JP2009046540A - Composition for forming film, film and electronic device - Google Patents

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JP2009046540A JP2007211834A JP2007211834A JP2009046540A JP 2009046540 A JP2009046540 A JP 2009046540A JP 2007211834 A JP2007211834 A JP 2007211834A JP 2007211834 A JP2007211834 A JP 2007211834A JP 2009046540 A JP2009046540 A JP 2009046540A
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羊平 久保
Kaoru Iwato
薫 岩戸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming a film capable of forming a film that exhibits high heat resistance, high mechanical strengths, a low dielectric constant and good preservation stability with time, a film obtained using the composition for forming a film, and an electronic device comprising the film. <P>SOLUTION: The composition for forming a film comprises a compound represented by formula (1) and/or a polymer obtained by polymerizing at least the compound represented by formula (1). The film is formed using the composition for forming a film. The electronic device comprises the film. In formula (1), A<SP>1</SP>is a bivalent to tetravalent organic group; A<SP>2</SP>is an alkenyl group or an alkynyl group; Ar is a (2+a1)-valent aryl group; R is a hydrogen atom or a 1-30C alkyl group; a1 is an integer of 1-4; and a2 is an integer of 2-4. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、膜形成用組成物、前記膜形成用組成物を用いて得られる膜、及び、前記膜を有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a film forming composition, a film obtained using the film forming composition, and an electronic device having the film.

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

一般に低誘電率を示す化合物として飽和炭化水素で構成されるポリマーが挙げられる。これらの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。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できない。   In general, a polymer composed of a saturated hydrocarbon is given as a compound showing a low dielectric constant. Since these polymers have a lower molar polarization than polymers composed of heteroatom-containing units and aromatic hydrocarbon units, they exhibit a lower dielectric constant. However, highly flexible hydrocarbons such as polyethylene, for example, have insufficient heat resistance and cannot be used for electronic device applications.

それに対してリジッドなカゴ構造の飽和炭化水素であるアダマンタンやジアマンタンを分子内に導入したポリマーが開示されており、低い誘電率を有することが開示されている(特許文献1)。これらの材料のたいていは、低い誘電率を目指すために膜中に空孔を導入するように設計されている。そのため、耐熱性や機械強度の減少あるいはその空孔に水が吸着してしまうなどの問題があるものが知られており、これらの問題が解決すべき課題となっていた。   On the other hand, polymers in which adamantane and diamantane, which are rigid hydrocarbons having a rigid cage structure, are introduced into the molecule are disclosed, and are disclosed to have a low dielectric constant (Patent Document 1). Most of these materials are designed to introduce vacancies in the film in order to aim for a low dielectric constant. For this reason, there are known problems such as a decrease in heat resistance and mechanical strength, or water adsorbing in the pores, and these problems have been problems to be solved.

特開2003−292878号公報JP 2003-292878 A

本発明の目的は、高耐熱、高機械強度、低誘電率、及び、良好な保存経時安定性を有する膜を形成することができる膜形成用組成物、前記膜形成用組成物を用いて得られる膜、並びに、前記膜を有する電子デバイスを提供することである。   The object of the present invention is obtained by using a film-forming composition capable of forming a film having high heat resistance, high mechanical strength, low dielectric constant, and good storage stability, and the film-forming composition. And an electronic device having the film.

本発明者らは、鋭意検討の結果、上記課題が下記の<1>、<9>及び<11>の構成により解決されることを見出した。好ましい実施態様である<2>〜<8>及び<10>とともに以下に示す。
<1> 下記式(1)で示される化合物、及び/又は、下記式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体を含むことを特徴とする膜形成用組成物、
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems are solved by the following <1>, <9>, and <11> configurations. It is shown below with <2>-<8> and <10> which are preferable embodiments.
<1> A film-forming composition comprising a compound obtained by polymerizing at least a compound represented by the following formula (1) and / or a compound represented by the following formula (1):

Figure 2009046540
(式(1)中、Aは2〜4価の有機基を表し、Aはアルケニル基又はアルキニル基を表し、Arは(2+a1)価のアリール基を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基を表し、a1は1〜4の整数を表し、a2は2〜4の整数を表す。)
<2> 絶縁膜形成用である上記<1>に記載の膜形成用組成物、
<3> カゴ型構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体を含む上記<1>又は<2>に記載の膜形成用組成物、
<4> カゴ型構造を有する重合体を含む上記<1>〜<3>のいずれか1つに記載の膜形成用組成物、
<5> 前記カゴ型構造を有する重合体が、カゴ型構造を有するモノマーをラジカル開始剤存在下又は遷移金属触媒存在下で重合して得られたものである上記<4>に記載の膜形成用組成物、
<6> 前記カゴ型構造を有するモノマーが、重合可能な炭素−炭素二重結合及び/又は炭素−炭素三重結合を有する上記<5>に記載の膜形成用組成物、
<7> 前記カゴ型構造が、アダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン及びテトラマンタンよりなる群から選択される構造である上記<3>〜<6>のいずれか1つに記載の膜形成用組成物、
<8> 前記カゴ型構造を有するモノマーが、下記式(2)〜(7)で表されるモノマーよりなる群から選択されるモノマーである上記<5>又は<6>に記載の膜形成用組成物、
Figure 2009046540
(In Formula (1), A 1 represents a divalent to tetravalent organic group, A 2 represents an alkenyl group or an alkynyl group, Ar represents a (2 + a1) valent aryl group, and R represents a hydrogen atom or a carbon number. A 1 represents an integer of 1-4, a2 represents an integer of 2-4.
<2> The film forming composition according to <1>, which is for forming an insulating film,
<3> The film-forming composition as described in <1> or <2> above, comprising a compound having a cage structure and / or a polymer having a cage structure,
<4> The film-forming composition according to any one of the above <1> to <3>, comprising a polymer having a cage structure,
<5> The film formation according to <4>, wherein the polymer having a cage structure is obtained by polymerizing a monomer having a cage structure in the presence of a radical initiator or a transition metal catalyst. Composition,
<6> The film forming composition according to <5>, wherein the monomer having a cage structure has a polymerizable carbon-carbon double bond and / or carbon-carbon triple bond,
<7> For film formation according to any one of <3> to <6>, wherein the cage structure is a structure selected from the group consisting of adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane. Composition,
<8> For film formation according to <5> or <6>, wherein the monomer having a cage structure is a monomer selected from the group consisting of monomers represented by the following formulas (2) to (7): Composition,

Figure 2009046540
(式(2)〜(7)中、X〜X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、アリール基、シリル基、アシル基、アルコキシカルボニル基又はカルバモイル基を表し、Y〜Yはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表し、m、mは1〜16の整数を表し、n、nは0〜15の整数を表し、m、m、m、mはそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、n、n、n、nは0〜14の整数を表し、m、mは1〜20の整数を表し、n、nは0〜19の整数を表す。)
<9> 上記<1>〜<8>のいずれか1つに記載の膜形成用組成物を用いて得られる膜、
<10> 絶縁膜である上記<9>に記載の膜、
<11> 上記<9>又は<10>に記載の膜を有する電子デバイス。
Figure 2009046540
(In the formulas (2) to (7), X 1 to X 8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a silyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group or a carbamoyl group. , Y 1 to Y 8 each independently represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group or a silyl group, m 1 and m 5 represent an integer of 1 to 16, and n 1 and n 5 represent an integer of 0 to 15 M 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represent an integer of 1 to 15, n 2 , n 3 , n 6 and n 7 represent an integer of 0 to 14, m 4 , m 8 represents an integer of 1 to 20, and n 4 and n 8 represent an integer of 0 to 19.)
<9> A film obtained using the film forming composition according to any one of <1> to <8> above,
<10> The film according to <9>, which is an insulating film,
<11> An electronic device having the film according to <9> or <10>.

本発明によれば、高耐熱、高機械強度、低誘電率、及び、良好な保存経時安定性を有する膜を形成することができる膜形成用組成物、前記膜形成用組成物を用いて得られる膜、並びに、前記膜を有する電子デバイスを提供することができる。   According to the present invention, a film-forming composition capable of forming a film having high heat resistance, high mechanical strength, low dielectric constant, and good storage stability, and obtained using the film-forming composition. And an electronic device having the film can be provided.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の膜形成用組成物は、下記式(1)で示される化合物、及び/又は、下記式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体を含むことを特徴とする。
本発明の膜形成用組成物は、絶縁膜形成用組成物として好適に用いることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The film forming composition of the present invention is characterized by containing a polymer obtained by polymerizing at least a compound represented by the following formula (1) and / or a compound represented by the following formula (1).
The film forming composition of the present invention can be suitably used as an insulating film forming composition.

Figure 2009046540
(式(1)中、Aは2〜4価の有機基を表し、Aはアルケニル基又はアルキニル基を表し、Arは(2+a1)価のアリール基を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基を表し、a1は1〜4の整数を表し、a2は2〜4の整数を表す。)
Figure 2009046540
(In Formula (1), A 1 represents a divalent to tetravalent organic group, A 2 represents an alkenyl group or an alkynyl group, Ar represents a (2 + a1) valent aryl group, and R represents a hydrogen atom or a carbon number. A 1 represents an integer of 1-4, a2 represents an integer of 2-4.

(式(1)で示される化合物)
本発明の膜形成用組成物は、式(1)で示される化合物、及び/又は、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体を含む。
式(1)で示される化合物は、熱により分子内のアミド結合とCOORとが反応してイミド環を形成して高耐熱性となるので、膜を形成した後、加熱することでさらに膜の耐熱性を向上させることができる。
また、本発明においては「式(1)で示される化合物、及び/又は、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体」を総称して、「化合物(1)」ともいう。
(Compound represented by the formula (1))
The film-forming composition of the present invention contains a polymer obtained by polymerizing at least a compound represented by the formula (1) and / or a compound represented by the formula (1).
In the compound represented by the formula (1), the amide bond in the molecule and COOR react with heat to form an imide ring and become highly heat-resistant. Heat resistance can be improved.
In the present invention, the “polymer represented by at least the compound represented by the formula (1) and / or the compound represented by the formula (1)” is also collectively referred to as “compound (1)”. .

前記式(1)におけるAは、2〜4価の有機基である。
式(1)におけるAは、本発明のより優れた効果を得るため、芳香環及び/又は脂肪族環を有する基であることが好ましく、芳香環若しくは脂肪族環から任意の位置の水素原子を2〜4個除いた基、又は、芳香環、脂肪族環、直鎖アルキレン基、分岐アルキレン基及びエーテル結合よりなる群から選ばれた2以上の構造を連結した構造から任意の位置の水素原子を2〜4個除いた基であることがより好ましい。なお、前記芳香環及び前記脂肪族環には、縮合芳香環、縮合脂肪族環、及び、芳香環と脂肪族環との縮合環も含まれる。また、前記芳香環又は前記脂肪族環は、6員環であることが好ましい。上記環構造を有することにより、高耐熱性であるという観点で好ましい。
また、Aを構成する元素は、炭素及び水素であるか、又は、炭素と、水素と、酸素、窒素、硫黄及びフッ素よりなる群から選ばれた1以上の元素であることが好ましく、炭素及び水素であるか、又は、炭素、水素及び酸素であることがより好ましい。Aが炭素及び水素、又は、炭素、水素及び酸素より構成された基であると、他の元素と比較して初期k値の上昇を伴いにくいという観点で好ましい。
A 1 in the formula (1) is a divalent to tetravalent organic group.
A 1 in formula (1) is preferably a group having an aromatic ring and / or an aliphatic ring in order to obtain a more excellent effect of the present invention, and a hydrogen atom at an arbitrary position from the aromatic ring or the aliphatic ring. Or a hydrogen atom at any position from a structure in which two or more structures selected from the group consisting of an aromatic ring, an aliphatic ring, a linear alkylene group, a branched alkylene group and an ether bond are linked. A group obtained by removing 2 to 4 atoms is more preferable. The aromatic ring and the aliphatic ring include a condensed aromatic ring, a condensed aliphatic ring, and a condensed ring of an aromatic ring and an aliphatic ring. The aromatic ring or the aliphatic ring is preferably a 6-membered ring. By having the ring structure, it is preferable from the viewpoint of high heat resistance.
The element constituting A 1 is preferably carbon and hydrogen, or one or more elements selected from the group consisting of carbon, hydrogen, oxygen, nitrogen, sulfur and fluorine. And hydrogen, or carbon, hydrogen and oxygen are more preferable. A 1 is preferably a group composed of carbon and hydrogen, or carbon, hydrogen and oxygen, from the viewpoint that it is difficult to increase the initial k value as compared with other elements.

下記にAの具体例を示す。下記具体例において、式(1)におけるアミド結合部分の置換位置については、任意の位置であればよく、Aは、下記具体例から任意の位置の水素原子を2〜4個除いた基であることが好ましい。 Specific examples of A 1 below. In the following specific examples, the substitution position of the amide bond moiety in formula (1) may be any position, and A 1 is a group obtained by removing 2 to 4 hydrogen atoms at any position from the following specific examples. Preferably there is.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

これらの中でも、Aとしては、下記具体例から任意の位置の水素原子を2〜4個除いた基であることがより好ましい。 Among these, A 1 is more preferably a group obtained by removing 2 to 4 hydrogen atoms at arbitrary positions from the following specific examples.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

前記式(1)におけるAは、アルケニル基又はアルキニル基を表し、ビニル基又はエチニル基であることが好ましい。
前記式(1)におけるa1及び/又はa2が2以上の整数である場合、複数個存在するAは、それぞれ独立に、アルケニル基又はアルキニル基を選択することができる。
また、式(1)で示される化合物におけるA由来の炭素−炭素不飽和結合は、その全てが、炭素−炭素二重結合、又は、炭素−炭素三重結合のどちらかであることが好ましく、その全てが、ビニル基、又は、エチニル基のどちらかであることがより好ましい。
A 2 in the formula (1) represents an alkenyl group or an alkynyl group, and is preferably a vinyl group or an ethynyl group.
If the equation a1 and / or a2 in (1) is an integer of 2 or more, A 2 that there exist a plurality are each independently, an alkenyl group can be selected alkynyl group.
Further, the carbon from A 2 in the compound represented by formula (1) - carbon unsaturated bonds, all of which, carbon - carbon double bond or carbon - is preferably either carbon triple bond, More preferably, all of them are either vinyl groups or ethynyl groups.

前記式(1)におけるArは、(2+a1)価のアリール基を表す。
また、前記式(1)において、a2が2以上の整数である場合、複数個存在するArは、同一分子中の他のArと異なる基であっても、同一の基であってもよい。
Arは、芳香環から(2+a1)個の水素原子を除いた基であることが好ましく、ベンゼン、ビフェニル、ナフタレン及びアントラセンよりなる群から選ばれた芳香環から(2+a1)個の水素原子を除いた基であることがより好ましく、ベンゼン、ビフェニル及びナフタレンよりなる群から選ばれた芳香環から(2+a1)個の水素原子を除いた基であることがさらに好ましく、ベンゼンから(2+a1)個の水素原子を除いた基であることが特に好ましい。
Ar in the formula (1) represents a (2 + a1) -valent aryl group.
In the formula (1), when a2 is an integer of 2 or more, a plurality of Ars may be different from or different from other Ars in the same molecule.
Ar is preferably a group obtained by removing (2 + a1) hydrogen atoms from an aromatic ring, and (2 + a1) hydrogen atoms are removed from an aromatic ring selected from the group consisting of benzene, biphenyl, naphthalene and anthracene. More preferably a group obtained by removing (2 + a1) hydrogen atoms from an aromatic ring selected from the group consisting of benzene, biphenyl and naphthalene, and (2 + a1) hydrogen atoms from benzene. Particularly preferred is a group excluding.

前記式(1)におけるRは、水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基を表し、水素原子又は炭素数5〜30のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数8〜20のアルキル基であることがより好ましく、炭素数8〜20のアルキル基であることがさらに好ましい。また、Rにおけるアルキル基は、直鎖であっても、分岐を有していてもよい。
また、前記式(1)において、a2が2以上の整数である場合、複数個存在するRは、同一分子中の他のRと異なる基であっても、同一の基であってもよい。
R in the formula (1) represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, and is preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 5 to 30 carbon atoms, and a hydrogen atom or an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms. It is more preferably a group, and further preferably an alkyl group having 8 to 20 carbon atoms. Moreover, the alkyl group in R may be a straight chain or may have a branch.
In the formula (1), when a2 is an integer of 2 or more, a plurality of Rs may be different from or different from other Rs in the same molecule.

前記式(1)におけるa1は、1〜4の整数を表し、1〜3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。
前記式(1)におけるa2は、2〜4の整数を表し、2又は3であることが好ましい。
A1 in the formula (1) represents an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
A2 in the formula (1) represents an integer of 2 to 4, and is preferably 2 or 3.

式(1)で示される化合物の分子量は、300以上であることが好ましい。300以上であると、揮発性が低いため膜中の濃度が低下せず、狙いの機能が十分発現する。
また、式(1)で示される化合物の分子量は、2,000以下であることが好ましい。
The molecular weight of the compound represented by the formula (1) is preferably 300 or more. If it is 300 or more, since the volatility is low, the concentration in the film does not decrease, and the target function is sufficiently developed.
The molecular weight of the compound represented by the formula (1) is preferably 2,000 or less.

以下に、本発明に用いることができる式(1)で示される化合物の好ましい具体例(C−1〜C−162)を記載するが、本発明はこれらに限定はされない。
また、下記具体例においては、Rが水素原子である例のみを記載しているが、Rが炭素数1〜30の直鎖又は分岐アルキル基としたものも好ましく例示できる。
Although the preferable specific example (C-1 to C-162) of the compound shown by Formula (1) which can be used for this invention below is described, this invention is not limited to these.
In the following specific examples, only examples in which R is a hydrogen atom are described, but those in which R is a linear or branched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms can also be preferably exemplified.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

Figure 2009046540
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Figure 2009046540
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Figure 2009046540
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Figure 2009046540
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本発明の膜形成用組成物における式(1)で示される化合物の添加量は、膜形成用組成物の固形分に対して、0.1〜80重量%であることが好ましく、1〜70重量%であることがより好ましく、5〜50重量%であることが特に好ましい。ここで固形分とは、この組成物を用いて得られる膜を構成する全成分に相当する。
また、本発明の膜形成用組成物における式(1)で示される化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
The amount of the compound represented by the formula (1) in the film-forming composition of the present invention is preferably 0.1 to 80% by weight with respect to the solid content of the film-forming composition. More preferably, it is 5% by weight, and particularly preferably 5 to 50% by weight. Here, the solid content corresponds to all components constituting the film obtained using this composition.
Moreover, the compound shown by Formula (1) in the composition for film formation of this invention may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

(式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体)
本発明の膜形成用組成物は、式(1)で示される化合物、及び/又は、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体を含む。
式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体は、熱により分子内のアミド結合とCOORとが反応してイミド環を形成して高耐熱性となるので、膜を形成した後、加熱することでさらに膜の耐熱性を向上させることができる。
式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体は、式(1)で示される化合物のみを重合した重合体であることが好ましい。
前記重合体に用いる式(1)で示される化合物における好ましい化合物については、前述した式(1)で示される化合物における好ましい化合物と同様である。
前記重合体に用いる式(1)で示される化合物は、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
(Polymer polymerized using at least compound represented by formula (1))
The film-forming composition of the present invention contains a polymer obtained by polymerizing at least a compound represented by the formula (1) and / or a compound represented by the formula (1).
The polymer polymerized using at least the compound represented by the formula (1) reacts with the amide bond in the molecule and COOR by heat to form an imide ring and becomes highly heat resistant. The heat resistance of the film can be further improved by heating.
The polymer polymerized using at least the compound represented by formula (1) is preferably a polymer obtained by polymerizing only the compound represented by formula (1).
The preferred compound in the compound represented by the formula (1) used for the polymer is the same as the preferred compound in the compound represented by the formula (1) described above.
The compound represented by the formula (1) used for the polymer may be used alone or in combination of two or more.

前記式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体の製造方法としては、特に制限はないが、重合開始剤存在下で式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合する工程を含む方法であることが好ましく、ラジカル開始剤存在下又は遷移金属触媒存在下で式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合する工程を含む方法であることがより好ましい。   The method for producing a polymer obtained by polymerization using at least the compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but a step of polymerizing at least the compound represented by the formula (1) in the presence of a polymerization initiator. Is preferable, and a method including a step of polymerizing at least the compound represented by the formula (1) in the presence of a radical initiator or in the presence of a transition metal catalyst is more preferable.

ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物又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。
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。
As the radical polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is preferably used, and an organic peroxide is particularly preferable.
Examples of the organic peroxide include ketone peroxides such as perhexa H, peroxyketals such as perhexa TMH, hydroperoxides such as perbutyl H-69, park mill D, and perbutyl C, which are commercially available from Nippon Oil & Fats Co., Ltd. Dialkyl peroxides such as perbutyl D, diacyl peroxides such as niper BW, peroxyesters such as perbutyl Z and perbutyl L, and peroxydicarbonates such as peroyl TCP are preferably used.
Examples of the organic azo compound include azonitrile compounds such as V-30, V-40, V-59, V-60, V-65, and V-70 that are commercially available from Wako Pure Chemical Industries, Ltd., VA-080. , Azoamide compounds such as VA-085, VA-086, VF-096, VAm-110, VAm-111, cyclic azoamidine compounds such as VA-044, VA-061, and azoamidines such as V-50, VA-057 Compounds and the like are preferably used.

重合開始剤は、1種のみ用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
重合開始剤の使用量は、式(1)で示される化合物及び他の重合性化合物の合計モル数1モルに対して、0.001〜2モルであることが好ましく、0.01〜1モルであることがより好ましく、0.05〜0.5モルであることが特に好ましい。
Only one polymerization initiator may be used, or two or more polymerization initiators may be mixed and used.
The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.001 to 2 moles relative to 1 mole of the total moles of the compound represented by the formula (1) and other polymerizable compounds, and 0.01 to 1 mole. It is more preferable that it is 0.05-0.5 mol.

モノマーの重合反応は、遷移金属触媒の存在下で行うことも好ましい。
遷移金属触媒としては、例えば、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(Pd(PPh)、酢酸パラジウム(Pd(OAc))等のPd系触媒、Ziegler−Natta触媒、ニッケルアセチルアセトネート等のNi系触媒、WCl等のW系触媒、MoCl等のMo系触媒、TaCl等のTa系触媒、NbCl等のNb系触媒、Rh系触媒、Pt系触媒等が好ましく挙げられる。
The polymerization reaction of the monomer is also preferably performed in the presence of a transition metal catalyst.
Examples of the transition metal catalyst include Pd-based catalysts such as tetrakistriphenylphosphine palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) and palladium acetate (Pd (OAc) 2 ), Ni-based catalysts such as Ziegler-Natta catalyst, nickel acetylacetonate, etc. 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, Pt-based catalysts, and the like preferably.

遷移金属触媒は1種のみ、又は、2種以上を混合して用いてもよい。
遷移金属触媒の使用量は、式(1)で示される化合物及び他の重合性化合物の合計モル数1モルに対して、好ましくは0.001〜2モル、より好ましくは0.01〜1モル、特に好ましくは0.05〜0.5モルである。
Only one transition metal catalyst or a mixture of two or more transition metal catalysts may be used.
The amount of the transition metal catalyst used is preferably 0.001 to 2 mol, more preferably 0.01 to 1 mol, per 1 mol of the total number of moles of the compound represented by formula (1) and other polymerizable compounds The amount is particularly preferably 0.05 to 0.5 mol.

(カゴ型構造を有する化合物、カゴ型構造を有する重合体)
本発明の膜形成用組成物は、カゴ型構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体を含有することが好ましい。
本発明における「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構造を指す。
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。
(Compound having a cage structure, polymer having a cage structure)
The film-forming composition of the present invention preferably contains a compound having a cage structure and / or a polymer having a cage structure.
The “cage structure” in the present invention is a structure in which the volume is determined by a plurality of rings formed of covalently bonded atoms, and a point located within the volume cannot be separated from the volume without passing through the ring. Point to.
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 the single bridged cyclic compound does not define volume. .

前記カゴ型構造は、飽和、不飽和結合のいずれを含んでいてもよく、また、酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子を含んでもよいが、炭化水素からなるカゴ型構造であることが好ましく、低誘電率の見地から飽和炭化水素からなるカゴ型構造であることがより好ましい。   The cage structure may include any of saturated and unsaturated bonds, and may include heteroatoms such as oxygen, nitrogen, and sulfur, but is preferably a cage structure composed of hydrocarbons. From the viewpoint of low dielectric constant, a cage structure made of saturated hydrocarbon is more preferable.

本発明におけるカゴ型構造は、アダマンタン(adamantane)構造、ビアダマンタン(biadamantane)構造、ジアマンタン(diamantane)構造、ビ(ジアマンタン)(bi(diamantane))構造、トリアマンタン(triamantane)構造、テトラマンタン(tetramantane)構造又はドデカヘドラン(dodecahedrane)構造であることが好ましく、アダマンタン構造、ビアダマンタン構造、ジアマンタン構造、トリアマンタン構造又はテトラマンタン構造であることがより好ましく、アダマンタン構造、ビアダマンタン構造又はジアマンタン構造であることがさらに好ましく、低誘電率である点で、ビアダマンタン構造又はジアマンタン構造であることが特に好ましい。   The cage structure in the present invention includes an adamantane structure, a biadamantane structure, a diamantane structure, a bi (diamantane) structure, a triamantane structure, and a tetramantane structure. ) Structure or dodecahedrane structure, preferably adamantane structure, biadamantane structure, diamantane structure, triamantane structure or tetramantane structure, and preferably an adamantane structure, biadamantane structure or diamantane structure Is more preferable, and a biadamantan structure or a diamantane structure is particularly preferable in that it has a low dielectric constant.

以下に前記構造を示す。なお、ドデカヘドラン構造は、正十二面体の20個の頂点がそれぞれ炭素原子となっている正十二面体炭化水素構造である。また、ビアダマンタン構造における2つのアダマンタン構造の連結部分は、任意の位置であればよいが、橋頭位同士で連結していることが好ましい。ビ(ジアマンタン)構造も同様に、2つのジアマンタン構造の連結部分は、任意の位置であればよいが、橋頭位同士で連結していることが好ましい。   The structure is shown below. The dodecahedrane structure is a dodecahedron hydrocarbon structure in which 20 vertices of the dodecahedron are each a carbon atom. Moreover, although the connection part of two adamantane structures in a biadamantan structure should just be arbitrary positions, it is preferable to connect with bridge head positions. Similarly, in the bi (diamantane) structure, the connecting portion of the two diamantane structures may be at any position, but is preferably connected at the bridge head positions.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

前記カゴ型構造は、1つ以上の置換基を有していてもよい。
置換基の例としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子又は沃素原子)、炭素数1〜10の直鎖、分岐若しくは環状のアルキル基(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)等が例示できる。
The cage structure may have one or more substituents.
Examples of the substituent include a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom), a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (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, phenylethynyl, etc.), aryl groups having 6 to 20 carbon atoms (phenyl, 1-naphthyl, 2-naphthyl) Etc.), an acyl group having 2 to 10 carbon atoms (such as benzoyl), an alkoxycarbonyl group having 2 to 10 carbon atoms (such as methoxycarbonyl), a carbamoyl group having 1 to 10 carbon atoms (such as N, N-diethylcarbamoyl), carbon, etc. An aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms (phenoxy or the like), an arylsulfonyl group having 6 to 20 carbon atoms (such as phenylsulfonyl), or a nitro group Cyano group, a silyl group (triethoxysilyl, methyldiethoxysilyl, trivinylsilyl or the like) and the like.

前記カゴ型構造は、2〜4価の基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よい。カゴ型構造は、より好ましくは2又は3価の基であり、特に好ましくは2価の基である。   The cage structure is preferably a divalent to tetravalent group. 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 more preferably a divalent or trivalent group, and particularly preferably a divalent group.

本発明の膜形成用組成物は、カゴ型構造を有する重合体を含有することがより好ましく、カゴ型構造を有するモノマーの重合体であることがさらに好ましい。
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よい。
The film-forming composition of the present invention more preferably contains a polymer having a cage structure, and more preferably a monomer polymer having a cage structure.
Here, the term “monomer” refers to a monomer that is polymerized to be a dimer or higher polymer. The polymer may be a homopolymer or a copolymer.

モノマーの重合反応は、モノマーに置換した重合性基によって起こる。ここで重合性基とは、モノマーを重合せしめる反応性の置換基を指す。該重合反応としてはどのような重合反応でもよいが、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、又は、遷移金属触媒重合等が挙げられる。   The polymerization reaction of the monomer is caused by the polymerizable group substituted with the monomer. Here, the polymerizable group refers to a reactive substituent that polymerizes 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, or transition metal catalyst polymerization.

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−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合を有するモノマーを、加熱によって炭素ラジカルや酸素ラジカル等の遊離ラジカルを発生して活性を示す重合開始剤存在下で重合することができる。   The monomer polymerization reaction is preferably performed in the presence of a nonmetallic polymerization initiator. For example, a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond may be polymerized in the presence of a polymerization initiator that exhibits activity by generating free radicals such as carbon radicals and oxygen radicals by heating. it can.

ラジカル重合開始剤としては、有機過酸化物又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。
有機過酸化物及び有機アゾ系化合物としては、前述したものを好ましく用いることができる。
As the radical polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is preferably used, and an organic peroxide is particularly preferable.
As the organic peroxide and the organic azo compound, those described above can be preferably used.

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

モノマーの重合反応は、遷移金属触媒の存在下で行うことも好ましい。例えば、重合可能な炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合を有するモノマーを、テトラキストリフェニルホスフィンパラジウム(Pd(PPh)、酢酸パラジウム(Pd(OAc))等のPd系触媒、Ziegler−Natta触媒、ニッケルアセチルアセトネート等のNi系触媒、WCl等のW系触媒、MoCl等のMo系触媒、TaCl等のTa系触媒、NbCl等のNb系触媒、Rh系触媒、Pt系触媒等を用いて重合することが好ましい。 The polymerization reaction of the monomer 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 is converted into a Pd-based catalyst such as tetrakistriphenylphosphine palladium (Pd (PPh 3 ) 4 ) or palladium acetate (Pd (OAc) 2 ). , Ziegler-Natta catalyst, Ni catalyst such as nickel acetyl acetonate, 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 Polymerization is preferably performed using a catalyst, a Pt-based catalyst, or the like.

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

前記カゴ型構造を有する重合体の製造方法としては、特に制限はないが、重合開始剤存在下でカゴ型構造を有するモノマーを用いて重合する工程を含む方法であることが好ましく、ラジカル開始剤存在下又は遷移金属触媒存在下でカゴ型構造を有するモノマーを用いて重合する工程を含む方法であることがより好ましい。   The method for producing the polymer having a cage structure is not particularly limited, but is preferably a method including a step of polymerizing using a monomer having a cage structure in the presence of a polymerization initiator. More preferably, the method includes a step of polymerizing using a monomer having a cage structure in the presence or in the presence of a transition metal catalyst.

本発明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よく、ポリマー主鎖の一部となっていてもよいが、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、アルキニル基又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)−又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 present invention may be substituted as a pendant group in the polymer and may be a part of the polymer main chain, but a form that is a part of the polymer main chain is more preferable.
Here, the form which is a part of the polymer main chain means that the polymer chain is cleaved when the cage 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 > -R < 17 > represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group each independently. These linking groups may be substituted with a substituent, and for example, the above-mentioned 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 group formed by combining these groups, particularly preferred are, -C terms of low dielectric constant (R 11) (R 12) -, - is CH = CH-.

カゴ型構造を有する重合体の重量平均分子量は、1,000〜500,000が好ましく、5,000〜200,000がより好ましく、10,000〜100,000が特に好ましい。
また、カゴ型構造を有する重合体は、分子量分布を有する樹脂組成物として、本発明の膜形成用組成物に含まれていてもよい。
カゴ型構造を有する化合物の分子量は、150〜3,000が好ましく、200〜2,000がより好ましく、220〜1,000が特に好ましい。
The weight average molecular weight of the polymer having a cage structure 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 film-forming composition of the present invention as a resin composition having a molecular weight distribution.
The molecular weight of the compound having a cage structure is preferably 150 to 3,000, more preferably 200 to 2,000, and particularly preferably 220 to 1,000.

本発明に用いることができるカゴ型構造を有する重合体は、重合可能な炭素−炭素二重結合又は炭素−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、下記式(2)〜(7)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 polymer having a cage structure that can be used in the present invention is preferably a polymer of a monomer having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, represented by the following formulas (2) to ( More preferably, it is a polymer of the compound represented by 7).

Figure 2009046540
(式(2)〜(7)中、X〜X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、アリール基、シリル基、アシル基、アルコキシカルボニル基又はカルバモイル基等を表し、Y〜Yはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表し、m、mは1〜16の整数を表し、n、nは0〜15の整数を表し、m、m、m、mはそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、n、n、n、nは0〜14の整数を表し、m、mは1〜20の整数を表し、n、nは0〜19の整数を表す。)
Figure 2009046540
(In formulas (2) to (7), X 1 to X 8 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a silyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group or a carbamoyl group. Y 1 to Y 8 each independently represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group or a silyl group, m 1 and m 5 represent an integer of 1 to 16, and n 1 and n 5 represent 0 to 15 M 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represents an integer of 1 to 15, n 2 , n 3 , n 6 and n 7 each represents an integer of 0 to 14, m 4 , m 8 represents an integer of 1~20, n 4, n 8 is an integer of 0 to 19.)

式(2)〜(7)中、X〜X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。
式(2)〜(7)中、Y〜Y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のアリール基又は炭素数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よい炭素数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。
〜X、Y〜Yは、さらに別の置換基で置換されていてもよい。
In formulas (2) to (7), 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, a silyl group having 0 to 20 carbon atoms, an acyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkoxycarbonyl 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.
In formulas (2) to (7), Y 1 to Y 8 are each independently 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 carbon. Represents a silyl group having 0 to 20 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent and an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, particularly preferably an alkyl group (methyl group). Etc.).
X 1 to X 8 and Y 1 to Y 8 may be further substituted with another substituent.

式(2)又は式(5)中、m、mはそれぞれ独立に1〜16の整数を表し、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜3であり、特に好ましくは2である。
式(2)又は式(5)中、n、n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又は1であり、特に好ましくは0である。
式(3)又は式(6)中、m、m、m、m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。
式(3)又は式(6)中、n、n、n、n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又は1であり、特に好ましくは0である。
式(4)又は式(7)中、m、mはそれぞれ独立に1〜20の整数を表し、好ましくは1〜4であり、より好ましくは1〜3であり、特に好ましくは2である。
式(4)又は式(7)中、n、n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又は1であり、特に好ましくは0である。
In formula (2) or formula (5), m 1 and m 5 each independently represents an integer of 1 to 16, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, particularly preferably 2. is there.
In formula (2) or formula (5), n 1 and n 5 each independently represents an integer of 0 to 15, preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, particularly preferably 0. is there.
In formula (3) or formula (6), m 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represent an integer of 1 to 15, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3. Particularly preferably 2.
In formula (3) or formula (6), 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. Particularly preferably 0.
In formula (4) or formula (7), m 4 and m 8 each independently represents an integer of 1 to 20, preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, particularly preferably 2. is there.
In formula (4) or formula (7), n 4 and n 8 each independently represent an integer of 0 to 19, preferably 0 to 4, more preferably 0 or 1, particularly preferably 0. is there.

本発明に用いることができるカゴ型構造を有するモノマーは、前記式(2)、式(3)、式(5)又は式(6)で表される化合物であることが好ましく、前記式(2)又は式(3)で表される化合物であることがより好ましく、前記式(3)で表される化合物であることが特に好ましい。   The monomer having a cage structure that can be used in the present invention is preferably a compound represented by Formula (2), Formula (3), Formula (5), or Formula (6). ) Or a compound represented by formula (3) is more preferred, and a compound represented by formula (3) is particularly preferred.

本発明に用いることができるカゴ型構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体は、2つ以上を併用してもよく、また、本発明に用いることができるカゴ型構造を有するモノマーを2種以上共重合してもよい。   The compound having a cage structure that can be used in the present invention and / or the polymer having a cage structure may be used in combination of two or more, and the cage structure that can be used in the present invention. Two or more monomers may be copolymerized.

カゴ構造を有する化合物、及び、カゴ型構造を有する重合体は、有機溶剤へ十分な溶解性を有することが好ましい。カゴ構造を有する化合物の溶解度は、25℃でシクロヘキサノン又はアニソールに対して、3重量%以上であることが好ましく、5重量%以上であることがより好ましく、10重量%以上であることが特に好ましい。   The compound having a cage structure and the polymer having a cage structure preferably have sufficient solubility in an organic solvent. The solubility of the compound having a cage structure is preferably 3% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and particularly preferably 10% by weight or more with respect to cyclohexanone or anisole at 25 ° C. .

本発明に用いることができるカゴ型構造を有する化合物、及び、カゴ型構造を有する重合体としては、例えば、特開平11−322929号公報、特開2003−12802号公報、特開2004−18593号公報記載のポリベンゾオキサゾール、特開2001−2899号公報に記載のキノリン樹脂、特表2003−530464号公報、特表2004−535497号公報、特表2004−504424号公報、特表2004−504455号公報、特表2005−501131号公報、特表2005−516382号公報、特表2005−514479号公報、特表2005−522528号公報、特開2000−100808号公報、米国特許第6509415号明細書に記載のポリアリール樹脂、特開平11−214382号公報、特開2001−332542号公報、特開2003−252982号公報、特開2003−292878号公報、特開2004−2787号公報、特開2004−67877号公報、特開2004−59444号公報に記載のポリアダマンタン、特開2003−252992号公報、特開2004−26850号公報に記載のポリイミド等が挙げられる。   Examples of the compound having a cage structure that can be used in the present invention and the polymer having a cage structure include, for example, JP-A-11-322929, JP-A-2003-12802, and JP-A-2004-18593. Polybenzoxazole described in JP-A-2001-2899, quinoline resin described in JP-A No. 2001-2899, JP-T 2003-530464, JP-T 2004-535497, JP-T 2004-504424, JP-T 2004-504455 In Japanese Patent Publication No. 2005-501131, No. 2005-516382, No. 2005-514479, No. 2005-522528, No. 2000-1000080, and US Pat. No. 6,509,415. The polyaryl resin described in JP-A-11-214382 , JP-A-2001-332542, JP-A-2003-252882, JP-A-2003-292878, JP-A-2004-2787, JP-A-2004-67877, JP-A-2004-59444. Polyadamantane, polyimides described in JP-A-2003-252992 and JP-A-2004-26850, and the like.

以下に、本発明で用いることができるカゴ型構造を有するモノマーの具体例(M−1〜M−55)を記載するが、本発明はこれらに限定はされない。なお、下記具体例中のEtはエチル基を表す。   Specific examples (M-1 to M-55) of monomers having a cage structure that can be used in the present invention are described below, but the present invention is not limited thereto. In the following specific examples, Et represents an ethyl group.

Figure 2009046540
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また、本発明で用いることができるカゴ型構造を有するモノマーとして、前記具体例における−C≡C−を、−CH=CH−に変更したものも例示できる。   Further, examples of the monomer having a cage structure that can be used in the present invention include those in which —C≡C— in the above specific examples is changed to —CH═CH—.

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重量%、より好ましくは5〜30重量%、特に好ましくは10〜20重量%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, 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- Aromatic hydrocarbon solvents such as tilnaphthalene and 1,3,5-triisopropylbenzene, amide solvents such as N-methylpyrrolidinone and dimethylacetamide, carbon tetrachloride, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 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-methyl Naphthalene, 1,3,5-triisopropylbenzene, 1,2-dichloroethane, chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene, more preferably tetrahydrofuran, γ-butyrolactone, Nisole, 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 and 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 weight, more preferably 5 to 30% by weight, and particularly preferably 10 to 20% by weight.

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重量平均分子量の好ましい範囲は1,000〜500,000、より好ましくは5,000〜300,000、特に好ましくは10,000〜200,000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 preferred range of the weight average molecular weight of the polymer obtained by polymerization is 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, and particularly preferably 10,000 to 200,000.

また、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又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を行い、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頁、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できる。
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できる。
In addition, the compound having a cage structure can be prepared by, for example, 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 or aluminum chloride. Synthesis by conducting Friedel-Crafts reaction with vinyl bromide in the presence of Lewis acid such as iron chloride, introducing 2,2-dibromoethyl group, followed by dehydrobration with 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. can do.
In addition, 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.

カゴ構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体は、単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。また、カゴ構造を有する化合物及びカゴ型構造を有する重合体を併用してもよい。
また、本発明の膜形成用組成物は、式(1)で示される化合物、及び、カゴ型構造を有する重合体を含むことが好ましい。
本発明の膜形成用組成物がカゴ構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体を含む場合、本発明の膜形成用組成物中における式(1)で示される化合物、及び/又は、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体の総含有量は、式(1)で示される化合物、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体、カゴ構造を有する化合物、及び、カゴ型構造を有する重合体の総重量に対して、5〜80重量%であることが好ましく、5〜60重量%であることがより好ましく、10〜60重量%であることがさらに好ましい。
The compound having a cage structure and / or the polymer having a cage structure may be used alone or in combination of two or more. In addition, a compound having a cage structure and a polymer having a cage structure may be used in combination.
The film-forming composition of the present invention preferably contains a compound represented by the formula (1) and a polymer having a cage structure.
When the film-forming composition of the present invention contains a compound having a cage structure and / or a polymer having a cage structure, the compound represented by the formula (1) in the film-forming composition of the present invention, and // The total content of the polymer polymerized using at least the compound represented by formula (1) is the polymer polymerized using at least the compound represented by formula (1) and the compound represented by formula (1). , Preferably 5 to 80% by weight, more preferably 5 to 60% by weight, and more preferably 10 to 60% by weight based on the total weight of the compound having a cage structure and the polymer having a cage structure. % Is more preferable.

本発明の膜形成用組成物は、上記の成分以外にも、必要に応じて、後述するような公知の添加剤を含有していてもよい。   The film-forming composition of the present invention may contain known additives as described later, if necessary, in addition to the above components.

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、誘導結合プラズマ質量分析(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。
本発明の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(タングステン)線を用いた場合、金属元素としてK、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Pdが観測可能であり、それぞれ100×1010atom・cm−2以下が好ましく、50×1010atom・cm−2以下がより好ましく、10×1010atom・cm−2以下が特に好ましい。
また、ハロゲンであるBrも観測可能であり、残存量は10,000×1010atom・cm−2以下が好ましく、1,000×1010atom・cm−2以下がより好ましく、400×1010atom・cm−2以下が特に好ましい。また、ハロゲンとしてClも観測可能であるが、CVD装置、エッチング装置等へダメージを与えるという観点から残存量は100×1010atom・cm−2以下が好ましく、50×1010atom・cm−2以下がより好ましく、10×1010atom・cm−2以下が特に好ましい。
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 inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and the metal content other than the transition metal in that case is preferably 30 ppm or less, more preferably Is 3 ppm or less, particularly preferably 300 ppb or less.
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 of the present invention can also be evaluated by performing total reflection fluorescent X-ray measurement on a film obtained using the film forming composition of the present invention.
When a W (tungsten) ray is used as an X-ray source, K, Ca, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Pd can be observed as metal elements, each of which is 100 × 10 10 atoms. · Cm −2 or less is preferable, 50 × 10 10 atom · cm −2 or less is more preferable, and 10 × 10 10 atom · cm −2 or less is particularly preferable.
Moreover, Br which is halogen is also observable, and the residual amount is preferably 10,000 × 10 10 atom · cm −2 or less, more preferably 1,000 × 10 10 atom · cm −2 or less, and 400 × 10 10. Atom · cm −2 or less is particularly preferable. Further, although Cl can be observed as a halogen, the residual amount is preferably 100 × 10 10 atom · cm −2 or less from the viewpoint of damaging the CVD apparatus, the etching apparatus, etc., and 50 × 10 10 atom · cm −2. The following is more preferable, and 10 × 10 10 atom · cm −2 or less is particularly preferable.

本発明の膜形成用組成物は、有機溶媒を含んでいてもよい。
有機溶媒としては特に限定はされないが、例えばメタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−エトキシメタノール、3−メトキシプロパノール,1−メトキシ−2−プロパノール等のアルコール系溶媒、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媒、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媒、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媒、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媒、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媒などが挙げられ、これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
より好ましい有機溶媒は、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、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、特に好ましい有機溶媒は1−メトキシ−2−プロパノール、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、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。
The film forming composition of the present invention may contain an organic solvent.
Although it does not specifically limit as an organic solvent, For example, alcohol solvents, such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-ethoxymethanol, 3-methoxypropanol, 1-methoxy-2-propanol, acetone, acetylacetone, Ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, propionic acid Esters such as ethyl, propyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, diisopropyl Ether solvents such as pyr ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetol, veratrol, aromatic hydrocarbon solvents such as mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, t-butylbenzene, N-methylpyrrolidinone, dimethylacetamide And amide solvents such as these may be used, and these may be used alone or in admixture of two or more.
More preferred organic solvents are 1-methoxy-2-propanol, propanol, acetylacetone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butylbenzene, Particularly preferred organic solvents are 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene, and anisole.

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重量%であり、より好ましくは2〜15重量%であり、特に好ましくは3〜10重量%である。
ここで固形分とは、この組成物を用いて得られる膜を構成する全成分に相当する。
本発明で得られるカゴ型構造を有する重合体は有機溶媒へ十分な溶解性を有することが好ましい。カゴ型構造を有する重合体の溶解度は、25℃でシクロヘキサノン又はアニソールに対し、好ましくは3重量%以上、より好ましくは5重量%以上、特に好ましくは10重量%以上の溶解度である。
The solid content concentration of the film-forming composition of the present invention is preferably 1 to 50% by weight, more preferably 2 to 15% by weight, and particularly preferably 3 to 10% by weight.
Here, the solid content corresponds to all components constituting the film obtained using this composition.
The polymer having a cage structure obtained in the present invention preferably has sufficient solubility in an organic solvent. The solubility of the polymer having a cage structure is preferably 3% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and particularly preferably 10% by weight or more with respect to cyclohexanone or anisole at 25 ° C.

さらに、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.

本発明に用いることができるコロイド状シリカとしては、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若しくは水に分散した分散液であり、好ましくは平均粒径5〜30nm、より好ましくは10〜20nm、固形分濃度が5〜40重量%のものである。   Any colloidal silica may be used as the colloidal silica that can 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, preferably having an average particle size of 5 to 30 nm, more preferably 10 to 20 nm, and a solid content concentration of 5 to 40% by weight It is.

本発明に用いることができる界面活性剤としては、いかなる界面活性剤を使用してもよい。例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤などが挙げられ、さらにシリコーン系界面活性剤、含フッ素系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、アクリル系界面活性剤が挙げられる。本発明に用いることができる界面活性剤は、一種類でもよいし、二種類以上でもよい。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、シリコーン系界面活性剤が特に好ましい。   As the surfactant that can be used in the present invention, any surfactant may be used. For example, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and the like, silicone surfactants, fluorine-containing surfactants, polyalkylene oxide surfactants, acrylic surfactants Agents. The surfactant that can be 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.

本発明に用いることができ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重量%以上1重量%以下であることが好ましく、0.1重量%以上0.5重量%以下であることがさらに好ましい。   The addition amount of the surfactant that can be used in the present invention is preferably 0.01% by weight or more and 1% by weight or less, and preferably 0.1% by weight or more and 0.5% by weight or less with respect to the total amount of the film-forming coating solution. More preferably, it is not more than% by weight.

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。本発明に用いることができ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さらに好ましい。   In the present invention, the silicone-based surfactant is a surfactant containing at least one Si atom. The silicone-based surfactant that can be used in the present invention may be any silicone-based surfactant, and preferably has a structure containing alkylene oxide and dimethylsiloxane. A structure including the following chemical formula is more preferable.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

上記式中、Rは水素原子又は炭素数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。また、Rが複数存在する場合、それぞれ同じあっても異なっていてもよい。   In said formula, R is a hydrogen atom or a C1-C5 alkyl group, x is an integer of 1-20, m and n are the integers of 2-100 each independently. Further, when there are a plurality of R, they may be the same or different.

本発明に用いることができるシリコーン系界面活性剤としては、例えば、BYK−306、BYK−307(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 silicone surfactants that can be used in the present invention include BYK-306, BYK-307 (manufactured by Big Chemie), SH7PA, SH21PA, SH28PA, SH30PA (manufactured by Toray Dow Corning Silicone), Troysol S366 ( Troy Chemical Co., Ltd.).

本発明に用いることができ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。   The nonionic surfactant that can be used in the present invention may be any nonionic surfactant. 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.

本発明に用いることができ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。   The fluorine-containing surfactant that can be used in the present invention may be any fluorine-containing surfactant. For example, perfluorooctyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide and the like can be mentioned.

本発明に用いることができ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、アクリル酸系共重合体やメタクリル酸系共重合体等が挙げられる。   The acrylic surfactant that can be used in the present invention may be any acrylic surfactant. For example, an acrylic acid copolymer or a methacrylic acid copolymer can be used.

本発明に用いることができるシランカップリング剤としては、いかなるシランカップリング剤を使用してもよい。
シランカップリング剤としては、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。
本発明に用いることができるシランカップリング剤は、一種類単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。
Any silane coupling agent may be used as the silane coupling agent that can be used in the present invention.
Examples of the silane coupling agent include 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-ethoxycarboni -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-aminopropyltriethoxysilane, N- Bis (oxyethylene) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N- bis (oxyethylene) -3-aminopropyltriethoxysilane and the like.
The silane coupling agent that can be used in the present invention may be used alone or in combination of two or more.

本発明に用いることができる密着促進剤としては、いかなる密着促進剤を使用してもよい。
密着促進剤としては、例えば、トリメトキシシリル安息香酸、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、トリメトキシビニルシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、アルミニウムモノエチルアセトアセテートジイソプロピレート、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、ジメチルビニルクロロシラン、メチルジフエニルクロロシラン、クロロメチルジメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルビニルエトキシシラン、ジフエニルジメトキシシラン、フエニルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、N,N’−ビス(トリメチルシリル)ウレア、ジメチルトリメチルシリルアミン、トリメチルシリルイミダゾール、ビニルトリクロロシラン、ベンゾトリアゾール、ベンズイミダゾール、インダゾール、イミダゾール、2−メルカプトベンズイミダゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、ウラゾール、チオウラシル、メルカプトイミダゾール、メルカプトピリミジン、1,1−ジメチルウレア、1,3−ジメチルウレア、チオ尿素化合物等を挙げることができる。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。
密着促進剤の使用量は、全固形分100重量部に対して、10重量部以下であることが好ましく、特に0.05〜5重量部であることがより好ましい。
Any adhesion promoter may be used as the adhesion promoter that can be used in the present invention.
Examples of the adhesion promoter include 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-chloropropylmethyldimethoxysilane, 3-chloropropylto Limethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, trimethylchlorosilane, dimethylvinylchlorosilane, methyldiphenylchlorosilane, chloromethyldimethylchlorosilane, trimethylmethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, methyldimethoxysilane , Dimethylvinylethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, hexamethyldisilazane, N, N′-bis (trimethylsilyl) urea, dimethyltrimethylsilylamine, trimethylsilylimidazole, vinyltrichlorosilane, benzotriazole, benzimidazole, Indazole, imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 2-mercaptobenzothiazole 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, mercaptopyrimidine, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, thiourea compound and the like. Functional silane coupling agents are preferred as adhesion promoters.
The amount of adhesion promoter used is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total solid content.

本発明の膜形成用組成物には、膜の機械強度の許す範囲内で、空孔形成因子を使用して、膜を多孔質化し、低誘電率化を図ることができる。
空孔形成剤となる添加剤としての空孔形成因子としては、特に限定はされないが、非金属化合物が好適に用いられ、膜形成用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、好ましくは200〜50,000、より好ましくは300〜10,000、特に好ましくは400〜5,000である。
添加量は、膜を形成する重合体に対して、好ましくは0.5〜75重量%、より好ましくは0.5〜30重量%、特に好ましくは1〜20重量%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よく、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。分解性基の含有率は、膜を形成する重合体に対して、好ましくは0.5〜75モル%、より好ましくは0.5〜30モル%、特に好ましくは1〜20モル%である。
In the film-forming composition 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 achieve a low dielectric constant.
There are no particular limitations on the pore-forming factor as an additive that serves as a pore-forming agent, but a nonmetallic compound is preferably used, and is soluble in a solvent used in a film-forming coating solution. It is necessary to satisfy the compatibility with the coalescence at the same time.
Further, 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.
The molecular weight is preferably 200 to 50,000, more preferably 300 to 10,000, and particularly preferably 400 to 5,000.
The addition amount is preferably 0.5 to 75% by weight, more preferably 0.5 to 30% by weight, and particularly preferably 1 to 20% by weight 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. It is. The content of the decomposable group is preferably 0.5 to 75 mol%, more preferably 0.5 to 30 mol%, and particularly preferably 1 to 20 mol% with respect to the polymer forming the film.

(膜)
本発明の膜は、本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜であり、絶縁膜として好適に用いることができる。
また、本発明の膜の製造方法は、特に制限はないが、本発明の膜形成用組成物を調製する工程、本発明の膜形成用組成物を膜状に塗布する工程、及び、塗布した膜を加熱する工程を含むことが好ましい。
(film)
The film of the present invention is a film obtained by using the film forming composition of the present invention, and can be suitably used as an insulating film.
The method for producing the film of the present invention is not particularly limited, but the step of preparing the film forming composition of the present invention, the step of coating the film forming composition of the present invention into a film, and the coating It is preferable to include a step of heating 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(株)製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製造(株)製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業(株)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1,300rpm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(株)製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製造(株)製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業(株)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(株)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 Co., Ltd.), D-spin series (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), SS series or CS series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be preferably used. The spin coating conditions may be any rotational speed, but from the viewpoint of in-plane uniformity of the film, a rotational speed of about 1,300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate.
In addition, the composition solution discharge method may be either dynamic discharge in which the composition solution is discharged onto a rotating substrate or static discharge in which the composition solution is discharged onto a stationary substrate. From the viewpoint of uniformity, 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 method of heat treatment is not particularly limited, but it is possible to apply commonly used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. Can do. A heating method using hot plate heating or furnace is preferable. Commercially available equipment can be preferably used as the hot plate, and the clean track series (manufactured by Tokyo Electron Ltd.), D-Spin series (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), SS series or CS series (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) )) And the like can be preferably used. As the furnace, α series (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) and the like can be preferably used.

本発明の膜形成用組成物を使用して膜を形成する際、塗布溶剤を使用することが好ましい。
本発明に用いることができる塗布溶剤は、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−メトキシー2−プロパノール等のアルコール系溶剤、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ペンタノン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン等のエステル系溶剤、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソール、フェネトール、ベラトロール等のエーテル系溶剤、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、t−ブチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、N−メチルピロリジノン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
より好ましい塗布溶剤は、1−メトキシー2−プロパノール、プロパノール、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンであり、特に好ましい塗布溶剤は、1−メトキシー2−プロパノール、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、t−ブチルベンゼン、アニソールである。
When forming a film using the film-forming composition of the present invention, it is preferable to use a coating solvent.
The coating solvent that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-ethoxymethanol, 3-methoxypropanol, and 1-methoxy-2-propanol are used. Solvents, acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-pentanone, 3-pentanone, 2-heptanone, 3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone and other ketone solvents, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, acetic acid Isobutyl, pentyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, etc. Stealth solvents, ether solvents such as diisopropyl ether, dibutyl ether, ethylpropyl ether, anisole, phenetol, veratrol, aromatic hydrocarbon solvents such as mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, t-butylbenzene, N-methyl Examples include amide solvents such as pyrrolidinone and dimethylacetamide. These may be used alone or in combination of two or more.
More preferred coating solvents are 1-methoxy-2-propanol, propanol, acetylacetone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butylbenzene, especially Preferred coating solvents are 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene, and anisole.

本発明の膜形成用組成物は、基板上に塗布した後に加熱処理することによって硬化させることが特に好ましい。例えば、膜形成用組成物により形成した膜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よい。また、この後加熱は酸素による熱酸化を防ぐために窒素雰囲気下で行うことが特に好ましい。
また、本発明の膜を形成する際においては、塗布した後に加熱処理することにより、式(1)で示される化合物、及び/又は、式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体は、熱により分子内のアミド結合とCOORとが反応してイミド環を形成して高耐熱性となる。本発明の膜におけるイミド環の形成量(割合)は、式(1)で示される化合物由来の構造のうち、50〜100%であることが好ましく、70〜100%であることがより好ましく、80〜100%であることがさらに好ましい。
The film-forming composition of the present invention is particularly preferably cured by heat treatment after coating on a substrate. For example, the polymerization reaction at the time of post-heating of the carbon triple bond remaining in the film formed by the film forming composition 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.
In forming the film of the present invention, the polymerized polymer is heated using at least the compound represented by the formula (1) and / or the compound represented by the formula (1) by heat treatment after coating. The coalescence has high heat resistance by reacting the amide bond in the molecule with COOR by heat to form an imide ring. The formation amount (ratio) of the imide ring in the film of the present invention is preferably 50 to 100%, more preferably 70 to 100% of the structure derived from the compound represented by the formula (1), More preferably, it is 80 to 100%.

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よい。高エネルギー線とは、電子線、紫外線、X線などが挙げられるが、特にこれらの方法に限定されるものではない。
高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーは、0〜50keVが好ましく、0〜30keVがより好ましく、0〜20keVが特に好ましい。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、0〜400℃がより好ましく、0〜350℃が特に好ましい。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。重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。本発明における電子線照射は複数回行ってもよく、この場合は電子線照射条件を毎回同じにする必要はなく、毎回異なる条件で行ってもよい。
高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は190〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2,000mWcm−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、250〜400℃がより好ましく、250〜350℃が特に好ましい。重合物の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気は、Ar、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、その際の圧力は0〜133kPaが好ましい。
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.
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 . 0-450 degreeC is preferable, as for the substrate temperature at the time of irradiating an electron beam, 0-400 degreeC is more preferable, and 0-350 degreeC is especially preferable. 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, it is preferable to use an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen as the atmosphere around the substrate. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. The electron beam irradiation in the present invention may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.
Ultraviolet rays may be used as the high energy rays. The irradiation wavelength region when using ultraviolet rays is preferably 190 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2,000 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, it is preferable to use an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen as the atmosphere around the substrate. 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、絶縁膜として好適に使用することができ、半導体用層間絶縁膜としてより好適に使用することができる。すなわち、本発明の膜形成用組成物を使用して得られる絶縁膜は、電子デバイスに好適に使用できる。
例えば、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よく、また、配線や層間絶縁膜の上面底面にはCMP(化学的機械的研磨)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よい。
The film obtained by using the film forming composition of the present invention can be suitably used as an insulating film, and can be more suitably used as an interlayer insulating film for semiconductors. That is, the insulating film obtained using the film forming composition of the present invention can be suitably used for an electronic device.
For example, when used as an interlayer insulating film for a semiconductor, in the wiring structure, there may be a barrier layer on the side surface of the wiring to prevent metal migration, and CMP (chemical In addition to a cap layer and an interlayer adhesion layer that prevent delamination in mechanical mechanical polishing, there may be an etching stopper layer, etc., and further, the interlayer insulating film layer may be divided into multiple layers with other materials as required. Also good.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、銅配線あるいはその他の目的でエッチング加工をすることができる。エッチングとしてはウエットエッチング、ドライエッチングのいずれでもよいが、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは、アンモニア系プラズマ、フルオロカーボン系プラズマのいずれもが適宜使用できる。これらプラズマにはArだけでなく、酸素、あるいは窒素、水素、ヘリウム等のガスを用いることができる。また、エッチング加工後に、加工に使用したフォトレジスト等を除く目的でアッシングすることもでき、さらにはアッシング時の残渣を除くため、洗浄することもできる。   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. In addition, after the etching process, ashing can be performed for the purpose of removing the photoresist or the like used for the processing, and further, cleaning can be performed to remove a residue at the time of ashing.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、銅配線加工後に、銅めっき部を平坦化するためCMP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、(株)フジミインコーポレーテッド製、ロデールニッタ(株)製、JSR(株)製、日立化成工業(株)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、(株)荏原製作所製等)を適宜使用することができる。さらにCMP後のスラリー残渣除去のため、洗浄することができる。   The film obtained by using the film forming composition of the present invention can be subjected to CMP 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 Incorporated, manufactured by Rodel Nitta, manufactured by JSR, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., etc.) can be used as appropriate. Moreover, as a CMP apparatus, a commercially available apparatus (Applied Materials Co., Ltd., Ebara Manufacturing Co., Ltd. etc.) can be used suitably. Further, cleaning can be performed to remove slurry residues after CMP.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる膜は、多様の目的に使用することができる。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できる。
さらに、別の用途として本発明の膜に電子ドナー又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できる。
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 in electronic devices such as semiconductor devices such as LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, and D-RDRAM, and multi-chip 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. Can do.
Furthermore, as another application, the film of the present invention can be imparted with conductivity by doping with an electron donor or acceptor and used as a conductive film.

また、本発明の絶縁膜におけるヤング率の測定方法としては、MTS社ナノインデンターSA2を使用して測定することが好ましい。   In addition, as a method for measuring the Young's modulus in the insulating film of the present invention, it is preferable to use MTS Nanoindenter SA2.

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

<合成例1:化合物(a)の合成> <Synthesis Example 1: Synthesis of Compound (a)>

Figure 2009046540
Figure 2009046540

窒素気流下、1,4−ジアミノベンゼン0.3重量部、N−メチルピロリドン(NMP)22重量部を反応容器に入れ、均一になるまで撹拌した。その容器に4−エチニルフタル酸無水物1.0重量部をNMP8.0重量部に溶解させた溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で1時間撹拌した。反応後、反応液を蒸留水に滴下した。析出成分をろ取することにより、化合物(a)を1.1重量部(収率:87%)得た。
1H-NMR(DMSO) δ = 13.2(br, 2H), 10.35(s, 2H), 7.56-7.89(m, 10H), 4.12-4.88(m, 2H).
Under a nitrogen stream, 0.3 parts by weight of 1,4-diaminobenzene and 22 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) were placed in a reaction vessel and stirred until uniform. A solution prepared by dissolving 1.0 part by weight of 4-ethynylphthalic anhydride in 8.0 parts by weight of NMP was slowly dropped into the container. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After the reaction, the reaction solution was added dropwise to distilled water. The precipitated component was collected by filtration to obtain 1.1 parts by weight (yield: 87%) of compound (a).
1 H-NMR (DMSO) δ = 13.2 (br, 2H), 10.35 (s, 2H), 7.56-7.89 (m, 10H), 4.12-4.88 (m, 2H).

<合成例2:化合物(b)の合成> <Synthesis Example 2: Synthesis of Compound (b)>

Figure 2009046540
Figure 2009046540

窒素気流下、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル5.2重量部、N−メチルピロリドン(NMP)67重量部を反応容器に入れ、均一になるまで撹拌した。その容器に4−エチニルフタル酸無水物10.0重量部をNMP50.0重量部に溶解させた溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で1時間撹拌した。反応後、反応液を蒸留水に滴下した。析出成分をろ取することにより、化合物(b)を10.2重量部(収率:87%)得た。
1H-NMR(DMSO) δ = 13.2(br, 2H), 10.39(s, 2H), 7.57-7.90(m, 10H), 6.99(d, 4H), 4.04-4.83(m, 2H).
Under a nitrogen stream, 5.2 parts by weight of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 67 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) were placed in a reaction vessel and stirred until uniform. A solution prepared by dissolving 10.0 parts by weight of 4-ethynylphthalic anhydride in 50.0 parts by weight of NMP was slowly added dropwise to the container. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. After the reaction, the reaction solution was added dropwise to distilled water. The precipitated component was collected by filtration to obtain 10.2 parts by weight (yield: 87%) of compound (b).
1 H-NMR (DMSO) δ = 13.2 (br, 2H), 10.39 (s, 2H), 7.57-7.90 (m, 10H), 6.99 (d, 4H), 4.04-4.83 (m, 2H).

<合成例3:化合物(c)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを1,3−ジアミノベンゼンに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(c)を合成した。
<Synthesis Example 3: Synthesis of Compound (c)>
The following compound (c) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 1,3-diaminobenzene.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例4:化合物(d)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを1,5−ジアミノナフタレンに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(d)を合成した。
<Synthesis Example 4: Synthesis of Compound (d)>
The following compound (d) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 1,5-diaminonaphthalene.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例5:化合物(e)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを3,4’−ジアミノジフェニルエーテルに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(e)を合成した。
<Synthesis Example 5: Synthesis of Compound (e)>
The following compound (e) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 3,4′-diaminodiphenyl ether.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例6:化合物(f)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(f)を合成した。
<Synthesis Example 6: Synthesis of Compound (f)>
The following compound (f) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例7:化合物(g)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼンに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(g)を合成した。
<Synthesis Example 7: Synthesis of Compound (g)>
The following compound (g) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 1,3-bis (3-aminophenoxy) benzene.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例8:化合物(h)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(h)を合成した。
<Synthesis Example 8: Synthesis of Compound (h)>
The following compound (h) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例9:化合物(i)の合成>
4,4’−ジアミノジフェニルエーテルを4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニルに代えた以外は、前記合成例2と同様な手法で、下記化合物(i)を合成した。
<Synthesis Example 9: Synthesis of Compound (i)>
The following compound (i) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 2 except that 4,4′-diaminodiphenyl ether was replaced with 4,4′-bis (4-aminophenoxy) biphenyl.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

前記の合成法により生成する化合物は、単一化合物ではなくエチニル基の置換位置が異なる三種類の異性体の混合物である。収量についても三種類の異性体をすべて含んだ値を示している。以下に、化合物(a)の場合の異性体を示す。   The compound produced by the above synthesis method is not a single compound but a mixture of three isomers having different ethynyl group substitution positions. The yield is also a value including all three isomers. The isomers in the case of compound (a) are shown below.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

<合成例10:化合物(j)の合成> <Synthesis Example 10: Synthesis of Compound (j)>

Figure 2009046540
Figure 2009046540

化合物(a)0.2重量部とN−メチルピロリドン(NMP)3重量部を反応容器に入れ、均一になるまで撹拌した。その容器に、トリエチルアミン0.18重量部添加し、50℃で30分撹拌した。その後、1−ヨードデカン0.95重量部添加し、50℃で3時間撹拌した。反応後、反応液を蒸留水に滴下した。析出成分をろ取し、n−ヘキサンで洗浄することにより、化合物(j)を0.1重量部(収率:31%)得た。
1H-NMR(DMSO) δ = 10.42-10.66(m, 2H), 7.61-7.99(m, 10H), 4.43-4.53(m, 2H), 4.12 (m, 4H), 0.83-1.50(m, 38H).
0.2 part by weight of compound (a) and 3 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) were placed in a reaction vessel and stirred until uniform. To the vessel, 0.18 part by weight of triethylamine was added and stirred at 50 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 0.95 parts by weight of 1-iododecane was added and stirred at 50 ° C. for 3 hours. After the reaction, the reaction solution was added dropwise to distilled water. The precipitated component was collected by filtration and washed with n-hexane to obtain 0.1 part by weight (yield: 31%) of compound (j).
1 H-NMR (DMSO) δ = 10.42-10.66 (m, 2H), 7.61-7.99 (m, 10H), 4.43-4.53 (m, 2H), 4.12 (m, 4H), 0.83-1.50 (m, 38H ).

<合成例11:化合物(k)の合成> <Synthesis Example 11: Synthesis of Compound (k)>

Figure 2009046540
Figure 2009046540

化合物(d)0.2重量部とN−メチルピロリドン(NMP)3重量部を反応容器に入れ、均一になるまで撹拌した。その容器に、トリエチルアミン0.16重量部添加し、50℃で30分撹拌した。その後、1−ヨードデカン0.86重量部添加し、50℃で3時間撹拌した。反応後、反応液を蒸留水に滴下した。析出成分をろ取し、n−ヘキサンで洗浄することにより、化合物(k)を0.13重量部(収率:42%)得た。
1H-NMR(DMSO) δ = 10.51(s, 2H), 7.56-8.10(m, 12H), 4.44-4.55(m, 2H), 4.19 (m, 4H), 0.82-1.58(m, 38H).
0.2 part by weight of compound (d) and 3 parts by weight of N-methylpyrrolidone (NMP) were placed in a reaction vessel and stirred until uniform. To the container, 0.16 part by weight of triethylamine was added and stirred at 50 ° C. for 30 minutes. Thereafter, 0.86 parts by weight of 1-iododecane was added and stirred at 50 ° C. for 3 hours. After the reaction, the reaction solution was added dropwise to distilled water. The precipitated component was collected by filtration and washed with n-hexane to obtain 0.13 parts by weight (yield: 42%) of compound (k).
1 H-NMR (DMSO) δ = 10.51 (s, 2H), 7.56-8.10 (m, 12H), 4.44-4.55 (m, 2H), 4.19 (m, 4H), 0.82-1.58 (m, 38H).

<合成例12:重合体(L)の合成> <Synthesis Example 12: Synthesis of Polymer (L)>

Figure 2009046540
Figure 2009046540

化合物(b)10重量部と90重量部のt−ブチルベンゼンとを反応容器内に入れ、窒素気流下で撹拌しながら内温120℃に加熱した。次に、ジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂(株)製)2.2重量部をジフェニルエーテル1.9重量部に溶解した溶液を、反応液の内温を120℃〜130℃に保ちながら、1時間かけて反応液へ滴下し、そのまま一時間加熱撹拌した。
反応後、反応液を50℃まで冷却後、2−プロパノール314重量部に添加し、析出した固体を濾過して、2−プロパノールで洗浄した。得られた重合体をテトラヒドロフラン(THF)35.6重量部に溶解して、メタノール316重量部へ添加し、再沈精製した。真空乾燥後、重量平均分子量約5.0×10の重合体(L)を3.1重量部得た。
10 parts by weight of compound (b) and 90 parts by weight of t-butylbenzene were placed in a reaction vessel and heated to an internal temperature of 120 ° C. with stirring under a nitrogen stream. Next, a solution obtained by dissolving 2.2 parts by weight of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) in 1.9 parts by weight of diphenyl ether is maintained while maintaining the internal temperature of the reaction solution at 120 ° C. to 130 ° C. The solution was added dropwise to the reaction solution over 1 hour, and heated and stirred as it was for 1 hour.
After the reaction, the reaction solution was cooled to 50 ° C., added to 314 parts by weight of 2-propanol, and the precipitated solid was filtered and washed with 2-propanol. The obtained polymer was dissolved in 35.6 parts by weight of tetrahydrofuran (THF), added to 316 parts by weight of methanol, and purified by reprecipitation. After vacuum drying, 3.1 parts by weight of polymer (L) having a weight average molecular weight of about 5.0 × 10 3 was obtained.

なお、上記で示した重合体(L)の構造は、一例に過ぎず、重合体のすべてがこの構造でるわけではない。   In addition, the structure of the polymer (L) shown above is only an example, and not all of the polymers have this structure.

(実施例1)
J. Polym. Sci. PART A Polym. Chem., vol.30, 1747頁(1992)に記載の合成法に従って、1,3,5−トリエチニルアダマンタンを合成した。
次に、1,3,5−トリエチニルアダマンタン10重量部と56重量部のt−ブチルベンゼンとを反応容器内に入れ、窒素気流下で撹拌しながら内温120℃に加熱し、1,3,5−トリエチニルアダ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(株)製)2.2重量部をジフェニルエーテル1.9重量部に溶解した溶液を、反応液の内温を120℃〜130℃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314重量部に添加し、析出した固体を濾過して、2−プロパノールで洗浄した。得られた重合体をテトラヒドロフラン(THF)35.6重量部に溶解して、メタノール316重量部へ添加し、再沈精製した。真空乾燥後、重量平均分子量約6.0×10の重合体(1)を4.2重量部得た。
Example 1
1,3,5-triethynyladamantane was synthesized according to the synthesis method described in J. Polym. Sci. PART A Polym. Chem., Vol. 30, page 1747 (1992).
Next, 10 parts by weight of 1,3,5-triethynyladamantane and 56 parts by weight of t-butylbenzene are placed in a reaction vessel and heated to an internal temperature of 120 ° C. with stirring under a nitrogen stream. , 5-triethynyladamantane was completely dissolved. Next, a solution obtained by dissolving 2.2 parts by weight of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) in 1.9 parts by weight of diphenyl ether is maintained while maintaining the internal temperature of the reaction solution at 120 ° C. to 130 ° C. The solution was added dropwise to the reaction solution over 1 hour.
After the reaction, the reaction solution was cooled to 50 ° C., added to 314 parts by weight of 2-propanol, and the precipitated solid was filtered and washed with 2-propanol. The obtained polymer was dissolved in 35.6 parts by weight of tetrahydrofuran (THF), added to 316 parts by weight of methanol, and purified by reprecipitation. After vacuum drying, 4.2 parts by weight of polymer (1) having a weight average molecular weight of about 6.0 × 10 4 was obtained.

重合体(1)と合成例1〜11で得た化合物(a)〜(k)又は合成例12で得た重合体(L)を足して1.0重量部になるようにそれぞれ調製し、それをシクロヘキサノン9.0重量部に完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で、250℃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分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(k値)(測定温度:25℃、以降も同様)をフォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出した。得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められなかった。また、ヤング率については、MTS社ナノインデンターSA2を使用して測定した。
The polymer (1) and the compounds (a) to (k) obtained in Synthesis Examples 1 to 11 or the polymer (L) obtained in Synthesis Example 12 were added to prepare 1.0 parts by weight, It was completely dissolved in 9.0 parts by weight of cyclohexanone to prepare a coating solution. This solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm, spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further replaced with nitrogen. As a result of baking in an oven at 400 ° C. for 60 minutes, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained.
The relative dielectric constant (k value) of the film (measurement temperature: 25 ° C., the same applies hereinafter) was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no cracks were observed on the coating film surface. The Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 manufactured by MTS.

(実施例2)
次に、1,3,5−トリビニルアダマンタン10重量部と56重量部のt−ブチルベンゼンを反応容器内に入れ、窒素気流下で撹拌しながら内温120℃に加熱し、1,3,5−トリビニルアダ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(株)製)2.2重量部をジフェニルエーテル1.9重量部に溶解した溶液を、反応液の内温を120℃〜130℃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314重量部に添加し、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THF35.6重量部に溶解して、メタノール316重量部へ添加し、再沈精製した。真空乾燥後、重量平均分子量約6.0×10の重合体(2)を4.0重量部得た。
(Example 2)
Next, 10 parts by weight of 1,3,5-trivinyladamantane and 56 parts by weight of t-butylbenzene were placed in a reaction vessel and heated to an internal temperature of 120 ° C. with stirring under a nitrogen stream. 5-Trivinyladamantane was completely dissolved. Next, a solution obtained by dissolving 2.2 parts by weight of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) in 1.9 parts by weight of diphenyl ether is maintained while maintaining the internal temperature of the reaction solution at 120 ° C. to 130 ° C. The solution was added dropwise to the reaction solution over 1 hour.
After the reaction, the reaction solution was cooled to 50 ° C., added to 314 parts by weight of 2-propanol, and the precipitated solid was filtered and washed with 2-propanol. The obtained polymer was dissolved in 35.6 parts by weight of THF, added to 316 parts by weight of methanol, and purified by reprecipitation. After vacuum drying, 4.0 parts by weight of polymer (2) having a weight average molecular weight of about 6.0 × 10 4 was obtained.

重合体(2)と合成例1〜11で得た化合物(a)〜(k)又は合成例12で得た重合体(L)を足して1.0重量部になるようにそれぞれ調製し、それをシクロヘキサノン9.0重量部に完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で、250℃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分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(測定温度:25℃、以降も同様)をフォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出した。得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められなかった。また、ヤング率につていは、MTS社ナノインデンターSA2を使用して測定した。
The polymer (2) and the compounds (a) to (k) obtained in Synthesis Examples 1 to 11 or the polymer (L) obtained in Synthesis Example 12 were added to prepare 1.0 parts by weight, It was completely dissolved in 9.0 parts by weight of cyclohexanone to prepare a coating solution. This solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm, spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, and further replaced with nitrogen. As a result of baking in an oven at 400 ° C. for 60 minutes, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained.
The relative dielectric constant of the film (measurement temperature: 25 ° C., the same applies hereinafter) was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no cracks were observed on the coating film surface. Further, the Young's modulus was measured using a nano indenter SA2 manufactured by MTS.

(比較例1)
実施例1の重合体(1)のみ1.0重量部で塗布液を調製した。この塗布液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で、250℃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分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(測定温度:25℃、以降も同様)をフォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.65であった。得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められなかった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、5.0GPaであった。
(Comparative Example 1)
Only the polymer (1) of Example 1 was prepared at 1.0 part by weight. This coating solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm, spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, As a result of baking for 60 minutes in a substituted 400 ° C. oven, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained.
The relative dielectric constant of the film (measurement temperature: 25 ° C., and so on) was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard, and found to be 2.65. there were. The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no cracks were observed on the coating film surface. Moreover, it was 5.0 GPa when the Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 from MTS.

(比較例2)
実施例1の重合体(2)のみ1.0重量部で塗布液を調製した。この塗布液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、シリコンウェハー上にスピンコートし、この塗膜を窒素気流下ホットプレート上で、250℃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分間焼成した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(測定温度:25℃、以降も同様)をフォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.63であった。得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められなかった。また、MTS社ナノインデンターSA2を使用してヤング率を測定したところ、5.0GPaであった。
(Comparative Example 2)
A coating solution was prepared with 1.0 part by weight of the polymer (2) of Example 1 only. This coating solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore size of 0.1 μm, spin-coated on a silicon wafer, this coating film was heated on a hot plate at 250 ° C. for 60 seconds under a nitrogen stream, As a result of baking for 60 minutes in a substituted 400 ° C. oven, a uniform film having a thickness of 0.5 μm and no defects was obtained.
The relative dielectric constant of the film (measurement temperature: 25 ° C., and so on) was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and a HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co., and found to be 2.63. there were. The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no cracks were observed on the coating film surface. Moreover, it was 5.0 GPa when the Young's modulus was measured using Nano Indenter SA2 from MTS.

<誘電率の経時上昇及び機械強度、耐熱性の比較>
誘電率の経時上昇は、大気中25℃で一週間経過した後にk値を測定した。また、初期k値と一週間経過した後に測定したk値との差(Δk)を求めた。
なお、k値は、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出した。
機械強度(ヤング率)は、MTS社ナノインデンターSA2を使用して測定した。
耐熱性の評価は、空気中400℃30秒加熱し、重量変化を測定することにより行った。
<Comparison of increase in dielectric constant with time, mechanical strength and heat resistance>
The increase in dielectric constant with time was measured by measuring the k value after one week at 25 ° C. in the atmosphere. Further, the difference (Δk) between the initial k value and the k value measured after one week had elapsed.
In addition, k value was computed from the capacity | capacitance value in 1 MHz using the Mercury prober made from Four Dimensions, and HP4285ALCR meter made from Yokogawa Hewlett-Packard.
The mechanical strength (Young's modulus) was measured using MTS Nanoindenter SA2.
The heat resistance was evaluated by heating in air at 400 ° C. for 30 seconds and measuring the change in weight.

実施例1及び2、並びに、比較例1及び2において得られた膜の評価結果を以下に示す。   The evaluation results of the films obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown below.

Figure 2009046540
Figure 2009046540

Figure 2009046540
Figure 2009046540

本発明の膜形成用組成物を用いて形成された膜(絶縁膜)は、耐熱性及び機械強度に優れ、低い誘電率であり、また、誘電率に関し優れた経時安定性を示していることがわかる。   A film (insulating film) formed using the film-forming composition of the present invention has excellent heat resistance and mechanical strength, has a low dielectric constant, and exhibits excellent temporal stability with respect to the dielectric constant. I understand.

Claims (11)

下記式(1)で示される化合物、及び/又は、下記式(1)で示される化合物を少なくとも用いて重合した重合体を含むことを特徴とする
膜形成用組成物。
Figure 2009046540
(式(1)中、Aは2〜4価の有機基を表し、Aはアルケニル基又はアルキニル基を表し、Arは(2+a1)価のアリール基を表し、Rは水素原子又は炭素数1〜30のアルキル基を表し、a1は1〜4の整数を表し、a2は2〜4の整数を表す。)
A film-forming composition comprising a polymer obtained by polymerizing at least a compound represented by the following formula (1) and / or a compound represented by the following formula (1).
Figure 2009046540
(In Formula (1), A 1 represents a divalent to tetravalent organic group, A 2 represents an alkenyl group or an alkynyl group, Ar represents a (2 + a1) valent aryl group, and R represents a hydrogen atom or a carbon number. A 1 represents an integer of 1-4, a2 represents an integer of 2-4.
絶縁膜形成用である請求項1に記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to claim 1, which is used for forming an insulating film. カゴ型構造を有する化合物、及び/又は、カゴ型構造を有する重合体を含む請求項1又は2に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 1 or 2, comprising a compound having a cage structure and / or a polymer having a cage structure. カゴ型構造を有する重合体を含む請求項1〜3のいずれか1つに記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to any one of claims 1 to 3, comprising a polymer having a cage structure. 前記カゴ型構造を有する重合体が、カゴ型構造を有するモノマーをラジカル開始剤存在下又は遷移金属触媒存在下で重合して得られたものである請求項4に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 4, wherein the polymer having a cage structure is obtained by polymerizing a monomer having a cage structure in the presence of a radical initiator or a transition metal catalyst. 前記カゴ型構造を有するモノマーが、重合可能な炭素−炭素二重結合及び/又は炭素−炭素三重結合を有する請求項5に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 5, wherein the monomer having a cage structure has a polymerizable carbon-carbon double bond and / or carbon-carbon triple bond. 前記カゴ型構造が、アダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン及びテトラマンタンよりなる群から選択される構造である請求項3〜6のいずれか1つに記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to any one of claims 3 to 6, wherein the cage structure is a structure selected from the group consisting of adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, and tetramantane. 前記カゴ型構造を有するモノマーが、下記式(2)〜(7)で表されるモノマーよりなる群から選択されるモノマーである請求項5又は6に記載の膜形成用組成物。
Figure 2009046540
(式(2)〜(7)中、X〜X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、アリール基、シリル基、アシル基、アルコキシカルボニル基又はカルバモイル基を表し、Y〜Yはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表し、m、mは1〜16の整数を表し、n、nは0〜15の整数を表し、m、m、m、mはそれぞれ独立に1〜15の整数を表し、n、n、n、nは0〜14の整数を表し、m、mは1〜20の整数を表し、n、nは0〜19の整数を表す。)
The film forming composition according to claim 5 or 6, wherein the monomer having a cage structure is a monomer selected from the group consisting of monomers represented by the following formulas (2) to (7).
Figure 2009046540
(In the formulas (2) to (7), X 1 to X 8 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a silyl group, an acyl group, an alkoxycarbonyl group or a carbamoyl group. , Y 1 to Y 8 each independently represents a halogen atom, an alkyl group, an aryl group or a silyl group, m 1 and m 5 represent an integer of 1 to 16, and n 1 and n 5 represent an integer of 0 to 15 M 2 , m 3 , m 6 and m 7 each independently represent an integer of 1 to 15, n 2 , n 3 , n 6 and n 7 represent an integer of 0 to 14, m 4 , m 8 represents an integer of 1 to 20, and n 4 and n 8 represent an integer of 0 to 19.)
請求項1〜8のいずれか1つに記載の膜形成用組成物を用いて得られる膜。   The film | membrane obtained using the composition for film formation as described in any one of Claims 1-8. 絶縁膜である請求項9に記載の膜。   The film according to claim 9 which is an insulating film. 請求項9又は10に記載の膜を有する電子デバイス。   An electronic device having the film according to claim 9.
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