insulating film, it is preferable to form an inorganic film in the lower layer and / or upper layer of the porous nanocomposite thin film.

【0079】無機膜としては、常圧、減圧又はプラズマ
化学気相成長(CVD)法や塗布法で形成される膜であ
り、例えばシリコン酸化膜に必要に応じてリン及び/又
はホウ素をドープしたいわゆるPSG膜又はBPSG
膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化窒
化膜、SiOC膜、スピン−オン−グラス(SOG)膜
等が挙げられる。
The inorganic film is a film formed by atmospheric pressure, reduced pressure or plasma chemical vapor deposition (CVD) method or coating method. For example, a silicon oxide film is doped with phosphorus and / or boron as necessary. So-called PSG film or BPSG
Examples thereof include a film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a SiOC film, and a spin-on-glass (SOG) film.

【0080】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜と金
属配線との間に無機膜を形成することによって、金属配
線の剥がれを防止し、ダマシン形状等のエッチング加工
が容易にできる。無機膜は、多孔質ナノコンポジット薄
膜をエッチバック法又はCMP(ケミカル・メカニカル
・ポリッシング)法により部分的に削除した後に多孔質
ナノコンポジット薄膜上層へ形成することも好ましい。
By forming an inorganic film between the porous nanocomposite thin film of the present invention and the metal wiring, peeling of the metal wiring can be prevented, and etching processing such as a damascene shape can be facilitated. It is also preferable that the inorganic film is formed on the upper layer of the porous nanocomposite thin film after the porous nanocomposite thin film is partially removed by an etch back method or a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method.

【0081】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜上層
に無機膜を形成する時に、多孔質ナノコンポジット薄膜
と無機膜の密着性が充分でない場合、あるいはエッチン
グ加工後にフォトレジストを除去する際の酸素アッシン
グが膜にダメージを与える可能性がある場合、多孔質ナ
ノコンポジット薄膜表面をエネルギー線で処理すること
が好ましい。エネルギー線処理としては、光を含む広義
の意味での電磁波、すなわちUV光照射、レーザ光照
射、マイクロ波照射等、又は電子線を利用する処理、す
なわち電子線照射、グロー放電処理、コロナ放電処理、
プラズマ処理などの処理が例示される。
When an inorganic film is formed on the upper layer of the porous nanocomposite thin film of the present invention, if the adhesion between the porous nanocomposite thin film and the inorganic film is not sufficient, or if oxygen ashing is used when removing the photoresist after etching. If the film may be damaged, it is preferable to treat the surface of the porous nanocomposite thin film with energy rays. As the energy ray treatment, electromagnetic waves in a broad sense including light, that is, UV light irradiation, laser light irradiation, microwave irradiation, or the like, or processing using an electron beam, that is, electron beam irradiation, glow discharge treatment, corona discharge treatment ,
Processing such as plasma processing is exemplified.

【0082】これらのうち半導体素子の量産工程に好適
な処理方法としては、UV光照射、レーザ光照射、コロ
ナ放電処理、プラズマ処理が挙げられる。プラズマ処理
は半導体素子に与えるダメージが小さくより好ましい。
プラズマ処理を行う装置としては装置内に所望のガスを
導入でき、電場を印加できるものであれば特に限定され
ず、市販のバレル型、平行平板型のプラズマ発生装置が
適宜使用できる。プラズマ装置へ導入するガスとして
は、表面を有効に処理可能なものであれば特に限定され
ず、アルゴン、ヘリウム、窒素、酸素、これらの混合ガ
ス等が挙げられる。窒素プラズマによる処理は、多孔質
ナノコンポジット薄膜の極表面に緻密な窒化層が形成さ
れ、フォトレジストを除去する際の酸素アッシングによ
る膜へのダメージを防ぐ効果を有するので好ましい。
Among these, as a treatment method suitable for the mass production process of semiconductor elements, UV light irradiation, laser light irradiation, corona discharge treatment, and plasma treatment can be mentioned. Plasma treatment is more preferable because it gives less damage to the semiconductor element.
The apparatus for performing the plasma treatment is not particularly limited as long as a desired gas can be introduced into the apparatus and an electric field can be applied, and a commercially available barrel type or parallel plate type plasma generator can be used as appropriate. The gas introduced into the plasma device is not particularly limited as long as the surface can be effectively treated, and examples thereof include argon, helium, nitrogen, oxygen, and mixed gas thereof. The treatment with nitrogen plasma is preferable because a dense nitride layer is formed on the extreme surface of the porous nanocomposite thin film and it has an effect of preventing damage to the film due to oxygen ashing when removing the photoresist.

【0083】[0083]

【実施例】本発明を以下の実施例及び比較例より具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されない。例1〜
14は合成例、例15〜24、29、30は実施例、例
25〜28は比較例である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto. Examples 1-
14 is a synthesis example, Examples 15 to 24, 29 and 30 are Examples, and Examples 25 to 28 are Comparative Examples.

【0084】なお、例1〜13における分子量は、キャ
リア溶媒としてテトラヒドロフランを使用したゲルパー
ミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測
定したポリスチレン換算の数平均分子量である。
The molecular weights in Examples 1 to 13 are polystyrene-equivalent number average molecular weights measured by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran as a carrier solvent.

【0085】[例1]耐熱性有機ポリマーの合成 容量1Lのフラスコにペルフルオロ(1,3,5−トリ
フェニルベンゼン)の18.90g、4−フェニルエチ
ニルノナフルオロビフェニルの8.32g、1,3,5
−トリヒドロキシベンゼンの3.78g、N,N−ジメ
チルアセトアミド(以下、DMAcという。)の279
gを仕込んだ。撹拌しながらオイルバス上で加温し、液
温が60℃となった時点で炭酸カリウムの27.3gを
素早く添加し、撹拌を継続しながら60℃で4時間加熱
した。その後、反応液を室温に冷却し、激しく撹拌し
た、酢酸の約30gを含む純水/メタノール(容積比約
1/1)混合液2Lに徐々に投入すると白色粉状物が沈
殿した。この白色粉状物をろ別し、さらに純水で5回洗
浄した後に、80℃で15時間真空乾燥を行って白色粉
末状のポリマー(以下、P1という。)を得た。P1の
分子量は約5,000であった。
Example 1 Synthesis of heat-resistant organic polymer In a flask having a capacity of 1 L, 18.90 g of perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene), 8.32 g of 4-phenylethynylnonafluorobiphenyl, 1,3 , 5
-3.78 g of trihydroxybenzene, 279 of N, N-dimethylacetamide (hereinafter DMAc).
I charged g. While stirring, the mixture was heated on an oil bath, and when the liquid temperature reached 60 ° C, 27.3 g of potassium carbonate was quickly added, and the mixture was heated at 60 ° C for 4 hours while continuing stirring. Then, the reaction solution was cooled to room temperature and gradually added to 2 L of a pure water / methanol (volume ratio about 1/1) mixed solution containing about 30 g of acetic acid, which was vigorously stirred to precipitate a white powder. The white powder was filtered, washed with pure water 5 times, and vacuum dried at 80 ° C. for 15 hours to obtain a white powder polymer (hereinafter referred to as P1). The molecular weight of P1 was about 5,000.

【0086】[例2]耐熱性有機ポリマーの合成 容量100mlのフラスコに3,3’−(オキシジ−
1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニル
シクロペンタジエノン)の2.35g、1,3,5−ト
リス(フェニルエチニル)ベンゼンの1.14g及びγ
−ブチロラクトンの8.5gを仕込み、窒素雰囲気下、
200℃で48時間加熱した。100℃程度まで冷却し
た後、シクロヘキサノンを固形分濃度が20質量%にな
るように添加して分子量約6,000のポリマー溶液
(以下、P2という。)を得た。
[Example 2] Synthesis of heat-resistant organic polymer In a flask having a capacity of 100 ml, 3,3 '-(oxydi-
2.35 g of 1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone), 1.14 g of 1,3,5-tris (phenylethynyl) benzene and γ
-Prepare 8.5 g of butyrolactone, and in a nitrogen atmosphere,
Heated at 200 ° C. for 48 hours. After cooling to about 100 ° C., cyclohexanone was added so that the solid content concentration was 20% by mass to obtain a polymer solution having a molecular weight of about 6,000 (hereinafter referred to as P2).

【0087】[例3]耐熱性有機ポリマーの合成 容量1Lのフラスコにペルフルオロ(1,3,5−トリ
フェニルベンゼン)の18.9g、ペンタフルオロトラ
ンの10.72g、1,3,5−トリヒドロキシベンゼ
ンの5.04g、DMAcの312gを仕込んだ。撹拌
しながらオイルバス上で加温し、液温が60℃となった
時点で炭酸カリウムの36.4gを素早く添加し、撹拌
を継続しながら60℃で4時間加熱した。その後、反応
液を室温に冷却し、激しく撹拌した1N塩酸水約1Lに
徐々に投入すると白色粉状物が沈殿した。この白色粉状
物をろ別し、さらに純水で5回洗浄した後に、80℃で
15時間真空乾燥を行って白色粉末状のポリマー(以
下、P3という。)を得た。P3の分子量は3,500
であった。
Example 3 Synthesis of heat-resistant organic polymer In a flask having a capacity of 1 L, 18.9 g of perfluoro (1,3,5-triphenylbenzene), 10.72 g of pentafluorotran, and 1,3,5-tri were prepared. 5.04 g of hydroxybenzene and 312 g of DMAc were charged. While stirring, the mixture was heated on an oil bath, and when the liquid temperature reached 60 ° C, 36.4 g of potassium carbonate was quickly added, and the mixture was heated at 60 ° C for 4 hours while continuing stirring. Then, the reaction solution was cooled to room temperature and gradually added to about 1 L of 1N hydrochloric acid water which was vigorously stirred, whereby a white powdery substance was precipitated. The white powder was filtered, washed with pure water 5 times, and vacuum dried at 80 ° C. for 15 hours to obtain a white powder polymer (hereinafter referred to as P3). The molecular weight of P3 is 3,500
Met.

【0088】[例4]シリカ前駆体の合成 容量100mlのフラスコにトリエトキシシランの5.
00g、メチルトリメトキシシランの16.40g及び
シクロヘキサノンの39.07gを仕込んだ。室温で激
しく撹袢しながら1%マレイン酸水溶液6.68gを約
40分かけて滴下し、滴下終了後、60℃で2時間加熱
した。その後エバポレータを用いて全重量が48.8g
となるまで濃縮して、固形分濃度(完全加水分解物換
算)が20質量%のシリカ前駆体溶液(以下、S1とい
う。)を得た。分子量は約1,200であった。
[Example 4] Synthesis of silica precursor 5.
00 g, 16.40 g of methyltrimethoxysilane and 39.07 g of cyclohexanone were charged. While vigorously stirring at room temperature, 6.68 g of a 1% maleic acid aqueous solution was added dropwise over about 40 minutes, and after completion of the addition, the mixture was heated at 60 ° C. for 2 hours. After that, the total weight is 48.8g using an evaporator.
It concentrated until it became, and the solid content density | concentration (complete hydrolyzate conversion) obtained the silica precursor solution (henceforth S1) of 20 mass%. The molecular weight was about 1,200.

【0089】[例5]シリカ前駆体の合成 容量200mlのフラスコにテトラメトキシシランの
8.02g、メチルトリメトキシシランの25.66g
及びプロピレングルコールモノプロピルエーテルの6
3.64gを仕込んだ。室温で激しく撹袢しながら1%
マレイン酸水溶液12.70gを約50分かけて滴下
し、滴下終了後、60℃で2時間加熱した。その後エバ
ポレータを用いて全重量が77.8gとなるまで濃縮し
て、固形分濃度(完全加水分解物換算)が20質量%の
シリカ前駆体溶液(以下、S2という。)を得た。分子
量は約1,000であった。
Example 5 Synthesis of Silica Precursor A flask having a capacity of 200 ml contained 8.02 g of tetramethoxysilane and 25.66 g of methyltrimethoxysilane.
And propylene glycol monopropyl ether 6
3.64 g was charged. 1% with vigorous stirring at room temperature
12.70 g of maleic acid aqueous solution was added dropwise over about 50 minutes, and after completion of the addition, the mixture was heated at 60 ° C. for 2 hours. Then, the mixture was concentrated using an evaporator until the total weight became 77.8 g, to obtain a silica precursor solution (hereinafter referred to as S2) having a solid content concentration (complete hydrolyzate conversion) of 20% by mass. The molecular weight was about 1,000.

【0090】[例6]熱分解性ポリマーの合成 容量50mlのフラスコにエチレングリコールの1.2
4g、ε−カプロラクトンの22.82g及び2−エチ
ルヘキサン酸錫(II)の0.01gを仕込んだ。窒素
雰囲気下、120℃で20時間加熱することにより、分
子内に末端基として水酸基を2個有するポリカプロラク
トン(以下、D1という。)を得た。分子量は約1,2
00であった。
Example 6 Synthesis of Pyrolysable Polymer 1.2 ml of ethylene glycol was added to a 50 ml flask.
4 g, 22.82 g of ε-caprolactone and 0.01 g of tin (II) 2-ethylhexanoate were charged. By heating at 120 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere, polycaprolactone (hereinafter referred to as D1) having two hydroxyl groups as terminal groups in the molecule was obtained. Molecular weight is about 1,2
It was 00.

【0091】[例7]熱分解性ポリマーの合成 エチレングリコールの代わりに、2,2’−ビス(ヒド
ロキシメチル)−1,3−プロパンジオールの2.27
gを用いた以外は例6と同様にして、分子内に末端基と
して水酸基を4個有するポリカプロラクトン(以下、D
2という。)を得た。分子量は約1,100であった。
Example 7 Synthesis of Thermally Decomposable Polymer Instead of ethylene glycol, 2.27 'of 2,2'-bis (hydroxymethyl) -1,3-propanediol was used.
In the same manner as in Example 6 except that g was used, polycaprolactone having four hydroxyl groups as terminal groups in the molecule (hereinafter referred to as D
2 ) Got. The molecular weight was about 1,100.

【0092】[例8]熱分解性ポリマーの合成 エチレングリコールの代わりに、エチレングリコールモ
ノターシャリーブチルエーテルの1.89gを用いた以
外は例6と同様にして、分子内に末端基として水酸基を
1個有するポリカプロラクトン(以下、D3という。)
を得た。分子量は1,700であった。
[Example 8] Synthesis of heat decomposable polymer In the same manner as in Example 6 except that 1.89 g of ethylene glycol monotertiary butyl ether was used instead of ethylene glycol, a hydroxyl group as a terminal group in the molecule was 1 Polycaprolactone (hereinafter referred to as D3)
Got The molecular weight was 1,700.

【0093】[例9]耐熱性有機ポリマーとシリカ前駆
体との反応体の合成 例1で得られたポリマーP1の0.50gをシクロヘキ
サノンの2.85gに溶解させた溶液、及び例4で得ら
れたシリカ前駆体溶液S1の5.10gを容量25ml
のフラスコに仕込み、系内を窒素ガスで置換した。ここ
へ白金ジビニルテトラシロキサン錯体(トルエン3%溶
液)3μlを添加し、70℃で2時間加熱した。さらに
白金ジビニルテトラシロキサン錯体(トルエン3%溶
液)4μlを添加し、75℃で1時間加熱することによ
り耐熱性有機ポリマーとシリカ前駆体との反応体溶液
(以下、PS1という。)を得た。
Example 9 Synthesis of Reactant of Heat-Resistant Organic Polymer and Silica Precursor Solution obtained by dissolving 0.50 g of the polymer P1 obtained in Example 1 in 2.85 g of cyclohexanone and Example 4. 5.10 g of the obtained silica precursor solution S1 was added to a volume of 25 ml.
The flask was charged and the system was replaced with nitrogen gas. 3 μl of platinum divinyltetrasiloxane complex (3% solution in toluene) was added thereto and heated at 70 ° C. for 2 hours. Further, 4 μl of platinum divinyltetrasiloxane complex (3% solution in toluene) was added and heated at 75 ° C. for 1 hour to obtain a reactant solution of the heat resistant organic polymer and the silica precursor (hereinafter referred to as PS1).

【0094】[例10]耐熱性有機ポリマーとシリカ前
駆体との反応体の合成 例2で得られたポリマー溶液P2の5.00g、及び例
4で得られたシリカ前駆体溶液S1の5.00gを容量
25mlのフラスコに仕込み、系内を窒素ガスで置換し
た。ここへ白金ジビニルテトラシロキサン錯体(トルエ
ン3%溶液)5μlを添加し、75℃で2時間加熱する
ことにより耐熱性有機ポリマーとシリカ前駆体との反応
体溶液(以下、PS2という。)を得た。
Example 10 Synthesis of Reactant of Heat-Resistant Organic Polymer and Silica Precursor Polymer solution P2 obtained in Example 2 (5.00 g) and silica precursor solution S1 obtained in Example 4 (5). 00 g was charged into a flask having a capacity of 25 ml, and the inside of the system was replaced with nitrogen gas. 5 μl of platinum divinyltetrasiloxane complex (3% toluene solution) was added thereto, and heated at 75 ° C. for 2 hours to obtain a reactant solution of the heat-resistant organic polymer and the silica precursor (hereinafter referred to as PS2). .

【0095】[例11]耐熱性有機ポリマーとシリカ前
駆体との反応体の合成 例3で得られたポリマーP3の3.0gをトルエンの1
7gに溶解させた溶液、及びトリエトキシシランの0.
59gを容量50mlのフラスコに仕込み、系内を窒素
ガスで置換した。ここへ白金ジビニルテトラシロキサン
錯体(トルエン3%溶液)20μlを添加し、80℃で
2時間加熱した。冷却後、反応溶液を大過剰のヘキサン
に徐々に投入することにより得られた白色粉末を80℃
で15時間真空乾燥し、トリエトキシシリル基を含有す
るポリマー(以下、P4という。)を得た。
Example 11 Synthesis of Reactant of Heat-Resistant Organic Polymer and Silica Precursor 3.0 g of the polymer P3 obtained in Example 3 was mixed with 1 part of toluene.
The solution dissolved in 7 g and triethoxysilane of 0.
59 g was charged into a flask having a capacity of 50 ml, and the inside of the system was replaced with nitrogen gas. 20 μl of platinum divinyltetrasiloxane complex (3% solution in toluene) was added thereto, and heated at 80 ° C. for 2 hours. After cooling, a white powder obtained by gradually adding the reaction solution to a large excess of hexane was added to 80 ° C.
After vacuum drying for 15 hours, a polymer containing a triethoxysilyl group (hereinafter referred to as P4) was obtained.

【0096】ポリマーP4の0.95g、テトラエトキ
シシランの1.2g、メチルトリエトキシシランの3.
68g、及びシクロヘキサノンの20gを容量100m
lのフラスコに仕込み、室温で撹袢することにより均一
溶液とした。室温で激しく撹袢しながら1%マレイン酸
水溶液1.57gを約40分かけて滴下し、滴下終了
後、60℃で2時間加熱した。その後エバポレータを用
いて全重量が14.8gとなるまで濃縮して、耐熱性有
機ポリマーとシリカ前駆体との反応体溶液(以下、PS
3という)を得た。
Polymer P4 0.95 g, tetraethoxysilane 1.2 g, methyltriethoxysilane 3.
68 g and 20 g of cyclohexanone with a capacity of 100 m
It was charged in a 1-liter flask and stirred at room temperature to obtain a uniform solution. With vigorous stirring at room temperature, 1.57 g of a 1% maleic acid aqueous solution was added dropwise over about 40 minutes, and after completion of the addition, the mixture was heated at 60 ° C. for 2 hours. After that, it was concentrated to a total weight of 14.8 g using an evaporator, and a reaction solution of the heat-resistant organic polymer and the silica precursor (hereinafter referred to as PS
3).

【0097】[例12]耐熱性有機ポリマーと熱分解性
ポリマーとの反応体の合成 例8で得られたポリマーD3の25.11gをテトラヒ
ドロフランの100.4gに溶解させ、容量300ml
のフラスコに仕込んだ。ここに、ピリジンの10.3
g、ヘキサメチルジシラザンの20.99g及びクロロ
トリメチルシランの14.1gを仕込み、窒素雰囲気下
50℃で20時間反応させた。揮発分を留去後、ジクロ
ロメタンの78.9gを加えて溶解させた。ろ紙を用い
た吸引濾過を行って不溶分を除去した後に、揮発分を留
去することにより、末端にトリメチルシリロキシ基を有
するポリカプロラクトンを得た。
Example 12 Synthesis of Reactant of Heat-Resistant Organic Polymer and Thermally Decomposable Polymer 25.11 g of polymer D3 obtained in Example 8 was dissolved in 100.4 g of tetrahydrofuran, and the volume was 300 ml.
I put it in the flask. Here, 10.3 of pyridine
g, 20.99 g of hexamethyldisilazane and 14.1 g of chlorotrimethylsilane were charged and reacted at 50 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere. After the volatile matter was distilled off, 78.9 g of dichloromethane was added and dissolved. After insoluble matter was removed by suction filtration using filter paper, volatile matter was distilled off to obtain polycaprolactone having a trimethylsilyloxy group at the terminal.

【0098】本ポリカプロラクトンの2.5g、及び例
1で得られたポリマーP1の2.5gをジメチルホルム
アミドの20gに溶解させ、容量50mlのフラスコに
仕込んだ。さらにフッ化セシウムの0.75gを仕込ん
で、窒素下で70℃4時間加熱した。冷却後、トリフル
オロ酢酸の8.0gを加え、室温で10時間撹袢した。
大量の約0.1N塩酸水へ投入することにより白色粉状
ポリマーを回収し、80℃で12時間真空乾燥を行っ
て、耐熱性有機ポリマーと熱分解性ポリマーとの反応体
(以下、PD1という。)を得た。
2.5 g of the present polycaprolactone and 2.5 g of the polymer P1 obtained in Example 1 were dissolved in 20 g of dimethylformamide and charged into a flask having a volume of 50 ml. Further, 0.75 g of cesium fluoride was charged and heated under nitrogen at 70 ° C. for 4 hours. After cooling, 8.0 g of trifluoroacetic acid was added, and the mixture was stirred at room temperature for 10 hours.
The white powdery polymer was recovered by pouring it into a large amount of about 0.1 N hydrochloric acid water, and vacuum-dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain a reaction product of the heat-resistant organic polymer and the heat-decomposable polymer (hereinafter referred to as PD1 I got).

【0099】[例13]耐熱性有機ポリマーと熱分解性
ポリマーとの反応体の合成 例1で得られたポリマーP1の3.0g、2−(4−ヒ
ドロキシフェニル)エチルアルコールの0.78g、D
MAcの27gを容量50mlのフラスコに仕込み、6
0℃で撹袢して均一溶液とした。この温度で炭酸カリウ
ムの1.2gを一挙に仕込み、撹袢下、60℃で6時間
加熱し続けた。冷却後、大量の約1N塩酸水へ投入する
ことにより白色粉状ポリマーを回収し、80℃で12時
間真空乾燥を行うことにより、分子内に一級水酸基を有
するポリマーを得た。
Example 13 Synthesis of Reactant of Heat Resistant Organic Polymer and Thermally Decomposable Polymer 3.0 g of polymer P1 obtained in Example 1, 0.78 g of 2- (4-hydroxyphenyl) ethyl alcohol, D
Charge 27 g of MAc into a 50 ml volume flask and
The solution was stirred at 0 ° C to obtain a uniform solution. At this temperature, 1.2 g of potassium carbonate was charged all at once, and heating was continued at 60 ° C. for 6 hours under stirring. After cooling, the white powdery polymer was recovered by pouring it into a large amount of about 1N hydrochloric acid water, and vacuum-dried at 80 ° C. for 12 hours to obtain a polymer having a primary hydroxyl group in the molecule.

【0100】本ポリマーの0.6g、ε−カプロラクト
ンの1.8g及び2−エチルヘキサン酸錫(II)の
0.004gを容量20mlのフラスコに仕込んだ。窒
素雰囲気下、120℃で20時間加熱することにより、
耐熱性有機ポリマーP1にポリカプロラクトンがグラフ
トしたポリマー(以下、PD2という。)を得た。分子
量は10,000であった。
0.6 g of the present polymer, 1.8 g of ε-caprolactone and 0.004 g of tin (II) 2-ethylhexanoate were placed in a 20 ml capacity flask. By heating at 120 ° C. for 20 hours in a nitrogen atmosphere,
A polymer (hereinafter referred to as PD2) in which polycaprolactone was grafted on the heat-resistant organic polymer P1 was obtained. The molecular weight was 10,000.

【0101】[例14]熱分解性ポリマー存在下での、
耐熱性有機ポリマーとシリカ前駆体との反応体の合成 例11で得られたポリマーP4の1.00g、テトラエ
トキシシランの3.47g、ポリメチルメタクリレート
(Aldrich社製、分子量約15,000)の1.
00g、及びメチルイソブチルケトンの12gを容量5
0mlのフラスコに仕込み、室温で撹袢することにより
均一溶液とした。さらに0.01%マレイン酸水溶液を
20g仕込み、室温で約1時間激しく撹袢した。その後
メチルイソブチルケトン層を分取し、エバポレータを用
いて全重量が15gとなるまで濃縮することにより、熱
分解性ポリマー、耐熱性有機ポリマー及びシリカ前駆体
を含有する反応体溶液(以下、PSD1という。)を得
た。
[Example 14] In the presence of a thermally decomposable polymer,
Synthesis of reaction product of heat-resistant organic polymer and silica precursor 1.00 g of polymer P4 obtained in Synthesis Example 11, 3.47 g of tetraethoxysilane, polymethylmethacrylate (manufactured by Aldrich, molecular weight about 15,000) 1.
00g and 12g of methyl isobutyl ketone in a volume of 5
A uniform solution was prepared by charging the mixture in a 0 ml flask and stirring at room temperature. Further, 20 g of 0.01% maleic acid aqueous solution was charged, and the mixture was vigorously stirred at room temperature for about 1 hour. After that, the methyl isobutyl ketone layer is separated and concentrated to a total weight of 15 g using an evaporator to give a reactant solution containing a thermally decomposable polymer, a heat resistant organic polymer and a silica precursor (hereinafter referred to as PSD1). I got).

【0102】[例15]例9で得られた耐熱性有機ポリ
マーとシリカ前駆体との反応体溶液PS1(耐熱性有機
ポリマーの質量:換算シリカ質量が3:7であり、合計
の固形分濃度が18質量%)の100質量部に、例6で
得られた熱分解性ポリマーD1を12.6質量部溶解さ
せて、表1に示す組成比の組成物を作成した。ここで、
シリカ前駆体は換算シリカ質量を用いた。この組成物
を、孔径0.2μmのPTFE製フィルターでろ過し、
4インチシリコンウェハ上にスピンコートして550n
mの薄膜を形成した。ホットプレート上で150℃×1
80秒間、250℃×180秒間の予備加熱を行った
後、続いて縦型炉で425℃×1時間、窒素雰囲気下で
の加熱(焼成)を行った。得られた多孔質ナノコンポジ
ット薄膜について下記評価を行った結果を表1に示し
た。
Example 15 Reactant solution PS1 of the heat-resistant organic polymer and silica precursor obtained in Example 9 (mass of heat-resistant organic polymer: reduced silica mass is 3: 7, total solid content concentration Was dissolved in 12.6 parts by mass of the thermally decomposable polymer D1 obtained in Example 6 to 100 parts by mass of 18% by mass) to prepare a composition having a composition ratio shown in Table 1. here,
As the silica precursor, the converted silica mass was used. The composition was filtered through a PTFE filter having a pore size of 0.2 μm,
550n by spin coating on a 4-inch silicon wafer
m thin film was formed. 150 ℃ × 1 on the hot plate
After preheating at 250 ° C. for 180 seconds for 80 seconds, heating (baking) was performed at 425 ° C. for 1 hour in a vertical furnace in a nitrogen atmosphere. The results of the following evaluation of the obtained porous nanocomposite thin film are shown in Table 1.

【0103】比誘電率:SSM社製SSM−495を用
いて、水銀プローバーによるCV測定を行うことにより
1MHzの比誘電率を求めた。膜厚は分光エリプソメー
タによって求めた値を使用した。 機械強度:MTS社製DCM−SA2を用いて、ナノイ
ンデンテーション法により、弾性率を測定した。 平均孔径:理学電機社製ATX−Gを用いて、X線小角
散乱法により、多孔質薄膜中の平均孔径を求めた。
Relative permittivity: SSM-495 manufactured by SSM was used to measure the CV with a mercury prober to determine the relative permittivity of 1 MHz. The film thickness used the value calculated by the spectroscopic ellipsometer. Mechanical strength: DCM-SA2 manufactured by MTS was used to measure the elastic modulus by the nanoindentation method. Average pore size: ATX-G manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. was used to determine the average pore size in the porous thin film by the X-ray small angle scattering method.

【0104】また、該薄膜断面の走査型電子顕微鏡観察
により30nm以上の相構造は観察されなかった。分光
エリプソメータ測定により求めた630nmでの該薄膜
の屈折率値は1.28であった。一方、熱分解性ポリマ
ーD1を含まない、PS1のみから同様の塗布条件によ
り得られた膜の屈折率は1.43であった。この屈折率
値の低下は、空気相(屈折率値1)が膜中に存在する、
すなわち多孔質となっていることを示しており、空孔率
は下記の通り35%と計算される。 (1.43−1.28)÷(1.43−1)×100=
35。
Further, a phase structure of 30 nm or more was not observed by scanning electron microscope observation of the cross section of the thin film. The refractive index value of the thin film at 630 nm determined by spectroscopic ellipsometer measurement was 1.28. On the other hand, the refractive index of the film obtained by only PS1 containing no heat-decomposable polymer D1 under the same coating conditions was 1.43. This decrease in the refractive index value means that an air phase (refractive index value 1) exists in the film,
That is, it shows that it is porous, and the porosity is calculated as 35% as follows. (1.43-1.28) ÷ (1.43-1) × 100 =
35.

【0105】[例16〜例28]表1中に示した原料を
用いて、表1中に示した組成比でシリカ前駆体、耐熱性
有機ポリマー、熱分解性ポリマー及び溶剤を含有する組
成物を調整した。例27ではシクロヘキサノンを溶剤と
して使用した。これらの組成物から、例15と同様の方
法により、薄膜を形成し、膜特性の評価を行った。なお
膜厚が400〜700nmの範囲に入るように、組成物
の固形分濃度及びスピン回転数を調整した。組成物の固
形分濃度調整で希釈する必要があるときは、シクロヘキ
サノンを希釈溶剤として使用した。結果を表1に示し
た。
[Examples 16 to 28] Compositions containing the silica precursor, the heat resistant organic polymer, the heat decomposable polymer and the solvent in the composition ratios shown in Table 1 using the raw materials shown in Table 1 Was adjusted. In Example 27 cyclohexanone was used as the solvent. A thin film was formed from these compositions by the same method as in Example 15, and the film characteristics were evaluated. The solid content concentration and spin rotation number of the composition were adjusted so that the film thickness was in the range of 400 to 700 nm. When it was necessary to dilute the composition by adjusting the solid content concentration, cyclohexanone was used as a diluting solvent. The results are shown in Table 1.

【0106】例16〜例27で得られた薄膜断面を走査
型電子顕微鏡で観察したところ、30nm以上の相構造
は観察されなかった。また、例28の組成物は均一透明
であったが、スピンコート時に、μmオーダー以上の相
分離に起因すると思われる膜の荒れ、白濁が観測され、
膜特性の評価もできなかった(表中には評価不可能と記
載した。)。
When the cross sections of the thin films obtained in Examples 16 to 27 were observed with a scanning electron microscope, no phase structure of 30 nm or more was observed. Further, although the composition of Example 28 was uniformly transparent, roughening and white turbidity of the film, which is considered to be caused by phase separation of μm order or more, were observed during spin coating.
It was not possible to evaluate the film characteristics (it was described in the table that it could not be evaluated).

【0107】[0107]

【表1】 [Table 1]

【0108】[例29]層間絶縁膜としての評価(積層
構造の安定性) 例19で調整した溶液組成物より、以下の方法でシリコ
ンウェハ/p−SiO(300nm)/多孔質ナノコン
ポジット薄膜(500nm)/p−SiN(50nm)
/p−SiO(500nm)の積層膜を作成した。
[Example 29] Evaluation as interlayer insulating film (stability of laminated structure) From the solution composition prepared in Example 19, silicon wafer / p-SiO (300 nm) / porous nanocomposite thin film ( 500 nm) / p-SiN (50 nm)
A laminated film of / p-SiO (500 nm) was created.

【0109】p−SiO膜(膜厚300nm)を形成し
たシリコンウェハ上に溶液をスピンコートして膜厚50
0nmの多孔質ナノコンポジット薄膜を例14と同様に
して形成した。ついで、モノシラン、アンモニア及び窒
素混合ガスによりシリコン窒化膜を50nm形成し、そ
の後モノシランと二窒化酸素混合ガスにより500nm
厚のシリコン酸化膜を形成した。
A silicon wafer having a p-SiO film (thickness of 300 nm) formed thereon is spin-coated with a solution to have a thickness of 50.
A 0 nm porous nanocomposite thin film was formed as in Example 14. Next, a silicon nitride film is formed to a thickness of 50 nm with a mixed gas of monosilane, ammonia and nitrogen, and then 500 nm is added with a mixed gas of monosilane and oxygen dinitride.
A thick silicon oxide film was formed.

【0110】得られた積層体を水素雰囲気下425℃で
60分ベークを行い、熱ストレスによるクラック耐性を
金属顕微鏡にて調べたところ、クラックの発生及びその
他の欠陥はなかった。
The obtained laminate was baked at 425 ° C. for 60 minutes in a hydrogen atmosphere, and the crack resistance to thermal stress was examined with a metallurgical microscope. No cracks or other defects were found.

【0111】[例30]層間絶縁膜としての評価(微細
加工及び耐薬品性) 例19で調整した溶液組成物を、例14と同様の条件で
スピンコートすることにより、シリコンウェハ上に膜厚
400nmの多孔質ナノコンポジット薄膜を形成した。
この上にフォトレジストを形成し、フォトリソグラフィ
ーによりパターニングを行った後に、窒素/水素/アル
ゴン混合ガスを用いたRIE(リアクティブ・イオン・
エッチング)法により多孔質ナノコンポジット薄膜のエ
ッチングを行った。フォトレジスト剥離液EKC265
(商品名、EKC社製)による洗浄工程を経た後の塗膜
を金属顕微鏡にて調べたところ、欠陥等は観察されなか
った。また、比誘電率値は2.1を示し、製膜直後の値
と変化無かった。すなわち、微細加工及びレジスト除去
工程による多孔質ナノコンポジット薄膜へのダメージは
無いことが確認された。
Example 30 Evaluation as Interlayer Insulating Film (Microfabrication and Chemical Resistance) The solution composition prepared in Example 19 was spin-coated under the same conditions as in Example 14 to give a film thickness on a silicon wafer. A 400 nm porous nanocomposite thin film was formed.
After forming a photoresist on this and patterning by photolithography, RIE (reactive ion.
The porous nanocomposite thin film was etched by the etching method. Photoresist stripping solution EKC265
When the coating film that had been subjected to the cleaning process (trade name, manufactured by EKC) was examined with a metallurgical microscope, no defects were observed. The relative dielectric constant value was 2.1, which was unchanged from the value immediately after film formation. That is, it was confirmed that there was no damage to the porous nanocomposite thin film due to the fine processing and the resist removing process.

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明の多孔質ナノコンポジット薄膜は
比誘電率が低く、かつ弾性率に表される機械特性に優れ
ている。電子デバイス用絶縁膜及び多層配線板用絶縁膜
の製造工程中のプラズマ処理、洗浄処理に対する耐性が
高いため、該多孔質ナノコンポジット薄膜は、電子デバ
イス用絶縁膜及び多層配線板用絶縁膜としての適用性に
優れる。
The porous nanocomposite thin film of the present invention has a low relative permittivity and excellent mechanical properties represented by elastic modulus. Since the porous nanocomposite thin film has high resistance to plasma treatment and cleaning treatment during the manufacturing process of the insulating film for electronic devices and the insulating film for multilayer wiring boards, the porous nanocomposite thin film is used as an insulating film for electronic devices and insulating films for multilayer wiring boards. Excellent applicability.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリカ(A)及び耐熱性有機ポリマー
(B)を含有し、かつ、平均孔径が10nm以下の多孔
質であることを特徴とする多孔質ナノコンポジット薄
膜。
1. A porous nanocomposite thin film containing silica (A) and a heat-resistant organic polymer (B) and having a mean pore size of 10 nm or less.
【請求項2】耐熱性有機ポリマー(B)が、芳香環含有
繰り返し単位を有するポリマーである請求項1に記載の
多孔質ナノコンポジット薄膜。
2. The porous nanocomposite thin film according to claim 1, wherein the heat resistant organic polymer (B) is a polymer having an aromatic ring-containing repeating unit.
【請求項3】耐熱性有機ポリマー(B)が、フッ素を含
有するポリマーである請求項1又は2に記載の多孔質ナ
ノコンポジット薄膜。
3. The porous nanocomposite thin film according to claim 1, wherein the heat resistant organic polymer (B) is a polymer containing fluorine.
【請求項4】シリカ(A)の前駆体、耐熱性有機ポリマ
ー(B)、薄膜形成後に除去可能な成分(C)及び溶剤
を含有する組成物から薄膜を形成し、その後前記成分
(C)を除去することを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載の多孔質ナノコンポジット薄膜の形成方法。
4. A thin film is formed from a composition containing a precursor of silica (A), a heat resistant organic polymer (B), a component (C) which can be removed after the thin film is formed, and a solvent, and then the above component (C). The method for forming a porous nanocomposite thin film according to any one of claims 1 to 3, wherein:
【請求項5】(a)耐熱性有機ポリマー(B)とシリカ
(A)の前駆体との間、(b)耐熱性有機ポリマー
(B)と成分(C)との間及び(c)シリカ(A)の前
駆体と成分(C)との間からなる群から選ばれる少なく
とも2つに分子間相互作用があることを特徴とする請求
項4に記載の多孔質ナノコンポジット薄膜の形成方法。
5. A heat-resistant organic polymer (B) between a precursor of silica (A), (b) a heat-resistant organic polymer (B) and a component (C), and (c) silica. The method for forming a porous nanocomposite thin film according to claim 4, wherein at least two selected from the group consisting of the precursor of (A) and the component (C) have an intermolecular interaction.
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