JP2007161778A - Film-forming composition - Google Patents

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Katsuyuki Watanabe
克之 渡辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film-forming composition capable of providing a good film, even after storage over time, which is used for an electronic device etc., and exerts favorable film characteristics such as dielectric constant and mechanical strength, an insulating film using the composition, and an electronic device having the same. <P>SOLUTION: The film-forming composition contains at least two compounds each having a cage structure. The insulating film is obtained by using the composition. The electronic device has the insulating film. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は膜形成用組成物に関し、さらに詳しくは電子デバイスなどに用いられる誘電率、機械強度等の膜特性が良好な膜形成用組成物に関し、さらには該組成物を用いて得られる絶縁膜およびそれを有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a film-forming composition, and more particularly to a film-forming composition having good film properties such as dielectric constant and mechanical strength used for electronic devices, and further, an insulating film obtained using the composition And an electronic device having the same.

近年、電子材料分野においては、高集積化、多機能化、高性能化の進行に伴い、回路抵抗や配線間のコンデンサー容量が増大し、消費電力や遅延時間の増大を招いている。中でも、遅延時間の増大は、デバイスの信号スピードの低下やクロストークの発生の大きな要因となるため、この遅延時間を減少させてデバイスの高速化を図るべく、寄生抵抗や寄生容量の低減が求められている。この寄生容量を低減するための具体策の一つとして、配線の周辺を低誘電性の層間絶縁膜で被覆することが試みられている。また、層間絶縁膜には、実装基板製造時の薄膜形成工程やチップ接続、ピン付け等の後工程に耐え得る優れた耐熱性やウェットプロセスに耐え得る耐薬品性が求められている。さらに、近年は、Al配線から低抵抗のCu配線が導入されつつあり、これに伴い、CMP(ケミカルメカニカルポリッシング)による平坦化が一般的となっており、このプロセスに耐え得る高い機械的強度が求められている。   In recent years, in the field of electronic materials, with the progress of higher integration, more functions, and higher performance, circuit resistance and capacitor capacity between wirings have increased, leading to an increase in power consumption and delay time. In particular, an increase in delay time is a major factor in reducing the signal speed of the device and the occurrence of crosstalk. Therefore, in order to reduce the delay time and speed up the device, it is necessary to reduce parasitic resistance and parasitic capacitance. It has been. As a specific measure for reducing this parasitic capacitance, an attempt has been made to cover the periphery of the wiring with a low dielectric interlayer insulating film. In addition, the interlayer insulating film is required to have excellent heat resistance that can withstand post-processes such as a thin film forming process, chip connection, and pinning when manufacturing a mounting substrate, and chemical resistance that can withstand a wet process. Furthermore, in recent years, low resistance Cu wiring is being introduced from Al wiring, and along with this, planarization by CMP (Chemical Mechanical Polishing) has become common, and high mechanical strength that can withstand this process is high. It has been demanded.

高耐熱性の絶縁膜として古くからポリベンゾオキサゾール、ポリイミドが広く知られている。また、ポリアリーレンエーテルからなる高耐熱性の絶縁膜が開示されている。(特許文献1、特許文献2)しかしながら、高速デバイスを実現するためには更なる誘電率の低減が強く要望されている。
ポリエチレンのような飽和炭化水素をベースとするポリマーは電子分極が小さい構造に起因して低い誘電率を有する特徴があるが、一方で結合解離エネルギーの小さい炭素−炭素単結合で構成されるため一般的に耐熱性が低いことが課題となっている。
For a long time, polybenzoxazole and polyimide have been widely known as high heat-resistant insulating films. In addition, a highly heat-resistant insulating film made of polyarylene ether is disclosed. However, in order to realize a high-speed device, there is a strong demand for further reduction of the dielectric constant.
Polymers based on saturated hydrocarbons such as polyethylene are characterized by a low dielectric constant due to their low electronic polarization, but are generally composed of carbon-carbon single bonds with low bond dissociation energy. The problem is that the heat resistance is low.

米国特許6380347号明細書US Pat. No. 6,380,347 米国特許5965679号明細書US Pat. No. 5,965,679

本発明は上記問題点を解決するための膜形成用組成物に関し、さらに詳しくは電子デバイスなどに用いられる誘電率、機械強度等の膜特性が良好な絶縁膜形成用組成物に関し、さらには該組成物を用いて得られる絶縁膜およびそれを有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a film-forming composition for solving the above-mentioned problems, more specifically to a composition for forming an insulating film having good film properties such as dielectric constant and mechanical strength used for electronic devices, etc. The present invention relates to an insulating film obtained using the composition and an electronic device having the insulating film.

上記課題が下記の<1>〜<10>の構成により解決されることを見出した。
<1>
カゴ型構造を有する化合物を少なくとも2種類含有することを特徴とする膜形成用組成物。
<2>
カゴ型構造を有する化合物が、カゴ型構造を有する重合体であることを特徴とする<1>に記載の膜形成用組成物。
<3>
カゴ型構造を有する化合物がカゴ型構造を有するモノマーを遷移金属触媒の存在下またはラジカル開始剤の存在下で重合して得られる重合体であることを特徴とする<1>または<2>に記載の膜形成用組成物。
<4>
カゴ型構造を有するモノマーが炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有することを特徴とする<1>〜<3>のいずれかに記載の膜形成用組成物。
<5>
カゴ型構造がアダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンから選択されることを特徴とする<1>〜<4>のいずれかに記載の膜形成用組成物。
<6>
カゴ型構造を有するモノマーが下記式(I)〜(VI)で表される化合物の群から選択されることを特徴とする<1>〜<5>のいずれかに記載の膜形成用組成物。
It has been found that the above problems are solved by the following <1> to <10> configurations.
<1>
A film-forming composition comprising at least two compounds having a cage structure.
<2>
The film forming composition as described in <1>, wherein the compound having a cage structure is a polymer having a cage structure.
<3>
<1> or <2>, wherein the compound having a cage structure is a polymer obtained by polymerizing a monomer having a cage structure in the presence of a transition metal catalyst or in the presence of a radical initiator The composition for film formation as described.
<4>
The film-forming composition according to any one of <1> to <3>, wherein the monomer having a cage structure has a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond.
<5>
The film-forming composition according to any one of <1> to <4>, wherein the cage structure is selected from adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane.
<6>
The film-forming composition according to any one of <1> to <5>, wherein the monomer having a cage structure is selected from the group of compounds represented by the following formulas (I) to (VI): .

Figure 2007161778
Figure 2007161778

式(I)〜(VI)中、
1〜X8は各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シリル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基を表す。
1〜Y8は各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基またはシリル基を表す。
1〜X8およびY1〜Y8は複数数存在する時は、各々同一でも異なっていてもよい。
1、m5はそれぞれ独立に1〜16の整数を表し、n1、n5はそれぞれ独立に0〜15の整数を表す。
2、m3、m6、m7はそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、n2、n3、n6、n7はそれぞれ独立に0〜14の整数を表す。
4、m8はそれぞれ独立に1〜20の整数を表し、n4、n8はそれぞれ独立に0〜19の整数を表す。
<7>
カゴ型構造を有する化合物がシクロヘキサノンまたはアニソールに25℃で3質量%以上溶解し得ることを特徴とする<1>〜<6>のいずれかに記載の膜形成用組成物。
<8>
さらに有機溶剤を含むことを特徴とする<1>〜<7>のいずれかに記載の膜形成用組成物。
<9>
<1>〜<8>のいずれかに記載の膜形成用組成物を用いて形成した絶縁膜。
<10>
<9>に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。
In the formulas (I) to (VI),
X 1 to X 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a silyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or a carbamoyl group.
Y 1 to Y 8 each independently represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group or a silyl group.
When a plurality of X 1 to X 8 and Y 1 to Y 8 are present, they may be the same or different.
m 1 and m 5 each independently represents an integer of 1 to 16, and n 1 and n 5 each independently represents an integer of 0 to 15.
m 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represents an integer of 1 to 15, and n 2 , n 3 , n 6 and n 7 each independently represents an integer of 0 to 14.
m 4 and m 8 each independently represents an integer of 1 to 20, and n 4 and n 8 each independently represents an integer of 0 to 19.
<7>
The film-forming composition as described in any one of <1> to <6>, wherein the compound having a cage structure can be dissolved in cyclohexanone or anisole at 3% by mass or more at 25 ° C.
<8>
Furthermore, the organic solvent is contained, The film forming composition in any one of <1>-<7> characterized by the above-mentioned.
<9>
<1>-<8> The insulating film formed using the film forming composition in any one of.
<10>
An electronic device having the insulating film according to <9>.

本発明に使用するカゴ型構造を有する化合物はアニソールやシクロヘキサノン等の塗布溶剤に可溶であって、本発明の膜形成用組成物を用いて形成した膜は低い誘電率、高い機械強度が得られるため、電子デバイスなどにおける層間絶縁膜として適している。   The compound having a cage structure used in the present invention is soluble in a coating solvent such as anisole or cyclohexanone, and a film formed using the film forming composition of the present invention has a low dielectric constant and high mechanical strength. Therefore, it is suitable as an interlayer insulating film in an electronic device or the like.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の膜形成用組成物は、カゴ型構造を有する化合物を少なくとも2種類含有する。すなわち、カゴ型構造を有する化合物として少なくとも2種類の異なる化合物を含有する。
カゴ型構造を有する化合物としては、低分子化合物であっても、高分子化合物であってもよい。低分子化合物としては、例えば、カゴ型構造を有するモノマー(モノマー型化合物)などが挙げられる。高分子化合物としては、カゴ型構造を有する重合体(ポリマー型化合物)などが挙げられる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The film-forming composition of the present invention contains at least two compounds having a cage structure. That is, it contains at least two different compounds as the compound having a cage structure.
The compound having a cage structure may be a low molecular compound or a high molecular compound. Examples of the low molecular compound include a monomer having a cage structure (monomer type compound). Examples of the polymer compound include a polymer having a cage structure (polymer compound).

カゴ型構造を有する化合物が高分子化合物である場合、その重量平均分子量は好ましくは1000〜500000、より好ましくは5000〜200000、特に好ましくは10000〜100000である。カゴ型構造を有する高分子化合物は分子量分布を有する樹脂組成物として膜形成用組成物に含まれていても良い。カゴ型構造を有する化合物が低分子化合物である場合、その分子量は好ましくは150〜3000、より好ましくは200〜2000、特に好ましくは220〜1000である。
カゴ型構造を有する化合物は高分子化合物であることが好ましい。
When the compound having a cage structure is a polymer compound, the weight average molecular weight is preferably 1000 to 500000, more preferably 5000 to 200000, and particularly preferably 10000 to 100,000. The polymer compound having a cage structure may be included in the film forming composition as a resin composition having a molecular weight distribution. When the compound having a cage structure is a low molecular compound, the molecular weight is preferably 150 to 3000, more preferably 200 to 2000, and particularly preferably 220 to 1000.
The compound having a cage structure is preferably a polymer compound.

本発明で述べる「カゴ型構造」とは、共有結合した原子で形成された複数の環によって容積が定まり、容積内に位置する点は環を通過せずには容積から離れることができないような分子を指す。例えば、アダマンタン構造はカゴ型構造と考えられる。対照的にノルボルナン(ビシクロ[2,2,1]ヘプタン)などの単一架橋を有する環状構造は、単一架
橋した環状化合物の環が容積を定めないことから、カゴ型構造とは考えられない。
The “cage structure” described in the present invention is such that the volume is determined by a plurality of rings formed of covalently bonded atoms, and a point located within the volume cannot be separated from the volume without passing through the ring. Refers to a molecule. For example, an adamantane structure is considered a cage structure. In contrast, a cyclic structure having a single bridge such as norbornane (bicyclo [2,2,1] heptane) is not considered a cage structure because the ring of a single bridged cyclic compound does not define volume. .

本発明に使用するカゴ型構造は飽和、不飽和結合のいずれを含んでいても良く、酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子を含んでも良いが、低誘電率の見地から飽和炭化水素が好ましい。   The cage structure used in the present invention may contain either a saturated or unsaturated bond and may contain a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur, but a saturated hydrocarbon is preferred from the viewpoint of a low dielectric constant.

本発明に使用するカゴ型構造は、好ましくはアダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンであり、より好ましくはアダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタンであり、低誘電率である点で特にビアダマンタン、ジアマンタンが好ましい。   The cage structure used in the present invention is preferably adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane, more preferably adamantane, biadamantane, and diamantane, particularly biadamantane in that it has a low dielectric constant. Diamantane is preferred.

上述のように、カゴ型構造を有する化合物は、重合体(例えば、カゴ型構造を有する化合物の重合体)であってもよい。   As described above, the compound having a cage structure may be a polymer (for example, a polymer of a compound having a cage structure).

カゴ型構造を有する化合物について、異なるとは、以下のいずれかの場合をいう。
カゴ型構造を有する化合物におけるカゴ型構造を有する単位(重合体でない場合は、モノマー自体)について、
a.カゴ型構造が有する置換基の種類または位置が異なる。
b.カゴ型構造が異なる。(なお、カゴ型構造が同一であっても、単位におけるカゴ型構造の数が異なる場合は異なるものとする)
b.の点で異なることが好ましい。
With respect to a compound having a cage structure, the term “different” refers to any of the following cases.
About a unit having a cage structure in a compound having a cage structure (a monomer itself if not a polymer)
a. The type or position of substituents possessed by the cage structure is different.
b. The cage structure is different. (In addition, even if the cage structure is the same, it is different if the number of cage structures in the unit is different.)
b. It is preferable that the points are different.

カゴ型構造が異なる場合の、カゴ型構造の好ましい組み合わせとしては、アダマンタンとジアマンタン、アダマンタンとビアダマンタン、ビアダマンタンとジアマンタンが挙げられる。すなわち、立体的な嵩高さの異なる2種以上のカゴ型構造を有する化合物を組み合わせて使用することによって、ポリマー分子内に微細でかつ均一な空孔が形成され、機械強度を損なわずに低誘電率化が可能となる。   Preferred combinations of the cage structure when the cage structures are different include adamantane and diamantane, adamantane and biadamantan, and biadamantan and diamantane. That is, by using a combination of two or more kinds of compounds having a cage structure with different three-dimensional bulkiness, fine and uniform vacancies are formed in the polymer molecule, and low dielectric constant is obtained without impairing mechanical strength. Rate can be achieved.

本発明におけるカゴ型構造は1つ以上の置換基を有していても良く、置換基の例としては、ハロゲン原子(フッ素原子、クロル原子、臭素原子、または沃素原子)、炭素数1〜10の直鎖、分岐、環状のアルキル基(メチル、t−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル、プロペニル等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル、フェニルエチニル等)、炭素数6〜20のアリール基(フェニル、1−ナフチル、2−ナフチル等)、炭素数2〜10のアシル基(ベンゾイル等)、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基(メトキシカルボニル等)、炭素数1〜10のカルバモイル基(N,N−ジエチルカルバモイル等)、炭素数6〜20のアリールオキシ基(フェノキシ等)、炭素数6〜20のアリールスルホニル基(フェニルスルホニル等)、ニトロ基、シアノ基、シリル基(トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、トリビニルシリル等)等である。   The cage structure in the present invention may have one or more substituents. Examples of the substituent include a halogen atom (a fluorine atom, a chloro atom, a bromine atom, or an iodine atom), a carbon number of 1 to 10. Linear, branched and cyclic alkyl groups (methyl, t-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, etc.), alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms (vinyl, propenyl, etc.), alkynyl groups having 2 to 10 carbon atoms (ethynyl, phenyl) Ethynyl, etc.), C6-C20 aryl groups (phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl, etc.), C2-C10 acyl groups (benzoyl, etc.), C2-C10 alkoxycarbonyl groups (methoxycarbonyl) Etc.), a carbamoyl group having 1 to 10 carbon atoms (N, N-diethylcarbamoyl etc.), an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms (phenoxy etc.), 6 carbon atoms 20 arylsulfonyl group (phenylsulfonyl, etc.), a nitro group, a cyano group, a silyl group (triethoxysilyl, methyldiethoxysilyl, trivinylsilyl or the like) and the like.

また、本発明の絶縁膜には、誘電率・膜の吸湿性の観点から窒素原子は含まないことが好ましく、特にポリイミド結合を有しない絶縁膜であることが好ましい。   The insulating film of the present invention preferably contains no nitrogen atoms from the viewpoint of dielectric constant and hygroscopicity of the film, and is particularly preferably an insulating film having no polyimide bond.

本発明におけるカゴ型構造は2〜4価であることが好ましい。このとき、カゴ型構造に結合する基は1価以上の置換基でも2価以上の連結基でも良い。カゴ型構造は好ましくは、2または3価であり、特に好ましくは2価である。   The cage structure in the present invention is preferably divalent to tetravalent. At this time, the group bonded to the cage structure may be a monovalent or higher valent substituent or a divalent or higher linking group. The cage structure is preferably divalent or trivalent, particularly preferably divalent.

本発明に使用するカゴ型構造を有するモノマーは、重合可能な炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有することが好ましい。さらには、下記式(I)〜(VI)で表される化合物であることがより好ましい。   The monomer having a cage structure used in the present invention preferably has a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond. Furthermore, compounds represented by the following formulas (I) to (VI) are more preferable.

Figure 2007161778
Figure 2007161778

式(I)〜(VI)中、
1〜X8はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20)、シリル基(好ましくは炭素数0〜20)、アシル基(好ましくは炭素数2〜10)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜10)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20)等を表す。このうち、好ましくは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数0〜20のシリル基、炭素数2〜10のアシル基、炭素数2〜10のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜20のカルバモイル基であり、より好ましくは水素原子、炭素数6〜20のアリール基であり、特に好ましくは水素原子である。
1〜Y8はそれぞれ独立にハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素等)、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20)またはシリル基(好ましくは炭素数0〜20)を表し、より好ましくは置換基を有していても良い炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基であり、特に好ましくはアルキル基(メチル基等)である。
1〜X8およびY1〜Y8は複数数存在する時は、各々同一でも異なっていてもよく、さらに別の置換基で置換されていてもよい。
In the formulas (I) to (VI),
X 1 to X 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an alkenyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an alkynyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), an aryl group (Preferably 6 to 20 carbon atoms), silyl group (preferably 0 to 20 carbon atoms), acyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), alkoxycarbonyl group (preferably 2 to 10 carbon atoms), carbamoyl group ( Preferably, it represents a carbon number of 1 to 20) and the like. Among these, Preferably a hydrogen atom, a C1-C10 alkyl group, a C6-C20 aryl group, a C0-C20 silyl group, a C2-C10 acyl group, C2-C10 An alkoxycarbonyl group and a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and particularly preferably a hydrogen atom.
Y 1 to Y 8 are each independently a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, etc.), an alkyl group (preferably 1 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 20 carbon atoms) or a silyl group (preferably carbon). It is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and particularly preferably an alkyl group (such as a methyl group). It is.
When a plurality of X 1 to X 8 and Y 1 to Y 8 are present, they may be the same or different, and may be further substituted with another substituent.

1、m5はそれぞれ独立に1〜16の整数を表し、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜3であり、特に好ましくは2である。
1、n5はそれぞれ独立に0〜15の整数を表し、好ましくは0〜4であり、より好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。
2、m3、m6、m7はそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜3であり、特に好ましくは2である。
2、n3、n6、n7はそれぞれ独立に0〜14の整数を表し、好ましくは0〜4であり、より好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。
4、m8はそれぞれ独立に1〜20の整数を表し、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜3であり、特に好ましくは2である。
4、n8はそれぞれ独立に0〜19の整数を表し、好ましくは0〜4であり、より好ましくは0または1であり、特に好ましくは0である。
m 1 and m 5 each independently represents an integer of 1 to 16, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 2.
n 1 and n 5 each independently represents an integer of 0 to 15, preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, and particularly preferably 0.
m 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represents an integer of 1 to 15, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 2.
n 2 , n 3 , n 6 and n 7 each independently represents an integer of 0 to 14, preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, and particularly preferably 0.
m 4 and m 8 each independently represents an integer of 1 to 20, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 2.
n 4 and n 8 each independently represents an integer of 0 to 19, preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, and particularly preferably 0.

以下に本発明で使用できるカゴ型構造を有するモノマーの具体例を記載するが、本発明はこれらに限定はされない。   Specific examples of the monomer having a cage structure that can be used in the present invention are described below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2007161778
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Figure 2007161778
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Figure 2007161778
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Figure 2007161778
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Figure 2007161778
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Figure 2007161778
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本発明に使用するカゴ型構造を有する化合物はカゴ型構造を有するモノマーと、例えば重合性基として炭素−炭素三重結合や炭素−炭素二重結合を有しかつカゴ型構造を有さない飽和炭化水素系モノマーや芳香族炭化水素系モノマーとの共重合体であっても良い。   The compound having a cage structure used in the present invention is a monomer having a cage structure and, for example, a saturated carbonization having a carbon-carbon triple bond or a carbon-carbon double bond as a polymerizable group and not having a cage structure. It may be a copolymer with a hydrogen monomer or an aromatic hydrocarbon monomer.

本発明に使用するカゴ型構造を有する化合物は、カゴ型構造を有する重合体であることが好ましく、カゴ型構造を有するモノマーを重合して得ることができる重合体であることが好ましい。ここでモノマーとは、互いに重合して2量体以上の重合体になり得るものを指す。この重合体は、ホモポリマーでもコポリマーでも良い。また、2種類以上のカゴ型構造を有する複数のモノマーを重合して得ることができる重合体であってもよい。
カゴ型構造を有する化合物の総量は、膜形成組成物の固形分の好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上、特に好ましくは80質量%以上である。第一のカゴ型構造を有する化合物質量/(第一のカゴ型構造を有する化合物の質量+第二のカゴ型構造を有する化合物の質量)は、好ましくは0.10〜0.90、より好ましくは0.25〜0.75、特に好ましくは0.40〜0.60である。
The compound having a cage structure used in the present invention is preferably a polymer having a cage structure, and is preferably a polymer obtained by polymerizing a monomer having a cage structure. Here, the term “monomer” refers to a monomer that can be polymerized with each other to form a dimer or higher polymer. This polymer may be a homopolymer or a copolymer. Further, it may be a polymer that can be obtained by polymerizing a plurality of monomers having two or more types of cage structures.
The total amount of the compound having a cage structure is preferably 50% by mass or more, more preferably 65% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, based on the solid content of the film-forming composition. The mass of the compound having the first cage structure / (the mass of the compound having the first cage structure + the mass of the compound having the second cage structure) is preferably 0.10 to 0.90, more preferably Is 0.25 to 0.75, particularly preferably 0.40 to 0.60.

本発明のカゴ型構造を有する2種類の異なる化合物を含む膜形成用組成物として、
(1)モノマー型化合物とモノマー型化合物を含有する膜形成用組成物
(2)モノマー型化合物とポリマー型化合物を含有する膜形成用組成物
(3)ポリマー型化合物とポリマー型化合物を含有する膜形成用組成物
などが好ましい態様として挙げられる。上記の態様のうち、(3)の態様が最も好ましく、その次に(2)の態様が好ましい。
As a film-forming composition containing two different compounds having a cage structure of the present invention,
(1) Film-forming composition containing monomer-type compound and monomer-type compound (2) Film-forming composition containing monomer-type compound and polymer-type compound (3) Film containing polymer-type compound and polymer-type compound A preferred embodiment is a forming composition. Among the above embodiments, the embodiment (3) is most preferable, and then the embodiment (2) is preferable.

本発明におけるカゴ型構造を有する化合物はポリマー中にペンダント基として置換していて良く、ポリマー主鎖の一部となっていても良いが、ポリマー主鎖の一部となっている形態がより好ましい。ここで、ポリマー主鎖の一部になっている形態とは、本ポリマーからカゴ型構造を除去するとポリマー鎖が切断されることを意味する。この形態においては、カゴ型構造は直接単結合するかまたは適当な2価の連結基によって連結される。連結基の例としては例えば、−C(R11)(R12)−、−C(R13)=C(R14)−、−C≡C−、アリーレン基、−CO−、−O−、−SO2−、−N(R15)−、−Si(R16)(R17)−またはこれらを組み合わせた基が挙げられる。ここで、R11〜R17はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を表す。これらの連結基は置換基で置換されていてもよく、例えば前述の置換基が好ましい例として挙げられる。
この中でより好ましい連結基は、−C(R11)(R12)−、−CH=CH−、−C≡C−、アリーレン基、−O−、−Si(R16)(R17)−またはこれらを組み合わせた基であり、特に好ましいものは、低誘電率である見地から−C(R11)(R12)−、−CH=CH−である。
The compound having a cage structure in the present invention may be substituted as a pendant group in the polymer and may be a part of the polymer main chain, but a form that is a part of the polymer main chain is more preferable. . Here, the form which is a part of the polymer main chain means that the polymer chain is cleaved when the cage structure is removed from the polymer. In this form, the cage structure is directly single-bonded or connected by an appropriate divalent linking group. Examples of the linking group include, for example, —C (R 11 ) (R 12 ) —, —C (R 13 ) ═C (R 14 ) —, —C≡C—, arylene group, —CO—, —O—. , —SO 2 —, —N (R 15 ) —, —Si (R 16 ) (R 17 ) —, or a combination thereof. Here, R 11 to R 17 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group. These linking groups may be substituted with a substituent, and for example, the above-described substituents are preferable examples.
Among these, more preferred linking groups are —C (R 11 ) (R 12 ) —, —CH═CH—, —C≡C—, arylene group, —O—, —Si (R 16 ) (R 17 ). — Or a combination thereof, and particularly preferred are —C (R 11 ) (R 12 ) — and —CH═CH— from the viewpoint of low dielectric constant.

本発明に使用するカゴ型構造を有するモノマーは、例えば容易に入手可能なアダマンタンやビアダマンタン、ジアマンタンを原料として、臭化アルミニウム触媒存在下または非存在下で臭素と反応させて臭素原子を所望の位置に導入、続けて臭化アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化鉄等のルイス酸の存在下で臭化ビニルとフリーデルクラフツ反応させて2,2−ジブロモエチル基を導入、続けて強塩基で脱HBr化してエチニル基に変換することで合成することができる。具体的にはマクロモルキュールズ(Macromolecules)、1991年24巻5266〜5268頁、1995年28巻5554〜5560、ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー(Journal of Organic Chemistry)、39,2995−3003(1974)等に記載された方法に準じて合成することが出来る。
また、エチニル基をジイソブチルアルミニウムハイドライドで還元することにより容易にビニル体を得ることが出来る。
また、末端アセチレン基の水素原子をブチルリチウム等でアニオン化して、これにハロゲン化アルキルやハロゲン化シリルを反応させることによって、アルキル基やシリル基を導入することが出来る。
The monomer having a cage structure used in the present invention is prepared by reacting bromine atoms with a desired bromine atom by reacting with bromine in the presence or absence of an aluminum bromide catalyst, for example, by using easily available adamantane, biadamantane, or diamantane. In the presence of a Lewis acid such as aluminum bromide, aluminum chloride, iron chloride and the like, followed by Friedel-Crafts reaction with vinyl bromide to introduce a 2,2-dibromoethyl group, followed by de-HBr with a strong base. And can be synthesized by converting to an ethynyl group. Specifically, Macromolecules, 1991, 24, 5266-5268, 1995, 28, 5554-5560, Journal of Organic Chemistry, 39, 2995-3003 (1974). ) And the like.
Moreover, a vinyl body can be easily obtained by reducing an ethynyl group with diisobutylaluminum hydride.
Moreover, an alkyl group or a silyl group can be introduced by anionizing a hydrogen atom of a terminal acetylene group with butyllithium or the like and reacting this with an alkyl halide or a silyl halide.

本発明に使用するモノマーの重合反応はモノマーに置換した重合性基によって起こる。ここで重合性基とは、モノマーを重合せしめる反応性を有する置換基を指す。該重合反応としてはどのような重合反応でも良いが、例えばラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、開環重合、重縮合、重付加、付加縮合、遷移金属触媒重合等が挙げられる。   The polymerization reaction of the monomer used in the present invention is caused by the polymerizable group substituted for the monomer. Here, the polymerizable group refers to a substituent having a reactivity for polymerizing a monomer. The polymerization reaction may be any polymerization reaction, and examples thereof include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, ring-opening polymerization, polycondensation, polyaddition, addition condensation, and transition metal catalyst polymerization.

本発明に使用するモノマーの重合反応は遷移金属触媒の存在下または重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。   The polymerization reaction of the monomer used in the present invention is preferably carried out in the presence of a transition metal catalyst or in the presence of a polymerization initiator.

重合開始剤としては非金属の重合開始剤が好ましい。例えば、重合可能な炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有するモノマーを、加熱によって炭素ラジカルや酸素ラジカル等の遊離ラジカルを発生して活性を示す重合開始剤存在下で重合することが出来る。
重合開始剤としては特に有機過酸化物または有機アゾ系化合物が好ましく用いられる。
有機過酸化物としては、日本油脂株式会社より市販されているパーヘキサH等のケトンパーオキサイド類、パーヘキサTMH等のパーオキシケタール類、パーブチルH−69等のハイドロパーオキサイド類、パークミルD、パーブチルC、パーブチルD等のジアルキルパーオキサイド類、ナイパーBW等のジアシルパーオキサイド類、パーブチルZ、パーブチルL等のパーオキシエステル類、パーロイルTCP等のパーオキシジカーボネート、ジイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエート、ジ‐n‐プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ‐sec−ブチルパーオキシジカーボネート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ジ(4−t−ブチルクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ジ(2−エチルヘキシル)パーオキシジカーボネート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシネオヘプタノエート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチルパーオキシピバレート、ジ(3,5,5−トリメチルヘキサノイル)パーオキサイド、ジラウロイルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ‐2−エチルヘキサノエート、ジコハク酸パーオキサイド、2,5−ジメチルー2,5−ジ(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t−ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、ジ(4−メチルベンゾイル)パーオキサイド、t−ブチルパーオキシ‐2−エチルヘキサノエート、ジ(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ベンゾイル(3−メチルベンゾイル)パーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ジ(4,4−ジ‐(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ‐3,5,5、−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシラウレート、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジ‐メチル‐2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ジー(t−ブチルパーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエート、n−ブチル4,4−ジーt−ブチルパーオキシバレレート、ジ(2−t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、ジクミルパーオキサイド、ジ‐t−ヘキシルパーオキサイド、2,5−ジメチル‐2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルパーイキサイド、ジ‐t−ブチルパーオキサイド、p−メタンヒドロパーオキサイド、2,5−ジメチル-2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン‐3、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,3−ジメチルー2,3−ジフェニルブタン、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、o−クロロベンゾイルパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド、トリス‐(t−ブチルパーオキシ)トリアジン、2,4,4−トリメチルペンチルパーオキシネオデカノエート、α‐クミルパーオキシネオデカノエート、t−アミルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、ジーt−ブチルパーオキシヘキサヒドロテレフタレート、ジ‐t−ブチルパーオキシトリメチルアジペート、ジ‐3−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ‐イソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、1,6−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニルオキシ)ヘキサン、ジエチレングリコールビス(t−ブチルパーオキシカーボネート)、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート等が好ましく用いられる。
有機アゾ系化合物としては和光純薬工業株式会社で市販されているV−30、V−40、V−59、V−60、V−65、V−70等のアゾニトリル化合物類、VA−080、VA−085、VA−086、VF−096、VAm−110、VAm−111等のアゾアミド化合物類、VA−044、VA−061等の環状アゾアミジン化合物類、V−50、VA−057等のアゾアミジン化合物類、2,2−アゾビス(4−メトキシ‐2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル) 、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カーボニトリル)、1−〔(1−シアノ‐1−メチルエチル)アゾ〕ホルムアミド、2,2−アゾビス{2−メチル‐N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル]プロピオンアミド}、2,2−アゾビス〔2−メチル‐N−(2−ヒドロキシブチル)プロピオンアミド〕、2,2−アゾビス〔N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド〕、2,2−アゾビス(N−ブチルー2−メチルプロピオンアミド)、2,2−アゾビス(N−シクロヘキシル‐2−メチルプロピオアミド)、2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン‐2−イル)プロパン〕ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン‐2−イル)プロパン〕ジスルフェートジヒドレート、2,2−アゾビス{2−〔1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン‐2−イル〕プロパン}ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス〔2−〔2−イミダゾリン‐2−イル〕プロパン〕、2,2−アゾビス(1−イミノー1−ピロリジノ‐2−メチルプロパン)ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、2,2−アゾビス〔N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン〕テトラヒドレート、ジメチル2,2−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4−アゾビス(4−シアノバレリックアシッド)、2,2−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等が好ましく用いられる。
As the polymerization initiator, a nonmetallic polymerization initiator is preferable. For example, a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond may be polymerized in the presence of a polymerization initiator that exhibits activity by generating free radicals such as carbon radicals and oxygen radicals by heating. I can do it.
As the polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is particularly preferably used.
Examples of the organic peroxide include ketone peroxides such as perhexa H, peroxyketals such as perhexa TMH, hydroperoxides such as perbutyl H-69, park mill D, and perbutyl C, which are commercially available from Nippon Oil & Fats Co., Ltd. , Dialkyl peroxides such as perbutyl D, diacyl peroxides such as niper BW, peroxyesters such as perbutyl Z and perbutyl L, peroxydicarbonates such as perroyl TCP, diisobutyryl peroxide, cumylperoxyneodeca Noate, di-n-propyl peroxydicarbonate, diisopropyl peroxydicarbonate, di-sec-butyl peroxydicarbonate, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxyneodecanoate, di (4 -T-Buchi Chlohexyl) peroxydicarbonate, di (2-ethylhexyl) peroxydicarbonate, t-hexylperoxyneodecanoate, t-butylperoxyneodecanoate, t-butylperoxyneoheptanoate, t- Hexyl peroxypivalate, t-butyl peroxypivalate, di (3,5,5-trimethylhexanoyl) peroxide, dilauroyl peroxide, 1,1,3,3-tetramethylbutylperoxy-2- Ethylhexanoate, disuccinic acid peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, t-hexylperoxy-2-ethylhexanoate, di (4-methylbenzoyl) ) Peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, (3-methylbenzoyl) peroxide, benzoyl (3-methylbenzoyl) peroxide, dibenzoyl peroxide, dibenzoyl peroxide, 1,1-di (t-butylperoxy) -2-methylcyclohexane, 1,1 -Di (t-hexylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-di (t-hexylperoxy) cyclohexane, 1,1-di (t-butylperoxy) cyclohexane, 2,2 -Di (4,4-di- (t-butylperoxy) cyclohexyl) propane, t-hexylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxymaleic acid, t-butylperoxy-3,5,5,- Trimethylhexanoate, t-butylperoxylaurate, t-butylperoxyisopropyl Rumonocarbonate, t-butylperoxy 2-ethylhexyl monocarbonate, t-hexylperoxybenzoate, 2,5-di-methyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxyacetate, 2, 2-di (t-butylperoxy) butane, t-butylperoxybenzoate, n-butyl 4,4-di-t-butylperoxyvalerate, di (2-t-butylperoxyisopropyl) benzene, dicumyl Peroxide, di-t-hexyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, t-butylcumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, p-methane Hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne-3 , Diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, 2,3-dimethyl-2,3-diphenylbutane, 2,4- Dichlorobenzoyl peroxide, o-chlorobenzoyl peroxide, p-chlorobenzoyl peroxide, tris- (t-butylperoxy) triazine, 2,4,4-trimethylpentylperoxyneodecanoate, α-cumylperoxy Neodecanoate, t-amylperoxy 2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisobutyrate, di-t-butylperoxyhexahydroterephthalate, di-t-butylperoxytrimethyladipate, di-3- Methoxybutyl par Xidicarbonate, di-isopropyl peroxydicarbonate, t-butylperoxyisopropyl carbonate, 1,6-bis (t-butylperoxycarbonyloxy) hexane, diethylene glycol bis (t-butylperoxycarbonate), t-hexyl Peroxyneodecanoate and the like are preferably used.
As organic azo compounds, azonitrile compounds such as V-30, V-40, V-59, V-60, V-65, and V-70, which are commercially available from Wako Pure Chemical Industries, Ltd., VA-080, Azoamide compounds such as VA-085, VA-086, VF-096, VAm-110 and VAm-111, cyclic azoamidine compounds such as VA-044 and VA-061, and azoamidine compounds such as V-50 and VA-057 2,2-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2-azobis (2,4-dimethylbutyronitrile), 1,1-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 1-[(1-cyano-1-methylethyl) azo ] Formamide, 2,2-azobis {2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxyethyl] propionamide}, 2,2-azobis [2-methyl-N- (2- Hydroxybutyl) propionamide], 2,2-azobis [N- (2-propenyl) -2-methylpropionamide], 2,2-azobis (N-butyl-2-methylpropionamide), 2,2-azobis ( N-cyclohexyl-2-methylpropioamide), 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) ) Propane] disulfate dihydrate, 2,2-azobis {2- [1- (2-hydroxyethyl) -2-imidazolin-2-yl] propane} di Drolochloride, 2,2-azobis [2- [2-imidazolin-2-yl] propane], 2,2-azobis (1-imino-1-pyrrolidino-2-methylpropane) dihydrochloride, 2,2-azobis (2 -Methylpropionamidine) dihydrochloride, 2,2-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] tetrahydrate, dimethyl 2,2-azobis (2-methylpropionate), 4, 4-Azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2-azobis (2,4,4-trimethylpentane) and the like are preferably used.

重合開始剤は1種のみ、または2種以上を混合して用いてもよい。
重合開始剤の使用量はモノマー1モルに対して、好ましくは0.001〜2モル、より好ましくは0.01〜1モル、特に好ましくは0.05〜0.5モルである。
Only one polymerization initiator or a mixture of two or more polymerization initiators may be used.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.001 to 2 mol, more preferably 0.01 to 1 mol, and particularly preferably 0.05 to 0.5 mol with respect to 1 mol of the monomer.

遷移金属触媒は、本発明に使用するモノマーの重合反応を進行させ得るものであればどのようなものを使用してもよい。例えばPd(PPh、Pd(OAc)2等のPd系触媒、Ziegler−Natta触媒、ニッケルアセチルアセトネート等のNi系触媒、WCl等のW系触媒、MoCl等のMo系触媒、TaCl等のTa系触媒、NbCl等のNb系触媒、Rh系触媒、Pt系触媒等を用いて重合することが好ましい。 Any transition metal catalyst may be used as long as it can cause the polymerization reaction of the monomer used in the present invention to proceed. For example, Pd-based catalyst such as Pd (PPh 3 ) 4 , Pd (OAc) 2 , Ziegler-Natta catalyst, Ni-based catalyst such as nickel acetylacetonate, W-based catalyst such as WCl 6 , Mo-based catalyst such as MoCl 5 , TaCl 5, etc. Ta catalysts, Nb based catalysts, such as NbCl 5, Rh-based catalyst, it is preferable to polymerize a Pt catalyst and the like.

遷移金属触媒は1種のみ、または2種以上を混合して用いてもよい。
遷移金属触媒の使用量はモノマー1モルに対して、好ましくは0.001〜2モル、より好ましくは0.01〜1モル、特に好ましくは0.05〜0.5モルである。
Only one transition metal catalyst or a mixture of two or more transition metal catalysts may be used.
The amount of the transition metal catalyst used is preferably 0.001 to 2 mol, more preferably 0.01 to 1 mol, and particularly preferably 0.05 to 0.5 mol with respect to 1 mol of the monomer.

重合反応には溶媒を使用してもよく、使用する溶媒は、原料モノマーが必要な濃度で溶解可能であり、かつ得られる重合体から形成する膜の特性に悪影響を与えないものであればどのようなものを使用しても良い。例えば水やメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、メチルベンゾエート等のエステル系溶剤、ジブチルエーテル、アニソール、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤、トルエン、キシレン、メシチレン、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、N−メチルピロリジノン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤、四塩化炭素、ジクロロメタン、クロロホルム、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン等のハロゲン系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤などが利用できる。これらの中でより好ましい溶剤はアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、アセトフェノン、酢酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、アニソール、テトラヒドロフラン、トルエン、キシレン、メシチレン、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼンであり、より好ましくはテトラヒドロフラン、γ−ブチロラクトン、アニソール、トルエン、キシレン、メシチレン、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼンであり、特に好ましくはγ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼンである。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
反応液中のモノマーの濃度は好ましくは1〜50質量%、より好ましくは5〜30質量%、特に好ましくは10〜20質量%である。
A solvent may be used for the polymerization reaction, and any solvent can be used as long as the raw material monomer can be dissolved at a necessary concentration and does not adversely affect the characteristics of the film formed from the resulting polymer. Such a thing may be used. For example, alcohol solvents such as water, methanol, ethanol, propanol, etc., ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, acetophenone, ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, methyl benzoate, etc. Ester solvents, ether solvents such as dibutyl ether, anisole, tetrahydrofuran, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesitylene, 1,3,5-triisopropylbenzene, N-methylpyrrolidinone, dimethylacetamide, etc. Amide solvents, carbon tetrachloride, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene Halogen-based solvents, hexane, heptane, octane, and aliphatic hydrocarbon solvents such as cyclohexane can be used for. Among these, preferred solvents are acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, acetophenone, ethyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, anisole, tetrahydrofuran, toluene, xylene, mesitylene, 1,3,5-trimethyl. Isopropylbenzene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, more preferably tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, anisole, toluene, xylene, mesitylene, 1,3,4 5-triisopropylbenzene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, particularly preferably γ-butyl Lactones, anisole, mesitylene, 1,3,5-triisopropylbenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene. These may be used alone or in admixture of two or more.
The concentration of the monomer in the reaction solution is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 5 to 30% by mass, and particularly preferably 10 to 20% by mass.

本発明における重合反応の最適な条件は、重合開始剤、モノマー、溶媒の種類、濃度等によって異なるが、好ましくは内温0℃〜220℃、より好ましくは40℃〜210℃、特に好ましくは80℃〜200℃で、好ましくは1〜50時間、より好ましくは2〜20時間、特に好ましくは3〜10時間の範囲である。
また、酸素による重合開始剤の不活性化を抑制するために不活性ガス雰囲気下(例えば窒素、アルゴン等)で反応させることが好ましい。反応時の酸素濃度は好ましくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以下、特に好ましくは20ppm以下である。
The optimum conditions for the polymerization reaction in the present invention vary depending on the polymerization initiator, monomer, solvent type, concentration, etc., but preferably the internal temperature is 0 ° C to 220 ° C, more preferably 40 ° C to 210 ° C, and particularly preferably 80 ° C. C. to 200.degree. C., preferably 1 to 50 hours, more preferably 2 to 20 hours, and particularly preferably 3 to 10 hours.
Moreover, in order to suppress the inactivation of the polymerization initiator by oxygen, it is preferable to make it react under inert gas atmosphere (for example, nitrogen, argon, etc.). The oxygen concentration during the reaction is preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and particularly preferably 20 ppm or less.

本発明の膜形成用組成物は有機溶剤を含んでいてもよく、塗布液として使用することもできる。有機溶剤としては特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−エトキシメタノール、3−メトキシプロパノール,1−メトキシー2−プロパノール等のアルコール系溶剤、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、シクロペンタノン,シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系溶剤、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソール、フェネトール、ベラトロール等のエーテル系溶剤、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、N−メチルピロリジノン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤などが挙げられ、これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
より好ましい有機溶剤は、1−メトキシー2−プロパノール、プロパノール、アセチルアセトン,シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル,乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンであり、特に好ましくは1−メトキシー2−プロパノール,シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル,γ−ブチロラクトン、t−ブチルベンゼン,アニソールである。
本発明の膜形成用組成物の全固形分濃度は、好ましくは1〜50質量%であり、より好ましくは2〜15質量%であり、特に好ましくは3〜10質量%である。
ここで、全固形分とは、この組成物を用いて得られる絶縁膜を構成する全成分に相当する。
The film-forming composition of the present invention may contain an organic solvent, and can also be used as a coating solution. Although it does not specifically limit as an organic solvent, For example, alcohol solvents, such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-ethoxymethanol, 3-methoxypropanol, 1-methoxy-2-propanol, acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone , Ketone solvents such as methyl isobutyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, ethyl propionate , Ester solvents such as propyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, diisopropyl Ether solvents such as pyr ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetol, veratrol, aromatic hydrocarbon solvents such as mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, t-butylbenzene, N-methylpyrrolidinone, dimethylacetamide Examples of these solvents include amide solvents, and the like. These may be used alone or in admixture of two or more.
More preferred organic solvents are 1-methoxy-2-propanol, propanol, acetylacetone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butylbenzene, especially Preferred are 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene, and anisole.
The total solid concentration of the film-forming composition of the present invention is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, and particularly preferably 3 to 10% by mass.
Here, the total solid content corresponds to all components constituting the insulating film obtained by using this composition.

本発明に使用するカゴ構造を有する化合物は塗布液の保存経時で不溶物の析出を防止する観点から、有機溶剤への溶解度は高いほうが好ましい。好ましい溶解度は25℃でシクロヘキサノンまたはアニソールに3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、特に好ましくは10質量%以上である。   The compound having a cage structure used in the present invention preferably has a higher solubility in an organic solvent from the viewpoint of preventing precipitation of insoluble materials during storage of the coating solution. The solubility is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 10% by mass or more in cyclohexanone or anisole at 25 ° C.

本発明の膜形成用組成物には不純物などの金属含量が充分に少ないことが好ましい。膜形成用組成物の金属濃度はICP−MS法にて高感度に測定可能であり、その場合の遷移金属以外の金属含有量は好ましくは30ppm以下、より好ましくは3ppm以下、特に好ましくは300ppb以下である。また、遷移金属に関しては酸化を促進する触媒能が高く、プリベーク、熱硬化プロセスにおいて酸化反応によって本発明で得られた膜の誘電率を上げてしまうという観点から、含有量がより少ないほうがよく、好ましくは10ppm以下、より好ましくは1ppm以下、特に好ましくは100ppb以下である。
膜形成用組成物の金属濃度は本発明の膜形成用組成物を用いて得た膜に対して全反射蛍光X線測定を行うことによっても評価できる。X線源としてW線を用いた場合、金属元素としてK、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pdが観測可能であり、それぞれ100×1010atom・cm−2以下が好ましく、より好ましくは50×1010atom・cm−2以下、特に好ましくは10×1010atom・cm−2以下である。また、ハロゲンであるBrも観測可能であり、残存量は10000×1010atom・cm−2以下が好ましく、より好ましくは1000×1010cm−2以下、特に好ましくは400×1010atom・cm−2以下である。また、ハロゲンとしてClも観測可能であるが、CVD装置、エッチング装置等へダメージを与えるという観点から残存量は100×1010atom・cm−2以下が好ましく、より好ましくは50×1010atom・cm−2以下、特に好ましくは10×1010atom・cm−2以下である。
The film-forming composition of the present invention preferably has a sufficiently low metal content such as impurities. The metal concentration of the film-forming composition can be measured with high sensitivity by the ICP-MS method. In that case, the metal content other than the transition metal is preferably 30 ppm or less, more preferably 3 ppm or less, particularly preferably 300 ppb or less. It is. In addition, the transition metal has a high catalytic ability to promote oxidation, and from the viewpoint of increasing the dielectric constant of the film obtained in the present invention by an oxidation reaction in the prebaking and thermosetting processes, the content is preferably smaller. Preferably it is 10 ppm or less, More preferably, it is 1 ppm or less, Most preferably, it is 100 ppb or less.
The metal concentration of the film forming composition can also be evaluated by performing total reflection X-ray fluorescence measurement on the film obtained using the film forming composition of the present invention. When W line is used as the X-ray source, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Pd can be observed as metal elements, and each of them is 100 × 10 10 atoms · cm −. It is preferably 2 or less, more preferably 50 × 10 10 atoms · cm −2 or less, and particularly preferably 10 × 10 10 atoms · cm −2 or less. Further, Br which is halogen can be observed, and the residual amount is preferably 10,000 × 10 10 atoms · cm −2 or less, more preferably 1000 × 10 10 cm −2 or less, and particularly preferably 400 × 10 10 atoms · cm 2. -2 or less. Further, although Cl can be observed as halogen, the remaining amount is preferably 100 × 10 10 atoms · cm −2 or less, more preferably 50 × 10 10 atoms · cm ·, from the viewpoint of damaging the CVD apparatus, the etching apparatus, and the like. cm −2 or less, particularly preferably 10 × 10 10 atoms · cm −2 or less.

更に、本発明の膜形成用組成物には、得られる絶縁膜の特性(耐熱性、誘電率、機械強度、塗布性、密着性等)を損なわない範囲で、ラジカル発生剤、コロイド状シリカ、界面活性剤、シランカップリング剤、密着促進剤などの添加剤を添加してもよい。   Furthermore, the composition for forming a film of the present invention includes a radical generator, colloidal silica, and the like within a range that does not impair the properties of the obtained insulating film (heat resistance, dielectric constant, mechanical strength, coatability, adhesion, etc.). You may add additives, such as surfactant, a silane coupling agent, and an adhesion promoter.

ラジカル発生剤とは、熱または光エネルギーの照射によって炭素、酸素、窒素等の原子のラジカルを発生する化合物を指し、硬膜反応を促進する機能を有するものである。   The radical generator refers to a compound that generates radicals of atoms such as carbon, oxygen, and nitrogen when irradiated with heat or light energy, and has a function of promoting a dural reaction.

本発明にいかなるコロイド状シリカを使用してもよい。例えば、高純度の無水ケイ酸を親水性有機溶媒もしくは水に分散した分散液であり、通常、平均粒径5〜30nm、好ましくは10〜20nm、固形分濃度が5〜40質量%程度のものなどが使用できる。
本発明で使用するコロイド状シリカは、1種類でもよいし、2種類以上でもよい。
Any colloidal silica may be used in the present invention. For example, a dispersion in which high-purity silicic acid is dispersed in a hydrophilic organic solvent or water, usually having an average particle size of 5 to 30 nm, preferably 10 to 20 nm, and a solid content concentration of about 5 to 40% by mass Etc. can be used.
The colloidal silica used in the present invention may be one type or two or more types.

本発明にいかなる界面活性剤を使用してもよいが、例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤などが挙げられ、さらにシリコーン系界面活性剤、含フッ素系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、アクリル系界面活性剤が挙げられる。本発明で使用する界面活性剤は、一種類でも良いし、二種類以上でも良い。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、含フッ素系界面活性剤、アクリル系界面活性剤が好ましく、特にシリコーン系界面活性剤が好ましい。   Any surfactant may be used in the present invention, and examples thereof include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, silicone surfactants, and fluorine-containing interfaces. Activators, polyalkylene oxide surfactants, and acrylic surfactants can be mentioned. The surfactant used in the present invention may be one type or two or more types. As the surfactant, silicone surfactants, nonionic surfactants, fluorine-containing surfactants, and acrylic surfactants are preferable, and silicone surfactants are particularly preferable.

本発明で使用する界面活性剤の添加量は、膜形成用組成物の全量に対して0.01質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下であることが更に好ましい。   The addition amount of the surfactant used in the present invention is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and 0.1% by mass or more and 0.5% by mass with respect to the total amount of the film-forming composition. More preferably, it is as follows.

本発明において、シリコーン系界面活性剤とは、少なくとも1原子のSi原子を含む界面活性剤である。本発明に使用するシリコーン系界面活性剤としては、いかなるシリコーン系界面活性剤でもよく、アルキレンオキシド及びジメチルシロキサンを含む構造であることが好ましい。下記化学式を含む構造であることが更に好ましい。   In the present invention, the silicone-based surfactant is a surfactant containing at least one Si atom. The silicone surfactant used in the present invention may be any silicone surfactant and preferably has a structure containing alkylene oxide and dimethylsiloxane. A structure including the following chemical formula is more preferable.

Figure 2007161778
Figure 2007161778

式中Rは水素原子またはアルキル基(好ましくは炭素原子数1〜5)であり、xは1〜20の整数を表し、m、nはそれぞれ独立に2〜100の整数である。複数のx及びRは同じでも異なっていてもよい。   In the formula, R is a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having 1 to 5 carbon atoms), x represents an integer of 1 to 20, and m and n are each independently an integer of 2 to 100. A plurality of x and R may be the same or different.

本発明に使用するシリコーン系界面活性剤としては、例えばBYK306、BYK307(ビックケミー社製)、SH7PA、SH21PA、SH28PA、SH30PA(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、TroysolS366(トロイケミカル社製)等を挙げることができる。   Examples of the silicone-based surfactant used in the present invention include BYK306, BYK307 (manufactured by Big Chemie), SH7PA, SH21PA, SH28PA, SH30PA (manufactured by Toray Dow Corning Silicone), Troysol S366 (manufactured by Troy Chemical). Can be mentioned.

本発明に使用するノニオン系界面活性剤としては、いかなるノニオン系界面活性剤でもよい。例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアリールエーテル類、ポリオキシエチレンジアルキルエステル類、ソルビタン脂肪酸エステル類、脂肪酸変性ポリオキシエチレン類、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体等を挙げることができる。   Any nonionic surfactant may be used as the nonionic surfactant used in the present invention. For example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene aryl ethers, polyoxyethylene dialkyl esters, sorbitan fatty acid esters, fatty acid-modified polyoxyethylenes, polyoxyethylene-polyoxypropylene block copolymers, etc. Can do.

本発明に使用する含フッ素系界面活性剤としては、いかなる含フッ素系界面活性剤でもよい。例えば、パーフルオルオクチルポリエチレンオキシド、パーフルオルデシルポリエチレンオキシド、パーフルオルドデシルポリエチレンオキシド等が挙げられる。   As the fluorine-containing surfactant used in the present invention, any fluorine-containing surfactant may be used. For example, perfluorooctyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide and the like can be mentioned.

本発明に使用するアクリル系界面活性剤としては、いかなるアクリル系界面活性剤でもよい。例えば、(メタ)アクリル酸系共重合体等が挙げられる。   The acrylic surfactant used in the present invention may be any acrylic surfactant. For example, a (meth) acrylic acid type copolymer etc. are mentioned.

本発明にいかなるシランカップリング剤を使用してもよいが、例えば、3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノグリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、1−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。本発明で使用するシランカップリング剤は、一種類でも良いし、二種類以上でも良い。   Any silane coupling agent may be used in the present invention. For example, 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminoglycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3- Glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, 1-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N -(2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, 10- Trimethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 10-triethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 9-trimethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, 9-triethoxysilyl-3,6 -Diazanonyl acetate, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-benzyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyl Triethoxysilane, - bis (oxyethylene) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N- bis (oxyethylene) -3-aminopropyltriethoxysilane and the like. The silane coupling agent used in the present invention may be one type or two or more types.

本発明にはいかなる密着促進剤を使用してもよいが、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、アルミニウムモノエチルアセトアセテートジイソプロピレート、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフエニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール、ビニルトリクロロシラン、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、チオ尿素化合物等を挙げることができる。密着促進剤の好ましい使用量は、全固形分100質量部に対して10質量部以下、特に0.05〜5質量部であることが好ましい。   Any adhesion promoter may be used in the present invention. For example, trimethoxysilylbenzoic acid, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, vinyltrimethoxysilane, γ-isocyanatopropyltriethoxysilane , Γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, β- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, trimethoxyvinylsilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, aluminum monoethylacetoacetate diisopropylate, vinyltris (2 -Methoxyethoxy) silane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-chloropropylmethyldimethoxy Silane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane, dimethyldi Ethoxysilane, methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, N, N'-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole, vinyltrichlorosilane, Benzotriazole, benzimidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, - mercaptobenzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, mercaptopyrimidine, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, it may be mentioned thiourea compounds. The preferable use amount of the adhesion promoter is preferably 10 parts by mass or less, particularly 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content.

本発明の膜形成用組成物には膜の機械強度の許す範囲内で、空孔形成因子を使用して、膜を多孔質化し、低誘電率化を図ることができる。
空孔形成剤となる添加剤としての空孔形成因子としては特に限定はされないが、非金属化合物が好適に用いられ、膜形成用組成物で使用される溶剤との溶解性、本発明重合体との相溶性を同時に満たすことが必要である。
空孔形成剤としてはポリマーも使用することができる。空孔形成剤として使用できるポリマーとしては、例えば、ポリビニル芳香族化合物(ポリスチレン、ポリビニルピリジン、ハロゲン化ポリビニル芳香族化合物など)、ポリアクリロニトリル、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドなど)、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、ポリメタクリレート(ポリメチルメタクリレートなど)またはポリメタクリル酸、ポリアクリレート(ポリメチルアクリレートなど)およびポリアクリル酸、ポリジエン(ポリブタジエンおよびポリイソプレンなど)、ポリビニルクロライド、ポリアセタール、およびアミンキャップドアルキレンオキシド、その他、ポリフェニレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリビニルピリジン、ポリカプロラクトン等であってもよい。
特にポリスチレンは、空孔形成剤として好適に使用できる。ポリスチレンはとしては、たとえば、アニオン性重合ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、未置換および置換ポリスチレン(たとえば、ポリ(α−メチルスチレン))が挙げられ、未置換ポリスチレンが好ましい。
また、空孔形成剤としては熱可塑性のポリマーも使用することができる。熱可塑性空孔形成用ポリマーの例としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリフェニレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリエチレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリエチレン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸およびポリビニルピリジン等が挙げられる。
またこの空孔形成剤の沸点若しくは分解温度は、好ましくは100〜500℃、より好ましくは200〜450℃、特に好ましくは250〜400℃である。分子量としては、200〜50000であることが好ましく、より好ましくは300〜10000、特に好ましくは400〜5000である。添加量は膜を形成する重合体に対して、質量%で好ましくは0.5〜75%、より好ましくは0.5〜30%、特に好ましくは1%〜20%である。また、空孔形成因子として、重合体の中に分解性基を含んでいても良く、その分解温度は好ましくは100〜500℃、より好ましくは200〜450℃、特に好ましくは250〜400℃であると良い。分解性基の含有率は膜を形成する重合体に対して、モル%で0.5〜75%、より好ましくは0.5〜30%、特に好ましくは1〜20%である。
In the composition for forming a film of the present invention, a pore forming factor can be used within the range allowed by the mechanical strength of the film to make the film porous and to reduce the dielectric constant.
The pore-forming factor as an additive that becomes a pore-forming agent is not particularly limited, but a non-metallic compound is preferably used, the solubility in a solvent used in the film-forming composition, the polymer of the present invention. It is necessary to satisfy the compatibility with.
A polymer can also be used as the pore-forming agent. Examples of the polymer that can be used as the pore-forming agent include polyvinyl aromatic compounds (polystyrene, polyvinyl pyridine, halogenated polyvinyl aromatic compounds, etc.), polyacrylonitrile, polyalkylene oxide (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), polyethylene, poly Lactic acid, polysiloxane, polycaprolactone, polycaprolactam, polyurethane, polymethacrylate (such as polymethyl methacrylate) or polymethacrylic acid, polyacrylate (such as polymethyl acrylate) and polyacrylic acid, polydiene (such as polybutadiene and polyisoprene), polyvinyl chloride , Polyacetal, and amine-capped alkylene oxide, other polyphenylene oxide, poly (dimethyl) Siloxane), polytetrahydrofuran, poly cyclohexyl ethylene, polyethyl oxazoline, polyvinyl pyridine, may be a polycaprolactone.
In particular, polystyrene can be suitably used as a pore forming agent. Examples of polystyrene include anionic polymerized polystyrene, syndiotactic polystyrene, unsubstituted and substituted polystyrene (for example, poly (α-methylstyrene)), and unsubstituted polystyrene is preferred.
Further, a thermoplastic polymer can also be used as the pore forming agent. Examples of thermoplastic pore forming polymers include polyacrylate, polymethacrylate, polybutadiene, polyisoprene, polyphenylene oxide, polypropylene oxide, polyethylene oxide, poly (dimethylsiloxane), polytetrahydrofuran, polyethylene, polycyclohexylethylene, polyethyloxazoline. , Polycaprolactone, polylactic acid, polyvinyl pyridine and the like.
Moreover, the boiling point or decomposition temperature of the pore-forming agent is preferably 100 to 500 ° C, more preferably 200 to 450 ° C, and particularly preferably 250 to 400 ° C. As molecular weight, it is preferable that it is 200-50000, More preferably, it is 300-10000, Most preferably, it is 400-5000. The addition amount is preferably 0.5 to 75%, more preferably 0.5 to 30%, and particularly preferably 1% to 20% by mass% with respect to the polymer forming the film. The polymer may contain a decomposable group as a pore-forming factor, and the decomposition temperature is preferably 100 to 500 ° C, more preferably 200 to 450 ° C, and particularly preferably 250 to 400 ° C. Good to have. The content of the decomposable group is 0.5 to 75%, more preferably 0.5 to 30%, and particularly preferably 1 to 20% in terms of mol% with respect to the polymer forming the film.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、膜形成用組成物をスピンコーティング法、ローラーコーティング法、ディップコーティング法、スキャン法等の任意の方法により基板に塗布した後、溶剤を加熱処理で除去することにより形成することができる。乾燥のための加熱条件としては100℃〜250℃で1分〜5分行なうことが好ましい。基板に塗布する方法としては、スピンコーティング法、スキャン法によるものが好ましい。特に好ましくは、スピンコーティング法によるものである。スピンコーティングについては、市販の装置を使用できる。例えば、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業製)等が好ましく使用できる。スピンコート条件としては、いずれの回転速度でもよいが,膜の面内均一性の観点より、300mmシリコン基板においては1300rpm程度の回転速度が好ましい。また組成物溶液の吐出方法においては、回転する基板上に組成物溶液を吐出する動的吐出、静止した基板上へ組成物溶液を吐出する静的吐出のいずれでもよいが、膜の面内均一性の観点より、動的吐出が好ましい。また、膜形成用組成物の消費量を抑制する観点より、予備的に溶剤のみを基板上に吐出して液膜を形成した後、その上から膜形成用組成物を吐出するという方法を用いることもできる。スピンコート時間については特に制限はないが、スループットの観点から180秒以内が好ましい。また、基板の搬送の観点より,基板エッジ部の膜を残存させないための処理(エッジリンス、バックリンス)をすることも好ましい。熱処理の方法は、特に限定されないが、一般的に使用されているホットプレート加熱、ファーネス炉を使用した加熱方法、RTP(Rapid Thermal Processor)等によるキセノンランプを使用した光照射加熱等を適用することができる。好ましくは,ホットプレート加熱,ファーネスを使用した加熱方法である。ホットプレートとしては市販の装置を好ましく使用でき,クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン製),D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製),SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業製)等が好ましく使用できる。ファーネスとしては,αシリーズ(東京エレクトロン製)等が好ましく使用できる。   A film obtained using the film forming composition of the present invention is obtained by applying the film forming composition to a substrate by any method such as spin coating, roller coating, dip coating, or scanning, and then using a solvent. Can be formed by heat treatment. As heating conditions for drying, it is preferably performed at 100 ° C. to 250 ° C. for 1 minute to 5 minutes. As a method of applying to the substrate, a spin coating method or a scanning method is preferable. Particularly preferred is the spin coating method. For spin coating, commercially available equipment can be used. For example, a clean track series (manufactured by Tokyo Electron), a D-spin series (manufactured by Dainippon Screen), an SS series or a CS series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be preferably used. The spin coating conditions may be any rotational speed, but from the viewpoint of in-plane uniformity of the film, a rotational speed of about 1300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate. In addition, the method for discharging the composition solution may be either dynamic discharge for discharging the composition solution onto a rotating substrate or static discharge for discharging the composition solution onto a stationary substrate. From the viewpoint of performance, dynamic ejection is preferable. Further, from the viewpoint of suppressing the consumption of the film-forming composition, a method is used in which only the solvent is preliminarily discharged onto the substrate to form a liquid film, and then the film-forming composition is discharged from the liquid film. You can also. The spin coating time is not particularly limited, but is preferably within 180 seconds from the viewpoint of throughput. Further, from the viewpoint of transporting the substrate, it is also preferable to perform processing (edge rinse, back rinse) so as not to leave the film at the edge portion of the substrate. The method of heat treatment is not particularly limited, but it is possible to apply commonly used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. Can do. A heating method using hot plate heating or furnace is preferable. A commercially available apparatus can be preferably used as the hot plate, and the clean track series (manufactured by Tokyo Electron), D-Spin series (manufactured by Dainippon Screen), SS series or CS series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo) can be preferably used. As the furnace, α series (manufactured by Tokyo Electron) and the like can be preferably used.

本発明の重合体は基板上に塗布した後に加熱処理することによって硬化(焼成)させることが特に好ましい。例えば重合体中に残存する炭素三重結合の後加熱時の重合反応が利用できる。この後加熱処理の条件は、好ましくは100〜450℃、より好ましくは200〜420℃、特に好ましくは350℃〜400℃で、好ましくは1分〜2時間、より好ましくは10分〜1.5時間、特に好ましくは30分〜1時間の範囲である。後加熱処理は数回に分けて行っても良い。また、この後加熱は酸素による熱酸化を防ぐために窒素雰囲気下で行うことが特に好ましい。
また、本発明では加熱処理ではなく高エネルギー線を照射することで重合体中に残存する炭素三重結合の重合反応を起こして硬化(焼成)させても良い。高エネルギー線とは、電子線、紫外線、X線などが挙げられるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーは50keV以下が好ましく、より好ましくは30keV以下、特に好ましくは20keV以下である。電子線の総ドーズ量は好ましくは5μC/cm2以下、より好ましくは2μC/cm2以下、特に好ましくは1μC/cm2以下である。電子線を照射する際の基板温度は0〜450℃が好ましく、より好ましくは0〜400℃、特に好ましくは0〜350℃である。圧力は好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、特に好ましくは0〜20kPaである。本発明の重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。本発明における電子線照射は複数回行ってもよく、この場合は電子線照射条件を毎回同じにする必要はなく、毎回異なる条件で行ってもよい。
高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は190〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2000mWcm−2が好ましい。紫外線照射時の基板温度は250〜450℃が好ましく、より好ましくは250〜400℃、特に好ましくは250〜350℃である。本発明の重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、その際の圧力は0〜133kPaが好ましい。
The polymer of the present invention is particularly preferably cured (baked) by applying heat treatment after coating on a substrate. For example, a polymerization reaction during post-heating of the carbon triple bond remaining in the polymer can be used. The conditions for this post-heat treatment are preferably 100 to 450 ° C., more preferably 200 to 420 ° C., particularly preferably 350 to 400 ° C., preferably 1 minute to 2 hours, more preferably 10 minutes to 1.5 ° C. Time, particularly preferably in the range of 30 minutes to 1 hour. The post-heating treatment may be performed in several times. Further, this post-heating is particularly preferably performed in a nitrogen atmosphere in order to prevent thermal oxidation by oxygen.
Moreover, in this invention, you may make it harden | cure (baking) by causing the polymerization reaction of the carbon triple bond which remains in a polymer by irradiating a high energy ray instead of heat processing. Examples of high energy rays include electron beams, ultraviolet rays, and X-rays, but are not particularly limited to these methods.
The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 50 keV or less, more preferably 30 keV or less, and particularly preferably 20 keV or less. The total dose of the electron beam is preferably 5 μC / cm 2 or less, more preferably 2 μC / cm 2 or less, and particularly preferably 1 μC / cm 2 or less. The substrate temperature at the time of irradiation with an electron beam is preferably 0 to 450 ° C, more preferably 0 to 400 ° C, and particularly preferably 0 to 350 ° C. The pressure is preferably 0 to 133 kPa, more preferably 0 to 60 kPa, and particularly preferably 0 to 20 kPa. From the viewpoint of preventing oxidation of the polymer of the present invention, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. The electron beam irradiation in the present invention may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.
Ultraviolet rays may be used as the high energy rays. The irradiation wavelength region when using ultraviolet rays is preferably 190 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2000 mWcm −2 immediately above the substrate. The substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably 250 to 450 ° C., more preferably 250 to 400 ° C., and particularly preferably 250 to 350 ° C. From the viewpoint of preventing oxidation of the polymer of the present invention, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, the pressure at that time is preferably 0 to 133 kPa.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、半導体用層間絶縁膜として使用する際、その配線構造において、配線側面にはメタルマイグレーションを防ぐためのバリア層があっても良く、また、配線や層間絶縁膜の上面底面にはCMPでの剥離を防ぐキャップ層、層間密着層の他、エッチングストッパー層等があってもよく、更には層間絶縁膜の層を必要に応じて他種材料で複数層に分けても良い。   When the film obtained by using the film forming composition of the present invention is used as an interlayer insulating film for a semiconductor, the wiring structure thereof may have a barrier layer for preventing metal migration on the wiring side surface. In addition, there may be an etching stopper layer, etc. in addition to a cap layer and interlayer adhesion layer that prevent separation by CMP on the bottom surface of the upper surface of the wiring and interlayer insulating film. The seed material may be divided into a plurality of layers.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は,銅配線あるいはその他の目的でエッチング加工をすることができる。エッチングとしてはウエットエッチング,ドライエッチングのいずれでもよいが,ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは,アンモニア系プラズマ,フルオロカーボン系プラズマのいずれもが適宜使用できる。これらプラズマにはArだけでなく,酸素,あるいは窒素,水素,ヘリウム等のガスを用いることができる。また,エッチング加工後に,加工に使用したフォトレジスト等を除く目的でアッシングすることもでき,さらにはアッシング時の残渣を除くため,洗浄することもできる。   A film obtained by using the film forming composition of the present invention can be etched for copper wiring or other purposes. Etching may be either wet etching or dry etching, but dry etching is preferred. For dry etching, either ammonia-based plasma or fluorocarbon-based plasma can be used as appropriate. These plasmas can use not only Ar but also oxygen, or gases such as nitrogen, hydrogen, and helium. In addition, after the etching process, ashing can be performed for the purpose of removing the photoresist or the like used for the processing, and further, cleaning can be performed to remove a residue at the time of ashing.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は,銅配線加工後に,銅めっき部を平坦化するためCMP(化学的機械的研磨)をすることができる。CMPスラリー(薬液)としては,市販のスラリー(例えば,フジミ製,ロデールニッタ製,JSR製,日立化成製等)を適宜使用できる。また,CMP装置としては市販の装置(アプライドマテリアル社製,荏原製作所製等)を適宜使用することができる。さらにCMP後のスラリー残渣除去のため,洗浄することができる。   The film obtained by using the film forming composition of the present invention can be subjected to CMP (chemical mechanical polishing) in order to flatten the copper plating portion after the copper wiring processing. As the CMP slurry (chemical solution), commercially available slurries (for example, manufactured by Fujimi, manufactured by Rodel Nitta, manufactured by JSR, manufactured by Hitachi Chemical, etc.) can be used as appropriate. Moreover, as a CMP apparatus, a commercially available apparatus (Applied Materials, Ebara, etc.) can be used as appropriate. Further, cleaning can be performed to remove slurry residues after CMP.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、多様の目的に使用することが出来る。例えばLSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体装置、マルチチップモジュール多層配線板等の電子部品における絶縁皮膜として好適であり、半導体用層間絶縁膜、エッチングストッパー膜、表面保護膜、バッファーコート膜の他、LSIにおけるパッシベーション膜、α線遮断膜、フレキソ印刷版のカバーレイフィルム、オーバーコート膜、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜等として使用することが出来る。
さらに、別の用途として本発明の膜に電子ドナーまたはアクセプターをドープすることによって導電性を付与し、導電性膜として使用することも出来る。
The film obtained using the film forming composition of the present invention can be used for various purposes. For example, it is suitable as an insulating film for semiconductor devices such as LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, and D-RDRAM, and electronic parts such as multichip module multilayer wiring boards, interlayer insulating film for semiconductor, etching stopper film, surface protection In addition to films, buffer coat films, LSI passivation films, alpha ray blocking films, flexographic printing plate cover lay films, overcoat films, flexible copper clad cover coats, solder resist films, liquid crystal alignment films, etc. I can do it.
Further, as another application, the film of the present invention can be provided with conductivity by doping with an electron donor or acceptor and used as a conductive film.

以下の実施例は本発明を説明するものであり、その範囲を限定するものではない。   The following examples illustrate the invention and are not intended to limit its scope.

<カゴ型構造を有する化合物(A)の合成>
マクロモルキュールズ(Macromolecules)、5266(1991)に記載の合成法に従って、4,9−ジエチニルジアマンタンを合成し、本化合物をジイソブチルアルミニウムハイドライドで常法にて還元して4,9−ジビニルジアマンタンを合成した。次に、4,9−ジビニルジアマンタン2gとジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)0.4g、t−ブチルベンゼン10mlを窒素気流下で内温150℃で5時間攪拌、重合した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール60mlに添加、析出した固体を濾過して、イソプロピルアルコールで十分に洗浄した。重量平均分子量約1.0万の化合物(A)を0.9g得た。
<Synthesis of compound (A) having cage structure>
According to the synthesis method described in Macromolecules, 5266 (1991), 4,9-diethynyldiamantane was synthesized, and this compound was reduced with diisobutylaluminum hydride in a conventional manner to give 4,9-divinyl. Diamantane was synthesized. Next, 2 g of 4,9-divinyldiamantane, 0.4 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) and 10 ml of t-butylbenzene were stirred and polymerized at an internal temperature of 150 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. After the reaction solution was brought to room temperature, it was added to 60 ml of isopropyl alcohol, and the precipitated solid was filtered and thoroughly washed with isopropyl alcohol. 0.9g of compound (A) with a weight average molecular weight of about 1 million was obtained.

<カゴ型構造を有する化合物(B)の合成>
化合物(A)の合成法に準じて1,3−ジエチニルアダマンタンを合成した。1,3−ジエチニルアダマンタン2gとジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)0.5g、t−ブチルベンゼン10mlを窒素気流下で内温150℃で5時間攪拌、重合した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール60mlに添加、析出した固体を濾過して、イソプロピルアルコールで十分に洗浄した。重量平均分子量約3.0万の化合物(B)を0.8g得た。
<カゴ型構造を有する化合物(C)の合成>
化合物(A)の合成法に準じて3,3’−ジビニル−1,1’−ビアダマンタンを合成した。3,3’−ジビニル−1,1’−ビアダマンタン2gとジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)0.25g、t−ブチルベンゼン10mlを窒素気流下で内温150℃で5時間攪拌、重合した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール60mlに添加、析出した固体を濾過して、イソプロピルアルコールで十分に洗浄した。重量平均分子量約2.0万の化合物(C)を1.2g得た。
<Synthesis of compound (B) having a cage structure>
1,3-diethynyladamantane was synthesized according to the synthesis method of compound (A). 2,3 g of 1,3-diethynyladamantane, 0.5 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) and 10 ml of t-butylbenzene were stirred and polymerized at an internal temperature of 150 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. After the reaction solution was brought to room temperature, it was added to 60 ml of isopropyl alcohol, and the precipitated solid was filtered and thoroughly washed with isopropyl alcohol. 0.8 g of the compound (B) having a weight average molecular weight of about 30,000 was obtained.
<Synthesis of compound (C) having cage structure>
3,3′-divinyl-1,1′-biadamantane was synthesized according to the synthesis method of compound (A). Stir 2 g of 3,3′-divinyl-1,1′-biadamantane, 0.25 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) and 10 ml of t-butylbenzene at an internal temperature of 150 ° C. for 5 hours under a nitrogen stream. Polymerized. After the reaction solution was brought to room temperature, it was added to 60 ml of isopropyl alcohol, and the precipitated solid was filtered and thoroughly washed with isopropyl alcohol. 1.2 g of compound (C) having a weight average molecular weight of about 20,000 was obtained.

<実施例1>
化合物(A)0.5gと化合物(B)0.5gをアニソール10gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で200℃で60秒間加熱、溶剤を乾燥させた後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。膜の比誘電率をフォーディメンジョンズ製水銀プローバおよび横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.37であった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、6.5GPaであった。
<Example 1>
A coating solution was prepared by completely dissolving 0.5 g of compound (A) and 0.5 g of compound (B) in 10 g of anisole. The solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter, spin-coated on a silicon wafer, the coating was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and the solvent was dried. Furthermore, as a result of baking for 60 minutes in a 400 ° C. oven purged with nitrogen, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained. The relative dielectric constant of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz by using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. Moreover, it was 6.5 GPa when the Young's modulus was measured using nano indenter SA2 by MTS.

<実施例2>
化合物(A)0.5gと化合物(C)0.5gをアニソール10gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で200℃で60秒間加熱、溶剤を乾燥させた後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。膜の比誘電率をフォーディメンジョンズ製水銀プローバおよび横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.34であった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、5.0GPaであった。
<Example 2>
A coating solution was prepared by completely dissolving 0.5 g of the compound (A) and 0.5 g of the compound (C) in 10 g of anisole. The solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter, spin-coated on a silicon wafer, the coating was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and the solvent was dried. Furthermore, as a result of baking for 60 minutes in a 400 ° C. oven purged with nitrogen, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained. The relative dielectric constant of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz by using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. Moreover, it was 5.0 GPa when the Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 from MTS.

<参考例1>
化合物(A)1.0gをアニソール10gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で200℃で60秒間加熱、溶剤を乾燥させた後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。膜の比誘電率をフォーディメンジョンズ製水銀プローバおよび横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.42であった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、4.5GPaであった。
<Reference Example 1>
A coating solution was prepared by completely dissolving 1.0 g of compound (A) in 10 g of anisole. The solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter, spin-coated on a silicon wafer, the coating was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and the solvent was dried. Furthermore, as a result of baking for 60 minutes in a 400 ° C. oven purged with nitrogen, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained. The relative dielectric constant of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz by using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. Moreover, it was 4.5 GPa when the Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 manufactured by MTS.

<参考例2>
化合物(B)1.0gをアニソール10gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で200℃で60秒間加熱、溶剤を乾燥させた後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。膜の比誘電率をフォーディメンジョンズ製水銀プローバおよび横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.50であった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、6.5GPaであった。
<Reference Example 2>
A coating solution was prepared by completely dissolving 1.0 g of compound (B) in 10 g of anisole. The solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter, spin-coated on a silicon wafer, the coating was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and the solvent was dried. Furthermore, as a result of baking for 60 minutes in a 400 ° C. oven purged with nitrogen, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained. The relative dielectric constant of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. Moreover, it was 6.5 GPa when the Young's modulus was measured using nano indenter SA2 by MTS.

<参考例3>
化合物(C)1.0gをアニソール10gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で200℃で60秒間加熱、溶剤を乾燥させた後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。膜の比誘電率をフォーディメンジョンズ製水銀プローバおよび横川ヒューレットパッカード製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.42であった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、4.5GPaであった。
<Reference Example 3>
A coating solution was prepared by completely dissolving 1.0 g of compound (C) in 10 g of anisole. The solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter, spin-coated on a silicon wafer, the coating was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and the solvent was dried. Furthermore, as a result of baking for 60 minutes in a 400 ° C. oven purged with nitrogen, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained. The relative dielectric constant of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz by using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. Moreover, it was 4.5 GPa when the Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 manufactured by MTS.

本発明の絶縁膜は比誘電率、ヤング率が優れることが判る。   It can be seen that the insulating film of the present invention is excellent in relative dielectric constant and Young's modulus.

Claims (10)

カゴ型構造を有する化合物を少なくとも2種類含有することを特徴とする膜形成用組成物。   A film-forming composition comprising at least two compounds having a cage structure. カゴ型構造を有する化合物が、カゴ型構造を有する重合体であることを特徴とする請求項1に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 1, wherein the compound having a cage structure is a polymer having a cage structure. カゴ型構造を有する化合物が、カゴ型構造を有するモノマーを遷移金属触媒の存在下またはラジカル開始剤の存在下で重合して得られる重合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の膜形成用組成物。   3. The compound having a cage structure is a polymer obtained by polymerizing a monomer having a cage structure in the presence of a transition metal catalyst or in the presence of a radical initiator. A film forming composition. カゴ型構造を有するモノマーが炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the monomer having a cage structure has a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. カゴ型構造がアダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンから選択されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the cage structure is selected from adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane. カゴ型構造を有するモノマーが下記式(I)〜(VI)で表される化合物の群から選択されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の膜形成用組成物。
Figure 2007161778

式(I)〜(VI)中、
1〜X8は各々独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、シリル基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基を表す。
1〜Y8は各々独立にハロゲン原子、アルキル基、アリール基またはシリル基を表す。
1〜X8およびY1〜Y8は複数数存在する時は、各々同一でも異なっていてもよい。
1、m5はそれぞれ独立に1〜16の整数を表し、n1、n5はそれぞれ独立に0〜15の整数を表す。
2、m3、m6、m7はそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、n2、n3、n6、n7はそれぞれ独立に0〜14の整数を表す。
4、m8はそれぞれ独立に1〜20の整数を表し、n4、n8はそれぞれ独立に0〜19の整数を表す。
The film-forming composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the monomer having a cage structure is selected from the group of compounds represented by the following formulas (I) to (VI).
Figure 2007161778

In the formulas (I) to (VI),
X 1 to X 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a silyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group, or a carbamoyl group.
Y 1 to Y 8 each independently represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group or a silyl group.
When a plurality of X 1 to X 8 and Y 1 to Y 8 are present, they may be the same or different.
m 1 and m 5 each independently represents an integer of 1 to 16, and n 1 and n 5 each independently represents an integer of 0 to 15.
m 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represents an integer of 1 to 15, and n 2 , n 3 , n 6 and n 7 each independently represents an integer of 0 to 14.
m 4 and m 8 each independently represents an integer of 1 to 20, and n 4 and n 8 each independently represents an integer of 0 to 19.
カゴ型構造を有する化合物がシクロヘキサノンまたはアニソールに25℃で3質量%以上溶解し得ることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the compound having a cage structure can be dissolved in cyclohexanone or anisole at 3% by mass or more at 25 ° C. さらに有機溶剤を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の膜形成用組成物。   Furthermore, the organic solvent is included, The composition for film formation in any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜8のいずれかに記載の膜形成用組成物を用いて形成した絶縁膜。   The insulating film formed using the film forming composition in any one of Claims 1-8. 請求項9に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。   An electronic device having the insulating film according to claim 9.
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