JP2008231383A - Composition for interlayer insulation film - Google Patents

Composition for interlayer insulation film Download PDF

Info

Publication number
JP2008231383A
JP2008231383A JP2007077398A JP2007077398A JP2008231383A JP 2008231383 A JP2008231383 A JP 2008231383A JP 2007077398 A JP2007077398 A JP 2007077398A JP 2007077398 A JP2007077398 A JP 2007077398A JP 2008231383 A JP2008231383 A JP 2008231383A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
acid
film
group
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007077398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Iwato
薫 岩戸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2007077398A priority Critical patent/JP2008231383A/en
Publication of JP2008231383A publication Critical patent/JP2008231383A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating for forming an insulation film which is a composition for forming an insulation film used in electronic devices and the like and gives an insulation film being excellent in film characteristics such as in dielectric constant and mechanical strength, adhesion to substrates and further in the stability of a coating liquid. <P>SOLUTION: The composition for interlayer insulation films comprises the ingredients as described below: (A) an alkoxysilane or a hydrolysate of an acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond, (B) a compound having at least two carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds in the molecule, (C) a ≤16C carboxylic acid and (D) a solvent. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は層間絶縁膜形成用組成物に関し、更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、耐熱性等の膜特性が良好な層間絶縁膜を形成するための組成物に関し、更には該組成物を用いて得られる絶縁膜を有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a composition for forming an interlayer insulating film, and more particularly to a composition for forming an interlayer insulating film having good film properties such as dielectric constant, mechanical strength, heat resistance and the like used for electronic devices, and more The present invention relates to an electronic device having an insulating film obtained by using the composition.

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。更に、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.

高耐熱性の層間絶縁膜としては古くからポリベンゾオキサゾール、ポリイミド、ポリアリーレン(エーテル)等が開示されているが、高速デバイスを実現するためには更に誘電率の低い材料が要望されている。該材料のようにポリマー分子内に酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子や芳香族炭化水素ユニットを導入すると、高モル分極に起因して誘電率が高くなったり、吸湿に起因して経時で誘電率が上昇したり、更には電子デバイスの信頼性を損なう問題が生じるため改良が必要であった。
一方、飽和炭化水素で構成されるポリマーは含ヘテロ原子ユニットや芳香族炭化水素ユニットで構成されるポリマーと比べてモル分極が小さくなるため、より低い誘電率を示すという利点がある。しかし例えばポリエチレン等のフレキシビリティーの高い炭化水素は耐熱性が不十分であり、電子デバイス用途に利用することは困難であった。
Polybenzoxazole, polyimide, polyarylene (ether), and the like have been disclosed for a long time as a high heat-resistant interlayer insulating film, but a material having a lower dielectric constant is desired to realize a high-speed device. When a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur or an aromatic hydrocarbon unit is introduced into the polymer molecule as in this material, the dielectric constant increases due to high molar polarization, or the dielectric constant over time due to moisture absorption. Improvements are necessary because of the increase in the rate and problems that impair the reliability of the electronic device.
On the other hand, a polymer composed of saturated hydrocarbons has an advantage that it exhibits a lower dielectric constant because it has a smaller molar polarization than a polymer composed of heteroatom-containing units or aromatic hydrocarbon units. However, for example, highly flexible hydrocarbons such as polyethylene have insufficient heat resistance and have been difficult to use for electronic device applications.

このような状況下、低誘電性、絶縁性、耐熱性、及び耐久性に優れた絶縁膜材料として、カゴ型構造を有する多環炭素環化合物を含有する低誘電率材料が提案されている。中でも、炭素-炭素不飽和結合を有する化合物を重合して得られる重合体が、優れた材料として開示されている(特許文献1)。これらの絶縁膜は、有機化合物の膜としては、極めて高い耐熱性と低誘電率を両立するという優れた結果を示すものの、基板との密着性の観点で改良が求められていた。   Under such circumstances, a low dielectric constant material containing a polycyclic carbocyclic compound having a cage structure has been proposed as an insulating film material having excellent low dielectric properties, insulating properties, heat resistance, and durability. Among them, a polymer obtained by polymerizing a compound having a carbon-carbon unsaturated bond is disclosed as an excellent material (Patent Document 1). These insulating films, as organic compound films, show excellent results of achieving both extremely high heat resistance and low dielectric constant, but have been required to be improved in terms of adhesion to the substrate.

層間絶縁膜の密着剤としては、シラン化合物の検討が開示されている(特許文献2,3)。これらは、確かに密着性改良効果を示すものの、十分な密着性を得るためには他性能に弊害が出る程度の大量添加が必要であったり、また塗布液の安定性がNGであったりする問題を抱えており、さらなる改良が求められていた。   As an adhesive for an interlayer insulating film, studies on silane compounds have been disclosed (Patent Documents 2 and 3). Although these certainly show the effect of improving adhesion, in order to obtain sufficient adhesion, it is necessary to add a large amount so as to adversely affect other performance, and the stability of the coating solution may be NG There was a problem and further improvements were required.

米国特許出願公開第2005/0276964号明細書US Patent Application Publication No. 2005/0276964 特開2005−146034号公報JP 2005-146034 A 米国特許第6184284号明細書US Pat. No. 6,184,284

本発明は上記問題点を解決するための層間絶縁膜形成用組成物に関し、更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であり、且つ基板との密着性や塗布液の安定性に優れる層間絶縁膜形成用塗布液に関し、更には該塗布液を用いて得られる層間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 composition for forming an interlayer insulating film for solving the above-mentioned problems, and more specifically, film properties such as dielectric constant and mechanical strength used for electronic devices and the like, and adhesion to a substrate and The present invention relates to a coating solution for forming an interlayer insulating film having excellent coating solution stability, and further relates to an interlayer insulating film obtained using the coating solution and an electronic device having the same.

上記課題は、下記の<1>〜<6>の構成により解決されることを見出した。
<1>
以下の成分を含む層間絶縁膜用組成物。
(A)炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物、
(B)分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物、
(C)炭素数16以下のカルボン酸、及び
(D)溶媒。
<2>
(B)成分が、炭素-炭素三重結合を有する化合物であることを特徴とする上記<1>に記載の組成物。
<3>
(B)成分が更に、分子内にカゴ型構造を有する化合物であることを特徴とする上記<1>または<2>に記載の組成物。
<4>
該カゴ型構造がビアダマンタン、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上記<3>に記載の組成物。
<5>
上記<1>〜<4>のいずれか一に記載の組成物を用いて形成した絶縁膜。
<6>上記<5>に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。
It has been found that the above problems are solved by the following configurations <1> to <6>.
<1>
The composition for interlayer insulation films containing the following components.
(A) a hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond,
(B) a compound having at least two carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds in the molecule;
(C) A carboxylic acid having 16 or less carbon atoms, and (D) a solvent.
<2>
(B) Component is a compound which has a carbon-carbon triple bond, The composition as described in said <1> characterized by the above-mentioned.
<3>
The composition according to <1> or <2> above, wherein the component (B) is a compound having a cage structure in the molecule.
<4>
The composition according to <3>, wherein the cage structure is selected from biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane.
<5>
The insulating film formed using the composition as described in any one of said <1>-<4>.
<6> An electronic device having the insulating film according to <5>.

本発明の層間絶縁膜用組成物により、密着性、塗布面状および機械強度に優れる層間絶縁膜を形成することができる。
また、本発明の層間絶縁膜用組成物により、耐熱性および低誘電率という特性を維持しつつ、密着性と機械強度が改良された層間絶縁膜を形成することができる。
また、本発明により、塗布液の経時安定性が非常に良好であり、長期間保存した後にも、良好な層間絶縁膜性能を示す膜を与えることができる層間絶縁膜用組成物を得ることができる。
With the composition for an interlayer insulating film of the present invention, an interlayer insulating film having excellent adhesion, coated surface shape and mechanical strength can be formed.
In addition, the interlayer insulating film composition of the present invention can form an interlayer insulating film with improved adhesion and mechanical strength while maintaining the properties of heat resistance and low dielectric constant.
In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a composition for an interlayer insulating film that has a very good stability over time of a coating solution and can provide a film showing good interlayer insulating film performance even after being stored for a long time. it can.

本発明は、以下の成分を含む層間絶縁膜用組成物(以下、単に“膜形成用組成物”あるいは“組成物”ともいう)に関する。
(A)炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物、
(B)分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物、
(C)炭素数16以下のカルボン酸、及び
(D)溶媒。
以下、各成分について詳細に説明する。
The present invention relates to an interlayer insulating film composition (hereinafter, also simply referred to as “film forming composition” or “composition”) containing the following components.
(A) a hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond,
(B) a compound having at least two carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds in the molecule;
(C) A carboxylic acid having 16 or less carbon atoms, and (D) a solvent.
Hereinafter, each component will be described in detail.

(C)成分:炭素数16以下のカルボン酸
本発明の組成物における(C)成分は炭素数16以下のカルボン酸である。かかるカルボン酸を(A)炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物、及び(B)分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物、と共に添加することにより、長期間保存した後にも、保存前と同様に良好な層間絶縁膜性能を示す膜を与えることができる層間絶縁膜用組成物を得ることができる。すなわち、本発明の層間絶縁膜用組成物は、長期間保存した後にも、低誘電率、耐熱性、密着性及び機械強度などの優れた層間絶縁膜性能を示す膜を形成することができるという、極めて良好な保存安定性を示す。
また、かかる炭素数のカルボン酸であることにより、硬膜後に膜に残留しにくく、低いk値を達成することができるという利点も奏する。
本明細書において、カルボン酸とは、カルボキシ基‐COOHをもつ有機化合物RCOOH(Rは炭化水素基)の総称である。カルボキシル酸ともいう。
本発明において、カルボン酸は、モノカルボン酸であっても、ジカルボン酸やトリカルボン酸のような多価カルボン酸であってもよいが、モノカルボン酸であることが、硬化後の膜中への残留性の観点から好ましい。
また、カルボン酸には、直鎖、分岐鎖あるいは環状の脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸を含み、更に飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸を含む。硬化後の膜中への残留性の観点から、脂肪族カルボン酸が好ましい。
(C) component: C16 or less carboxylic acid (C) component in the composition of this invention is C16 or less carboxylic acid. Such a carboxylic acid has (A) a hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond, and (B) a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond in the molecule. By adding it together with the compound having at least two, it is possible to obtain a composition for an interlayer insulating film that can provide a film exhibiting good interlayer insulating film performance after storage for a long time, as well as before storage. That is, the composition for an interlayer insulating film of the present invention can form a film exhibiting excellent interlayer insulating film performance such as low dielectric constant, heat resistance, adhesion and mechanical strength even after being stored for a long time. Shows very good storage stability.
Further, the use of the carboxylic acid having such a carbon number is advantageous in that a low k value can be achieved because it is difficult to remain in the film after hardening.
In this specification, carboxylic acid is a general term for organic compounds RCOOH (R is a hydrocarbon group) having a carboxy group —COOH. Also called carboxylic acid.
In the present invention, the carboxylic acid may be a monocarboxylic acid or a polycarboxylic acid such as a dicarboxylic acid or a tricarboxylic acid, but the monocarboxylic acid may be added to the cured film. It is preferable from the viewpoint of persistence.
The carboxylic acid includes linear, branched or cyclic aliphatic carboxylic acids and aromatic carboxylic acids, and further includes saturated carboxylic acids and unsaturated carboxylic acids. From the viewpoint of persistence in the film after curing, an aliphatic carboxylic acid is preferred.

本発明において、カルボン酸は、好ましくは炭素数12以下であり、更に好ましくは炭素数8以下であり、最も好ましくは炭素数5以下である。
カルボン酸の沸点は特に制約が無いが、120℃以上のものが好ましく、130℃以上のものがより好ましく、140℃以上のカルボン酸が更に好ましい。揮発性が高すぎると、添加量が多い場合に塗布面状を悪化させる場合がある。
In the present invention, the carboxylic acid preferably has 12 or less carbon atoms, more preferably 8 or less carbon atoms, and most preferably 5 or less carbon atoms.
The boiling point of the carboxylic acid is not particularly limited, but is preferably 120 ° C. or higher, more preferably 130 ° C. or higher, and still more preferably 140 ° C. or higher. If the volatility is too high, the coated surface may be deteriorated when the amount added is large.

本発明の炭素数16以下のカルボン酸として、好ましくは下記式(1)で表されるカルボン酸が挙げられる。
1−COOH (式1)
式1において、R1は、炭素数15以下の炭化水素基である。
より好ましくは、R1は、炭素数1〜15の直鎖、分岐鎖あるいは環状アルキル基、炭素数2〜15の直鎖、分岐鎖あるいは環状アルケニル基、炭素数2〜15の直鎖、分岐鎖あるいは環状アルキニル基、炭素数6〜15のアリール基、炭素数7〜15のアルキルアリール基、炭素数7〜15のアリールアルキル基、炭素数1〜15のカルボキシル基置換アルキル基(ただし、炭素数が1の場合はシュウ酸を表す)が挙げられる。より好ましくは、R1は、アルキル基である。
更に、上記各基は水酸基、カルボキシル基、炭素数1〜3のアルキル基(ただし総炭素数は16以下である)、炭素数1〜3のアルコキシ基(ただし総炭素数は16以下である)、ケト基、チオール基、チオ基を置換基として有していてもよい。
The carboxylic acid having 16 or less carbon atoms of the present invention is preferably a carboxylic acid represented by the following formula (1).
R 1 —COOH (Formula 1)
In Formula 1, R 1 is a hydrocarbon group having 15 or less carbon atoms.
More preferably, R 1 is a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a linear, branched or cyclic alkenyl group having 2 to 15 carbon atoms, a linear or branched chain having 2 to 15 carbon atoms. A chain or cyclic alkynyl group, an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, an alkylaryl group having 7 to 15 carbon atoms, an arylalkyl group having 7 to 15 carbon atoms, a carboxyl group-substituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms (provided that carbon When the number is 1, it represents oxalic acid). More preferably, R 1 is an alkyl group.
Further, each of the above groups is a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (however, the total carbon number is 16 or less), and an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms (however, the total carbon number is 16 or less). , Keto group, thiol group, and thio group may be substituted.

本発明における炭素数16以下のカルボン酸として、具体的には、蟻酸、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、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、2−メチルプロピオン酸、2−メチルブタン酸等のアルカン酸、
アクリル酸、メタクリル酸、2−ブテン酸、2−ブチン酸、桂皮酸、プロピン酸等の不飽和結合含有モノカルボン酸、
安息香酸、p−メチル安息香酸、サリチル酸、メシチレン酸、アニス酸等の芳香族モノカルボン酸
グリコール酸、乳酸、ピルビン酸、メバロン酸等の水酸基あるいはケト基含有モノカルボン酸、
シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等のジカルボン酸、
リンゴ酸、酒石酸等の水酸基含有ジカルボン酸、
フマル酸、マレイン酸等の不飽和基含有ジカルボン酸、
フタル酸、テレフタル酸、トリメシン酸等の芳香族多価カルボン酸、
クエン酸、イソクエン酸等の水酸基含有トリカルボン酸、
等を例示することが出来る。
Specific examples of the carboxylic acid having 16 or less carbon atoms in the present invention include formic acid, acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid, and dodecanoic acid. Alkanoic acids such as tridecanoic acid, tetradecanoic acid, pentadecanoic acid, hexadecanoic acid, 2-methylpropionic acid, 2-methylbutanoic acid,
Unsaturated bond-containing monocarboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, 2-butenoic acid, 2-butynoic acid, cinnamic acid, propionic acid,
Aromatic monocarboxylic acid glycolic acid such as benzoic acid, p-methylbenzoic acid, salicylic acid, mesitylene acid, anisic acid, monocarboxylic acid containing hydroxyl group or keto group such as lactic acid, pyruvic acid, mevalonic acid,
Dicarboxylic acids such as oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid,
Hydroxyl group-containing dicarboxylic acids such as malic acid and tartaric acid,
Unsaturated group-containing dicarboxylic acid such as fumaric acid and maleic acid,
Aromatic polycarboxylic acids such as phthalic acid, terephthalic acid, trimesic acid,
Hydroxyl group-containing tricarboxylic acids such as citric acid and isocitric acid,
Etc. can be illustrated.

本発明の組成物中の(C)成分の含有量は、0.1質量%含有することが好ましく、0.2質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、0.5質量%以上が最も好ましい。添加量の増加により、塗布液の安定性が向上する。
一方、添加量が多すぎると塗布面状が悪化する場合があるので、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が最も好ましい。
なお、(A)成分のアシロキシシランを加水分解した溶液をそのまま本発明の組成物に使用する場合には、アシロキシシランに由来するカルボン酸を本発明の組成物が含むことになる。従って、(A)成分のアシロキシシラン由来のカルボン酸が存在する場合には、これを上記(C)成分の一部として考慮する。
The content of the component (C) in the composition of the present invention is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.2% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more, and 0.5% The mass% or more is most preferable. By increasing the amount added, the stability of the coating solution is improved.
On the other hand, if the addition amount is too large, the coated surface state may be deteriorated, so that it is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and most preferably 3% by mass or less.
In addition, when using the solution which hydrolyzed the acyloxysilane of (A) component for the composition of this invention as it is, the composition of this invention will contain the carboxylic acid derived from an acyloxysilane. Accordingly, when the carboxylic acid derived from the acyloxysilane as the component (A) is present, this is considered as a part of the component (C).

(A)成分:炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物
(A)成分は、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを加水分解して得られる成分である。
従って、(A)成分は、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを加水分解して得られる、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有し、かつ少なくとも1つの水酸基を有する化合物あるいはシラノールが脱水縮合して得られるシロキサンポリマーである。(A)成分の製造方法は後述するが、係る製造方法により得られる(A)成分は、シロキサンポリマー、あるいは水酸基を有するシラノール単量体化合物及び/又はそのオリゴマーの混合物である。(A)の数平均分子量Mnは、1000以下であることが好ましく、750以下がより好ましく、500以下が最も好ましい。
本発明の組成物中の(A)成分の含有量は、0.5〜30質量%含有することが好ましく、1〜25質量%以上がより好ましく、2〜20質量%以上が更に好ましい。
少なすぎると、密着性改善効果が得られず、また多すぎると、k値の上昇やエッチング性の問題が生じる。
(A) Component: Hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond (A) Component is an alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond. It is a component obtained by hydrolysis.
Therefore, the component (A) has at least one carbon-carbon double bond obtained by hydrolysis of an alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond, and at least one It is a siloxane polymer obtained by dehydration condensation of a compound having a hydroxyl group or silanol. Although the manufacturing method of (A) component is mentioned later, the (A) component obtained by the manufacturing method is a mixture of a siloxane polymer or a silanol monomer compound having a hydroxyl group and / or an oligomer thereof. The number average molecular weight Mn of (A) is preferably 1000 or less, more preferably 750 or less, and most preferably 500 or less.
The content of the component (A) in the composition of the present invention is preferably 0.5 to 30% by mass, more preferably 1 to 25% by mass or more, and further preferably 2 to 20% by mass or more.
If the amount is too small, the effect of improving the adhesion cannot be obtained. If the amount is too large, an increase in the k value and a problem of etching property occur.

加水分解を行う際の主溶媒は、本発明の層間絶縁膜組成物(塗布液)中の塗布溶媒としても機能するものであるから、塗布液への溶解性及び塗布面状の観点で、有機溶媒であることが好ましく、アルコール、ケトン、エステル、エーテルであることが好ましく、ケトン、エーテルであることが更に好ましく、ケトン化合物であることが最も好ましい。
また、塗布面状と塗布時の乾燥しやすさの観点で、加水分解を行う際の主溶媒は、常圧における沸点として、90℃〜210℃であることが好ましく、110℃〜190℃であることが更に好ましく、130℃〜170℃であることが最も好ましい。沸点が低すぎると乾燥速度が速すぎるため面状にムラが生じやすい。沸点が高すぎると、膜中への残留量が多くなりすぎる傾向が見られる。
Since the main solvent used for the hydrolysis also functions as a coating solvent in the interlayer insulating film composition (coating liquid) of the present invention, it is organic from the viewpoints of solubility in the coating liquid and coated surface. Solvents are preferred, alcohols, ketones, esters and ethers are preferred, ketones and ethers are more preferred, and ketone compounds are most preferred.
Moreover, from the viewpoint of the coating surface shape and ease of drying during coating, the main solvent used for the hydrolysis is preferably 90 ° C. to 210 ° C. as the boiling point at normal pressure, and 110 ° C. to 190 ° C. More preferably, it is most preferably 130 ° C to 170 ° C. If the boiling point is too low, the drying rate is too high and unevenness in the surface is likely to occur. If the boiling point is too high, the residual amount in the film tends to be too large.

具体的には、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン等を最も好ましい例として挙げることが出来る。   Specifically, cyclohexanone, 2-heptanone, etc. can be mentioned as the most preferred examples.

加水分解は、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを上記溶媒に希釈した後、水を滴下してもよく、あるいは溶媒と水の混合液に、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを滴下してもよい。また、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを希釈せずに(ニートに)水を滴下してもよく、あるいは水に滴下してもよい。
水の添加量は、シラン化合物に対して、通常、1等量以上用いるが、3等量以上用いることが好ましく、5当量以上用いることがより好ましく、8等量以上用いることが更に好ましい。
水には、金属元素が入っていないことが好ましく、各金属元素の含有量は、300ppb以下であることが好ましく、100ppb以下であることがより好ましく、10ppb以下であることがさらに好ましい。従って、蒸留水、超純水等を用いることが好ましい。
Hydrolysis may be performed by diluting an alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond in the above solvent and then adding water dropwise thereto, or adding a mixture of solvent and water to a carbon-carbon dioxygen solution. Alkoxysilane or acyloxysilane having at least one heavy bond may be dropped. Further, water may be added dropwise (neat) without diluting alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond, or may be added dropwise to water.
The amount of water added is usually 1 equivalent or more, preferably 3 equivalents or more, more preferably 5 equivalents or more, and still more preferably 8 equivalents or more, relative to the silane compound.
The water preferably contains no metal elements, and the content of each metal element is preferably 300 ppb or less, more preferably 100 ppb or less, and even more preferably 10 ppb or less. Therefore, it is preferable to use distilled water, ultrapure water, or the like.

更に、本発明では加水分解において酸触媒を使用してもよい。
使用可能な酸触媒としては、塩酸、硫酸、硝酸、スルホン酸、カルボン酸、等、任意の酸を使用して良い。好ましくは、スルホン酸やカルボン酸などの有機酸であり、最も好ましくは、カルボン酸である。
酸触媒の添加量は、目的や温度等の加水分解条件に応じて適宜決定することができる。例えば、加水分解反応の全体量(溶媒、シラン化合物、触媒及び水の総量)の20ppm〜80%である。
Furthermore, in the present invention, an acid catalyst may be used in the hydrolysis.
As an acid catalyst that can be used, any acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sulfonic acid, carboxylic acid and the like may be used. Preferred are organic acids such as sulfonic acid and carboxylic acid, and most preferred is carboxylic acid.
The addition amount of the acid catalyst can be appropriately determined according to the hydrolysis conditions such as the purpose and temperature. For example, it is 20 ppm to 80% of the total amount of hydrolysis reaction (total amount of solvent, silane compound, catalyst and water).

加水分解反応の温度、時間等の条件は基質によって異なり、加水分解反応の速度に応じて適宜設定すればよい。加水分解反応の進行状況は、例えば、アシルオキシシランの場合は、加水分解の結果生じるカルボン酸を1H−NMRで定量することにより確認でき、また、アルコキシシランの場合は、加水分解の結果生じるアルコールを定量することにより確認できる。
一般的な加水分解反応の温度及び時間は、アシルオキシシランの場合は、−30℃〜50℃で1分〜6時間程度であり、アルコキシシランの場合は、0℃〜120℃で1分〜24時間程度である。
反応終了後、反応液をそのまま膜形成用組成物の(A)成分及び(D)成分あるいは(C)成分として使用することができる。ただし、後述するように(D)成分として更に他の溶媒を添加してもよい。
Conditions such as the temperature and time of the hydrolysis reaction vary depending on the substrate, and may be appropriately set according to the rate of the hydrolysis reaction. For example, in the case of acyloxysilane, the progress of the hydrolysis reaction can be confirmed by quantifying the carboxylic acid resulting from the hydrolysis by 1 H-NMR, and in the case of alkoxysilane, the alcohol resulting from the hydrolysis. Can be confirmed by quantitative determination.
In the case of acyloxysilane, the temperature and time of a general hydrolysis reaction are from -30 ° C to 50 ° C for about 1 minute to 6 hours, and in the case of alkoxysilane, from 0 ° C to 120 ° C for 1 minute to 24 hours. It is about time.
After completion of the reaction, the reaction solution can be used as it is as the component (A) and the component (D) or (C) of the film-forming composition. However, you may add another solvent as (D) component so that it may mention later.

本発明で好適に用いられるアルコキシシラン、アシロキシシランとしては、炭素-炭素二重結合を有することが必須であるが、炭素-炭素二重結合としては芳香環の一部を構成するものは含めない。   The alkoxysilane and acyloxysilane preferably used in the present invention must have a carbon-carbon double bond, but the carbon-carbon double bond includes those constituting a part of the aromatic ring. Absent.

本明細書において、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランは、好ましくは下記一般式(1)で表されるトリアルコキシシランまたはトリアシロキシシラン化合物である。

Figure 2008231383
式中、R1はアルキル基若しくはアシル基である。 In the present specification, the alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond is preferably a trialkoxysilane or triacyloxysilane compound represented by the following general formula (1).
Figure 2008231383
In the formula, R 1 is an alkyl group or an acyl group.

一般式(1)におけるアルキル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、さらに好ましくはメチル、エチル及びプロピル基が挙げられる。
一般式(1)におけるアシル基は、好ましくは炭素数1〜7のアルカノイル基(R’C=O:R’は水素、炭素数1〜6のアルキル基)であり、さらに好ましくはホルミル、アセチル及びプロパノイル基が挙げられる。
The alkyl group in the general formula (1) is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably methyl, ethyl and propyl groups.
The acyl group in the general formula (1) is preferably an alkanoyl group having 1 to 7 carbon atoms (R′C═O: R ′ is hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), more preferably formyl or acetyl. And propanoyl groups.

(A)成分は、典型的には、上記炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランを、水を含む溶媒中に添加して、あるいは希釈せずにニートの状態で水を添加して、加水分解反応を行うことにより製造できる。
希釈して加水分解反応を行う場合には、反応基質濃度(希釈率)は、10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、更に好ましくは3質量%以下であり、最も好ましくは2.5質量%以下である。また、反応基質濃度は、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.2質量%以上であることが最も好ましい。濃度が薄すぎると、塗布液作成の際、溶媒量が多すぎて目標の添加量に調整できない場合がある。
The component (A) is typically added neat without adding or diluting the alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond to a solvent containing water. It can manufacture by adding water and performing a hydrolysis reaction.
When the hydrolysis reaction is performed after dilution, the reaction substrate concentration (dilution ratio) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. Most preferably, it is 2.5 mass% or less. The reaction substrate concentration is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and most preferably 0.2% by mass or more. If the concentration is too low, the amount of solvent may be too large to adjust the target addition amount when preparing the coating solution.

炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの具体例として、トリメトキシ(ビニル)シラン、アリル(トリメトキシ)シラン、スチリル(トリメトキシ)シラン、トリメトキシ(ビニル)シラン、3−メタクリロイロキシプロピル(トリメトキシ)シラン、トリエトキシ(ビニル)シラン、アリル(トリエトキシ)シラン、スチリル(トリエトキシ)シラン、3−メタクリロイロキシプロピル(トリエトキシ)シラン、トリアセトキシ(ビニル)シラン、アリル(トリアセトキシ)シラン、スチリル(トリアセトキシ)シラン、3−メタクリロイロキシプロピル(トリアセトキシ)シラン等を挙げることが出来る。
加水分解反応の速度に優れる点で、アシロキシシランが好ましく、耐熱性の観点でビニル基が好ましいため、トリアセトキシ(ビニル)シランが最も好ましい。
Specific examples of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond include trimethoxy (vinyl) silane, allyl (trimethoxy) silane, styryl (trimethoxy) silane, trimethoxy (vinyl) silane, 3-methacryloyl Roxypropyl (trimethoxy) silane, triethoxy (vinyl) silane, allyl (triethoxy) silane, styryl (triethoxy) silane, 3-methacryloyloxypropyl (triethoxy) silane, triacetoxy (vinyl) silane, allyl (triacetoxy) silane, Examples include styryl (triacetoxy) silane and 3-methacryloyloxypropyl (triacetoxy) silane.
Acyloxysilane is preferable from the viewpoint of excellent hydrolysis reaction rate, and vinyl group is preferable from the viewpoint of heat resistance. Therefore, triacetoxy (vinyl) silane is most preferable.

(B)成分:分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物
(B)成分としては、分子内に、炭素−炭素二重結合及び炭素−炭素三重結合から選択される結合を少なくとも2つ有する化合物であれば特に限定無く使用することが出来るが、成膜性の観点で、重合体であることが好ましく、重量平均分子量500以上のものが好ましく、1000以上がより好ましく、2000以上が最も好ましい。
本発明の組成物中の(B)成分の含有量は、20質量%以上含有することが好ましく、30質量%以上がより好ましく、50質量%以上が更に好ましい。
Component (B): Compound having at least two carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds in the molecule. (B) Component includes carbon-carbon double bond and carbon-carbon triple bond in the molecule. Any compound having at least two bonds selected from the above can be used without any particular limitation, but from the viewpoint of film formability, a polymer is preferable, and a polymer having a weight average molecular weight of 500 or more is preferable. The above is more preferable, and 2000 or more is most preferable.
The content of the component (B) in the composition of the present invention is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and still more preferably 50% by mass or more.

(B)成分が重合体である場合には、下記一般式(2)及び/又は(3)で表されるモノマーを後述するような方法で重合した化合物であってもよい。

Figure 2008231383
When the component (B) is a polymer, it may be a compound obtained by polymerizing a monomer represented by the following general formula (2) and / or (3) by a method described later.
Figure 2008231383

式中、R2は、置換基を有していてもよい、炭素数1〜30の、直鎖、分岐鎖あるいは環状のm価の炭化水素基である。炭化水素基の具体例としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルケニル基、炭素数1〜10のアルキニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数10〜20のカゴ型構造基が挙げられる。より好ましくは炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数10〜20のカゴ型構造基が挙げられる。
mは1以上であり、好ましくは2以上であり、R2の価数以下である。すなわち、一般式(2)及び(3)において、mはR2に直接結合する二重結合あるいは三重結合の数を意味するため、R2の表す価数がmのとりえる最大値である。
In the formula, R 2 is a linear, branched or cyclic m-valent hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent. Specific examples of the hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and 10 to 20 carbon atoms. The cage-type structural group of More preferably, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a cage structure group having 10 to 20 carbon atoms can be used.
m is 1 or more, preferably 2 or more, and less than the valence of R 2 . That is, in the general formulas (2) and (3), m means the number of double bonds or triple bonds directly bonded to R 2, and therefore the valence represented by R 2 is the maximum value that m can take.

前記置換基としては、ハロゲン原子(フッ素、塩素、臭素等)、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10〜20のカゴ型構造基、または炭素数0〜20のシリル基が挙げられる。より好ましくは炭素数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である。   Examples of the substituent include a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, etc.), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a cage structure group having 10 to 20 carbon atoms, or 0 carbon atoms. ˜20 silyl groups. More preferred are an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and particularly preferred is an alkyl group.

Xはそれぞれ独立に、水素原子、あるいは炭素数1〜20程度の炭化水素基である。前記炭化水素基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、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、炭素数1〜20のカルバモイル基等を表す。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のカルバモイル基が挙げられ、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。   X is each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having about 1 to 20 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a silyl group having 0 to 20 carbon atoms. Group, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms, 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 Examples thereof include 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.

本明細書においてモノマーとは、互いに重合して2量体以上の重合体になるものを指す。この重合体は、ホモポリマーでもコポリマーでも良い。   In the present specification, the term “monomer” refers to a monomer that is polymerized to be a dimer or higher polymer. This polymer may be a homopolymer or a copolymer.

一般式(2)及び/又は(3)で表されるモノマーの重合反応はモノマーに置換した重合性基(炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合)によって起こる。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 represented by the general formula (2) and / or (3) is caused by a polymerizable group (carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond) substituted on the 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.

本発明において、一般式(2)及び/又は(3)で表されるモノマーの重合反応は非金属の重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。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、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が、特に有機過酸化物が好ましい。
In the present invention, the polymerization reaction of the monomer represented by the general formula (2) and / or (3) is preferably performed in the presence of a nonmetallic polymerization initiator. For example, a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond can 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.
As the polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is preferably used, and an organic peroxide is particularly preferable.

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等が好ましく用いられる。
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, perbutyl C, etc. Dialkyl peroxides such as perbutyl D, diacyl peroxides such as niper BW, peroxyesters such as perbutyl Z and perbutyl L, and peroxydicarbonates such as peroyl TCP 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 Etc. are preferably used.

本発明において重合開始剤は1種のみ、または2種以上を混合して用いてもよい。本発明において、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。   In the present invention, the polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more. In the present invention, 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, relative to 1 mol of the monomer. .

本発明において一般式(2)及び/又は(3)で表されるモノマーの重合反応は遷移金属触媒存在下で行うことも好ましい。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例えばPd(PPh34、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、WCl6等のW系触媒、MoCl5等のMo系触媒、TaCl5等のTa系触媒、NbCl5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。 In the present invention, the polymerization reaction of the monomer represented by the general formula (2) and / or (3) is also preferably performed in the presence of a transition metal catalyst. For example, a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond may be a Pd-based catalyst such as Pd (PPh 3 ) 4 , Pd (OAc) 2 , Ziegler-Natta catalyst, nickel acetylacetonate, etc. polymerized using a Ni-based catalyst, W-based catalyst such as WCl 6, Mo-based catalysts such as MoCl 5, Ta catalysts such as TaCl 5, Nb-based catalyst such as NbCl 5, Rh-based catalyst, a Pt-based catalyst and the like It is preferable.

本発明において遷移金属触媒は1種のみ、または2種以上を混合して用いてもよい。本発明において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。   In the present invention, only one transition metal catalyst or a mixture of two or more transition metal catalysts may be used. In the present invention, 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.

一般式(2)及び(3)におけるR2として、耐熱性と低誘電率の両立の観点から、カゴ型構造を含む基であることが特に好ましい。また、炭素−炭素三重結合を有する一般式(3)の化合物の方が、耐熱性の観点からより好ましい。 R 2 in the general formulas (2) and (3) is particularly preferably a group including a cage structure from the viewpoint of achieving both heat resistance and a low dielectric constant. Moreover, the compound of General formula (3) which has a carbon-carbon triple bond is more preferable from a heat resistant viewpoint.

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 points 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. .

本発明のカゴ型構造は飽和、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 of 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 low dielectric constant.

本発明のカゴ型構造は、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、ドデカヘドランであり、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 of the present invention is preferably adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, tetramantane, dodekahedran, more preferably adamantane, biadamantane, diamantane, and particularly beadamantane in that it has a low dielectric constant. Diamantane is preferred.

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) ), 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 to 6 carbon atoms 20 arylsulfonyl groups (such as phenylsulfonyl), nitro groups, cyano groups, silyl groups (such as triethoxysilyl, methyldiethoxysilyl, trivinylsilyl) and the like.

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.

また、本発明において、“分子内にカゴ型構造を有する化合物”とは、カゴ型構造を有するモノマーの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。
前記モノマーの重合方法については、一般式(2)及び(3)の化合物の重合方法について述べた方法を適用することができる。
In the present invention, the “compound having a cage structure in the molecule” is preferably a polymer of a monomer having a cage structure. Here, the term “monomer” refers to a monomer that is polymerized to be a dimer or higher polymer. This polymer may be a homopolymer or a copolymer.
As the polymerization method of the monomer, the method described for the polymerization method of the compounds of the general formulas (2) and (3) can be applied.

“分子内にカゴ型構造を有する化合物”におけるカゴ型構造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、本ポリマーからかご化合物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 cage structure in the “compound having a cage structure in the molecule” may be substituted as a pendant group in the polymer and may be a part of the polymer main chain, but it becomes a part of the polymer main chain. The form 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 compound 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.

本発明の“分子内にカゴ型構造を有する化合物”は、低分子化合物であっても高分子化合物(たとえばポリマー)であっても良いが、好ましいものはポリマーである。カゴ型構造を有する化合物がポリマーである場合、その質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ポリマーは分子量分布を有する樹脂組成物として絶縁膜形成用塗布液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。   The “compound having a cage structure in the molecule” of the present invention may be a low molecular compound or a high molecular compound (for example, a polymer), but is preferably a polymer. When the compound having a cage structure is a polymer, the mass average molecular weight is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 200,000, and particularly preferably 10,000 to 100,000. The polymer having a cage structure may be contained in the insulating film forming coating solution 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.

本発明の“分子内にカゴ型構造を有する化合物”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モノマーの重合体であることが好ましく、さらに式(2)または(3)で表され、かつR2が上述したカゴ型構造を有する基である化合物がより好ましい。更には、下記式(I)〜(VI)で表される化合物の重合体であることがより好ましい。 The “compound having a cage structure in the molecule” of the present invention is preferably a polymer of a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, and further represented by the formula (2) or ( The compound represented by 3) and R 2 is a group having the cage structure described above is more preferable. Furthermore, a polymer of a compound represented by the following formulas (I) to (VI) is more preferable.

Figure 2008231383
Figure 2008231383

式(I)〜(VI)中、
1〜X8はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基、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、炭素数1〜20のカルバモイル基等を表す。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)、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基または炭素数0〜20のシリル基を表し、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、Y1〜Y8は更に別の置換基で置換されていてもよい。
In formulas (I) to (VI),
X 1 to X 8 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a carbon number. A silyl group having 0 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms, a carbamoyl group having 1 to 20 carbon atoms and the like are represented. 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 each independently represents a halogen atom (fluorine, chlorine, bromine, etc.), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a silyl group having 0 to 20 carbon atoms; Preferably they are a C1-C10 alkyl group and C6-C20 aryl group which may have a substituent, Especially preferably, they are an alkyl group (methyl group etc.).
X 1 to X 8 and Y 1 to Y 8 may be further substituted with another substituent.

1、5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2〜3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、8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2〜3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 2 to 3, 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 2 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.

本発明のカゴ型構造を有するモノマーは好ましくは上記式(II)、(III)、(V)、(VI)であり、より好ましくは上記式(II)、(III)であり、特に好ましくは上記式(III)で表される化合物である。   The monomer having a cage structure of the present invention is preferably the above formula (II), (III), (V), (VI), more preferably the above formula (II), (III), particularly preferably. It is a compound represented by the above formula (III).

本発明のカゴ型構造を有する化合物は2つ以上を併用しても良く、また、本発明のカゴ型構造を有するモノマーを2種以上共重合しても良い。
重合して得られる化合物が、分子内に、炭素−炭素二重結合及び炭素−炭素三重結合から選択される結合を少なくとも2つ有する化合物となるように、式(I)〜(VI)のモノマーを適宜選択して組み合わせて共重合することができる。
Two or more compounds having the cage structure of the present invention may be used in combination, or two or more monomers having the cage structure of the present invention may be copolymerized.
Monomers of formulas (I) to (VI) so that the compound obtained by polymerization is a compound having at least two bonds selected from a carbon-carbon double bond and a carbon-carbon triple bond in the molecule. Can be appropriately selected and combined for copolymerization.

本発明のカゴ構造を有する化合物は有機溶剤へ十分な溶解性を有することが好ましい。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 of the present invention preferably has sufficient solubility in an organic solvent. 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.

本発明のカゴ型構造を有する化合物としては、例えば特開平11−322929号、特開2003−12802号、特開2004−18593号記載のポリベンゾオキサゾール、特開2001−2899号に記載のキノリン樹脂、特表2003−530464号、特表2004−535497号、特表2004−504424号、特表2004−504455号、特表2005−501131号、特表2005−516382号、特表2005−514479号、特表2005−522528号、特開2000−100808号、米国特許6509415号に記載のポリアリール樹脂、特開平11−214382号、特開2001−332542号、特開2003−252982号、特開2003−292878号、特開2004−2787号、特開2004−67877号、特開2004−59444号に記載のポリアダマンタン、特開2003−252992号、特開2004−26850号に記載のポリイミド等が挙げられる。   Examples of the compound having a cage structure of the present invention include polybenzoxazoles described in JP-A Nos. 11-322929, 2003-12802, and 2004-18593, and quinoline resins described in JP-A-2001-2899. Special table 2003-530464, Special table 2004-535497, Special table 2004-504424, Special table 2004-504455, Special table 2005-501131, Special table 2005-516382, Special table 2005-514479, JP-A-2005-522528, JP-A-2000-100808, US Pat. No. 6,509,415, polyaryl resins, JP-A-11-214382, JP-A-2001-332542, JP-A-2003-252882, JP-A-2003-292878 No., JP2004-2787 , JP 2004-67877, poly adamantane described in JP 2004-59444, JP 2003-252992, polyimides and the like described in JP 2004-26850.

以下に本発明で使用できるカゴ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 2008231383
Figure 2008231383

Figure 2008231383













Figure 2008231383













Figure 2008231383

















Figure 2008231383

















Figure 2008231383






Figure 2008231383






Figure 2008231383







Figure 2008231383







Figure 2008231383
Figure 2008231383

重合反応で使用する溶媒は、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、アルコールアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、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、アニソール等のエーテル系溶剤、トルエン、キシレン、メシチレン、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン、ペンタメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、1,4−ジ−t−ブチルベンゼン、1,3,5−トリエチルベンゼン、1,3,5−トリ−t−ブチルベンゼン、4−t−ブチル−オルトキシレン、1−メチルナフタレン、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、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、1,4−ジ−t−ブチルベンゼン、1,3,5−トリ−t−ブチルベンゼン、4−t−ブチル−オルトキシレン、1−メチルナフタレン、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、イソプロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン、1,3,5−トリ−t−ブチルベンゼン、1−メチルナフタレン、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、t−ブチルベンゼン、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。
As the solvent used in the polymerization reaction, any solvent may 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 obtained polymer. . For example, alcohol solvents such as water, methanol, ethanol and propanol, alcohol solvents such as alcohol acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, acetophenone, ethyl acetate, butyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, γ-butyrolactone, methyl benzoate Ester solvents such as dibutyl ether and anisole, toluene, xylene, mesitylene, 1,2,4,5-tetramethylbenzene, pentamethylbenzene, isopropylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene, t- Butylbenzene, 1,4-di-t-butylbenzene, 1,3,5-triethylbenzene, 1,3,5-tri-t-butylbenzene, 4-t-butyl-orthoxylene, 1-methylnaphtha Aromatic hydrocarbon solvents such as 1,3,5-triisopropylbenzene, amide solvents such as N-methylpyrrolidinone and dimethylacetamide, carbon tetrachloride, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1 Halogen solvents such as 1,2-dichlorobenzene and 1,2,4-trichlorobenzene, and aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, heptane, octane and cyclohexane can be used. Among these, more 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, 1,2,4,5. -Tetramethylbenzene, isopropylbenzene, t-butylbenzene, 1,4-di-t-butylbenzene, 1,3,5-tri-t-butylbenzene, 4-t-butyl-orthoxylene, 1-methylnaphthalene 1,3,5-triisopropylbenzene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, more preferably tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, anisole, toluene Xylene, mesitylene, isopropylbenzene, t-butylbenzene, 1,3,5-tri-t-butylbenzene, 1-methylnaphthalene, 1,3,5-triisopropylbenzene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1 , 2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, particularly preferably γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butylbenzene, 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℃〜200℃、より好ましくは50℃〜170℃、特に好ましくは100℃〜150℃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。
重合して得られるポリマーの質量平均分子量の好ましい範囲は1000〜500000、より好ましくは5000〜300000、特に好ましくは10000〜200000である。
Optimum conditions for the polymerization reaction in the present invention vary depending on the polymerization initiator, monomer, solvent type, concentration, and the like, but preferably the internal temperature is 0 ° C to 200 ° C, more preferably 50 ° C to 170 ° C, and particularly preferably 100. C. to 150.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.
The preferable range of the weight average molecular weight of the polymer obtained by polymerization is 1000 to 500000, more preferably 5000 to 300000, and particularly preferably 10000 to 200000.

本発明のカゴ構造を有する化合物は、例えば市販の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Macromolecules., 1991年24巻5266〜5268頁、1995年28巻5554〜5560、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、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。
本発明の重合体は単独で使用しても2種以上を混合して使用してもよい。
The compound having a cage structure of the present invention is prepared, for example, by using commercially available diamantane as a raw material and reacting with bromine in the presence or absence of an aluminum bromide catalyst to introduce a bromine atom at a desired position, followed by aluminum bromide, chloride. Synthesis by introducing 2,2-dibromoethyl group by reacting with vinyl bromide and Friedel-Crafts in the presence of Lewis acids such as aluminum and iron chloride, followed by dehydrobration with a strong base and conversion to ethynyl group. be able to. Specifically, it is synthesized according to the method described in Macromolecules., 1991, 24, 5266-5268, 1995, 28, 5554-5560, Journal of Organic Chemistry., 39, 2995-3003 (1974), etc. I can do it.
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.
The polymer of this invention may be used individually or may be used in mixture of 2 or more types.

(D)成分:溶媒
本発明の層間絶縁膜用組成物に用いられる溶媒は、成分(A)の加水分解時に用いた溶媒をそのまま用いてもよく、下記塗布溶剤を新たに添加してもよい。成分(A)の加水分解時に用いた溶媒をそのまま用いる場合には、加水分解時の主溶媒が、塗布液の塗布溶媒としても機能することになる。ただし、前記主溶媒に下記塗布溶剤を更に用いてもよい。
本発明に用いられる塗布溶剤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−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。
(D) Component: Solvent The solvent used in the composition for an interlayer insulating film of the present invention may be the solvent used at the time of hydrolysis of the component (A), or the following coating solvent may be newly added. . When the solvent used at the time of hydrolysis of the component (A) is used as it is, the main solvent at the time of hydrolysis also functions as a coating solvent for the coating solution. However, the following coating solvent may be further used as the main solvent.
Although the coating solvent used in the present invention is not particularly limited, for example, alcohol solvents such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-ethoxymethanol, 3-methoxypropanol, 1-methoxy-2-propanol, Ketone solvents such as acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, acetic acid Esters such as pentyl, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, and γ-butyrolactone , Ether solvents such as diisopropyl ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetol, veratrol, aromatic hydrocarbon solvents such as mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, t-butylbenzene, N-methylpyrrolidinone, dimethyl Examples include amide solvents such as acetamide, and these may be used alone or in admixture of two or more.

より好ましい塗布溶剤は、1−メトキシ−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、2−ヘプタノン、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−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。
More preferable coating solvents are 1-methoxy-2-propanol, propanol, acetylacetone, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butyl. Benzene, particularly preferably 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene, and anisole.
The solid content 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.

本発明の膜形成用組成物には不純物として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100×1010cm-2以下が好ましく、より好ましくは50×1010cm-2以下、特に好ましくは10×1010cm-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10000×1010cm-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400×1010cm-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100×1010cm-2以下が好ましく、より好ましくは50×1010cm-2以下、特に好ましくは10×1010cm-2以下である。
The film-forming composition of the present invention preferably has a sufficiently low metal content as an impurity. 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 is 100 × 10 10 cm −2 or less. Is more preferably 50 × 10 10 cm −2 or less, and particularly preferably 10 × 10 10 cm −2 or less. Further, Br which is halogen can be observed, and the residual amount is preferably 10000 × 10 10 cm −2 or less, more preferably 1000 × 10 10 cm −2 or less, particularly preferably 400 × 10 10 cm −2 or less. is there. Further, although Cl can be observed as halogen, the remaining amount is preferably 100 × 10 10 cm −2 or less, more preferably 50 × 10 10 cm −2 or less from the viewpoint of damaging the CVD apparatus, the etching apparatus and the like. Particularly preferably, it is 10 × 10 10 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 adhesive agent.

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%程度のものである。   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 It is.

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、更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, and cationic surfactants, and also include 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、膜形成塗布液の全量に対して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 or less with respect to the total amount of the film-forming coating solution. More preferably.

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 2008231383
Figure 2008231383

式中Rは水素原子または炭素原子数1〜5のアルキル基であり、xは1〜20の整数であり、m、nはそれぞれ独立に2〜100の整数である。複数の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 having 1 to 5 carbon atoms, x is an integer of 1 to 20, and m and n are each independently an integer of 2 to 100. A plurality of R may be the same or different.

本発明に使用するシリコ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 silicon-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, N-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、メチルジフェニルクロロシラン、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、ジフェニルジメトキシシラン、フェ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。官能性シランカップリング剤が密着促進剤として好ましい。   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-chloropropylmethyldimethoxysila 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane , Methyldimethoxysilane, dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, N, N'-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole, vinyltrichlorosilane, benzotriazole, benz Imidazole, indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mer Hept benzothiazole, 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, mercaptopyrimidine, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, may be mentioned thiourea compounds. Functional silane coupling agents are preferred as adhesion promoters.

上記シランカップリング剤あるいは密着促進剤の使用量は、本発明の効果、特に密着性及び保存安定性を損なわない量であることが好ましい。具体的には、全固形分に対して、0〜20質量部程度であることが好ましい。また、シランカップリング剤あるいは密着促進剤が、炭素−炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシラン基若しくはアシロキシシラン基を有する化合物である場合には、その化合物と(A)成分との合計濃度は30質量%以下であることが好ましい。   The amount of the silane coupling agent or adhesion promoter used is preferably an amount that does not impair the effects of the present invention, particularly adhesion and storage stability. Specifically, it is preferably about 0 to 20 parts by mass with respect to the total solid content. When the silane coupling agent or adhesion promoter is a compound having an alkoxysilane group or an acyloxysilane group having at least one carbon-carbon double bond, the sum of the compound and the component (A) The concentration is preferably 30% by mass or less.

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、膜形成用塗布液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。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, and the solubility in a solvent used in a coating solution for film formation, the polymer of the present invention. It is necessary to satisfy the compatibility with. 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。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、組成物の消費量を抑制する観点より、予備的に組成物の主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 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 truck 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 a rotational speed of about 1300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate from the viewpoint of in-plane uniformity of the film. 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. In addition, from the viewpoint of suppressing the consumption of the composition, it is also possible to use a method in which only the main solvent of the composition is preliminarily discharged onto the substrate to form a liquid film, and then the composition is discharged from there. it can. 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 heat treatment method is not particularly limited, but generally used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. are applied. 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 a 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.

本発明において、重合体は基盤上に塗布した後に加熱処理することによって硬化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。   In the present invention, it is particularly preferred that the polymer is cured by heat treatment after coating on the 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.

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。   Moreover, in this invention, you may make it harden | cure by raise | generating 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.

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0〜50keVが好ましく、より好ましくは0〜30keV、特に好ましくは0〜20keVである。電子線の総ドーズ量は好ましくは0〜5μC/cm2、より好ましくは0〜2μC/cm2、特に好ましくは0〜1μC/cm2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、基盤周囲の雰囲気は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。 The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 0 to 50 keV, more preferably 0 to 30 keV, and particularly preferably 0 to 20 keV. The total dose of the electron beam is preferably 0 to 5 μC / cm 2 , more preferably 0 to 2 μC / cm 2 , and particularly preferably 0 to 1 μC / cm 2 . 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.

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、基盤周囲の雰囲気は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。 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, and other layers of the interlayer insulating film may be added as necessary. 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、更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。   The film obtained 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. Further, after the etching process, ashing can be performed for the purpose of removing the photoresist or the like used in the process, 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。更に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 planarize 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 Co., Ltd., Ebara Corporation, etc.) can be used suitably. Furthermore, it can be washed to remove the slurry residue 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。
更に、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.
Furthermore, 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。
<合成例1>化合物A−1の合成
遮光された非ガラス製反応容器にシクロヘキサノン1100g、超純水5.81gを測り取り、25℃で攪拌しながら、トリアセトキシ(ビニル)シラン25.0gをゆっくりと滴下した。得られた反応液を化合物A−1を含む溶液として塗布液作成に用いた。
(アセトキシ基由来の酢酸含有濃度:約0.57質量%)
The following examples illustrate the invention and are not intended to limit its scope.
<Synthesis Example 1> Synthesis of Compound A-1 In a light-shielded non-glass reaction vessel, 1100 g of cyclohexanone and 5.81 g of ultrapure water were measured, and 25.0 g of triacetoxy (vinyl) silane was added while stirring at 25 ° C. It was dripped slowly. The obtained reaction solution was used for preparing a coating solution as a solution containing Compound A-1.
(Concentration of acetic acid derived from acetoxy group: about 0.57% by mass)

<合成例2>化合物A−2の合成
遮光された非ガラス製反応容器にトリアセトキシ(ビニル)シラン25.0gを測り取り、十分に攪拌し、内温が5℃以下になるように冷却しながら、超純水5.81gをゆっくりと滴下した。25℃にて2時間攪拌後、得られた反応液をシクロヘキサノン1100gにて希釈し、化合物A−2を含む溶液を作成し塗布液作成に用いた。
(アセトキシ基由来の酢酸含有濃度:約0.57質量%)
<Synthesis Example 2> Synthesis of Compound A-2 In a light-shielded non-glass reaction vessel, 25.0 g of triacetoxy (vinyl) silane was measured, stirred sufficiently, and cooled so that the internal temperature was 5 ° C. or less. Then, 5.81 g of ultrapure water was slowly added dropwise. After stirring at 25 ° C. for 2 hours, the resulting reaction solution was diluted with 1100 g of cyclohexanone to prepare a solution containing Compound A-2 and used for coating solution preparation.
(Concentration of acetic acid derived from acetoxy group: about 0.57% by mass)

<合成例3>化合物A−3の合成
遮光された非ガラス製反応容器に約20ppmの塩酸を含有するトリメトキシ(ビニル)シラン25.0gを測り取り、十分に攪拌し、内温が5℃以下になるように冷却しながら、超純水5.81gをゆっくりと滴下した。20℃にて10分攪拌後、得られた反応液をシクロヘキサノン1100gにて希釈し、化合物A−3を含む溶液を作成し塗布液作成に用いた。
(酢酸含有濃度:0.00質量%)
<Synthesis Example 3> Synthesis of Compound A-3 In a light-shielded non-glass reaction vessel, 25.0 g of trimethoxy (vinyl) silane containing about 20 ppm of hydrochloric acid was measured and stirred sufficiently, and the internal temperature was 5 ° C. or less. While cooling so that 5.81 g of ultrapure water was slowly added dropwise. After stirring at 20 ° C. for 10 minutes, the obtained reaction solution was diluted with 1100 g of cyclohexanone to prepare a solution containing Compound A-3 and used for preparing a coating solution.
(Acetic acid-containing concentration: 0.00% by mass)

<合成例4>化合物A−4の合成
遮光された非ガラス製反応容器にトリメトキシ(ビニル)シラン10.0g、酢酸40.5g、シクロヘキサノン80.6gを測り取り、十分に攪拌し、内温が5℃以下になるように冷却しながら、超純水12.1gをゆっくりと滴下した。25℃にて8時間攪拌後、得られた反応液をシクロヘキサノン573gにて希釈し、化合物A−4を含む溶液を作成し塗布液作成に用いた。
(酢酸含有濃度:約5.65質量%)
<Synthesis Example 4> Synthesis of Compound A-4 In a light-shielded non-glass reaction vessel, 10.0 g of trimethoxy (vinyl) silane, 40.5 g of acetic acid, and 80.6 g of cyclohexanone were measured and stirred sufficiently, and the internal temperature was While cooling to 5 ° C. or lower, 12.1 g of ultrapure water was slowly added dropwise. After stirring at 25 ° C. for 8 hours, the resulting reaction solution was diluted with 573 g of cyclohexanone to prepare a solution containing Compound A-4 and used for coating solution preparation.
(Acetic acid-containing concentration: about 5.65 mass%)

ポリマーの合成
Macromolecules.,5266頁(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た。
次に、4,9−ジエチニルジアマンタン100gと563gのジフェニルエーテルを反応容器内に入れ、窒素気流下で攪拌しながら内温155℃に加熱し、4,9−ジエチニルジアマンタンを完全に溶解した。次に、ジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)21.6gをジフェニルエーテル18.9gに溶解した溶液を、反応液の内温を150℃〜160℃に保ちながら、1時間かけて反応液へ滴下した。
反応後、反応液を50℃まで冷却後、2−プロパノール4Lに添加し、析出した固体を濾過して、2−プロパノールで洗浄した。得られた重合体をTHF400mlに溶解して、メタノール4Lへ添加し、再沈精製した。真空乾燥後、重量平均分子量約3.8万の重合体(1)を62g得た。
Polymer synthesis
According to the synthesis method described in Macromolecules., Page 5266 (1991), 4,9-diethynyldiamantane was synthesized.
Next, 100 g of 4,9-diethynyldiamantane and 563 g of diphenyl ether were placed in a reaction vessel and heated to an internal temperature of 155 ° C. with stirring under a nitrogen stream to completely dissolve 4,9-diethynyldiamantane. did. Next, a solution obtained by dissolving 21.6 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) in 18.9 g of diphenyl ether was reacted over 1 hour while maintaining the internal temperature of the reaction solution at 150 ° C. to 160 ° C. It was dripped.
After the reaction, the reaction solution was cooled to 50 ° C., added to 4 L of 2-propanol, and the precipitated solid was filtered and washed with 2-propanol. The obtained polymer was dissolved in 400 ml of THF, added to 4 L of methanol, and purified by reprecipitation. After vacuum drying, 62 g of polymer (1) having a weight average molecular weight of about 38,000 was obtained.

<実施例1>
重合体(1)1.00gおよび合成例1で作成した化合物(A−1)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.017g)をシクロヘキサノン30.00gに完全に溶解させて塗布液1を調製した。(塗布液1の酢酸含有濃度:約0.05%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 1>
A solution containing 1.00 g of the polymer (1) and 3.00 g (acetic acid content: about 0.017 g) containing the compound (A-1) prepared in Synthesis Example 1 was completely dissolved in 30.00 g of cyclohexanone. 1 was prepared. (Concentration of acetic acid in coating solution 1: approx. 0.05%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例2>
重合体(1)1.00gおよび合成例1で作成した化合物(A−1)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.017g)、酢酸0.10gをシクロヘキサノン29.90gに完全に溶解させて塗布液2を調製した。(塗布液2の酢酸含有濃度:約0.345%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 2>
A solution containing 1.00 g of the polymer (1) and the compound (A-1) prepared in Synthesis Example 1 (3.00 g (acetic acid content: about 0.017 g)) and 0.10 g of acetic acid were completely dissolved in 29.90 g of cyclohexanone. Dissolved to prepare coating solution 2. (Concentration of acetic acid in coating solution 2: about 0.345%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例3>
重合体(1)1.00gおよび合成例1で作成した化合物(A−1)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.017g)、酢酸0.50gをシクロヘキサノン29.50gに完全に溶解させて塗布液3を調製した。(塗布液3の酢酸含有濃度:約1.52%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 3>
A solution containing 3.00 g of polymer (1) and compound (A-1) prepared in Synthesis Example 1 (acetic acid content: about 0.017 g) and 0.50 g of acetic acid completely into 29.50 g of cyclohexanone. A coating solution 3 was prepared by dissolving. (Concentration of acetic acid in coating solution 3: about 1.52%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例4>
重合体(1)1.00gおよび合成例3で作成した化合物(A−3)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.00g)、酢酸0.10gをシクロヘキサノン29.90gに完全に溶解させて塗布液2を調製した。(塗布液4の酢酸含有濃度:約0.294%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 4>
A solution containing 1.00 g of the polymer (1) and the compound (A-3) prepared in Synthesis Example 3 (3.00 g (acetic acid content: about 0.00 g)) and 0.10 g of acetic acid completely into 29.90 g of cyclohexanone. Dissolved to prepare coating solution 2. (Acetic acid content concentration of coating solution 4: about 0.294%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例5>
重合体(1)1.00gおよび合成例2で作成した化合物(A−2)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.017g)をシクロヘキサノン30.00gに完全に溶解させて塗布液5を調製した。(塗布液5の酢酸含有濃度:約0.05%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 5>
A solution containing 3.00 g (acetic acid content: about 0.017 g) of the polymer (1) 1.00 g and the compound (A-2) prepared in Synthesis Example 2 is completely dissolved in 30.00 g of cyclohexanone. 5 was prepared. (Concentration of acetic acid in coating solution 5: about 0.05%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例6>
重合体(1)1.00gおよび合成例3で作成した化合物(A−3)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.00g)、乳酸0.10gをシクロヘキサノン29.90gに完全に溶解させて塗布液2を調製した。(塗布液6の乳酸含有濃度:約0.294%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 6>
A solution containing 1.00 g of the polymer (1) and the compound (A-3) prepared in Synthesis Example 3 (3.00 g of acetic acid content: about 0.00 g) and 0.10 g of lactic acid were completely dissolved in 29.90 g of cyclohexanone. Dissolved to prepare coating solution 2. (Concentration of lactic acid in coating solution 6: about 0.294%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例7>
重合体(1)1.00gおよび合成例1で作成した化合物(A−1)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.017g)、プロピオン酸0.50gをシクロヘキサノン29.50gに完全に溶解させて塗布液7を調製した。(塗布液7のカルボン酸含有濃度:約1.52%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 7>
A solution containing 1.00 g of the polymer (1) and the compound (A-1) prepared in Synthesis Example 1 (3.00 g of acetic acid content: about 0.017 g) and 0.50 g of propionic acid were completely added to 29.50 g of cyclohexanone. A coating solution 7 was prepared by dissolving in (Carboxylic acid-containing concentration of coating solution 7: about 1.52%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<実施例8>
重合体(1)1.00gおよび合成例4で作成した化合物(A−4)を含む溶液3.00g(酢酸含有量:約0.170g)をシクロヘキサノン30.00gに完全に溶解させて塗布液8を調製した。(塗布液8のカルボン酸含有濃度:約0.5%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Example 8>
A solution containing 3.00 g of a solution containing 1.00 g of the polymer (1) and the compound (A-4) prepared in Synthesis Example 4 (acetic acid content: about 0.170 g) in 30.00 g of cyclohexanone is completely dissolved. 8 was prepared. (Concentration of carboxylic acid in coating solution 8: about 0.5%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

<比較例1>
重合体(1)1.00gおよび合成例3で作成した化合物(A−3)を含む溶液3.00g(酢酸不含)をシクロヘキサノン30.00gに完全に溶解させて塗布液P1を調製した。(塗布液P1の酢酸含有濃度:約0.00%)
この溶液を日本ポール社製0.02μmNylon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秒間加熱した後、更に窒素置換した400℃のオーブン中で60分焼成し、膜厚100nmの膜を作成した。
<Comparative Example 1>
A coating solution P1 was prepared by completely dissolving 1.00 g of the polymer (1) and 3.00 g (without acetic acid) containing the compound (A-3) prepared in Synthesis Example 3 in 30.00 g of cyclohexanone. (Acetic acid-containing concentration of coating solution P1: about 0.00%)
This solution was filtered with a 0.02 μm Nylon filter manufactured by Nippon Pole Co., Ltd., spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 200 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further purged with nitrogen at 400 ° C. The film was baked in an oven for 60 minutes to form a film with a thickness of 100 nm.

得られた膜の比誘電率、密着性、塗布面の欠陥を下記に示したように評価した。
また、45℃で1ヶ月保存した後の塗布液を用いて膜を形成し、得られた膜の密着性と、膜の塗布面の欠陥を評価し、保存前の膜と比較して、塗布液の経時安定性を評価した。得られた結果を下記表1に示した。
The dielectric constant, adhesion, and defects on the coated surface of the obtained film were evaluated as shown below.
In addition, a film is formed using the coating liquid after being stored at 45 ° C. for one month, and the adhesion of the obtained film and defects on the coated surface of the film are evaluated, and compared with the film before storage. The aging stability of the liquid was evaluated. The obtained results are shown in Table 1 below.

・膜の比誘電率:測定温度25℃にて、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。
・膜の基板に対する密着性:テープ剥離試験による剥離面積として評価した。すなわち、シリコンウェハの塗布面をJIS D0202-1988に準拠して碁盤目テープ剥離試験を行った。セロハンテープ(「CT24」,ニチバン(株)製)を用い、指の腹でフィルムに密着させた後剥離した。判定は、剥離面積率で、A:0%、B:<10%、C:<50%、D:>50%とした。
・塗布面の欠陥評価: KLA-Tencor社製2360号機により、ウェハ全面の欠陥数を測定し、欠陥数500以下をA、1000以下をB、3000以下をC、3000以上をDとして評価した。
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 Hewlett-Packard Yokogawa at a measurement temperature of 25 ° C.
-Adhesion of film to substrate: Evaluated as a peeled area by a tape peel test. That is, a cross-cut tape peeling test was performed on the coated surface of the silicon wafer in accordance with JIS D0202-1988. Using cellophane tape ("CT24", manufactured by Nichiban Co., Ltd.), the film was adhered to the film with the belly of the finger and then peeled off. Judgment was a peeling area ratio, and A: 0%, B: <10%, C: <50%, D:> 50%.
-Defect evaluation on the coated surface: The number of defects on the entire wafer surface was measured by KLA-Tencor No. 2360, and the number of defects was evaluated as A, 1000 or less as B, 3000 or less as C, and 3000 or more as D.

Figure 2008231383
Figure 2008231383

上記表から明らかなように、(A)炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物、(B)分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物、(C)炭素数16以下のカルボン酸、及び(D)溶媒を含む、本発明の組成物から得られた膜はいずれも高い比誘電率と密着性を有し、更に、塗布液の経時安定性が高かった。特に、アセトキシシランの加水分解物由来の酢酸に加えて、酢酸、乳酸、プロピオン酸等のカルボン酸を十分量加えた場合には、顕著な経時安定性が見られ、保存後も密着性及び塗布面の性能が全く変わらない塗布液を得ることができた(実施例2〜4、6〜8)。
一方、カルボン酸を全く含まない塗布液は塗布液の経時安定性が悪く、1ヶ月保存した液を用いると、得られた膜の密着性が劣化した(比較例1)。また、保存前の塗布液を用いて得られた膜の塗布面には欠陥が少なかったのに対して、保存後の塗布液を用いて得られた膜の塗布面には多数の欠陥があった(比較例1)。
As is clear from the above table, (A) hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond, (B) carbon-carbon double bond or carbon-carbon in the molecule All of the films obtained from the composition of the present invention containing a compound having at least two triple bonds, (C) a carboxylic acid having 16 or less carbon atoms, and (D) a solvent have high relative dielectric constant and adhesion. Furthermore, the temporal stability of the coating solution was high. In particular, when a sufficient amount of carboxylic acid such as acetic acid, lactic acid or propionic acid is added in addition to acetic acid derived from a hydrolyzate of acetoxysilane, remarkable stability over time is observed, and adhesion and coating are also observed after storage. The coating liquid which the performance of a surface did not change at all was able to be obtained (Examples 2-4, 6-8).
On the other hand, the coating solution containing no carboxylic acid had poor stability over time, and when a solution stored for one month was used, the adhesion of the obtained film was deteriorated (Comparative Example 1). In addition, the coating surface of the film obtained using the coating solution before storage had few defects, whereas the coating surface of the film obtained using the coating solution after storage had many defects. (Comparative Example 1).

Claims (6)

以下の成分を含む層間絶縁膜用組成物。
(A)炭素-炭素二重結合を少なくとも一つ有するアルコキシシランまたはアシロキシシランの加水分解物、
(B)分子内に、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を少なくとも2つ有する化合物、
(C)炭素数16以下のカルボン酸、及び
(D)溶媒。
The composition for interlayer insulation films containing the following components.
(A) a hydrolyzate of alkoxysilane or acyloxysilane having at least one carbon-carbon double bond,
(B) a compound having at least two carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds in the molecule;
(C) A carboxylic acid having 16 or less carbon atoms, and (D) a solvent.
(B)成分が、炭素-炭素三重結合を有する化合物であることを特徴とする請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the component (B) is a compound having a carbon-carbon triple bond. (B)成分が更に、分子内にカゴ型構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の組成物。   The composition according to claim 1 or 2, wherein the component (B) is a compound having a cage structure in the molecule. 該カゴ型構造がビアダマンタン、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3に記載の組成物。   4. The composition according to claim 3, wherein the cage structure is selected from biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成した絶縁膜。   The insulating film formed using the composition as described in any one of Claims 1-4. 請求項5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 5.
JP2007077398A 2007-03-23 2007-03-23 Composition for interlayer insulation film Pending JP2008231383A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077398A JP2008231383A (en) 2007-03-23 2007-03-23 Composition for interlayer insulation film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007077398A JP2008231383A (en) 2007-03-23 2007-03-23 Composition for interlayer insulation film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008231383A true JP2008231383A (en) 2008-10-02

Family

ID=39904572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007077398A Pending JP2008231383A (en) 2007-03-23 2007-03-23 Composition for interlayer insulation film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008231383A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016225638A (en) * 2012-11-08 2016-12-28 旭化成株式会社 Substrate for flexible device and flexible device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016225638A (en) * 2012-11-08 2016-12-28 旭化成株式会社 Substrate for flexible device and flexible device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008231174A (en) Film-forming composition, insulating film and electronic device
JP2007254551A (en) Film-forming composition
JP2008078470A (en) Forming method of insulating film, insulating film, laminate and electronic device
JP2008081598A (en) Film-forming composition, film and insulating film each formed from the same and electronic device having the insulating film
JP2007161786A (en) Polymer, film-forming composition, insulated film and electronic device
JP2009070722A (en) Composition for insulating film formation and electronic device
JP2008218632A (en) Electronic device
JP2009051971A (en) Composition for interlayer insulating film
JP2009206447A (en) Film-forming composition, insulating film, and electronic device
JP5155541B2 (en) Method for manufacturing insulating film forming composition, insulating film forming composition manufactured by the manufacturing method, insulating film, and electronic device
JP2008243945A (en) Insulating film and its forming method
JP2007161778A (en) Film-forming composition
JP2008231383A (en) Composition for interlayer insulation film
JP2007211104A (en) Method for producing polymer, polymer, composition for forming film, insulation film and electronic device
JP2007161780A (en) Film-forming composition, insulating film using the composition and electronic device
JP4792282B2 (en) Polymer and film-forming composition
JP2009046540A (en) Composition for forming film, film and electronic device
JP2007161782A (en) Film-forming composition, insulating film using the composition and electronic device
JP2008192879A (en) Insulating film for semiconductor integrated circuit
JP2008222742A (en) Composition for interlayer insulation film
JP2010070727A (en) Composition for forming insulating film, insulating film, and electronic device
JP2009079195A (en) Composition for interlayer insulated film
JP2010043176A (en) Film-forming composition, insulation film, and electronic device
JP2008085062A (en) Composition for film formation, insulation film formed of the same, and electronic device having insulation film
JP2010043177A (en) Film-forming composition, insulation film, and electronic device