JP2009088247A - Method of manufacturing insulation film - Google Patents

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JP2009088247A JP2007256026A JP2007256026A JP2009088247A JP 2009088247 A JP2009088247 A JP 2009088247A JP 2007256026 A JP2007256026 A JP 2007256026A JP 2007256026 A JP2007256026 A JP 2007256026A JP 2009088247 A JP2009088247 A JP 2009088247A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing an insulation film that has improved insulation film performance and adhesiveness between respective laminated films and further has improved productivity. <P>SOLUTION: In a general formula (I): (X)<SB>m</SB>-Q-(Y)<SB>n</SB>, Q indicates 5 or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic groups, or their benzo condensed ring groups, X indicates an optional substituent, and m indicates an integer of 0-10. When m is not less than 2, X may be identical or different. Y indicates a group expressed by one of general formulae (Y-1) to (Y-6). N indicates an integer of 1-10. When n is not less than 2, Y may be identical or different. The method of manufacturing a laminated type insulation film includes: a step of forming a copper diffusion prevention film by coating a substrate with a coating liquid containing a compound polymer expressed by the general formula (I) for drying; a step of forming an inorganic polymer film by coating the copper diffusion prevention film with a coating liquid containing an inorganic polymer for drying; a step of forming an organic polymer film by coating the inorganic polymer film with a coating liquid containing a resin for insulation films for drying; and a step of simultaneously curing the copper diffusion prevention film, inorganic polymer film, and organic polymer film by heating or applying energy rays. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子デバイスの多層配線が効率よく作成でき、剥がれなどの特性が良好な絶縁膜の製造方法および、該方法を用いた膜を有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an insulating film that can efficiently produce multilayer wiring of an electronic device and has good characteristics such as peeling, and an electronic device having a film using the method.

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、ピン付けなどの後工程に耐え得る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 a heat resistance that can withstand a subsequent process such as a thin film formation process, chip connection, and pinning when a mounting substrate is manufactured, and a 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.

有機ポリマー系の層間絶縁膜として、ポリベンゾオキサゾール、ポリイミドが広く知られているが、低誘電性、低吸水性、耐久性および耐加水分解性などの諸要求性能の観点からは、必ずしも満足できるものは得られていない。また、そのほかにポリアリーレンエーテルを基本主鎖とする高耐熱性樹脂が知られており(特許文献1)、その比誘電率は2.6〜2.7の範囲である。しかしながら、高速デバイスを実現するためには更なる低誘電率化が望まれている。   Polybenzoxazole and polyimide are widely known as organic polymer interlayer insulating films, but they are not always satisfactory from the viewpoint of various performance requirements such as low dielectric properties, low water absorption, durability, and hydrolysis resistance. Nothing has been obtained. In addition, a high heat-resistant resin having polyarylene ether as a basic main chain is known (Patent Document 1), and its relative dielectric constant is in the range of 2.6 to 2.7. However, in order to realize a high-speed device, further reduction of the dielectric constant is desired.

また、層間絶縁膜を用いて配線構造を形成する際には、誘電率、機械強度など材料の改善だけではなく、生産性の観点から、膜を形成する組成物の塗布および焼成時間のウエハー一枚あたりの時間短縮が求められている。従来、塗布型層間絶縁膜の硬化はファーネスなどを用いて400℃で30分以上の熱硬化が行なわれていたが、近年の少量多品種生産に対応するためにファーネスなどバッチ型の製造装置は敬遠されている。また電子線、紫外線を用いて硬化時間そのものを著しく短時間化することが試みられている(非特許文献1)。   In addition, when forming a wiring structure using an interlayer insulating film, not only the improvement of materials such as dielectric constant and mechanical strength, but also from the viewpoint of productivity, the application of the composition for forming the film and the baking time of the wafer There is a need to shorten the time per sheet. Conventionally, the coating type interlayer insulating film has been cured by using a furnace or the like for 30 minutes or more at 400 ° C. However, in order to cope with the recent production of a small variety of various products, Be shunned. Attempts have been made to significantly shorten the curing time itself using electron beams and ultraviolet rays (Non-patent Document 1).

米国特許6509415号明細書US Pat. No. 6,509,415 シリコンテクノロジー NO.91 p14 応用物理学会分科会Silicon technology NO. 91 p14 Japan Society of Applied Physics

層間絶縁膜の低誘電率化のために、有機系または無機系などの複数の種類の絶縁膜からなる積層型絶縁膜の検討が行われている。例えば、塗布型の有機系絶縁膜と気相反応成長法(CVD)によって得られる絶縁膜が積層して混在するような場合がある。しかしながら、これらの積層型においては、膜剥がれが頻繁に発生する。   In order to reduce the dielectric constant of an interlayer insulating film, a laminated insulating film made up of a plurality of types of insulating films such as organic or inorganic has been studied. For example, there may be a case where a coating type organic insulating film and an insulating film obtained by vapor phase reactive growth (CVD) are stacked and mixed. However, in these stacked types, film peeling frequently occurs.

また、積層型の場合、生産性を向上するために各膜の製造時間を短縮する必要があるが、各絶縁膜に対して個別に短時間硬化を実施すると、膜の剥がれが生じることがあった。これらは、組成の違い、およびそれに伴う界面の親和性の低さ、膜の表面および界面に水分等の化学種の吸着による密着性の低下などに起因すると推測される。   In the case of a laminated type, it is necessary to shorten the manufacturing time of each film in order to improve productivity. However, if each insulating film is cured for a short time, the film may be peeled off. It was. These are presumed to be due to the difference in composition, the accompanying low affinity of the interface, and the decrease in adhesion due to the adsorption of chemical species such as moisture on the surface and interface of the film.

本発明は、上記のような問題点に鑑みて、各積層膜間の密着性を達成でき、さらには優れた生産性を有する絶縁膜の製造方法を提供することを目的とする。   In view of the problems as described above, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an insulating film that can achieve adhesion between laminated films and has excellent productivity.

本発明者らは、鋭意検討を行った結果、上記課題が下記の<1>〜<6>の構成により解決されることを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems are solved by the following configurations <1> to <6>.

<1>下記一般式(I)で表される化合物の重合体を含有する塗布液を基板上に塗布し、乾燥して銅拡散防止膜を形成する工程と、前記銅拡散防止膜上に無機ポリマーを含有する塗布液を塗布し、乾燥して無機ポリマー膜を形成する工程と、前記無機ポリマー膜上に絶縁膜用樹脂を含有する塗布液を塗布し、乾燥して有機ポリマー膜を形成する工程と、その後、加熱またはエネルギー線の照射により、前記銅拡散防止膜、前記無機ポリマー膜、および前記有機ポリマー膜を一度に硬化する工程、を有する積層型絶縁膜の製造方法。
(X)−Q−(Y) 一般式(I)
(一般式(I)中、Qは環員数5または6の含窒素複素環基、またはそれらのベンゾ縮合環基を表す。Xは任意の置換基を表す。mは0〜10の整数を表す。mが2以上の場合は、Xは同一でも異なっていてもよい。Yは下記一般式(Y−1)〜(Y−6)のいずれかで表される基を表す。nは1〜10の整数を表す。nが2以上の場合は、Yは同一でも異なっていてもよい。)
<1> A step of applying a coating solution containing a polymer of a compound represented by the following general formula (I) on a substrate and drying to form a copper diffusion preventing film; and an inorganic layer on the copper diffusion preventing film. Applying a coating solution containing a polymer and drying to form an inorganic polymer film; applying a coating solution containing a resin for an insulating film on the inorganic polymer film; and drying to form an organic polymer film A method for producing a laminated insulating film, comprising: a step; and a step of curing the copper diffusion prevention film, the inorganic polymer film, and the organic polymer film at a time by heating or irradiation with energy rays.
(X) m -Q- (Y) n General formula (I)
(In general formula (I), Q represents a nitrogen-containing heterocyclic group having 5 or 6 ring members, or a benzo-fused ring group thereof. X represents an optional substituent. M represents an integer of 0 to 10. When m is 2 or more, X may be the same or different, Y represents a group represented by any one of the following general formulas (Y-1) to (Y-6), and n represents 1 to Represents an integer of 10. When n is 2 or more, Y may be the same or different.

Figure 2009088247
(一般式(Y−1)〜(Y−6)中、Zは水素原子または任意の置換基を表す。X1はC(X)、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。X2はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Q2は環状またはかご型構造を有する基、またはSiX (3−n 2 を表す。Xはそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Z、X1およびQ2は複数存在する場合は、各々同一でも異なっていてもよい。n2は1〜10の整数を表す。式中*は一般式(I)のQとの結合位置を示す。)
<2>前記一般式(I)中のQが、下記一般式(Q−1)〜(Q−5)のいずれかで表される基である<1>に記載の積層型絶縁膜の製造方法。
Figure 2009088247
(In the general formulas (Y-1) to (Y-6), Z represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. X 1 is an atom or group selected from C (X 2 ) 2 , NX 2 , O, and S). X 2 independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent, Q 2 represents a group having a cyclic or cage structure, or SiX 4 (3-n 2 ), and each X 4 independently represents hydrogen. Represents an atom or an arbitrary substituent, and when there are a plurality of Z, X 1 and Q 2 , they may be the same or different, and n 2 represents an integer of 1 to 10. In the formula, * represents a general formula ( Shows the bonding position of I) with Q.)
<2> Production of a laminated insulating film according to <1>, wherein Q in the general formula (I) is a group represented by any one of the following general formulas (Q-1) to (Q-5) Method.

Figure 2009088247


(一般式(Q−1)〜(Q−5)中、AはC(X)2、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。一般式(Q−4)のAには、NXで表される基が選ばれる。Aはそれぞれ独立にCX、Nから選ばれる原子または基を表す。Xはそれぞれ独立に水素原子、任意の置換基、または一般式(I)のYで表される基である。Aはそれぞれ独立に水素原子または一般式(I)のXまたはYで表される基である。一般式(Q−1)〜(Q−5)で表される基は、一般式(I)におけるXおよびYで表される基をいずれの位置に有していてもよい。)
<3>前記無機ポリマーが、不飽和基を置換基として有するシルセスキオキサン化合物の重合体である<1>または<2>に記載の積層型絶縁膜の製造方法。
<4>前記絶縁膜用樹脂が、かご型構造を分子中に有する高分子である<1>〜<3>のいずれかに記載の積層型絶縁膜の製造方法。
<5><1>〜<4>のいずれかに記載の積層型絶縁膜の製造方法により得られる絶縁膜。
<6><5>の絶縁膜を有する電子デバイス。
Figure 2009088247


(In General Formulas (Q-1) to (Q-5), A 1 represents an atom or group selected from C (X 3 ) 2 , NX 3 , O, and S. A in General Formula (Q-4) the 1, the groups represented by NX 3 is selected .A 2 each independently represent an atom or a group selected from the CX 3, N .X 3 are each independently a hydrogen atom, any substituent or general, A group represented by Y in formula (I) A 3 is each independently a hydrogen atom or a group represented by X or Y in formula (I) General formulas (Q-1) to (Q The group represented by -5) may have a group represented by X and Y in the general formula (I) at any position.
<3> The method for producing a laminated insulating film according to <1> or <2>, wherein the inorganic polymer is a polymer of a silsesquioxane compound having an unsaturated group as a substituent.
<4> The method for producing a laminated insulating film according to any one of <1> to <3>, wherein the resin for an insulating film is a polymer having a cage structure in a molecule.
<5> An insulating film obtained by the method for manufacturing a laminated insulating film according to any one of <1> to <4>.
<6> An electronic device having the insulating film of <5>.

本発明によれば、本発明方法を用いると各積層膜の密着性がよく、半導体集積回路の多層配線に適した絶縁膜を生産性良く形成することができる絶縁膜の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there is provided an insulating film manufacturing method capable of forming an insulating film suitable for multilayer wiring of a semiconductor integrated circuit with high productivity by using the method of the present invention, and having good productivity. Can do.

次に好ましい実施の形態を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
本発明では、絶縁膜の製造を以下の4つ工程でおこなう。
<1>一般式(I)で表される化合物の重合体を含有する塗布液を基板上に塗布し、乾燥して銅拡散防止膜を形成する工程
<2>工程<1>で得られた前記銅拡散防止膜上に無機ポリマーを含有する塗布液を塗布し、乾燥して無機ポリマー膜を形成する工程
<3>工程<2>で得られた前記無機ポリマー膜上に絶縁膜用樹脂を含有する塗布液を塗布し、乾燥して有機ポリマー膜を形成する工程
<4>その後、加熱またはエネルギー線の照射により、前記銅拡散防止膜、前記無機ポリマー膜、および前記有機ポリマー膜を一度に硬化する工程
以下に各工程について詳しく説明する。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.
In the present invention, the insulating film is manufactured in the following four steps.
<1> Obtained in step <2> step <1> in which a coating solution containing a polymer of a compound represented by formula (I) is applied on a substrate and dried to form a copper diffusion prevention film. Applying a coating solution containing an inorganic polymer on the copper diffusion prevention film and drying to form an inorganic polymer film <3> A resin for an insulating film is formed on the inorganic polymer film obtained in the step <2> Step 4 of applying and drying to form an organic polymer film <4> Thereafter, the copper diffusion preventing film, the inorganic polymer film, and the organic polymer film are formed at a time by heating or irradiation with energy rays. Step of curing Each step will be described in detail below.

<1>工程
<1>工程は、一般式(I)で表される化合物の重合体を含有する塗布液を基板上に塗布し、乾燥して銅拡散防止膜を形成する工程である。
(X)−Q−(Y) 一般式(I)
(一般式(I)中、Qは環員数5または6の含窒素複素環基、またはそれらのベンゾ縮合環基を表す。Xは任意の置換基を表す。mは0〜10の整数を表す。mが2以上の場合は、Xは同一でも異なっていてもよい。Yは下記一般式(Y−1)〜(Y−6)のいずれかで表される基を表す。nは1〜10の整数を表す。nが2以上の場合は、Yは同一でも異なっていてもよい。)
<1> Step <1> Step is a step of forming a copper diffusion prevention film by applying a coating solution containing a polymer of a compound represented by the general formula (I) on a substrate and drying it.
(X) m -Q- (Y) n General formula (I)
(In general formula (I), Q represents a nitrogen-containing heterocyclic group having 5 or 6 ring members, or a benzo-fused ring group thereof. X represents an optional substituent. M represents an integer of 0 to 10. When m is 2 or more, X may be the same or different, Y represents a group represented by any one of the following general formulas (Y-1) to (Y-6), and n represents 1 to Represents an integer of 10. When n is 2 or more, Y may be the same or different.

Figure 2009088247
(一般式(Y−1)〜(Y−6)中、Zは水素原子または任意の置換基を表す。X1はC(X)、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。X2はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Q2は環状またはかご型構造を有する基、またはSiX (3−n 2 を表す。Xはそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Z、X1およびQ2は複数存在する場合は、各々同一でも異なっていてもよい。n2は1〜10の整数を表す。式中*は一般式(I)のQとの結合位置を示す。)
Figure 2009088247
(In the general formulas (Y-1) to (Y-6), Z represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. X 1 is an atom or group selected from C (X 2 ) 2 , NX 2 , O, and S). X 2 independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent, Q 2 represents a group having a cyclic or cage structure, or SiX 4 (3-n 2 ), and each X 4 independently represents hydrogen. Represents an atom or an arbitrary substituent, and when there are a plurality of Z, X 1 and Q 2 , they may be the same or different, and n 2 represents an integer of 1 to 10. In the formula, * represents a general formula ( Shows the bonding position of I) with Q.)

一般式(I)中、Qは環員数5または6の含窒素複素環基、またはそれらのベンゾ縮合環基を表す。Qで表される含窒素複素環基には、炭素原子、水素原子、窒素原子以外に、硫黄原子、酸素原子、セレン原子、テルル原子、リン原子、ケイ素原子、ホウ素原子を含んでいていてもよい。複素環は、芳香族または非芳香族のどちらでもよいが、芳香族が好ましい。一般式(I)中、Qは、一般式(I)におけるXおよびYで表される基をいずれの位置に有していてもよい。なお、Qは、環員数5または6の含窒素複素環またはそれらのベンゾ縮合環から選ばれる複数の環構造が連結基を介して結合した基であってもよい。   In general formula (I), Q represents a nitrogen-containing heterocyclic group having 5 or 6 ring members, or a benzo-fused ring group thereof. The nitrogen-containing heterocyclic group represented by Q may contain a sulfur atom, an oxygen atom, a selenium atom, a tellurium atom, a phosphorus atom, a silicon atom, or a boron atom in addition to a carbon atom, a hydrogen atom, or a nitrogen atom. Good. The heterocycle may be aromatic or non-aromatic, but is preferably aromatic. In general formula (I), Q may have a group represented by X and Y in general formula (I) at any position. Q may be a group in which a plurality of ring structures selected from nitrogen-containing heterocyclic rings having 5 or 6 ring members or benzo-fused rings thereof are bonded via a linking group.

Qで表される含窒素複素環基、またはそれらのベンゾ縮合環基としては、例えば、ピロール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピリンジン環、インドリジン環、インドール環、インダゾール環、キノリジン環、イソキノリン環、キノリン環、フタラジン環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、アクリジン環、ペリミジン環、カルバゾール環、フェナジン環、チアジアゾール環、オキサジアゾール環、トリアジン環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、テトラゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾオキサゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾチアジアゾール環、ベンゾフロキサン環、ベンゾトリアゾール環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、イソオキサゾリジン環、イソチアゾリジン環、ピペリジン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、インドリン環、イソインドリン環などが挙げられ、任意に選択可能である。   Examples of the nitrogen-containing heterocyclic group represented by Q or the benzo-fused ring group thereof include a pyrrole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, a thiazole ring, an isothiazole ring, an oxazole ring, an isoxazole ring, a pyridine ring, and a pyrazine. Ring, pyrimidine ring, pyridazine ring, pyridin ring, indolizine ring, indole ring, indazole ring, quinolidine ring, isoquinoline ring, quinoline ring, phthalazine ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, acridine ring, perimidine ring, carbazole ring Phenazine ring, thiadiazole ring, oxadiazole ring, triazine ring, 1,2,3-triazole ring, 1,2,4-triazole ring, tetrazole ring, benzimidazole ring, benzoxazole ring, benzothiazole ring, benzothiadiazole ring, Nzofuroxane ring, benzotriazole ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, isoxazolidine ring, isothiazolidine ring, piperidine ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, indoline ring, isoindoline ring, etc. Can be selected.

一般式(I)中、Xは任意の置換基を表す。任意の置換基とは、本発明の効果を損なわない限り、どのような置換基であってもよい。具体的には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基(置換する位置は問わない)、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシ基またはその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基(Carbonimidoyl基)、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基単位を繰り返し含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシまたはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシまたはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルまたはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、四級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えば、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)またはその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基などが挙げられる。   In general formula (I), X represents an arbitrary substituent. The optional substituent may be any substituent as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heterocyclic group (regardless of the position of substitution), an acyl group, an alkoxy group Carbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (the carbamoyl group having a substituent includes, for example, N-hydroxycarbamoyl group, N-acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group) Group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group), carbazoyl group, carboxy group or a salt thereof, oxalyl group, oxamoyl group, cyano group, carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group), formyl group, hydroxy group, alkoxy (Including a group repeatedly containing an ethyleneoxy group or a propyleneoxy group unit), an aryloxy group, a heterocyclic oxy group, an acyloxy group, an (alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, a carbamoyloxy group, a sulfonyloxy group, an amino group, (Alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group, sulfonamido group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, Semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydrazino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxya Group, nitro group, heterocyclic group containing a quaternized nitrogen atom (for example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or hetero Ring) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group (sulfamoyl group having a substituent) And N-acylsulfamoyl group, N-sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof, phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, silyl group and the like.

一般式(I)中のmは0〜10の整数を表し、好ましくは0〜5、さらに好ましくは0〜2である。mが2以上の場合は、Xは同一でも異なっていてもよい。   M in the general formula (I) represents an integer of 0 to 10, preferably 0 to 5, and more preferably 0 to 2. When m is 2 or more, X may be the same or different.

一般式(I)中のYは下記一般式(Y−1)〜(Y−6)のいずれかで表される基を表し、好ましくは一般式(Y−1)、(Y−2)および(Y−3)であり、特に好ましくは一般式(Y−1)である。   Y in the general formula (I) represents a group represented by any one of the following general formulas (Y-1) to (Y-6), preferably the general formulas (Y-1), (Y-2) and (Y-3), particularly preferably general formula (Y-1).

Figure 2009088247
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一般式(Y−1)〜(Y−6)中、Zは水素原子または任意の置換基を表す。Zで表される任意の置換基の定義は、前記一般式(I)中のXの任意の置換基の定義と同一である。中でもZは、好ましくは水素原子、炭素数1〜10のアルキル基または炭素数6〜20のアリール基であり、特に好ましくは水素原子、メチル基およびフェニル基である。   In general formulas (Y-1) to (Y-6), Z represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. The definition of the arbitrary substituent represented by Z is the same as the definition of the arbitrary substituent of X in the said general formula (I). Among them, Z is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and particularly preferably a hydrogen atom, a methyl group, or a phenyl group.

一般式(Y−1)〜(Y−6)中のXは、C(X)、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。 X 1 in the general formulas (Y-1) to (Y-6) represents an atom or group selected from C (X 2 ) 2 , NX 2 , O, and S.

2はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。X2で表される任意の置換基の定義は、前記一般式(I)中のXの任意の置換基の定義と同一である。X2が複数の場合は、同一でも異なっていてもよい。 X 2 each independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. Defining optional substituent represented by X 2 is the same definition of any substituent of X in the general formula (I). When there are a plurality of X 2 s , they may be the same or different.

一般式(Y−1)〜(Y−6)中のQ2は環状またはかご型構造を有する基、またはSiX (3−n 2 を表す。 Q 2 in the general formulas (Y-1) to (Y-6) represents a group having a cyclic or cage structure, or SiX 4 (3-n 2 ) .

環状構造を有する基とは、本発明の効果を損なわない限り、どのような環状構造を有する基でもよい。具体的には、脂環式炭化水素基(単環式でも、多環式でもよい)、芳香族炭化水素基、複素環基などが挙げられる。   The group having a cyclic structure may be any group having a cyclic structure as long as the effects of the present invention are not impaired. Specific examples include alicyclic hydrocarbon groups (which may be monocyclic or polycyclic), aromatic hydrocarbon groups, and heterocyclic groups.

脂環式炭化水素基は、単環式(シクロアルキル基など)でも、多環式(ビシクロアルキル基など)でもよい。具体的には、シクロヘキシル基などが挙げられる。   The alicyclic hydrocarbon group may be monocyclic (such as a cycloalkyl group) or polycyclic (such as a bicycloalkyl group). Specific examples include a cyclohexyl group.

芳香族炭化水素基は、芳香族性を有する環であれば特に制限されるものではないが、具体的には、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。   The aromatic hydrocarbon group is not particularly limited as long as it is an aromatic ring, and specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.

複素環基は、硫黄原子、酸素原子、窒素原子などのヘテロ原子を1つ以上含み、環員数は特に限定されず、単環であっても縮合環を有する多環であってもよい。具体的には、イミダゾール環基などが挙げられる。   The heterocyclic group contains one or more hetero atoms such as a sulfur atom, an oxygen atom, and a nitrogen atom, and the number of ring members is not particularly limited, and may be a single ring or a polycyclic ring having a condensed ring. Specific examples include an imidazole ring group.

一般式(Y−1)〜(Y−6)中のQ2の「かご型構造」とは、共有結合した原子で形成された複数の環によって容積が定まり、容積内に位置する点は環を通過せずには容積から離れることができないような分子を指す。例えば、アダマンタン構造はかご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、かご型構造とは考えられない。 The “cage structure” of Q 2 in the general formulas (Y-1) to (Y-6) means that the volume is determined by a plurality of rings formed by covalently bonded atoms, and the point located within the volume is a ring. A molecule that cannot leave the volume without passing through. For example, an adamantane structure is considered a cage structure. In contrast, a ring 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. .

かご型構造を有する基とは、例えば、アダマンタン基、ビアダマンタン基、ジアマンタン基、トリアマンタン基、テトラマンタン基またはドデカヘドラン基であり、より好ましくはアダマンタン基、ビアダマンタン基またはジアマンタン基であり、低誘電率である点で、特に好ましくはビアダマンタン基またはジアマンタン基である。かご型構造は、飽和、不飽和結合のいずれを含んでいてもよく、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を含んでもよいが、低誘電率の見地から飽和炭化水素が好ましい。   The group having a cage structure is, for example, an adamantane group, a biadamantane group, a diamantane group, a triamantane group, a tetramantane group, or a dodecahedrane group, more preferably an adamantane group, a biadamantane group, or a diamantane group. In terms of the dielectric constant, a biadamantan group or a diamantane group is particularly preferable. The cage structure may contain either a saturated or unsaturated bond and may contain a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur, but a saturated hydrocarbon is preferred from the viewpoint of a low dielectric constant.

はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Xで表される任意の置換基の定義は、前記一般式(I)中のXの任意の置換基の定義と同一である。Xは、好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基であり、特に好ましくはメチル基である。 X 4 each independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. Defining optional substituents represented by X 4 are the same definition of any substituent of X in the general formula (I). X 4 is preferably a hydrogen atom, an alkyl group, or an aryl group, and particularly preferably a methyl group.

一般式(I)中のn2は1〜10の整数を表し、好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜2である。n2が2以上の場合は、Zは同一でも異なっていてもよい。 N < 2 > in general formula (I) represents the integer of 1-10, Preferably it is 1-5, More preferably, it is 1-2. When n 2 is 2 or more, Z may be the same or different.

Z、X1およびQ2は複数存在する場合は、各々同一でも異なっていてもよい。 When a plurality of Z, X 1 and Q 2 are present, they may be the same or different.

一般式(I)で表される化合物の分子量は、溶解性の観点から、好ましくは80〜1500、より好ましくは100〜1000、特に好ましくは150〜500である。   The molecular weight of the compound represented by the general formula (I) is preferably 80 to 1500, more preferably 100 to 1000, and particularly preferably 150 to 500 from the viewpoint of solubility.

一般式(I)中のQは、銅拡散防止バリア能の観点から、下記一般式(Q−1)〜(Q−5)のいずれかで表される基であることが好ましい。   Q in the general formula (I) is preferably a group represented by any one of the following general formulas (Q-1) to (Q-5) from the viewpoint of barrier against copper diffusion.

Figure 2009088247
Figure 2009088247

一般式(Q−1)〜(Q−5)中、AはC(X)2、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。一般式(Q−4)のAには、NXで表される基が選ばれる。 In general formulas (Q-1) to (Q-5), A 1 represents an atom or group selected from C (X 3 ) 2 , NX 3 , O, and S. For A 1 in the general formula (Q-4), a group represented by NX 3 is selected.

一般式(Q−1)〜(Q−5)中、Aはそれぞれ独立にCX、Nから選ばれる原子または基を表す。 In General Formulas (Q-1) to (Q-5), A 2 independently represents an atom or group selected from CX 3 and N.

はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基であるが、一般式(I)のYで表される基であってもよい。Xで表される任意の置換基の定義は、前記一般式(I)中のXの任意の置換基の定義と同一である。 X 3 is each independently a hydrogen atom or an arbitrary substituent, but may be a group represented by Y in formula (I). Defining optional substituent represented by X 3 is the same definition of any substituent of X in the general formula (I).

一般式(Q−1)〜(Q−5)中、Aはそれぞれ独立に水素原子または一般式(I)のXまたはYで表される基である。一般式(Q−1)〜(Q−5)で表される基は、一般式(I)におけるXおよびYで表される基をいずれの位置に有していてもよい。 In General Formulas (Q-1) to (Q-5), A 3 is each independently a hydrogen atom or a group represented by X or Y in General Formula (I). The groups represented by the general formulas (Q-1) to (Q-5) may have groups represented by X and Y in the general formula (I) at any position.

一般式(I)中のQは、一般式(Q−1)で表される環であることが好ましく、下記一般式(Q−6)で表される環が最も好ましい。   Q in the general formula (I) is preferably a ring represented by the general formula (Q-1), and most preferably a ring represented by the following general formula (Q-6).

Figure 2009088247
Figure 2009088247

一般式(Q−6)中のAの定義は、一般式(Q−1)〜(Q−5)中のAの定義と同一である。 Definition of the general formula (Q-6) A 3 in is the same definition as in formula (Q-1) ~ (Q -5) in A 3.

一般式(I)で表される化合物は、単独で使用しても2種以上を混合して使用してもよい。以下に一般式(I)で表される化合物の具体例を記載するが、本発明はこれらに限定されない。   The compounds represented by the general formula (I) may be used alone or in admixture of two or more. Although the specific example of a compound represented with general formula (I) below is described, this invention is not limited to these.

Figure 2009088247
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Figure 2009088247
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一般式(I)の化合物は、例えば、Macromolecules, 36, 16(2003),5947-5959に記載の方法などに従って合成した(I−a)や、Helv.Chim.Acta, 54, 1971, 2060-2068に記載の方法になどに従って合成した(I−b)を用いて、実験化学講座第4版24巻等に記載の公知の複素環形成反応を行うことによって合成することができる。また、別の方法では、芳香環に結合したハロゲン原子を(I−c)で置換することによって合成することができる。その際、必要に応じて、銅、パラジウムなどの触媒を用いてもよい。さらに別の方法では、アセチル基またはビニル基を公知の方法でエチニル基に変換することによって合成することもできる。   The compound of the general formula (I) is synthesized according to, for example, the method described in Macromolecules, 36, 16 (2003), 5947-5959, or Helv. Chim. Acta, 54, 1971, 2060- Using (Ib) synthesized according to the method described in 2068, etc., it can be synthesized by performing a known heterocycle formation reaction described in Experimental Chemistry Course 4th edition Volume 24, etc. In another method, synthesis can be performed by substituting the halogen atom bonded to the aromatic ring with (Ic). In that case, you may use catalysts, such as copper and palladium, as needed. In still another method, it can be synthesized by converting an acetyl group or a vinyl group into an ethynyl group by a known method.

Figure 2009088247
Figure 2009088247

本発明で用いる銅拡散防止膜は、一般式(I)で表される化合物の重合体を含有する塗布液を基板上に塗布し、乾燥して得られる。   The copper diffusion preventing film used in the present invention is obtained by applying a coating solution containing a polymer of the compound represented by the general formula (I) on a substrate and drying it.

一般式(I)で表される化合物の重合体は、一般式(I)で表される化合物の2種以上の共重合体であってもよいし、一般式(I)で表される化合物と、反応性基(エチニル基、ビニル基、ジエン官能基等)を有する他の反応性化合物を共重合体であってもよい。   The polymer of the compound represented by the general formula (I) may be a copolymer of two or more compounds represented by the general formula (I), or a compound represented by the general formula (I). And other reactive compounds having a reactive group (such as an ethynyl group, a vinyl group, or a diene functional group) may be a copolymer.

一般式(I)で表される化合物の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。好ましい溶解度は25℃でシクロヘキサノンまたはアニソールに3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、特に好ましくは10質量%以上である。   The polymer of the compound represented by the general formula (I) preferably has sufficient solubility in an organic solvent. The solubility is preferably 3% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and particularly preferably 10% by mass or more in cyclohexanone or anisole at 25 ° C.

一般式(I)の化合物を重合して、本発明に用いる銅拡散防止膜に含まれる重合体を合成する際の反応は、該化合物に置換した重合性基の反応によるものであることが好ましく、重合性基には例えば炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を含む基などがあげられ、好ましくは炭素−炭素三重結合を含む基である。重合反応としては、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、重付加、遷移金属触媒重合、熱重合等が挙げられ、ラジカル重合反応が好ましい。   The reaction in synthesizing the polymer contained in the copper diffusion prevention film used in the present invention by polymerizing the compound of the general formula (I) is preferably a reaction of a polymerizable group substituted with the compound. Examples of the polymerizable group include a group containing a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, and a group containing a carbon-carbon triple bond is preferable. Examples of the polymerization reaction include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, ring-opening polymerization, polyaddition, transition metal catalyst polymerization, thermal polymerization and the like, and radical polymerization reaction is preferable.

一般式(I)の化合物の重合反応は、非金属の重合開始剤の存在下で行うことが好ましい。例えば、重合可能な炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有する一般式(I)の化合物を、加熱によって炭素ラジカルや酸素ラジカルなど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。重合開始剤としては、有機過酸化物または有機アゾ系化合物が好ましく用いられるが、特に有機過酸化物が好ましい。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などのケトンパーオキサイド類、パーヘキサTMHなどのパーオキシケタール類、パーブチルH−69など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などのジアルキルパーオキサイド類、ナイパーBWなど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などのパーオキシエステル類、パーロイルTCPなどのパーオキシジカーボネートなど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などのアゾニトリル化合物類、VA−080、VA−085、VA−086、VF−096、VAm−110、VAm−111などのアゾアミド化合物類、VA−044、VA−061などの環状アゾアミジン化合物類、V−50、VA−057などのアゾアミジン化合物類などが好ましく用いられる。   The polymerization reaction of the compound of the general formula (I) is preferably performed in the presence of a nonmetallic polymerization initiator. For example, the presence of a polymerization initiator which exhibits activity by generating free radicals such as carbon radicals and oxygen radicals by heating a compound of general formula (I) having a polymerizable carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond. Can be polymerized under. As the polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is preferably used, and an organic peroxide is particularly preferable. Examples of organic peroxides include ketone peroxides such as Perhexa H, peroxyketals such as Perhexa TMH, hydroperoxides such as Perbutyl H-69, Parkmill D, and Perbutyl C, which are commercially available from Nippon Oil & Fat Co., Ltd. Dialkyl peroxides such as perbutyl D, diacyl peroxides such as Nyper 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 and VAm-111, cyclic azoamidine compounds such as VA-044 and VA-061, and azoamidines such as V-50 and VA-057 Compounds and the like are preferably used.

重合開始剤は1種のみ、または、2種以上を混合して用いてもよい。重合開始剤の使用量は、一般式(I)の化合物1モルに対して、好ましくは0.001〜2モル、より好ましくは0.01〜1モル、特に好ましくは0.05〜0.5モルである。   Only one polymerization initiator or a mixture of two or more polymerization initiators may be used. The amount of the polymerization initiator used is preferably 0.001 to 2 mol, more preferably 0.01 to 1 mol, and particularly preferably 0.05 to 0.5 mol, relative to 1 mol of the compound of general formula (I). Is a mole.

重合反応で使用する溶媒は、原料である一般式(I)の化合物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よい。例えば水やメタノール、エタノール、プロパノールなど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、アセトフェノンなどのケトン系溶剤、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などのエステル系溶剤、ジブチルエーテル、アニソールなどのエーテル系溶剤、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など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などのアミド系溶剤、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などのハロゲン系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサンなど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、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。反応液中の一般式(I)の化合物の濃度は、化合物の種類や重合開始剤などによって適宜選択される。
Any solvent can be used in the polymerization reaction as long as the compound of the general formula (I) as a raw material can be dissolved at a necessary concentration and does not adversely affect the characteristics of the film formed from the obtained polymer. You may use anything. 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, anisole, etc., 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-orthoxylate , Aromatic hydrocarbon solvents such as 1-methylnaphthalene and 1,3,5-triisopropylbenzene, amide solvents such as N-methylpyrrolidinone and dimethylacetamide, carbon tetrachloride, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloroethane Halogen solvents such as chlorobenzene, 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, 1,3,5-triisopropylbenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1, 2,4-trichlorobenzene. These may be used alone or in admixture of two or more. The concentration of the compound of the general formula (I) in the reaction solution is appropriately selected depending on the type of compound and the polymerization initiator.

重合反応の最適な条件は、0℃〜220℃、より好ましくは40℃〜210℃、特に好ましくは80℃〜200℃で、好ましくは1〜50時間、より好ましくは2〜20時間、特に好ましくは3〜10時間の範囲である。また、酸素による重合開始剤の不活性化を抑制するために不活性ガス雰囲気下(例えば窒素、アルゴンなど)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。   Optimum conditions for the polymerization reaction are 0 ° C to 220 ° C, more preferably 40 ° C to 210 ° C, particularly preferably 80 ° C to 200 ° C, preferably 1 to 50 hours, more preferably 2 to 20 hours, particularly preferably. Is in the range of 3 to 10 hours. Moreover, in order to suppress inactivation of the polymerization initiator by oxygen, it is preferable to make it react in 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.

一般式(I)の化合物を重合して得られる重合体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。   The preferred range of the weight average molecular weight of the polymer obtained by polymerizing the compound of general formula (I) is 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, particularly preferably 10,000 to 200. , 000.

基板上に塗布される塗布液中には、一般式(I)の化合物を重合して得られる重合体が含まれる。該重合体は単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。   The coating liquid applied onto the substrate contains a polymer obtained by polymerizing the compound of general formula (I). The polymer may be used alone or in combination of two or more.

基板上に塗布される塗布液には有機溶剤が含まれる。有機溶剤としては、例えば、1−メトキシー2−プロパノール、2−プロパノール、アセチルアセトン,シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル,乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンであり、特に好ましくは1−メトキシー2−プロパノール,シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル,γ−ブチロラクトン、t−ブチルベンゼン,アニソールであり、好ましくはシクロヘキサノンである。   The coating solution applied on the substrate contains an organic solvent. Examples of the organic solvent include 1-methoxy-2-propanol, 2-propanol, acetylacetone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, and t-butylbenzene. Particularly preferred are 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene, and anisole, preferably cyclohexanone.

基板上に塗布される塗布液中における一般式(I)の化合物の重合体の濃度は、溶媒や一般式(I)の化合物の重合体の種類などによって適宜選択される。   The concentration of the polymer of the compound of general formula (I) in the coating solution applied onto the substrate is appropriately selected depending on the type of the polymer of the compound of the compound of general formula (I).

更に、基板上に塗布される塗布液中には、得られる絶縁膜の特性(耐熱性、誘電率、機械強度、塗布性、密着性等)を損なわない範囲で、ラジカル発生剤、コロイド状シリカ、界面活性剤、シランカップリング剤、密着促進剤などの添加剤を添加してもよい。   Furthermore, in the coating solution applied on the substrate, radical generators and colloidal silica are used as long as the properties of the resulting insulating film (heat resistance, dielectric constant, mechanical strength, coating properties, adhesion, etc.) are not impaired. In addition, additives such as a surfactant, a silane coupling agent, and an adhesion promoter may be added.

界面活性剤としては、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、特にシリコーン系界面活性剤が好ましい。本発明に用いることができる界面活性剤の含有量は、膜形成塗布液の全量に対して、0.01質量%以上1質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上0.5質量%以下であることがさらに好ましい。   Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, and cationic surfactants, and also include silicone surfactants, fluorine-containing surfactants, polyalkylene oxide surfactants. Agents and acrylic surfactants. 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. The content of the surfactant that can be used in the present invention is preferably 0.01% by mass or more and 1% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 0.5% by mass with respect to the total amount of the film-forming coating solution. More preferably, it is at most mass%.

一般式(I)の化合物の重合体を含む膜は、コロイド状シリカを含有していてもよい。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、通常、平均粒径5〜30nm、好ましくは10〜20nm、固形分濃度が5〜40質量%のものである。   The film containing the polymer of the compound of the general formula (I) may contain colloidal silica. For example, a dispersion in which high-purity silicic acid is dispersed in a hydrophilic organic solvent or water, usually having an average particle size of 5 to 30 nm, preferably 10 to 20 nm, and a solid content concentration of 5 to 40% by mass. is there.

一般式(I)の化合物の重合体を含む膜は、本発明の効果を損なわない範囲で、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などが挙げられる。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 for the film containing the polymer of the compound of the general formula (I) as long as the effects of the present invention are not impaired. 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-aminopropyl trimethoxysilane, etc. 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.

一般式(I)の化合物の重合体を含む膜は、本発明の効果を損なわない範囲で、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、チオ尿素化合物など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質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、特に0.05〜5質量部であることがより好ましい。   Any adhesion promoter may be used for the film containing the polymer of the compound of the general formula (I) as long as the effects of the present invention are not impaired. 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 , Mention may be made of 2-mercaptobenzoxazole, urazole, thiouracil, mercaptoimidazole, mercaptopyrimidine, 1,1-dimethylurea, 1,3-dimethylurea, and thiourea compounds. Functional silane coupling agents are preferred as adhesion promoters. The amount of the adhesion promoter used is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 0.05 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total solid content.

本発明では、一般式(I)の化合物の重合体を含む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、使用される溶剤との溶解性、膜との相溶性を同時に満たすことが必要である。
空孔形成剤としてはポリマーも使用することができる。空孔形成剤として使用できるポリマーとしては、例えば、ポリビニル芳香族化合物(ポリスチレン、ポリビニルピリジン、ハロゲン化ポリビニル芳香族化合物など)、ポリアクリロニトリル、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドなど)、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、ポリメタクリレート(ポリメチルメタクリレートなど)またはポリメタクリル酸、ポリアクリレート(ポリメチルアクリレートなど)およびポリアクリル酸、ポリジエン(ポリブタジエンおよびポリイソプレンなど)、ポリビニルクロライド、ポリアセタール、およびアミンキャップドアルキレンオキシド、その他、ポリフェニレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリビニルピリジン、ポリカプロラクトン等であってもよい。
特にポリスチレンは、空孔形成剤として好適に使用できる。ポリスチレンはとしては、たとえば、アニオン性重合ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、未置換および置換ポリスチレン(たとえば、ポリ(α−メチルスチレン))が挙げられ、未置換ポリスチレンが好ましい。
In the present invention, within the range allowed by the mechanical strength of the film containing the polymer of the compound of the general formula (I), the film can be made porous by using a pore forming factor 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 non-metallic compound is preferably used to simultaneously satisfy the solubility in the solvent used and the compatibility with the membrane. is required.
A polymer can also be used as the pore-forming agent. Examples of the polymer that can be used as the pore-forming agent include polyvinyl aromatic compounds (polystyrene, polyvinyl pyridine, halogenated polyvinyl aromatic compounds, etc.), polyacrylonitrile, polyalkylene oxide (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), polyethylene, poly Lactic acid, polysiloxane, polycaprolactone, polycaprolactam, polyurethane, polymethacrylate (such as polymethyl methacrylate) or polymethacrylic acid, polyacrylate (such as polymethyl acrylate) and polyacrylic acid, polydiene (such as polybutadiene and polyisoprene), polyvinyl chloride , Polyacetal, and amine-capped alkylene oxide, other polyphenylene oxide, poly (dimethyl) Siloxane), polytetrahydrofuran, poly cyclohexyl ethylene, polyethyl oxazoline, polyvinyl pyridine, may be a polycaprolactone.
In particular, polystyrene can be suitably used as a pore forming agent. Examples of polystyrene include anionic polymerized polystyrene, syndiotactic polystyrene, unsubstituted and substituted polystyrene (for example, poly (α-methylstyrene)), and unsubstituted polystyrene is preferred.

基板上に塗布される塗布液の製造方法は、特に限定されないが、例えば、反応容器に一般式(I)の化合物の重合体、ならびに必要に応じて上記各任意成分を入れ、混合ミキサーなどのかくはん機を用いて十分にかくはんする方法を用いることができる。   The method for producing the coating solution to be coated on the substrate is not particularly limited. For example, the polymer of the compound of the general formula (I) in the reaction vessel and, if necessary, each of the above optional components are mixed, A method of sufficiently stirring using a stirrer can be used.

本工程で使用される基板としては、特に限定されず、シリコンウエハー、SiO2ウエハー、SiNウエハーなどの基材が用いられる。特に、金属配線を有する基板、例えば、銅を含有する配線を有する半導体集積回路が好ましい。 The substrate used in this step is not particularly limited, and a substrate such as a silicon wafer, a SiO 2 wafer, or a SiN wafer is used. In particular, a substrate having metal wiring, for example, a semiconductor integrated circuit having wiring containing copper is preferable.

一般式(I)の化合物の重合体を含む膜は、一般式(I)の化合物の重合体を含む塗布液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、インクジェット法などの任意の方法により基板上に塗布した後、加熱による乾燥処理を施すことで溶媒を除去することにより形成することができる。なお、乾燥処理の際には、膜が硬化しない温度条件下で実施する。硬化とは、一般式(I)の化合物の重合体中に含まれる炭素―炭素二重結合や炭素―炭素三重結合などの反応性基が、加熱により更に重合・反応して膜の架橋などが進行し硬化することを意味する。よって、乾燥処理の際の温度条件とは、一般式(I)の化合物の重合体中に含まれる炭素―炭素二重結合や炭素―炭素三重結合などの反応性基が実質的に消費されず、残存できる温度条件であることを意味する。具体的には、溶媒を乾燥するための加熱は100℃〜250℃で1分間以上5分間未満行うことが好ましい。乾燥処理は、条件を変えて複数回に分けて実施してもよい。乾燥雰囲気は、特に限定されず、空気中または不活性ガス(窒素、アルゴンなど)中など適宜選択される。基板に塗布する方法として特に好ましくは,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。スピンコート条件としては,いずれの回転速度でもよいが,膜の面内均一性の観点より,300mmシリコン基板においては1300rpm程度の回転速度が好ましい。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、好ましくは,ホットプレート加熱,ファーネスを使用した加熱方法である。ホットプレートとしては市販の装置を好ましく使用でき,クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン製),D-スピンシリーズ(大日本スクリーン製),SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業製)等が好ましく使用できる。ファーネスとしては,αシリーズ(東京エレクトロン製)等が好ましく使用できる。   The film containing the polymer of the compound of the general formula (I) can be applied to any coating solution containing the polymer of the compound of the general formula (I) such as a spin coating method, a roller coating method, a dip coating method, a scanning method, and an ink jet method. After coating on the substrate by the above method, it can be formed by removing the solvent by applying a drying treatment by heating. In addition, in the case of a drying process, it implements on the temperature conditions which a film | membrane does not harden | cure. Curing means that reactive groups such as carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds contained in the polymer of the compound of general formula (I) are further polymerized and reacted by heating to cause crosslinking of the film. It means to progress and harden. Therefore, the temperature condition at the time of the drying treatment means that a reactive group such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond contained in the polymer of the compound of the general formula (I) is not substantially consumed. This means that the temperature conditions can remain. Specifically, the heating for drying the solvent is preferably performed at 100 ° C. to 250 ° C. for 1 minute or more and less than 5 minutes. The drying process may be performed in a plurality of times under different conditions. The drying atmosphere is not particularly limited, and is appropriately selected in the air or in an inert gas (nitrogen, argon, etc.). As a method of applying to the substrate, a spin coating method is particularly preferable. For spin coating, commercially available equipment can be used. The spin coating conditions may be any rotational speed, but from the viewpoint of in-plane uniformity of the film, a rotational speed of about 1300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate. The spin coating time is not particularly limited, but is preferably within 180 seconds from the viewpoint of throughput. Further, from the viewpoint of transporting the substrate, it is also preferable to perform processing (edge rinse, back rinse) so as not to leave the film at the edge portion of the substrate. The heat treatment method is preferably a hot plate heating method or a heating method using a furnace. A commercially available device can be preferably used as the hot plate, and the clean track series (manufactured by Tokyo Electron), D-Spin series (manufactured by Dainippon Screen), SS series or CS series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo) can be preferably used. As the furnace, α series (manufactured by Tokyo Electron) and the like can be preferably used.

一般式(I)の化合物の重合体を含む膜の膜厚は、通常50nm〜1000nm、好ましくは60nm〜500nmである。   The film thickness of the film containing the polymer of the compound of general formula (I) is usually 50 nm to 1000 nm, preferably 60 nm to 500 nm.

<2>工程
<2>工程は、<1>工程で得られた前記銅拡散防止膜上に無機ポリマーを含む塗布液を塗布し、乾燥して無機ポリマー膜を形成する工程である。
<2> Process <2> Process is a process of apply | coating the coating liquid containing an inorganic polymer on the said copper diffusion prevention film obtained at <1> process, and drying and forming an inorganic polymer film.

該工程で使用される無機ポリマーは、本発明の効果を損なわない限り、いかなる無機ポリマーであってもよく、中でもシルセスキオキサンが好ましく、特にシルセスキオキサン構造を有する重合体が好ましい。シルセスキオキサンとは、各ケイ素原子が3個の酸素原子と結合し、各酸素原子が2個のケイ素原子と結合しているシルセスキオキサン構造(珪素原子数に対する酸素原子数が1.5)を含む化合物を示す類名であり、例えば、ラダー構造、カゴ構造やそれらが一部変形したものなどがある。シルセスキオキサン構造を有する重合体としては、低誘電性、密着性などの観点から、不飽和基を置換基として有するシルセスキオキサン化合物の重合体が好ましく、特に不飽和基を2つ以上置換したカゴ型シルセスキオキサン化合物の重合体が好ましい。   The inorganic polymer used in this step may be any inorganic polymer as long as the effects of the present invention are not impaired. Among them, silsesquioxane is preferable, and a polymer having a silsesquioxane structure is particularly preferable. Silsesquioxane is a silsesquioxane structure in which each silicon atom is bonded to three oxygen atoms, and each oxygen atom is bonded to two silicon atoms (the number of oxygen atoms is 1. 5) is a class name indicating a compound including, for example, a ladder structure, a cage structure, or a partially modified version thereof. As the polymer having a silsesquioxane structure, a polymer of a silsesquioxane compound having an unsaturated group as a substituent is preferable from the viewpoint of low dielectric properties, adhesion, and the like. A substituted cage-type silsesquioxane compound polymer is preferred.

シルセスキオキサン化合物は、本発明の効果を損なわない限り、いかなるものでもよくラダー型、カゴ型、カゴ型の一部が欠損した不完全カゴ型などが挙げられ、耐熱性の観点からカゴ型が好ましい。不飽和基を2つ以上置換したカゴ型シルセスキオキサン化合物(以下、化合物(II)とも称する)とは、例えば、m個のRSi(O0.5)3ユニット(mは8〜16の整数を表し、Rはそれぞれ独立して非加水分解性基を表し、Rのうち少なくとも2つがビニル基またはエチニル基を含む基である)を有し、各ユニットが、各ユニットにおける酸素原子を共有して他のユニットに連結しカゴ構造を形成している化合物(以下、化合物(II‘)とも称する)などが挙げられる。誘電率低下効果の点から、例えば化合物(II‘)におけるmは8、10、12、14、16が好ましく、入手性の観点から、8、10、12が、より好ましい。なお、該カゴ構造とは、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。 Any silsesquioxane compound may be used as long as it does not impair the effects of the present invention, and examples thereof include a ladder type, a cage type, an incomplete cage type in which a part of the cage type is lost, and a cage type from the viewpoint of heat resistance. Is preferred. The cage-type silsesquioxane compound (hereinafter also referred to as compound (II)) substituted with two or more unsaturated groups is, for example, m RSi (O 0.5 ) 3 units (m is an integer of 8 to 16). And each R independently represents a non-hydrolyzable group, and at least two of R are groups containing a vinyl group or an ethynyl group), and each unit shares an oxygen atom in each unit Examples thereof include a compound linked to another unit to form a cage structure (hereinafter also referred to as compound (II ′)). For example, m in compound (II ′) is preferably 8, 10, 12, 14, or 16 from the viewpoint of the effect of lowering the dielectric constant, and 8, 10, or 12 is more preferable from the viewpoint of availability. The cage structure is a structure in which the volume is determined by a plurality of rings formed of covalently bonded atoms, and a point located in the volume cannot be separated from the volume without passing through the ring.

Rはそれぞれ独立して非加水分解性基を表すが、非加水分解性基とは室温で1当量の中性水と1時間接触させた場合に95%以上残存する基であり、この条件で99%以上残存していることが好ましい。具体的には、置換もしくは無置換の炭化水素基、ケイ素原子含有基、およびそれらを組み合わせた基が挙げられる。炭化水素基とは、脂肪族炭化水素基やアリール基をさす。脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基がある。Rが複数の場合は、同一でも異なっていてもよい。   Each R independently represents a non-hydrolyzable group. The non-hydrolyzable group is a group that remains at least 95% when brought into contact with 1 equivalent of neutral water at room temperature for 1 hour. It is preferable that 99% or more remain. Specific examples include a substituted or unsubstituted hydrocarbon group, a silicon atom-containing group, and a group obtained by combining them. The hydrocarbon group refers to an aliphatic hydrocarbon group or an aryl group. Examples of the aliphatic hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, and an alkynyl group. When there are a plurality of Rs, they may be the same or different.

上記アルキル基は、特に限定されず、直鎖、分岐鎖、または環状でもよい。具体的には、メチル基、tert−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。   The alkyl group is not particularly limited, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples include a methyl group, a tert-butyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.

上記アルケニル基は、特に限定されず、直鎖、分岐鎖、または環状でもよい。具体的には、ビニル基、アリル基などが挙げられる。   The alkenyl group is not particularly limited, and may be linear, branched, or cyclic. Specific examples include a vinyl group and an allyl group.

上記アルキニル基は、特に限定されず、直鎖、分岐鎖、または環状でもよく、具体的には、エチニル基などが挙げられる。   The alkynyl group is not particularly limited, and may be linear, branched or cyclic, and specifically includes an ethynyl group.

アリール基は、芳香族性を有する環であれば特に制限されるものではないが、具体例としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基などが挙げられる。   The aryl group is not particularly limited as long as it is an aromatic ring, but specific examples include a phenyl group, a 1-naphthyl group, and a 2-naphthyl group.

ケイ素原子含有基としては、シリルオキシ基が好適に挙げられる。具体的には、トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基などが挙げられる。   Preferable examples of the silicon atom-containing group include silyloxy groups. Specific examples include a trimethylsilyloxy group, a triethylsilyloxy group, a t-butyldimethylsilyloxy group, and the like.

不飽和基を2つ以上置換したカゴ型シルセスキオキサン化合物は、Rのうち少なくとも2つがビニル基またはエチニル基を含む基である化合物を指す。Rで表される基がビニル基またはエチニル基を含む場合は、ビニル基またはエチニル基は、直接もしくは2価の連結基を介して、Rが結合するケイ素原子に結合することが好ましく、特にビニル基またはエチニル基はRが結合するケイ素原子に直接結合することが好ましい。   The cage-type silsesquioxane compound substituted with two or more unsaturated groups refers to a compound in which at least two of R are groups containing a vinyl group or an ethynyl group. When the group represented by R includes a vinyl group or an ethynyl group, the vinyl group or ethynyl group is preferably bonded to the silicon atom to which R is bonded, particularly directly or via a divalent linking group. The group or ethynyl group is preferably bonded directly to the silicon atom to which R is bonded.

不飽和基を2つ以上置換したカゴ型シルセスキオキサン化合物は、Rのうち少なくとも2つがビニル基であることが好ましく、さらにRのうち少なくとも半数がビニル基であることが好ましく、特にRのすべてがビニル基であることが好ましい。   In the cage-type silsesquioxane compound in which two or more unsaturated groups are substituted, at least two of R are preferably vinyl groups, and at least half of R are preferably vinyl groups. All are preferably vinyl groups.

化合物(II)の具体例としては、例えば、以下のものがあげられる。本発明は、これらに限定されるものではない。   Specific examples of compound (II) include the following. The present invention is not limited to these.

Figure 2009088247
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化合物(II)は、市販のものを使用してもよいし、公知の方法で合成してもよい。   Compound (II) may be commercially available or synthesized by a known method.

化合物(II)におけるRが下記一般式(II-1)で表される基である場合も好ましく、この場合、下記一般式(II-2)で表される化合物と下記一般式(II-3)で表される化合物を反応させることで合成できる。   It is also preferable that R in the compound (II) is a group represented by the following general formula (II-1). In this case, the compound represented by the following general formula (II-2) and the following general formula (II-3) ) Can be synthesized by reaction.

(R1−Si−O− (II-1)
〔MO-Si(O0.5) (II-2)
(R1−Si−Cl (II-3)
(R 1 ) 3 —Si—O— (II-1)
[MO-Si (O 0.5 ) 3 ] m (II-2)
(R 1 ) 3 -Si-Cl (II-3)

一般式(II-2)で示される化合物は、たとえば、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.1997,36, No.7, 743-745等に記載の方法に従って合成できる。一般式(II-1)および(II-3)のR1はそれぞれ独立に非加水分解性基を表す。該非加水分解性基の定義は、上記Rの非加水分解性基の定義と同一である。なお、R1で表される非加水分解性基として好ましくは、アルキル基、アリール基、ビニル基、エチニル基があげられる。一般式(II-2)中のmの定義は、化合物(II‘)のmの定義と同一である。Mは金属原子(例えばNa、K、Cu、Ni、Mn)またはオニウムカチオン(例えばテトラメチルアンモニウム)を表す。なお、Mが多価の金属原子である場合は、複数の−O−Si(O0.5)が多価の金属原子Mに結合した形態を意味する。 The compound represented by the general formula (II-2) can be synthesized according to the method described in, for example, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, No. 7, 743-745. R 1 in general formulas (II-1) and (II-3) each independently represents a non-hydrolyzable group. The definition of the non-hydrolyzable group is the same as the definition of the non-hydrolyzable group of R. The non-hydrolyzable group represented by R 1 is preferably an alkyl group, an aryl group, a vinyl group, or an ethynyl group. The definition of m in general formula (II-2) is the same as the definition of m of compound (II '). M represents a metal atom (for example, Na, K, Cu, Ni, Mn) or an onium cation (for example, tetramethylammonium). In addition, when M is a polyvalent metal atom, it means a form in which a plurality of —O—Si (O 0.5 ) 3 is bonded to the polyvalent metal atom M.

一般式(II-2)で表される化合物と、一般式(II-3)で表される化合物との反応は、例えば、溶媒中に、一般式(II-2)で表される化合物と、一般式(II-2)で表される化合物中に含まれるSi−OM基数の1〜100倍モルの一般式(II-3)で表される化合物を添加し、撹拌しながら、通常0〜180℃、10分〜20時間行う。溶媒としては、トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン(THF)などの有機溶剤が好ましい。   The reaction between the compound represented by the general formula (II-2) and the compound represented by the general formula (II-3) is carried out, for example, with a compound represented by the general formula (II-2) in a solvent. The compound represented by the general formula (II-3) is added in an amount of 1 to 100 times the number of Si-OM groups contained in the compound represented by the general formula (II-2). ˜180 ° C., 10 minutes to 20 hours. As the solvent, organic solvents such as toluene, hexane, and tetrahydrofuran (THF) are preferable.

無機ポリマー膜は、無機ポリマー、好ましくはシルセスキオキサン構造を有する重合体、特に好ましくは化合物(II)の重合体を含有する塗布液を前記銅拡散防止膜上に塗布し、乾燥して形成される。   The inorganic polymer film is formed by applying a coating solution containing an inorganic polymer, preferably a polymer having a silsesquioxane structure, particularly preferably a polymer of compound (II), onto the copper diffusion prevention film and drying. Is done.

化合物(II)の重合体は炭素−炭素不飽和結合同士の重合反応を用いて製造されることが好ましく、特に化合物(II)を溶媒に溶解させ、重合開始剤を添加してビニル基またはエチニル基を反応させることが好ましい。重合反応としてはどのような重合反応でも良いが、例えばラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、開環重合、重縮合、重付加、付加縮合、遷移金属触媒重合等が挙げられる。   The polymer of the compound (II) is preferably produced by using a polymerization reaction between carbon-carbon unsaturated bonds. In particular, the compound (II) is dissolved in a solvent, a polymerization initiator is added, and a vinyl group or ethynyl is added. It is preferred to react the groups. The polymerization reaction may be any polymerization reaction, and examples thereof include radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, ring-opening polymerization, polycondensation, polyaddition, addition condensation, and transition metal catalyst polymerization.

重合反応終了時に残存している化合物(II)は添加量の25%質量以下が好ましく、20%質量以下がより好ましく、15質量%以下が最も好ましい。重合時にこの条件を満たせば、塗布面状がよく、焼成時の膜減りが小さい膜形成用組成物を収率よく製造することができる。   The compound (II) remaining at the end of the polymerization reaction is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and most preferably 15% by mass or less of the addition amount. If this condition is satisfied at the time of polymerization, a film-forming composition having a good coated surface shape and a small film loss at the time of firing can be produced with a high yield.

重合反応終了時の化合物(II)の重合体の重量平均分子量(Mw)が3万〜16万であることがより好ましく、4万〜14万であることがさらに好ましく、5万〜12万であることが最も好ましい。重合反応終了時の化合物(II)の重合体には、分子量300万以上の成分を実質的に含まないことが好ましく、200万以上の成分を実質的に含まないことがより好ましく、100万以上の成分を含まないことが最も好ましい。   The weight average molecular weight (Mw) of the polymer of the compound (II) at the end of the polymerization reaction is more preferably 30,000 to 160,000, further preferably 40,000 to 140,000, and 50,000 to 120,000. Most preferably it is. The polymer of the compound (II) at the end of the polymerization reaction is preferably substantially free of components having a molecular weight of 3 million or more, more preferably substantially free of components of 2 million or more, and 1 million or more. It is most preferable not to contain these components.

化合物(II)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く、例えば、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の存在下で重合することが出来る。重合開始剤としては特に有機過酸化物または有機アゾ系化合物が好ましく、試薬自体の安全性および重合反応の分子量再現性から、有機アゾ系化合物が好ましく、なかでもポリマー中に有害なシアノが取り込まれないV−601などのアゾエステル化合物が最も好ましい。   The polymerization reaction of compound (II) is preferably carried out in the presence of a nonmetallic polymerization initiator. For example, 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 be polymerized. As the polymerization initiator, an organic peroxide or an organic azo compound is particularly preferable, and an organic azo compound is preferable in view of the safety of the reagent itself and the molecular weight reproducibility of the polymerization reaction, and harmful cyano is taken into the polymer. Most preferred are azoester compounds such as V-601.

重合反応で使用する溶媒は、化合物(II)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が、より好ましい溶剤はエステル系溶剤であり、特に好ましくは、酢酸エチル、酢酸ブチルである。   Any solvent can be used for the polymerization reaction as long as it can dissolve the compound (II) at a necessary concentration and does not adversely affect the properties of the film formed from the polymer obtained. However, a more preferable solvent is an ester solvent, and particularly preferable are ethyl acetate and butyl acetate.

反応時に重合開始剤を分解させるのに必要な温度まで反応液を加温でき、反応終了後に有機溶媒を留去できるために、有機溶媒の沸点は75℃以上140℃以下であることが好ましい。重合開始剤の添加方法としては一括添加、分割添加、連続添加などが挙げられるが、少ない重合開始剤添加量で高分子量化でき、膜強度の点からも有利であるので、分割添加および連続添加が好ましい。   The boiling point of the organic solvent is preferably 75 ° C. or higher and 140 ° C. or lower so that the reaction solution can be heated to a temperature necessary for decomposing the polymerization initiator during the reaction and the organic solvent can be distilled off after completion of the reaction. The polymerization initiator can be added by batch addition, divided addition, continuous addition, etc., but it can be increased in molecular weight with a small amount of polymerization initiator added, and it is advantageous from the viewpoint of film strength. Is preferred.

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40℃〜170℃、特に好ましくは70℃〜140℃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。   Optimum conditions for the polymerization reaction in the present invention vary depending on the polymerization initiator, monomer, solvent type, concentration, etc., but preferably the internal temperature is 0 ° C. to 200 ° C., more preferably 40 ° C. to 170 ° C., particularly preferably 70. C. to 140.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.

塗布液を製造する際には、化合物(II)の重合反応を行った反応液をそのまま絶縁膜形成用組成物として用いてもよいが、反応溶媒を留去し、濃縮して用いることが好ましい。また、再沈殿処理を行った後に用いることが好ましい。   When producing the coating solution, the reaction solution obtained by subjecting the polymerization reaction of compound (II) may be used as it is as the composition for forming an insulating film, but it is preferable to distill off the reaction solvent and concentrate it. . Moreover, it is preferable to use after performing a reprecipitation process.

更に、銅拡散防止膜上に塗布される無機ポリマーを含有する塗布液には、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, in the coating solution containing the inorganic polymer applied on the copper diffusion prevention film, as long as the properties of the insulating film obtained (heat resistance, dielectric constant, mechanical strength, applicability, adhesion, etc.) are not impaired, Additives such as radical generators, colloidal silica, surfactants, silane coupling agents, and adhesives may be added.

銅拡散防止膜上に塗布される無機ポリマーを含有する塗布液には、有機溶媒が含まれる。使用できる有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、2−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンなどがある。   An organic solvent is contained in the coating liquid containing the inorganic polymer applied on the copper diffusion prevention film. Usable organic solvents include propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether, 2-heptanone, cyclohexanone, γ-butyrolactone, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether , Propylene glycol monoethyl ether, ethylene carbonate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, methyl isobutyl ketone, xylene, mesitylene And diisopropylbenzene.

銅拡散防止膜上に塗布される無機ポリマーを含有する塗布液中の全固形分濃度は、好ましくは、1〜30質量%であり、使用目的に応じて適宜調整される。塗布液の全固形分濃度が1〜30質量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、塗布液の保存安定性もより優れるものである。   The total solid content concentration in the coating solution containing the inorganic polymer applied on the copper diffusion prevention film is preferably 1 to 30% by mass, and is appropriately adjusted according to the purpose of use. When the total solid content concentration of the coating liquid is 1 to 30% by mass, the film thickness of the coating film is in an appropriate range, and the storage stability of the coating liquid is further improved.

無機ポリマー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。特にポリスチレンは、空孔形成剤として好適に使用できる。   Within the range allowed by the mechanical strength of the inorganic polymer film, pore formation factors can be used to make the film porous and to achieve a low dielectric constant. In particular, polystyrene can be suitably used as a pore forming agent.

銅拡散防止膜上に塗布される無機ポリマーを含有する塗布液はフィルターろ過により、不溶物、ゲル状成分等を除いてから膜形成に用いることが好ましい。その際に用いるフィルターの孔径は0.001〜0.2μmが好ましく、孔径0.005〜0.05μmがより好ましく、孔径孔径0.005〜0.03μmが最も好ましい。フィルターの材質はPTFE、ポリエチレン、ナイロンが好ましく、ポリエチレンおよびナイロンが、より好ましい。   It is preferable to use the coating liquid containing the inorganic polymer coated on the copper diffusion prevention film for film formation after removing insoluble matter, gel-like components and the like by filter filtration. The pore size of the filter used at that time is preferably 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.005 to 0.05 μm, and most preferably 0.005 to 0.03 μm. The material of the filter is preferably PTFE, polyethylene, or nylon, and more preferably polyethylene or nylon.

銅拡散防止膜上に塗布される無機ポリマーを含有する塗布液の製造方法は、特に限定されないが、例えば、反応容器に化合物(II)の重合体、ならびに必要に応じて上記各任意成分を入れ、混合ミキサーなどのかくはん機を用いて十分にかくはんする方法を用いることができる。   The method for producing a coating solution containing an inorganic polymer coated on the copper diffusion prevention film is not particularly limited. For example, the polymer of compound (II) and, if necessary, each of the above optional components are placed in a reaction vessel. A method of sufficiently stirring using a stirrer such as a mixing mixer can be used.

無機ポリマー膜は、無機ポリマーを含有する塗布液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、スプレー法、バー塗布法などの任意の方法により銅拡散防止膜上に塗布した後、加熱による乾燥処理を施すことで溶媒を除去することにより形成することができる。なお、乾燥処理の際には、膜が硬化しない温度条件下で実施する。乾燥の意味は、前記銅拡散防止膜での乾燥と同義である。具体的には、溶媒を乾燥するための加熱は100℃〜250℃で1分間以上5分間未満行うことが好ましい。乾燥処理は、条件を変えて複数回に分けて実施してもよい。乾燥処理は、条件を変えて複数回に分けて実施してもよい。乾燥雰囲気は、特に限定されず、空気中または不活性ガス(窒素、アルゴンなど)中など適宜選択される。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。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。   The inorganic polymer film is formed by applying a coating solution containing an inorganic polymer on the copper diffusion prevention film by any method such as spin coating method, roller coating method, dip coating method, scan method, spray method, bar coating method, It can form by removing a solvent by performing the drying process by heating. In addition, in the case of a drying process, it implements on the temperature conditions which a film | membrane does not harden | cure. The meaning of drying is synonymous with the drying with the said copper diffusion prevention film. Specifically, the heating for drying the solvent is preferably performed at 100 ° C. to 250 ° C. for 1 minute or more and less than 5 minutes. The drying process may be performed in a plurality of times under different conditions. The drying process may be performed in a plurality of times under different conditions. The drying atmosphere is not particularly limited, and is appropriately selected in the air or in an inert gas (nitrogen, argon, etc.). 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. 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.

無機ポリマー膜のうち、化合物(II)同士が反応した重合物の合計が70質量%以上であることが好ましいが、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることが、さらに好ましく、95質量%以上であることが最も好ましい。また、化合物(II)のビニル基またはエチニル基のうち、10〜90モル%が未反応で残存していることが好ましく、20〜80モル%が未反応で残存していることが好ましく、30〜70モル%が未反応で残存していることが最も好ましい。   Among the inorganic polymer films, the total of the polymers obtained by reacting the compounds (II) is preferably 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, and more preferably 90% by mass or more. Preferably, it is 95% by mass or more. Moreover, it is preferable that 10-90 mol% remains unreacted among the vinyl group or ethynyl group of compound (II), and it is preferable that 20-80 mol% remains unreacted, 30 Most preferably, ˜70 mol% remains unreacted.

無機ポリマー膜の膜厚は、通常50nm〜1000nm、好ましくは60nm〜500nm、特に好ましくは70nm〜400nmである。膜厚が、該範囲内であると膜の低誘電性や耐熱性の点から好ましい。   The film thickness of the inorganic polymer film is usually 50 nm to 1000 nm, preferably 60 nm to 500 nm, particularly preferably 70 nm to 400 nm. The film thickness is preferably within this range from the viewpoint of low dielectric properties and heat resistance of the film.

<3>工程
<3>工程は、得られた前記無機ポリマー膜上に絶縁膜用樹脂を含有する塗布液を塗布し、乾燥して有機ポリマー膜を形成する工程である。
<3> Step <3> Step is a step of forming an organic polymer film by applying a coating liquid containing an insulating film resin on the obtained inorganic polymer film and drying it.

絶縁膜用樹脂とは、絶縁膜を形成する低誘電率性の高分子化合物またはその前駆体化合物であれば特に限定されない。具体的には、ポリアリーレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリイミド、ポリアリーレンエーテル、かご型構造を有する化合物などが挙げられ、低誘電率、高機械的強度という観点から、かご型構造を有する化合物が好ましい。かご型構造を有する化合物とは、かご型構造を分子中に有する高分子で、かご型構造がポリマー主鎖の一部であってもよく、かご型構造がポリマー主鎖にペンダント基として組み込まれていてもよい。該かご構造の定義は、前記一般式一般式(Y−1)〜(Y−6)中のQ2でのかご型構造の定義と同一である。なお、該有機系絶縁膜材料には、前記一般式(I)で表される化合物の重合体は含まれないものとする。 The insulating film resin is not particularly limited as long as it is a low dielectric constant polymer compound or a precursor compound for forming the insulating film. Specific examples include polyarylene, polybenzoxazole, polyimide, polyarylene ether, and a compound having a cage structure. From the viewpoint of low dielectric constant and high mechanical strength, a compound having a cage structure is preferable. A compound having a cage structure is a polymer having a cage structure in the molecule, and the cage structure may be a part of the polymer main chain, and the cage structure is incorporated as a pendant group in the polymer main chain. It may be. The definition of the cage structure is the same as the definition of the cage structure at Q 2 in the general formulas (Y-1) to (Y-6). The organic insulating film material does not include a polymer of the compound represented by the general formula (I).

かご型構造は、例えば、アダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンまたはドデカヘドランなどの多環型炭化水素であり、より好ましくは高い耐熱性という観点からアダマンタン、ジアマンタン、またはトリアダマンタンであり、低誘電率であり、合成が容易であるという点で、特に好ましくはジアマンタンである。かご型構造は、飽和、不飽和結合のいずれを含んでいてもよく、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を含んでもよいが、低誘電率の見地から飽和炭化水素が好ましい。   The cage structure is, for example, a polycyclic hydrocarbon such as adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, tetramantane, or dodecahedrane, and more preferably adamantane, diamantane, or triadamantane from the viewpoint of high heat resistance. Diamantane is particularly preferred because it has a low dielectric constant and is easily synthesized. The cage structure may contain either a saturated or unsaturated bond and may contain a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur, but a saturated hydrocarbon is preferred from the viewpoint of a low dielectric constant.

該かご型構造は、本発明の効果を損なわない限り、置換基を有していてもよい。例えば、ハロゲン原子(フッ素原子、クロル原子、臭素原子、またはヨウ素原子)、アルキル基(直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。好ましくは炭素数1〜5である。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜5である。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜5である。)、シリル基(トリエトキシシリル、メチルジエトキシシリル、トリビニルシリルなど)などが挙げられる。   The cage structure may have a substituent as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, a halogen atom (a fluorine atom, a chloro atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably 1 to 5 carbon atoms), an alkenyl group (preferably Alkynyl group (preferably having 2 to 5 carbon atoms), silyl group (triethoxysilyl, methyldiethoxysilyl, trivinylsilyl, etc.) and the like.

該かご型構造は1〜4価であることが好ましく、より好ましくは2〜3価であり、特に好ましくは2価である。このとき、かご型構造に結合する基は1価以上の置換基でも2価以上の連結基でも良い。   The cage structure is preferably 1 to 4 valent, more preferably 2 to 3 valent, and particularly preferably 2 valent. At this time, the group bonded to the cage structure may be a monovalent or higher valent substituent or a divalent or higher valent linking group.

かご型構造を有する化合物とは、かご型構造を分子中に有する高分子であっても良く、重量平均分子量は好ましくは1000〜500000、より好ましくは5000〜300000、特に好ましくは10000〜200000である。重量平均分子量がこの範囲であると、低誘電性や耐熱性など諸膜特性が優れる。   The compound having a cage structure may be a polymer having a cage structure in the molecule, and the weight average molecular weight is preferably 1,000 to 500,000, more preferably 5,000 to 300,000, particularly preferably 10,000 to 200,000. . When the weight average molecular weight is within this range, various film properties such as low dielectric properties and heat resistance are excellent.

該かご型構造は、ポリマー主鎖に1価以上のペンダント基として組み込まれてもよい。かご化合物が結合する好ましいポリマー主鎖としては、例えばポリ(アリーレン)、ポリ(アリーレンエーテル)、ポリ(エーテル)、ポリアセチレン等の共役不飽和結合鎖、ポリエチレン等が挙げられ、この中でも耐熱性が良好な点から、ポリ(アリーレンエーテル)、ポリアセチレンがより好ましい。   The cage structure may be incorporated as a monovalent or higher pendant group in the polymer main chain. Preferred polymer main chains to which the cage compound is bonded include, for example, conjugated unsaturated bond chains such as poly (arylene), poly (arylene ether), poly (ether), polyacetylene, polyethylene, etc. Among them, heat resistance is good. From these points, poly (arylene ether) and polyacetylene are more preferable.

該かご型構造は、ポリマー主鎖の一部として組み込まれてもよい。この形態においては、かご型構造はかご構造間で直接単結合するかまたは適当な2価以上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)−、−CH=CH−、−C≡C−、アリーレン基、−O−、−Si(R13)(R14)−またはこれらを組み合わせた基であり、特に好ましいものは、−CH=CH−、−C≡C−、−O−、−Si(R13)(R14)−またはこれらの組み合わせである。R11〜R14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、アルコキシ基を表す。 The cage structure may be incorporated as part of the polymer backbone. In this embodiment, the cage structures are directly single-bonded between the cage structures or connected by an appropriate divalent or higher linking group. Examples of the linking group include, for example, C (R 11 ) (R 12 ) —, —CH═CH—, —C≡C—, an arylene group, —O—, —Si (R 13 ) (R 14 ) — or A group in which these are combined, and —CH═CH—, —C≡C—, —O—, —Si (R 13 ) (R 14 ) — or a combination thereof is particularly preferable. R 11 to R 14 each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group or an alkoxy group.

かご型構造を有する化合物は、その分子内にかご型構造を1種でも2種以上含んでいてもよい。以下に本発明の「かご型構造を有する化合物」の具体例を示すが、もちろん本発明はこれらに限定されない。   The compound having a cage structure may contain one or more cage structures in the molecule. Specific examples of the “compound having a cage structure” of the present invention are shown below, but the present invention is of course not limited thereto.

Figure 2009088247
Figure 2009088247

本発明のかご型構造を有する化合物は下記一般式(III)で表される化合物の重合体であることが特に好ましい。   The compound having a cage structure of the present invention is particularly preferably a polymer of a compound represented by the following general formula (III).

Figure 2009088247
Figure 2009088247

一般式(III)中のRは、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、またはシリル基を表す。Rが水素原子以外の場合、Rはさらに別の置換基で置換されていてもよい。この中で好ましくは、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、またはシリル基であり、より好ましくは水素原子または炭素数0〜10のシリル基である。   R in the general formula (III) represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or a silyl group. When R is other than a hydrogen atom, R may be further substituted with another substituent. Among these, a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a silyl group is preferable, and a hydrogen atom or a silyl group having 0 to 10 carbon atoms is more preferable.

一般式(III)中のmは、1〜14の整数を表し、好ましくは1〜4の整数であり、より好ましくは1〜3の整数であり、特に好ましくは2または3である。一般式(III)中のmが2以上の場合は、Rは同一でも異なっていてもよい。   M in general formula (III) represents the integer of 1-14, Preferably it is an integer of 1-4, More preferably, it is an integer of 1-3, Most preferably, it is 2 or 3. When m in general formula (III) is 2 or more, R may be the same or different.

一般式(III)中のXは、ハロゲン原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜10である)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜10である)、アリール基(好ましくは炭素数6〜20である)、シリル基(好ましくは炭素数0〜20である)である。Xはさらに別の置換基で置換されていてもよい。   X in the general formula (III) is a halogen atom, an alkyl group (preferably having 1 to 10 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 6 carbon atoms). 20) and a silyl group (preferably having 0 to 20 carbon atoms). X may be further substituted with another substituent.

一般式(III)中のnは0〜13の整数を表し、好ましくは0〜3の整数であり、より好ましくは0〜2の整数であり、特に好ましくは0または1である。一般式(III)中のnが2以上の場合は、Xは同一でも異なっていてもよい。   N in the general formula (III) represents an integer of 0 to 13, preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 0 to 2, and particularly preferably 0 or 1. When n in general formula (III) is 2 or more, X may be the same or different.

一般式(III)の化合物の最適な重合反応条件は有機溶剤中で、好ましくは内温0℃〜220℃、より好ましくは50℃〜210℃、特に好ましくは100℃〜200℃で、好ましくは1〜50時間、より好ましくは2〜20時間、特に3〜10時間で行うことが好ましい。所望により、パラジウム、ニッケル、タングステン、モリブデン等の金属触媒を用いてもよい。   Optimum polymerization reaction conditions for the compound of the general formula (III) are preferably in an organic solvent, preferably an internal temperature of 0 ° C to 220 ° C, more preferably 50 ° C to 210 ° C, particularly preferably 100 ° C to 200 ° C, preferably It is preferable to carry out for 1 to 50 hours, more preferably 2 to 20 hours, particularly 3 to 10 hours. If desired, a metal catalyst such as palladium, nickel, tungsten, or molybdenum may be used.

一般式(III)の化合物を重合したポリマーの重量平均分子量の好ましい範囲は1000〜500000、より好ましくは5000〜300000、特に好ましくは10000〜200000である。この範囲内であると、低誘電性や耐熱性など諸膜特性が優れる。   The preferable range of the weight average molecular weight of the polymer obtained by polymerizing the compound of the general formula (III) is 1000 to 500000, more preferably 5000 to 300000, and particularly preferably 10000 to 200000. Within this range, various film properties such as low dielectric properties and heat resistance are excellent.

一般式(III)の化合物の具体例を下記に示す。本発明は、以下の具体例に限定されるものではない。   Specific examples of the compound of the general formula (III) are shown below. The present invention is not limited to the following specific examples.

Figure 2009088247
Figure 2009088247

Figure 2009088247
Figure 2009088247

かご型構造を有する化合物は電子線、熱により他の分子と共有結合を形成する反応性基を有していることが好ましい。このような反応性基としては、特に限定されないが、例えば環化付加反応、ラジカル重合反応を起こす置換基が好ましく利用できる。例えば、二重結合を有する基(ビニル基、アリル基など)、三重結合を有する基(エチニル基、フェニルエチニル基など)、ディールスアルダー反応を起こすためのジエン基、ジエノフィル基の組み合わせ等が有効であり、特にエチニル基とフェニルエチニル基が有効である。   The compound having a cage structure preferably has a reactive group that forms a covalent bond with another molecule by electron beam or heat. Such a reactive group is not particularly limited, and for example, a substituent that causes a cycloaddition reaction or a radical polymerization reaction can be preferably used. For example, a combination of a group having a double bond (such as a vinyl group or an allyl group), a group having a triple bond (such as an ethynyl group or a phenylethynyl group), a diene group for causing a Diels-Alder reaction, or a combination of a dienophile group is effective. In particular, an ethynyl group and a phenylethynyl group are effective.

本発明の絶縁膜に良好な特性(誘電率、機械強度)を付与する観点から、有機ポリマー膜中に含まれる総炭素数に占めるかご型構造の総炭素数の比率は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50〜95%、さらに好ましくは60%〜90%である。   From the viewpoint of imparting good characteristics (dielectric constant, mechanical strength) to the insulating film of the present invention, the ratio of the total carbon number of the cage structure to the total carbon number contained in the organic polymer film is 30% or more. Is preferable, more preferably 50 to 95%, still more preferably 60% to 90%.

有機ポリマー膜は、絶縁膜用樹脂を含有する塗布液を前記無機ポリマー膜上に塗布し、乾燥して形成される。   The organic polymer film is formed by applying a coating solution containing an insulating film resin on the inorganic polymer film and drying it.

無機ポリマー膜上に塗布される塗布液には有機溶剤が含まれる。有機溶剤としては、特に限定はされないが、より好ましい溶剤は、アセトン、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、1,2−ジクロロベンゼンである。   The coating liquid applied on the inorganic polymer film contains an organic solvent. The organic solvent is not particularly limited, but more preferable solvents are acetone, propanol, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, and 1,2-dichlorobenzene.

無機ポリマー膜上に塗布される塗布液中における絶縁膜用樹脂の濃度は、好ましくは1.0〜20質量%、より好ましくは1.0〜15質量%、特に好ましくは1.5〜10質量%である。この範囲内にあると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、塗布液の保存安定性もより優れ好ましい。   The concentration of the insulating film resin in the coating solution applied on the inorganic polymer film is preferably 1.0 to 20% by mass, more preferably 1.0 to 15% by mass, and particularly preferably 1.5 to 10% by mass. %. When it is in this range, the film thickness of the coating film is in an appropriate range, and the storage stability of the coating solution is more excellent and preferable.

更に、無機ポリマー膜上に塗布される塗布液中には、得られる絶縁膜の特性(耐熱性、誘電率、機械強度、塗布性、密着性等)を損なわない範囲で、ラジカル発生剤、コロイド状シリカ、界面活性剤、シランカップリング剤、密着促進剤などの添加剤を添加してもよい。   Furthermore, in the coating solution applied on the inorganic polymer film, radical generators and colloids are used as long as the properties of the resulting insulating film (heat resistance, dielectric constant, mechanical strength, coating properties, adhesion, etc.) are not impaired. Additives such as glassy silica, surfactants, silane coupling agents and adhesion promoters may be added.

無機ポリマー膜上に塗布される塗布液中の製造方法は、特に限定されないが、例えば、反応容器に化合物(III)の重合体、ならびに必要に応じて上記各任意成分を入れ、混合ミキサーなどのかくはん機を用いて十分にかくはんする方法を用いることができる。   The production method in the coating solution applied onto the inorganic polymer film is not particularly limited. For example, the polymer of compound (III) and, if necessary, the above optional components are added to a reaction vessel, A method of sufficiently stirring using a stirrer can be used.

有機ポリマー膜は、絶縁膜用樹脂を含有する塗布液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、スプレー法、バー塗布法などの任意の方法により無機ポリマー膜上に塗布した後、加熱による乾燥処理を施すことで溶媒を除去することにより形成することができる。なお、乾燥処理の際には、膜が硬化しない温度条件下で実施する。硬化とは、例えば、かご型構造を有する化合物に含まれる炭素―炭素二重結合や炭素―炭素三重結合などの反応性基が、加熱により更に重合・反応して硬化することを意味する。よって、乾燥処理の際の温度条件とは、絶縁膜用樹脂中に含まれる炭素―炭素二重結合や炭素―炭素三重結合などの反応性基が実質的に消費されず、残存できる温度条件であることを意味する。具体的には、溶媒を乾燥するための加熱は50℃〜250℃で1分間以上5分間未満行うことが好ましく、特に80℃〜200℃で1分間以上5分間未満行うことを好ましい。乾燥処理は、条件を変えて複数回に分けて実施してもよい。乾燥雰囲気は、特に限定されず、空気中または不活性ガス(窒素、アルゴンなど)中など適宜選択される。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。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。   The organic polymer film is formed by applying a coating solution containing a resin for an insulating film on the inorganic polymer film by any method such as a spin coating method, a roller coating method, a dip coating method, a scanning method, a spray method, or a bar coating method. It can be formed by removing the solvent by performing a drying treatment by heating. In addition, in the case of a drying process, it implements on the temperature conditions which a film | membrane does not harden | cure. Curing means, for example, that a reactive group such as a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond contained in a compound having a cage structure is further polymerized and reacted by heating to be cured. Therefore, the temperature condition during the drying process is a temperature condition in which reactive groups such as carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds contained in the insulating film resin are not substantially consumed and can remain. It means that there is. Specifically, the heating for drying the solvent is preferably performed at 50 ° C. to 250 ° C. for 1 minute to less than 5 minutes, and particularly preferably performed at 80 ° C. to 200 ° C. for 1 minute to less than 5 minutes. The drying process may be performed in a plurality of times under different conditions. The drying atmosphere is not particularly limited, and is appropriately selected in the air or in an inert gas (nitrogen, argon, etc.). 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. 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.

有機ポリマー膜の膜厚は、通常50nm〜1000nm、好ましくは60nm〜500nm、特に好ましくは70nm〜150nmである。膜厚が、該範囲内であると膜の低誘電性や耐熱性の点から好ましい。   The film thickness of the organic polymer film is usually 50 nm to 1000 nm, preferably 60 nm to 500 nm, particularly preferably 70 nm to 150 nm. The film thickness is preferably within this range from the viewpoint of low dielectric properties and heat resistance of the film.

<4>工程
<4>工程は、<3>工程後、加熱またはエネルギー線の照射により、前記銅拡散防止膜、無機ポリマー膜、および有機ポリマー膜を一度に硬化する工程である。本工程では、基板上に塗設した銅拡散防止膜、無機ポリマー膜、および有機ポリマー膜を、一括して硬化処理(焼成)する。硬化処理の方法としては、加熱またはエネルギー線の照射がある。
<4> Step <4> Step is a step of curing the copper diffusion prevention film, the inorganic polymer film, and the organic polymer film at once by heating or irradiation with energy rays after the <3> step. In this step, the copper diffusion prevention film, inorganic polymer film, and organic polymer film coated on the substrate are collectively cured (fired). As a method for the curing treatment, there is heating or irradiation with energy rays.

<3>工程で得られた銅拡散防止膜、無機ポリマー膜、および有機ポリマー膜からなる積層膜を加熱することで、膜組成物中に残存する炭素―炭素三重結合などの反応性基の重合反応・架橋反応を起こして、膜内での架橋密度を高め積層膜の硬化を促す。該加熱条件は、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5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。加熱処理は数回に分けて行っても良い。焼成時の気圧は通常0.001トール〜2000トールであるが、0.001トール〜800トールが好ましい。この加熱処理は、酸素による熱酸化を防ぐために、窒素雰囲気下または大気圧10トール以下で行うことが特に好ましい。   Polymerization of reactive groups such as carbon-carbon triple bonds remaining in the film composition by heating the laminated film composed of the copper diffusion preventing film, inorganic polymer film, and organic polymer film obtained in the <3> step A reaction / crosslinking reaction is caused to increase the crosslink density in the film and promote the curing of the laminated film. The heating conditions are preferably 100 to 450 ° C., more preferably 200 to 420 ° C., particularly preferably 350 to 400 ° C., preferably 5 minutes to 2 hours, more preferably 10 minutes to 1.5 hours, particularly Preferably, it is in the range of 30 minutes to 1 hour. The heat treatment may be performed in several times. The pressure during firing is usually 0.001 to 2000 torr, preferably 0.001 to 800 torr. This heat treatment is particularly preferably performed in a nitrogen atmosphere or at an atmospheric pressure of 10 Torr or less in order to prevent thermal oxidation by oxygen.

別の方法として、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―炭素三重結合などの反応性基の重合反応・架橋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。高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーは50keV以下であることが好ましく、より好ましくは30keV以下、特に好ましくは20keV以下である。電子線の総ドーズ量は好ましくは5μC/cm 2以下であり、より好ましくは2μC/cm 2以下、特に好ましくは0〜1μC/cm 2以下である。電子線を照射する際の基板温度は0〜450℃が好ましく、より好ましくは0〜400℃、特に好ましくは0〜350℃である。圧力は好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、特に好ましくは0〜20kPaである。膜組成物の酸化を防止するという観点から、基盤周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。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。 As another method, it may be cured by causing a polymerization reaction / crosslinking reaction of a reactive group such as a carbon-carbon triple bond remaining in the polymer by irradiation with high energy rays. Examples of high energy rays include electron beams, ultraviolet rays, and X-rays. The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 50 keV or less, more preferably 30 keV or less, and particularly preferably 20 keV or less. The total dose of the electron beam is preferably 5 μC / cm 2 or less, more preferably 2 μC / cm 2 or less, and particularly preferably 0 to 1 μC / cm 2 or less. The substrate temperature at the time of irradiation with an electron beam is preferably 0 to 450 ° C, more preferably 0 to 400 ° C, and particularly preferably 0 to 350 ° C. The pressure is preferably 0 to 133 kPa, more preferably 0 to 60 kPa, and particularly preferably 0 to 20 kPa. From the viewpoint of preventing oxidation of the film composition, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. The electron beam irradiation may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.

高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は190〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2000mWcm−2が好ましい。紫外線照射時の基板温度は、250〜450℃が好ましく、より好ましくは250〜400℃、特に好ましくは250〜350℃である。膜組成物の酸化を防止するという観点から、基盤周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、その際の圧力は0〜133kPaが好ましい。紫外線照射は複数回行ってもよく、この場合は紫外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。 Ultraviolet rays may be used as the high energy rays. The irradiation wavelength region when using ultraviolet rays is preferably 190 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2000 mWcm −2 immediately above the substrate. The substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably 250 to 450 ° C, more preferably 250 to 400 ° C, and particularly preferably 250 to 350 ° C. From the viewpoint of preventing oxidation of the film composition, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, the pressure at that time is preferably 0 to 133 kPa. The ultraviolet irradiation may be performed a plurality of times. In this case, the ultraviolet irradiation conditions need not be the same every time, and may be performed under different conditions each time.

<4>工程において膜が積層された状態で硬化処理を行うと、短時間に密着性に優れた積層型絶縁膜を製造することができる。密着性が高まる詳細なメカニズムについては不明だが、第一に、硬化処理時の膜組成物中に残存している炭素―炭素二重結合や炭素―炭素三重結合などの反応性基による反応や、水素引抜反応などにより各膜組成物間での架橋構造が形成され、各膜界面での剥離が抑えられていると推測される。また、積層された状態での加熱硬化処理により、各膜間での界面でそれぞれの膜組成物の相互拡散が起こり、互いの成分が入り込んだ構造ができ、いわゆる投錨効果によって剥離が抑制された効果も推測される。さらには、各膜の線膨張係数が異なっていても一括硬化することにより、膜界面で生じる応力を開放しながら硬化できるため内部応力の発生が抑えられ、剥離を抑える要因となっていると推測される。特に、無機ポリマーが不飽和基を置換基として有するシルセスキオキサン化合物(好ましくはカゴ型シルセスキオキサン)の重合体、絶縁膜用樹脂がかご型構造を分子中に有する高分子である場合は、立体的で嵩高い官能基を有しているため硬化収縮が小さいと予想され、硬化時の内部応力の発生が一段と小さくなり密着性が向上したと推測される。   When the curing treatment is performed in a state where the films are laminated in the <4> step, a laminated insulating film having excellent adhesion can be produced in a short time. Although the detailed mechanism for improving the adhesion is unknown, first, the reaction by the reactive group such as carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond remaining in the film composition at the time of curing treatment, It is presumed that a cross-linked structure is formed between the film compositions due to a hydrogen abstraction reaction and the like, and peeling at each film interface is suppressed. In addition, the heat-curing treatment in the laminated state causes mutual diffusion of each film composition at the interface between each film, resulting in a structure in which each component enters, and peeling is suppressed by a so-called anchoring effect. The effect is also speculated. Furthermore, even if the linear expansion coefficient of each film is different, it is speculated that it is possible to cure while releasing the stress generated at the film interface by lump-curing, thereby suppressing the generation of internal stress and suppressing peeling. Is done. In particular, when the inorganic polymer is a polymer of a silsesquioxane compound (preferably cage silsesquioxane) having an unsaturated group as a substituent, and the insulating film resin is a polymer having a cage structure in the molecule. Has a three-dimensional and bulky functional group, so that the curing shrinkage is expected to be small, and the occurrence of internal stress at the time of curing is further reduced and the adhesion is estimated to be improved.

本発明の膜形成用組成物を使用して得られる多層構造は、多様の目的に使用することが出来る。例えばLSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体装置、マルチチップモジュール多層配線板等の電子部品における絶縁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線遮断膜などとして使用することが出来る。   The multilayer structure obtained by 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 a film and a buffer coat film, it can be used as a passivation film in an LSI, an α-ray blocking film, or the like.

以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により制約されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited by these examples.

<塗布液作成例1>
Macromolecules, 5266(1991)に記載の合成法に従って、4,9−ジエチニルジアマンタンを合成した。次に、4,9−ジエチニルジアマンタン2gとジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)0.22g、t−ブチルベンゼン10mlを窒素気流下、内温150℃で7時間攪拌、重合した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール60mlに添加、析出した固体を濾過して、イソプロピルアルコールで十分に洗浄した。重量平均分子量約1.5万の重合体(A)を0.8g得た。
重合体(A)0.35gをシクロヘキサノン7gに完全に溶解させた。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過し塗布液Aとした。
<Coating liquid preparation example 1>
According to the synthesis method described in Macromolecules, 5266 (1991), 4,9-diethynyldiamantane was synthesized. Next, 2 g of 4,9-diethynyldiamantane, 0.22 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation), and 10 ml of t-butylbenzene were stirred and polymerized at an internal temperature of 150 ° C. for 7 hours under a nitrogen stream. . After the reaction solution was brought to room temperature, it was added to 60 ml of isopropyl alcohol, and the precipitated solid was filtered and thoroughly washed with isopropyl alcohol. 0.8 g of a polymer (A) having a weight average molecular weight of about 15,000 was obtained.
0.35 g of the polymer (A) was completely dissolved in 7 g of cyclohexanone. This solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter to obtain coating solution A.

<塗布液作成例2>
例示化合物(II−d)(アルドリッチ社製)1gを酢酸ブチル80gに加えた。窒素気流中で、加熱還流しながら(内温127℃)、重合開始剤として和光純薬工業社製V−601(10時間半減温度66℃)5mgを酢酸ブチル4mlで希釈した液を2時間かけて滴下し、滴下終了後、1時間加熱還流した。重合禁止剤として4−メトキシフェノール20mgを加えた後、室温まで冷却し、液重量2gまで減圧濃縮し、メタノール20mlを加え、1時間攪拌した後、固形物をろ取、乾燥した。これをテトラヒドロフラン10mlに溶解し、攪拌しながら水1.8mlを滴下した。1時間攪拌した後、デカンテーションで上澄みを捨て、メタノール10mlを加えた。固形分をろ取、乾燥し固形分0.49gを得た。固形分をGPCで分析すると、例示化合物(II−d)より分子量が大きい成分は、Mw=15.8万、MZ+1=31万、Mn=8.9万であった(MZ+1はZ+1平均分子量)。固形物中には未反応の例示化合物(II−d)は3質量%以下であった。分子量300万以上の成分は含まれなかった。重クロロホルムを測定溶媒として、固形分のH−NMRスペクトルを測定したところ、ビニル基が重合してできたアルキル基由来のプロトンピークと、残存したビニル基由来のプロトンピークが48:52の積分比率で観察され、ビニル基同士が重合していることがわかった。
この組成物0.3gにプロピレングリコールメチルエーテルアセテート5mlを加えて40℃で3時間攪拌したところ、均一に溶解した。これを0.2μm孔径のテフロン(登録商標)製フィルターでろ過して、本発明の無機ポリマー膜形成用塗布液Bを得た。残存する単量体の重量および添加剤の重量より、組成物中の固形分のうち、単量体のビニル基同士が反応した重合物が70質量%以上であることは明らかである。
<Coating liquid preparation example 2>
1 g of exemplary compound (II-d) (manufactured by Aldrich) was added to 80 g of butyl acetate. While heating under reflux (internal temperature 127 ° C.) in a nitrogen stream, a solution obtained by diluting 5 mg of V-601 (10 hours half-temperature 66 ° C.) manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. with 4 ml of butyl acetate as a polymerization initiator is taken over 2 hours. The mixture was added dropwise, and heated to reflux for 1 hour after the completion of the addition. After adding 20 mg of 4-methoxyphenol as a polymerization inhibitor, the mixture was cooled to room temperature, concentrated under reduced pressure to a liquid weight of 2 g, added with 20 ml of methanol and stirred for 1 hour, and then the solid was collected by filtration and dried. This was dissolved in 10 ml of tetrahydrofuran, and 1.8 ml of water was added dropwise with stirring. After stirring for 1 hour, the supernatant was discarded by decantation, and 10 ml of methanol was added. The solid content was collected by filtration and dried to obtain 0.49 g of solid content. When the solid content was analyzed by GPC, components having a molecular weight larger than that of the exemplary compound (II-d) were Mw = 1580, M Z + 1 = 310,000, and Mn = 89,000 (M Z + 1 was Z + 1 average) Molecular weight). The unreacted exemplary compound (II-d) in the solid was 3% by mass or less. No component with a molecular weight of 3 million or more was contained. When 1 H-NMR spectrum of solid content was measured using deuterated chloroform as a measurement solvent, the proton peak derived from the alkyl group formed by polymerization of the vinyl group and the remaining proton peak derived from the vinyl group were integrated at 48:52. The ratio was observed and it was found that vinyl groups were polymerized.
When 0.3 ml of this composition was added with 5 ml of propylene glycol methyl ether acetate and stirred at 40 ° C. for 3 hours, it was uniformly dissolved. This was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore diameter of 0.2 μm to obtain a coating liquid B for forming an inorganic polymer film of the present invention. From the weight of the remaining monomer and the weight of the additive, it is apparent that the polymer obtained by the reaction of the vinyl groups of the monomers in the solid content in the composition is 70% by mass or more.

<塗布液作成例3>
例示化合物(II−d)(アルドリッチ社製)1gを酢酸ブチル26.4gに加えた。窒素気流中で、加熱還流しながら(内温127℃)、重合開始剤として和光純薬工業製V−601(10時間半減温度66℃)1.8mgを酢酸ブチル2mlで希釈した液を2時間かけて滴下し、滴下終了後、1時間加熱還流した。重合禁止剤として4−メトキシフェノール20mgを加えた後、室温まで冷却し、液重量2gまで減圧濃縮し、メタノール20mlを加え、1時間攪拌した後、固形物をろ取、乾燥した。これをテトラヒドロフラン15mlに溶解し、攪拌しながら水5mlを滴下した。1時間攪拌した後、デカンテーションで上澄みを捨て、メタノール10mlを加えた。固形分をろ取、乾燥し、固形分0.60gを得た。固形分をGPCで分析すると、化合物(II−d)より分子量が大きい部分は、Mn=3.1万、Mw=11.8万、Mz+1=27万、であった。固形物中には未反応の例示化合物(II−d)は3質量%以下であった。分子量300万以上の成分は含まれなかった。重クロロホルムを測定溶媒として、固形分のH−NMRスペクトルを測定したところ、ビニル基が重合してできたアルキル基由来のプロトンピークと、残存したビニル基由来のプロトンピークが42:58の積分比率で観察され、ビニル基同士が重合していることがわかった。
この組成物0.3gにプロピレングリコールメチルエーテルアセテート5mlを加えて40℃で3時間攪拌したところ、均一に溶解した。これを0.2μm孔径のテフロン(登録商標)製フィルターでろ過して、本発明の無機ポリマー膜形成用塗布液Cを得た。残存
する単量体の重量および添加剤の重量より、組成物中の固形分のうち、単量体のビニル基同士が反応した重合物が70質量%以上であることは明らかである。
<Coating liquid preparation example 3>
1 g of exemplified compound (II-d) (manufactured by Aldrich) was added to 26.4 g of butyl acetate. While heating and refluxing (internal temperature 127 ° C.) in a nitrogen stream, a solution obtained by diluting 1.8 mg of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. V-601 (10 hours half-temperature 66 ° C.) with 2 ml of butyl acetate as a polymerization initiator for 2 hours The solution was added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was heated to reflux for 1 hour. After adding 20 mg of 4-methoxyphenol as a polymerization inhibitor, the mixture was cooled to room temperature, concentrated under reduced pressure to a liquid weight of 2 g, added with 20 ml of methanol and stirred for 1 hour, and then the solid was collected by filtration and dried. This was dissolved in 15 ml of tetrahydrofuran, and 5 ml of water was added dropwise with stirring. After stirring for 1 hour, the supernatant was discarded by decantation, and 10 ml of methanol was added. The solid content was collected by filtration and dried to obtain 0.60 g of solid content. When the solid content was analyzed by GPC, the parts having a molecular weight larger than that of the compound (II-d) were Mn = 31,000, Mw = 118,000, and M z + 1 = 270,000. The unreacted exemplary compound (II-d) in the solid was 3% by mass or less. No component with a molecular weight of 3 million or more was contained. When 1 H-NMR spectrum of solid content was measured using deuterated chloroform as a measurement solvent, the proton peak derived from the alkyl group formed by polymerization of the vinyl group and the proton peak derived from the remaining vinyl group were integrated at 42:58. The ratio was observed and it was found that vinyl groups were polymerized.
When 0.3 ml of this composition was added with 5 ml of propylene glycol methyl ether acetate and stirred at 40 ° C. for 3 hours, it was uniformly dissolved. This was filtered through a Teflon (registered trademark) filter having a pore diameter of 0.2 μm to obtain a coating liquid C for forming an inorganic polymer film of the present invention. From the weight of the remaining monomer and the weight of the additive, it is apparent that the polymer obtained by the reaction of the vinyl groups of the monomers in the solid content in the composition is 70% by mass or more.

<塗布液作成例4>
Chem. Heterocycl. Compd.(Engl. Transl) (12) 1976;1109-1110に記載の合成法に従って合成した5−ブロモ−2‐(3−ブロモフェニル)ベンゾオキサゾール(14−a)10g(0.0283モル)にトリエチルアミン50mlとトリメチルシリルアセチレン13.36g(0.136モル)を加え、窒素気流下、(PhP)PdClを0.8g、PhPを0.6gを添加した。4時間加熱還流した後、室温まで冷却した。不溶物をろ過して除いた後に減圧濃縮し、カラムクロマトグラフィーで精製することにより(14−b)6.1g(0.0157モル)を得た。
これをクロロホルム50mlに溶解し、テトラブチルアンモニウムフルオライド(1モル/リットルTHF溶液)20mlを加えて室温で1時間攪拌した。有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水し、減圧濃縮したのちカラムクロマトグラフィーで精製し、例示化合物(I−14)2.92g(0.012モル)を得た。
<Coating liquid preparation example 4>
Chem. Heterocycl. Compd. (Engl. Transl) (12) 1976; 1109-1110, 5-bromo-2- (3-bromophenyl) benzoxazole (14-a) 10 g (0. 0283 mol) was added 50 ml of triethylamine and 13.36 g (0.136 mol) of trimethylsilylacetylene, and 0.8 g of (Ph 3 P) 2 PdCl 2 and 0.6 g of Ph 3 P were added under a nitrogen stream. The mixture was refluxed for 4 hours and then cooled to room temperature. Insoluble matter was removed by filtration, and the filtrate was concentrated under reduced pressure and purified by column chromatography to obtain 6.1 g (0.0157 mol) of (14-b).
This was dissolved in 50 ml of chloroform, 20 ml of tetrabutylammonium fluoride (1 mol / liter THF solution) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. The organic layer was washed with water, dehydrated with anhydrous magnesium sulfate, concentrated under reduced pressure, and purified by column chromatography to obtain 2.92 g (0.012 mol) of Exemplified Compound (I-14).

Figure 2009088247
Figure 2009088247

次に、例示化合物(I−14)2gとジクミルパーオキサイド(パークミルD、日本油脂製)0.11g、t−ブチルベンゼン5mlを窒素気流下、内温150℃で7時間攪拌、重合した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール30mlに添加、析出した固体を濾過して、イソプロピルアルコールで十分に洗浄した。重量平均分子量約7000の重合体(B)を0.35g得た。重合体(B)のシクロヘキサノンへの溶解度は25℃で5質量%以上であった。重合体(B)0.35gをシクロヘキサノン7gに完全に溶解させた。この溶液を0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過し塗布液Dとした。   Next, 2 g of exemplary compound (I-14), 0.11 g of dicumyl peroxide (Park Mill D, manufactured by NOF Corporation) and 5 ml of t-butylbenzene were stirred and polymerized at an internal temperature of 150 ° C. for 7 hours in a nitrogen stream. After the reaction solution was brought to room temperature, it was added to 30 ml of isopropyl alcohol, and the precipitated solid was filtered and thoroughly washed with isopropyl alcohol. 0.35 g of polymer (B) having a weight average molecular weight of about 7000 was obtained. The solubility of the polymer (B) in cyclohexanone was 5% by mass or more at 25 ° C. 0.35 g of the polymer (B) was completely dissolved in 7 g of cyclohexanone. This solution was filtered through a 0.1 μm tetrafluoroethylene filter to obtain coating solution D.

<実施例1>
東京エレクトロン製ACT8SOD内のSCTユニット(SOD用スピンコートユニット)内を温度23℃、湿度45%にセットし、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Dを3ml吐出し、Siウエハー上に1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い200nmの塗膜Dを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Bを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥理を行い塗膜D上に380nmの塗膜Bを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Aを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜B上に200nmの塗膜Aを得た。このように形成した塗膜D、Bおよび塗膜Aからなる積層体にクリーンオーブンを用いて窒素中400℃で30分間の加熱硬化を行った。その後、碁盤目剥離試験を実施した。具体的には、ダイヤモンドペンを用いてけがく事により該積層体に1mm間隔の升目を10×10マス(格子状碁盤目100個)形成し、この格子状碁盤目に粘着テープを密着させた後、剥離したとき、肉眼では碁盤目の剥がれは認められなかった。
<Example 1>
The SCT unit (SOD spin coat unit) in ACT8SOD manufactured by Tokyo Electron was set at a temperature of 23 ° C and humidity of 45%, and was applied using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line with a PTFE 0.1 µm filter. 3 ml of the liquid D was discharged, and spin coating was performed on the Si wafer at 1200 rpm. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain a 200 nm coating film D. Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution B was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, heat drying was performed at 110 ° C. for 1 minute with LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute with DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 380 nm coating film B on coating film D. . Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution A was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 200 nm coating film A on coating film B. . The laminate composed of the coating films D and B and the coating film A thus formed was heat-cured in nitrogen at 400 ° C. for 30 minutes using a clean oven. Thereafter, a cross-cut peel test was performed. Specifically, 10 × 10 squares (100 lattice grids) having a 1 mm interval were formed on the laminate by scribing with a diamond pen, and an adhesive tape was adhered to the grid grids. Later, when peeled, no peeling of the grid was observed with the naked eye.

<実施例2>
東京エレクトロン製ACT8SOD内のSCTユニット(SOD用スピンコートユニット)内を温度23℃、湿度45%にセットし、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Dを3ml吐出し、Siウエハー上に1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い200nmの塗膜Dを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Cを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜D上に380nmの塗膜Cを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Aを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜C上に200nmの塗膜Aを得た。このように形成した塗膜D、Cおよび塗膜Aからなる積層体にクリーンオーブンを用いて窒素中350℃で1時間の加熱硬化を行った。硬化処理後、<実施例1>と同様に剥離試験を実施した。ダイヤモンドペンを用いてけがく事により該積層体に1mm間隔の升目を10×10マス(格子状碁盤目100個)形成し、この格子状碁盤目に粘着テープを密着させた後、剥離したとき、肉眼では碁盤目の剥がれは認められなかった。
<Example 2>
The SCT unit (SOD spin coat unit) in ACT8SOD manufactured by Tokyo Electron was set at a temperature of 23 ° C and humidity of 45%, and was applied using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line with a PTFE 0.1 µm filter. 3 ml of the liquid D was discharged, and spin coating was performed on the Si wafer at 1200 rpm. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 200 nm coating film D. Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution C was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute with LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute with DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain a coating film C of 380 nm on coating film D. . Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution A was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 200 nm coating film A on coating film C. . The laminate composed of the coating films D and C and the coating film A thus formed was heated and cured in nitrogen at 350 ° C. for 1 hour using a clean oven. After the curing treatment, a peel test was performed in the same manner as in <Example 1>. When the diamond is scratched with a diamond pen, 10 × 10 squares (100 lattice grids) are formed on the laminate, and the adhesive tape is adhered to the grid grids and then peeled off. The naked eye did not peel off the grid.

<実施例3>
東京エレクトロン製ACT8SOD内のSCTユニット(SOD用スピンコートユニット)内を温度23℃、湿度45%にセットし、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Dを3ml吐出し、Siウエハー上に1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い200nmの塗膜Dを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Cを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜D上に380nmの塗膜Cを得た。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Aを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱処理を行い塗膜C上に200nmの塗膜Aを得た。このように形成した塗膜D、Cおよび塗膜Aからなる積層体を分割し、約8cm角にした。高圧水銀ランプによる紫外線照射(窒素雰囲気、基板温度350℃、波長220〜600nm、照度800mW(240〜320nm))を15分間照射し一括硬化した。硬化処理後、<実施例1>と同様に剥離試験を実施した。ダイヤモンドペンを用いてけがく事により該積層体に1mm間隔の升目を10×10マス(格子状碁盤目100個)形成し、この格子状碁盤目に粘着テープを密着させた後、剥離したとき、肉眼では碁盤目の剥がれは認められなかった。
<Example 3>
The SCT unit (SOD spin coat unit) in ACT8SOD manufactured by Tokyo Electron was set at a temperature of 23 ° C and humidity of 45%, and was applied using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line with a PTFE 0.1 µm filter. 3 ml of the liquid D was discharged, and spin coating was performed on the Si wafer at 1200 rpm. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain a 200 nm coating film D. Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution C was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute with LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute with DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 380 nm of coating film C on coating film D. . Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution A was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, heat treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute with LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute with DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 200 nm of coating film A on coating film C. The laminate composed of the coating films D and C and the coating film A thus formed was divided into about 8 cm square. Ultraviolet irradiation with a high-pressure mercury lamp (nitrogen atmosphere, substrate temperature 350 ° C., wavelength 220 to 600 nm, illuminance 800 mW (240 to 320 nm)) was irradiated for 15 minutes for simultaneous curing. After the curing treatment, a peel test was performed in the same manner as in <Example 1>. When the diamond is scratched with a diamond pen, 10 × 10 squares (100 lattice grids) are formed on the laminate, and the adhesive tape is adhered to the grid grids and then peeled off. The naked eye did not peel off the grid.

<比較例1>
東京エレクトロン製ACT8SOD内のSCTユニット(SOD用スピンコートユニット)内を温度23℃、湿度45%にセットし、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Dを3ml吐出し、Siウエハー上に1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い200nmの塗膜Dを得た。その後クリーンオーブンを用いて窒素中400℃で30分間の加熱硬化を行った。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Bを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜D上に380nmの塗膜Bを得た。その後クリーンオーブンを用いて窒素中400℃で30分間の加熱硬化を行った。連続して前記Siウエハーを再びSCTユニットに導入し、PTFE製0.1μmフィルターをセットした窒素加圧(0.05MPa)ラインを用いて塗布液Aを3ml吐出し、1200rpmにてスピンコートを行った。その後LHP(大気雰囲気熱板)にて110℃で1分間およびDLB(低酸素濃度熱板)にて200℃で1分間の加熱乾燥処理を行い塗膜B上に200nmの塗膜Aを得た。その後クリーンオーブンを用いて窒素中400℃で30分間の加熱硬化を行った。このように形成した塗膜D、Bおよび塗膜Aからなる積層体に<実施例1>と同様に剥離試験を実施したところ、碁盤目100マス中32マスが剥離し、顕微鏡にて確認できる範囲でほとんど全てが膜Aと膜Bの界面が剥離界面であることが分かった。
<Comparative Example 1>
The SCT unit (SOD spin coat unit) in ACT8SOD manufactured by Tokyo Electron was set at a temperature of 23 ° C and humidity of 45%, and was applied using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line with a PTFE 0.1 µm filter. 3 ml of the liquid D was discharged, and spin coating was performed on the Si wafer at 1200 rpm. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain a 200 nm coating film D. Thereafter, heat curing was performed in nitrogen at 400 ° C. for 30 minutes using a clean oven. Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution B was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute with LHP (atmosphere atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute with DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 380 nm coating film B on coating film D. . Thereafter, heat curing was performed in nitrogen at 400 ° C. for 30 minutes using a clean oven. Continuously, the Si wafer was again introduced into the SCT unit, 3 ml of coating solution A was discharged using a nitrogen pressure (0.05 MPa) line on which a PTFE 0.1 μm filter was set, and spin coating was performed at 1200 rpm. It was. Thereafter, a heat drying treatment was performed at 110 ° C. for 1 minute using LHP (atmospheric atmosphere hot plate) and at 200 ° C. for 1 minute using DLB (low oxygen concentration hot plate) to obtain 200 nm coating film A on coating film B. . Thereafter, heat curing was performed in nitrogen at 400 ° C. for 30 minutes using a clean oven. When a peel test was performed on the laminate composed of the coating films D and B and the coating film A formed in this manner in the same manner as in <Example 1>, 32 squares in 100 square grids were peeled off and can be confirmed with a microscope. It was found that the interface between the film A and the film B was almost the peeling interface in the range.

<比較例2>
塗布液BをCに変えた以外は比較例2と同様に評価したところ碁盤目100マス中74マスが剥離し、その剥離界面は塗膜Dと塗膜Cの界面であった。
<Comparative example 2>
Evaluation was conducted in the same manner as in Comparative Example 2 except that the coating liquid B was changed to C. As a result, 74 squares in 100 square grids were peeled off, and the peeling interface was an interface between the coating film D and the coating film C.

表1の結果から本発明を用いることで、半導体装置の多層構造で用いる絶縁膜の積層構造を短時間で形成することができ、高価なCVD装置を用いる必要が無くなる。   From the results shown in Table 1, by using the present invention, a laminated structure of insulating films used in a multilayer structure of a semiconductor device can be formed in a short time, and there is no need to use an expensive CVD apparatus.

Figure 2009088247
Figure 2009088247

Claims (6)

下記一般式(I)で表される化合物の重合体を含有する塗布液を基板上に塗布し、乾燥して銅拡散防止膜を形成する工程と、前記銅拡散防止膜上に無機ポリマーを含有する塗布液を塗布し、乾燥して無機ポリマー膜を形成する工程と、前記無機ポリマー膜上に絶縁膜用樹脂を含有する塗布液を塗布し、乾燥して有機ポリマー膜を形成する工程と、その後、加熱またはエネルギー線の照射により、前記銅拡散防止膜、前記無機ポリマー膜、および前記有機ポリマー膜を一度に硬化する工程、を有する積層型絶縁膜の製造方法。
(X)−Q−(Y) 一般式(I)
(一般式(I)中、Qは環員数5または6の含窒素複素環基、またはそれらのベンゾ縮合環基を表す。Xは任意の置換基を表す。mは0〜10の整数を表す。mが2以上の場合は、Xは同一でも異なっていてもよい。Yは下記一般式(Y−1)〜(Y−6)のいずれかで表される基を表す。nは1〜10の整数を表す。nが2以上の場合は、Yは同一でも異なっていてもよい。)
Figure 2009088247
(一般式(Y−1)〜(Y−6)中、Zは水素原子または任意の置換基を表す。X1はC(X)、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。X2はそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Q2は環状またはかご型構造を有する基、またはSiX (3−n 2 を表す。Xはそれぞれ独立に水素原子または任意の置換基を表す。Z、X1およびQ2は複数存在する場合は、各々同一でも異なっていてもよい。n2は1〜10の整数を表す。式中*は一般式(I)のQとの結合位置を示す。)
A step of applying a coating solution containing a polymer of a compound represented by the following general formula (I) on a substrate and drying to form a copper diffusion prevention film, and containing an inorganic polymer on the copper diffusion prevention film Applying a coating liquid to be dried and forming an inorganic polymer film; applying a coating liquid containing an insulating film resin on the inorganic polymer film; and drying to form an organic polymer film; Then, the manufacturing method of the laminated insulation film which has the process of hardening | curing the said copper diffusion prevention film, the said inorganic polymer film, and the said organic polymer film at once by heating or irradiation of an energy ray.
(X) m -Q- (Y) n General formula (I)
(In general formula (I), Q represents a nitrogen-containing heterocyclic group having 5 or 6 ring members, or a benzo-fused ring group thereof. X represents an optional substituent. M represents an integer of 0 to 10. When m is 2 or more, X may be the same or different, Y represents a group represented by any one of the following general formulas (Y-1) to (Y-6), and n represents 1 to Represents an integer of 10. When n is 2 or more, Y may be the same or different.
Figure 2009088247
(In the general formulas (Y-1) to (Y-6), Z represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent. X 1 is an atom or group selected from C (X 2 ) 2 , NX 2 , O, and S). X 2 independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent, Q 2 represents a group having a cyclic or cage structure, or SiX 4 (3-n 2 ), and each X 4 independently represents hydrogen. Represents an atom or an arbitrary substituent, and when there are a plurality of Z, X 1 and Q 2 , they may be the same or different, and n 2 represents an integer of 1 to 10. In the formula, * represents a general formula ( Shows the bonding position of I) with Q.)
前記一般式(I)中のQが、下記一般式(Q−1)〜(Q−5)のいずれかで表される基である請求項1に記載の積層型絶縁膜の製造方法。
Figure 2009088247

(一般式(Q−1)〜(Q−5)中、AはC(X)2、NX、O、Sから選ばれる原子または基を表す。一般式(Q−4)のAには、NXで表される基が選ばれる。Aはそれぞれ独立にCX、Nから選ばれる原子または基を表す。Xはそれぞれ独立に水素原子、任意の置換基、または一般式(I)のYで表される基である。Aはそれぞれ独立に水素原子、または一般式(I)のXまたはYで表される基である。一般式(Q−1)〜(Q−5)で表される基は、一般式(I)におけるXおよびYで表される基をいずれの位置に有していてもよい。)
The method for producing a multilayer insulating film according to claim 1, wherein Q in the general formula (I) is a group represented by any one of the following general formulas (Q-1) to (Q-5).
Figure 2009088247

(In General Formulas (Q-1) to (Q-5), A 1 represents an atom or group selected from C (X 3 ) 2 , NX 3 , O, and S. A in General Formula (Q-4) the 1, the groups represented by NX 3 is selected .A 2 each independently represent an atom or a group selected from the CX 3, N .X 3 are each independently a hydrogen atom, any substituent or general, A group represented by Y in formula (I) A 3 is each independently a hydrogen atom or a group represented by X or Y in formula (I), represented by formulas (Q-1) to ( The group represented by Q-5) may have a group represented by X and Y in the general formula (I) at any position.
前記無機ポリマーが、不飽和基を置換基として有するシルセスキオキサン化合物の重合体である請求項1または2に記載の積層型絶縁膜の製造方法。   The method for producing a laminated insulating film according to claim 1 or 2, wherein the inorganic polymer is a polymer of a silsesquioxane compound having an unsaturated group as a substituent. 前記絶縁膜用樹脂が、かご型構造を分子中に有する高分子である請求項1〜3のいずれかに記載の積層型絶縁膜の製造方法。   The method for producing a laminated insulating film according to any one of claims 1 to 3, wherein the resin for an insulating film is a polymer having a cage structure in the molecule. 請求項1〜4のいずれかに記載の積層型絶縁膜の製造方法により得られる絶縁膜。   The insulating film obtained by the manufacturing method of the lamination type insulating film in any one of Claims 1-4. 請求項5の絶縁膜を有する電子デバイス。   An electronic device having the insulating film according to claim 5.
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