JP2010070618A - Composition for forming insulating film, the insulating film, and electronic device - Google Patents

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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming an insulating film capable of obtaining a polyphenylene organic insulating film that has effectiveness to sharply improve film mechanical strength by EB cure, inhibits pore failure upon making fine pores within the film using a pore forming agent, and exhibits a low dielectric constant and high mechanical strength, and to provide the insulating film produced using the composition, and an electronic device having the insulating film. <P>SOLUTION: This composition for forming the insulating film includes polyphenylene formed by the Diels-Alder reaction of a compound having at least one cyclopentadienone group with a compound having at least one acetylene group, wherein the polyphenylene has a substituent which contains a secondary carbon atom. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子デバイスなどに用いられる誘電率、機械強度などの膜特性が良好な絶縁膜を形成することができる絶縁膜形成用組成物、絶縁膜形成用組成物を用いて得られる絶縁膜、および、絶縁膜を有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to an insulating film forming composition capable of forming an insulating film having good film characteristics such as dielectric constant and mechanical strength used for electronic devices and the like, and an insulating film obtained using the insulating film forming composition And an electronic device having an insulating film.

近年の半導体集積回路(IC)の高集積化、多機能化、高性能化の進行に伴い、回路抵抗や配線間容量が増大し、消費電力や遅延時間の増大を招いている。なかでも、遅延時間の増大は、半導体集積回路の信号速度低下やクロストーク発生の要因となる。そこで、この遅延時間を減少させて半導体集積回路の高速化を図るため、配線抵抗や寄生容量の低減が求められている。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絶縁膜で被覆することが試みられている。また、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優れた耐熱性や、ウェットプロセスに耐え得る耐薬品性が求められている。さらに、近年はAl配線から低抵抗のCu配線が導入されつつあり、これに伴いCMP(ケミカルメカニカルポリッシング)による平坦化が一般的となっており、このプロセスに耐え得る高い機械強度が求められている。   As semiconductor integrated circuits (ICs) have become more highly integrated, multifunctional, and higher in performance in recent years, circuit resistance and inter-wiring capacitance have increased, leading to increased power consumption and delay time. In particular, an increase in the delay time causes a decrease in signal speed and crosstalk in the semiconductor integrated circuit. Therefore, in order to reduce the delay time and increase the speed of the semiconductor integrated circuit, it is required to reduce wiring resistance and parasitic capacitance. As a specific measure for reducing the parasitic capacitance, an attempt is made to cover the periphery of the wiring with a low dielectric insulating film. Further, the insulating film is required to have excellent heat resistance that can withstand a subsequent process such as a thin film formation process, chip connection, and pinning when manufacturing a mounting substrate, and chemical resistance that can withstand a wet process. Furthermore, in recent years, low resistance Cu wiring is being introduced from Al wiring, and along with this, planarization by CMP (Chemical Mechanical Polishing) has become common, and high mechanical strength that can withstand this process is required. Yes.

このような配線周辺を被覆する絶縁膜として、従来は二酸化ケイ素(SiO、k=3.9)が適用されてきた。しかし、近年では絶縁膜のさらなる低誘電率化に向け、膜構造制御による低誘電率化が図り易い塗布型絶縁膜の適用が検討されている。
例えば、特許文献1では、ポリフェニレン系有機ポリマーを主体とする塗布型の低誘電率絶縁膜形成用材料が開示されている。更に、近年ではポリフェニレン系有機ポリマーからなる絶縁膜の誘電率を更に低下させるため、空孔形成剤(ポロジェン)を利用する試みが提案されている。
Conventionally, silicon dioxide (SiO 2 , k = 3.9) has been applied as an insulating film covering the periphery of such wiring. However, in recent years, in order to further reduce the dielectric constant of the insulating film, the application of a coating type insulating film that is easy to reduce the dielectric constant by controlling the film structure is being studied.
For example, Patent Document 1 discloses a coating-type low dielectric constant insulating film forming material mainly composed of a polyphenylene organic polymer. Furthermore, in recent years, an attempt to use a pore forming agent (porogen) has been proposed in order to further reduce the dielectric constant of an insulating film made of a polyphenylene organic polymer.

空孔形成剤とは、例えば、ポリフェニレン系有機ポリマーのような誘電マトリックス材料中でドメイン(離散領域)を形成し、マトリックス材料の硬化温度近辺の温度で熱的または放射線(電磁放射線、電子線)の影響で分解・気化し、マトリックス中に空孔を形成する材料を指す。空孔形成剤の分解・気化によってマトリックス中に形成された空孔の誘電率は1程度(真空中の誘電率に相当)となるため、絶縁膜全体の誘電率を大きく低減させることが可能となる。空孔形成剤を利用して、ポリフェニレン系有機ポリマーを主体とする絶縁膜の誘電率を低減する技術に関する開示例としては、特許文献2、3などが挙げられる。   For example, the pore-forming agent forms a domain (discrete region) in a dielectric matrix material such as a polyphenylene-based organic polymer, and is thermally or radiation (electromagnetic radiation, electron beam) at a temperature near the curing temperature of the matrix material. Refers to a material that decomposes and vaporizes under the influence of, and forms pores in the matrix. Since the dielectric constant of the vacancies formed in the matrix by decomposition and vaporization of the vacancy forming agent is about 1 (corresponding to the dielectric constant in vacuum), the dielectric constant of the entire insulating film can be greatly reduced. Become. Patent Documents 2 and 3 and the like are disclosed as examples of a technique for reducing the dielectric constant of an insulating film mainly composed of a polyphenylene organic polymer by using a pore forming agent.

一方、近年、塗布型低誘電率絶縁膜形成用組成物から塗布して得られた塗膜を硬化させるためのキュア方法として、塗膜を加熱しながら数keV〜数十keV程度の加速電圧でエネルギー付与した電子線を照射する、いわゆる電子線キュア(EBキュア)の検討が為されており、特許文献4などに具体的な開示例が見られる。一般的な熱キュア(熱だけで塗膜を硬化させるキュア方式)に比べ、EBキュアを適用することで塗膜硬化が完了するまでの時間を大幅短縮することができる。更に、有機シリコン酸化膜に対してEBキュアを適用することで、一般的な熱キュアと比べて高い機械強度を有する膜が得られる事が知られている。   On the other hand, in recent years, as a curing method for curing a coating film obtained by coating from a coating type low dielectric constant insulating film forming composition, an acceleration voltage of about several keV to several tens keV while heating the coating film is used. A so-called electron beam cure (EB cure) in which an electron beam with energy is applied has been studied, and a specific disclosure example can be seen in Patent Document 4 and the like. Compared with general heat curing (curing method in which the coating film is cured only by heat), the time until the coating film curing is completed can be greatly shortened by applying EB curing. Furthermore, it is known that a film having higher mechanical strength than a general thermal cure can be obtained by applying EB cure to the organic silicon oxide film.

特開2000−191752号公報JP 2000-191752 A 特表2002−530505号公報Special Table 2002-530505 gazette 特表2005−517785号公報JP 2005-517785 Gazette 特許第3530165号明細書Japanese Patent No. 3530165

一方で、本発明者らが従来技術について検討を行ったところ、特許文献1に記載されるポリフェニレン系有機ポリマーを主体とする低誘電率絶縁膜に対してEBキュアを適用した場合、上記有機シリコン酸化膜に比べて、膜の機械強度を向上させる効果が得難い傾向にあることを見出した。   On the other hand, when the present inventors have examined the prior art, when EB cure is applied to a low dielectric constant insulating film mainly composed of a polyphenylene organic polymer described in Patent Document 1, the above organic silicon is used. It has been found that the effect of improving the mechanical strength of the film tends to be difficult to obtain as compared with the oxide film.

また、特許文献2および3に記載される空孔形成剤(ポロジェン)を利用した絶縁膜の低誘電率化技術においては、ポロジェンの分解・気化によって絶縁膜中に形成される空孔の大きさ(空孔径)をできる限り小さくする必要があり、数nm未満のサイズに制御する試みがなされていた。しかしながら、特許文献2および3に記載される誘電マトリックス材料の機械強度が十分ではないため、半導体デバイスの製造過程に幾度にも渡って行われる高温熱処理やCMP処理といったプロセスにおいて、形成された小さな空孔が崩壊し易いという問題があった。   In addition, in the technique for reducing the dielectric constant of an insulating film using a pore forming agent (porogen) described in Patent Documents 2 and 3, the size of the holes formed in the insulating film by decomposition and vaporization of the porogen It is necessary to make (the pore diameter) as small as possible, and attempts have been made to control the size to less than a few nm. However, since the mechanical strength of the dielectric matrix materials described in Patent Documents 2 and 3 is not sufficient, small voids formed in processes such as high-temperature heat treatment and CMP treatment performed many times during the manufacturing process of semiconductor devices. There was a problem that the holes were easily collapsed.

本発明者らは、上記実情に鑑みて、EBキュアによって膜の機械強度を大幅に向上させる効果が得られ、空孔形成剤を用いて微細な空孔を膜中に形成するにあたり、空孔崩壊が抑制され、低誘電率および高機械強度を示すポリフェニレン系有機絶縁膜が得られる絶縁膜形成用組成物、この絶縁膜形成用組成物より得られる絶縁膜、この絶縁膜を有する電子デバイスを提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present inventors have obtained an effect of significantly improving the mechanical strength of a film by EB curing, and in forming fine holes in a film using a hole forming agent, A composition for forming an insulating film from which a polyphenylene-based organic insulating film exhibiting low dielectric constant and high mechanical strength can be obtained, an insulating film obtained from the composition for forming an insulating film, and an electronic device having the insulating film The purpose is to provide.

本発明者らが、鋭意検討を行ったところ、第2級炭素原子を含む置換基を有するポリフェニレン系材料を含む組成物を使用することにより、組成物より得られる膜の機械強度および誘電率がより向上することを見出した。   As a result of intensive studies by the present inventors, the mechanical strength and dielectric constant of the film obtained from the composition can be increased by using a composition containing a polyphenylene-based material having a substituent containing a secondary carbon atom. I found it to be improved.

つまり、本発明者らは、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。
<1> 少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物と、少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物とのディールスアルダー反応によって形成されるポリフェニレンを含有する絶縁膜形成用組成物であって、前記ポリフェニレンが第2級炭素原子を含有する置換基を有することを特徴とする絶縁膜形成用組成物。
<2> 前記第2級炭素原子を含有する置換基が、炭素数3〜12の分岐状アルキル基または多環状シクロアルキル基である<1>に記載の絶縁膜形成用組成物。
<3> 前記ポリフェニレンが、一般式(a)で表される化合物、一般式(c)で表される化合物、一般式(d)で表される化合物、一般式(e)で表される化合物、および一般式(f)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む出発原料から合成されたポリフェニレンである<1>または<2>に記載の絶縁膜形成用組成物。

Figure 2010070618
(一般式(a)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。
一般式(c)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。yは、3〜6の整数を表す。
一般式(d)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。
一般式(e)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。
一般式(f)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。)
Figure 2010070618
(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。)
<4> 前記ポリフェニレンが、少なくとも1種の前記一般式(a)で表される化合物と、少なくとも1種の前記一般式(c)で表される化合物とを含む出発原料から合成されたポリフェニレンである<3>に記載の絶縁膜形成用組成物。
<5> <1>〜<4>のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を基板上に塗布して、塗膜を得る膜形成工程と、膜形成工程で得られた前記塗膜に電子線を照射して、前記塗膜を硬化させる硬化工程とを含む絶縁膜の製造方法。
<6> <5>に記載の製造方法より得られる絶縁膜を有する電子デバイス。 That is, the present inventors have found that the above problem is solved by the following <1> to <6> configurations.
<1> A composition for forming an insulating film containing polyphenylene formed by a Diels-Alder reaction between a compound having at least one cyclopentadienone group and a compound having at least one acetylene group, wherein the polyphenylene is An insulating film-forming composition having a substituent containing a secondary carbon atom.
<2> The composition for forming an insulating film according to <1>, wherein the substituent containing the secondary carbon atom is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms or a polycyclic cycloalkyl group.
<3> The compound represented by the compound represented by the general formula (a), the compound represented by the general formula (c), the compound represented by the general formula (d), or the general formula (e). And the composition for forming an insulating film according to <1> or <2>, which is polyphenylene synthesized from a starting material containing at least one selected from the group consisting of compounds represented by formula (f).
Figure 2010070618
(In General Formula (a), R 1 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 1 represents a benzene group, a naphthalene group, or a biphenyl group. , 9,9-diphenylfluorene group or a group represented by the general formula (b).
In general formula (c), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 3 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). y represents an integer of 3 to 6.
In general formula (d), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 2 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b).
In general formula (e), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). Note that at least one of R 1 and R 2 represents an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.
In General Formula (f), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). Note that at least one of R 1 and R 2 represents an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. )
Figure 2010070618
(In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)
<4> The polyphenylene is a polyphenylene synthesized from a starting material containing at least one compound represented by the general formula (a) and at least one compound represented by the general formula (c). The composition for forming an insulating film according to <3>.
<5> A film forming step of applying a composition for forming an insulating film according to any one of <1> to <4> on a substrate to obtain a coating film, and the coating film obtained in the film forming step. A method for producing an insulating film, comprising: a curing step of irradiating an electron beam to cure the coating film.
<6> An electronic device having an insulating film obtained by the production method according to <5>.

本発明によれば、EBキュアによって膜の機械強度を大幅に向上させる効果が得られ、空孔形成剤を用いて微細な空孔を膜中に形成するにあたり、空孔崩壊が抑制され、低誘電率および高機械強度を示すポリフェニレン系有機絶縁膜が得られる絶縁膜形成用組成物、この絶縁膜形成用組成物より得られる絶縁膜、この絶縁膜を有する電子デバイスを提供することができる。   According to the present invention, the effect of significantly improving the mechanical strength of the film by EB curing is obtained, and in forming fine vacancies in the film using the vacancy forming agent, the collapse of the vacancies is suppressed, and low It is possible to provide an insulating film forming composition from which a polyphenylene-based organic insulating film exhibiting a dielectric constant and high mechanical strength is obtained, an insulating film obtained from the insulating film forming composition, and an electronic device having the insulating film.

以下に、本発明に係る絶縁膜形成用組成物、絶縁膜形成用組成物より得られる絶縁膜、および、絶縁膜の製造方法について詳細に説明する。
まず、絶縁膜形成用組成物に含まれるポリフェニレンについて説明する。
Below, the composition for insulating film formation which concerns on this invention, the insulating film obtained from the composition for insulating film formation, and the manufacturing method of an insulating film are demonstrated in detail.
First, polyphenylene contained in the composition for forming an insulating film will be described.

本発明の組成物に含まれるポリフェニレンは、少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物と、少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物との間のディールスアルダー反応によって形成されるポリフェニレンであり、第2級炭素原子を含有する置換基を有することを特徴とする。より具体的には、ポリフェニレンを構成する芳香環基に第2級炭素原子を含有する置換基を有する。
第2級炭素原子を含有する置換基は、一般に熱キュアに対して不活性であるが、電子線照射下では第2級炭素原子部位でラジカルを生成し、生成したラジカル同士がカップリングして架橋構造を形成すると考えられる。すなわち、ポリフェニレンが第2級炭素原子を含有する置換基を有することで、電子線キュアの際に第2級炭素原子を含有する置換基同士が架橋反応し、膜の架橋密度が向上することで本発明の効果が得られると推測される。
The polyphenylene contained in the composition of the present invention is a polyphenylene formed by a Diels-Alder reaction between a compound having at least one cyclopentadienone group and a compound having at least one acetylene group. It has a substituent containing a carbon atom. More specifically, the aromatic ring group constituting polyphenylene has a substituent containing a secondary carbon atom.
Substituents containing secondary carbon atoms are generally inert to thermal cure, but under electron beam irradiation, radicals are generated at secondary carbon atom sites, and the generated radicals are coupled to each other. It is thought that a crosslinked structure is formed. That is, when polyphenylene has a substituent containing secondary carbon atoms, the substituents containing secondary carbon atoms undergo a crosslinking reaction during electron beam curing, and the crosslinking density of the film is improved. It is estimated that the effects of the present invention can be obtained.

<少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物>
まず、本発明で使用される少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物について説明する。この化合物は、ディールスアルダー反応によって得られるポリフェニレンの出発原料の一つである。
この化合物は、少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有していればよい。その化合物の構造は、この化合物を用いてディールスアルダー反応により得られる生成物がポリフェニレンであれば、特に限定されない。
<Compound having at least one cyclopentadienone group>
First, the compound having at least one cyclopentadienone group used in the present invention will be described. This compound is one of the starting materials for polyphenylene obtained by Diels-Alder reaction.
This compound only needs to have at least one cyclopentadienone group. The structure of the compound is not particularly limited as long as the product obtained by Diels-Alder reaction using this compound is polyphenylene.

この化合物は、シクロペンタジエノン基を少なくとも1つ有している。なかでも、この化合物を用いて得られる絶縁膜の耐熱性・機械強度が優れる点で、シクロペンタジエノン基の数は、2以上であることが好ましく、2〜4であることがより好ましい。   This compound has at least one cyclopentadienone group. Among them, the number of cyclopentadienone groups is preferably 2 or more, and more preferably 2 to 4 in that the heat resistance and mechanical strength of the insulating film obtained using this compound are excellent.

少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物の分子量は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されない。なかでも、溶解性などの取り扱いやすさの点から、500〜5000が好ましく、700〜3000がより好ましい。   The molecular weight of the compound having at least one cyclopentadienone group is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. Especially, 500-5000 are preferable from the point of ease of handling, such as solubility, and 700-3000 are more preferable.

少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物の好ましい例の一つとして、一般式(a)で表される化合物が挙げられる。   One preferred example of the compound having at least one cyclopentadienone group is a compound represented by the general formula (a).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(a)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。) (In General Formula (a), R 1 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 1 represents a benzene group, a naphthalene group, or a biphenyl group. , 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。) (In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)

一般式(a)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。なお、一般式(a)中、Rは同一であっても、異なっていてもよい。Rのうち少なくとも1つ(好ましくは2〜4つ)が、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基であることが好ましい。
芳香族基としては、芳香族性であれば、特に制限されず、芳香族複素環基、芳香族炭化水素基などが挙げられる。低誘電性の観点から、芳香族炭化水素基が好ましい。なかでも、炭素数6〜18が好ましく、炭素数6〜10がより好ましい。具体的には、フェニル基、ナフチル基などが挙げられる。
また、芳香族基は、置換基を有していてもよい。なかでも、不活性置換基が好ましい。不活性置換基とは、シクロペンタジエノン基とアセチレン基とのディールスアルダー反応に対して本質的に不活性であり、マイクロエレクトニクスデバイス中において硬化したポリマーの使用条件で、水などの環境中の物質と容易に反応しない基をさす。具体的には、F、Cl、Br、−CF、−OCH、−OCF、−OPh、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基などが挙げられる。
In general formula (a), R 1 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. In general formula (a), R 1 may be the same or different. At least one (preferably 2 to 4) of R 1 is preferably an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.
The aromatic group is not particularly limited as long as it is aromatic, and examples thereof include an aromatic heterocyclic group and an aromatic hydrocarbon group. From the viewpoint of low dielectric properties, an aromatic hydrocarbon group is preferred. Especially, C6-C18 is preferable and C6-C10 is more preferable. Specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.
Moreover, the aromatic group may have a substituent. Of these, an inert substituent is preferable. An inert substituent is essentially inert to the Diels-Alder reaction of a cyclopentadienone group and an acetylene group, and is the use condition of a polymer cured in a microelectronic device, in an environment such as water. A group that does not react easily with other substances. Specifically, F, Cl, Br, -CF 3, -OCH 3, -OCF 3, -OPh, alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms.

第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基中の第2級炭素原子を含有する置換基は、第2級炭素原子を有していれば、特に限定されない。なかでも、低誘電性の観点から、分岐状アルキル基または多環状シクロアルキル基が好ましい。
分岐状アルキル基としては、炭素数3〜12が好ましく、炭素数3〜6がより好ましい。具体的に、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、2−メチルブチル、2−メチルペンチル、2−エチルブチル、2−エチルヘキシル、2,6−ジメチル−4−ヘプチル、トリメチルノニルなどが挙げられる。
多環状シクロアルキル基としては、炭素数6〜14が好ましく、炭素数7〜10がより好ましい。具体的には、アダマンチル基、イソボルニル基、ノルボルニル基、ジアマンチル基などが挙げられる。これらの中でも、第2級炭素原子を含有する置換基として、イソプロピル基またはアダマンチル基が好ましく挙げられる。
The substituent containing a secondary carbon atom in the aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom is not particularly limited as long as it has a secondary carbon atom. Of these, a branched alkyl group or a polycyclic cycloalkyl group is preferred from the viewpoint of low dielectric properties.
As a branched alkyl group, C3-C12 is preferable and C3-C6 is more preferable. Specific examples include isopropyl, isobutyl, isopentyl, 2-methylbutyl, 2-methylpentyl, 2-ethylbutyl, 2-ethylhexyl, 2,6-dimethyl-4-heptyl, trimethylnonyl and the like.
The polycyclic cycloalkyl group preferably has 6 to 14 carbon atoms, and more preferably has 7 to 10 carbon atoms. Specific examples include an adamantyl group, an isobornyl group, a norbornyl group, a diamantyl group, and the like. Among these, an isopropyl group or an adamantyl group is preferably mentioned as a substituent containing a secondary carbon atom.

第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基中の芳香族基は、上述したRで表される芳香族基と同義であり、好ましい範囲も同じである。 The aromatic group in the aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom has the same meaning as the aromatic group represented by R 1 described above, and the preferred range is also the same.

なお、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基の具体例としては、例えば、イソプロピル基またはアダマンチル基を有する、ベンゼン環基またはナフタレン環基などが挙げられる。
第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基中の第2級炭素原子を含有する置換基の数は特に制限されず、合成が容易である点から、1〜2個が好ましい。
In addition, specific examples of the aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom include, for example, a benzene ring group or a naphthalene ring group having an isopropyl group or an adamantyl group.
The number of substituents containing secondary carbon atoms in the aromatic group having a substituent containing secondary carbon atoms is not particularly limited, and is preferably 1 or 2 from the viewpoint of easy synthesis.

一般式(a)中、Arは、2価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。これらの基の中でも、低誘電性である点で、ベンゼン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、ジフェニルエーテル基が好ましい。なお、これらの各基中のベンゼン環基上の任意の二箇所に、シクロペンタジエノン基が結合する。
Arの例としては、一般式(W−1)〜一般式(W−4)で表される基が挙げられる。なお、各式中の*は結合位置を表す。
In General Formula (a), Ar 1 represents a divalent benzene group, naphthalene group, biphenyl group, 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by General Formula (b). Among these groups, a benzene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, and a diphenyl ether group are preferable from the viewpoint of low dielectric properties. In addition, a cyclopentadienone group is bonded to any two positions on the benzene ring group in each of these groups.
Examples of Ar 1 include groups represented by general formula (W-1) to general formula (W-4). In addition, * in each formula represents a bonding position.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(W−4)中、Zは、−O−、−S−、アルキレン(好ましくは炭素数1〜3、より好ましくは炭素数1である)、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基などを表す。 In the general formula (W-4), Z is —O—, —S—, alkylene (preferably having 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 carbon atom), —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, Or represents an arylene group or the like.

以下に、Arで表される基の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。 Specific examples of the group represented by Ar 1 are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン(例えば、−CF−)、またはアリーレン基を表す。 In the general formula (b), Z is -O -, - represents a, or an arylene group S-, alkylene, -O-CF 2 - -, perfluoroalkylene (e.g., -CF 2).

<少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物>
次に、本発明で使用される少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物について説明する。この化合物は、ディールスアルダー反応によって得られるポリフェニレンの出発原料の一つである。
この化合物は、少なくとも1つのアセチレン基を有していればよい。その化合物の構造は、この化合物を用いてディールスアルダー反応により得られる生成物がポリフェニレンであれば、特に限定されない。
<Compound having at least one acetylene group>
Next, the compound having at least one acetylene group used in the present invention will be described. This compound is one of the starting materials for polyphenylene obtained by Diels-Alder reaction.
The compound only needs to have at least one acetylene group. The structure of the compound is not particularly limited as long as the product obtained by Diels-Alder reaction using this compound is polyphenylene.

この化合物は、アセチレン基を少なくとも1つ有している。なかでも、この化合物を用いて得られる絶縁膜の耐熱性・機械強度が優れる点で、アセチレン基の数は2以上であることが好ましく、3〜6であることがより好ましい。   This compound has at least one acetylene group. Among them, the number of acetylene groups is preferably 2 or more, more preferably 3 to 6 in that the heat resistance and mechanical strength of the insulating film obtained using this compound are excellent.

少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物の分子量は、本発明の効果を損なわない限り、特に限定されない。なかでも、溶解性などの取り扱いやすさの点から、200〜4000が好ましく、250〜2000がより好ましい。   The molecular weight of the compound having at least one acetylene group is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. Especially, 200-4000 are preferable from the point of ease of handling, such as solubility, and 250-2000 are more preferable.

少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物の好ましい例としては、一般式(c)で表される化合物が挙げられる。   Preferable examples of the compound having at least one acetylene group include compounds represented by general formula (c).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(c)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。yは、3〜6の整数を表す。) (In General Formula (c), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 3 represents a benzene group, a naphthalene group, or a biphenyl group. , 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b), y represents an integer of 3 to 6.)

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。) (In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)

一般式(c)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Rで表される芳香族基および第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基は、一般式(a)中のRで表される芳香族基および第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基とそれぞれ同義であり、好ましい範囲も同じである。
なお、一般式(c)中のRは、同一であっても、異なっていてもよい。Rのうち少なくとも1つが、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基であることが好ましい。
In general formula (c), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. The aromatic group represented by R 2 and the aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom include the aromatic group represented by R 1 and the secondary carbon atom in the general formula (a). It is synonymous with the aromatic group which has a substituent to contain, respectively, and its preferable range is also the same.
In addition, R < 2 > in general formula (c) may be the same, or may differ. It is preferable that at least one of R 2 is an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.

一般式(c)中、Arは、y価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。これらの各基中のベンゼン環基上の任意の場所に、Rとアセチレン基とを含む基がy個結合する。
なかでも、得られる絶縁膜がより低誘電性を示す点で、ベンゼン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、ジフェニルエーテル基などが好ましく挙げられる。
In General Formula (c), Ar 3 represents a y-valent benzene group, naphthalene group, biphenyl group, 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by General Formula (b). Y groups each containing R 2 and an acetylene group are bonded to any position on the benzene ring group in each of these groups.
Of these, a benzene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, a diphenyl ether group, and the like are preferable in that the obtained insulating film exhibits lower dielectric constant.

以下に、Arで表される基の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるわけではない。 Specific examples of the group represented by Ar 3 are shown below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(c)中、yは3〜6の整数を表し、好ましくは3〜5の整数を表し、より好ましくは3〜4の整数を表す。   In general formula (c), y represents an integer of 3 to 6, preferably an integer of 3 to 5, and more preferably an integer of 3 to 4.

一般式(c)中の一般式(b)で表される基は、一般式(a)中の一般式(b)で表される基と同義である。   The group represented by general formula (b) in general formula (c) is synonymous with the group represented by general formula (b) in general formula (a).

少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物の好ましい他の例としては、一般式(d)で表される化合物が挙げられる。   Other preferable examples of the compound having at least one acetylene group include compounds represented by the general formula (d).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(d)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、2価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。) (In general formula (d), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 2 represents a divalent benzene group or naphthalene. A group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b).)

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。) (In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)

一般式(d)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Rで表される芳香族基および第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基は、一般式(c)中のRと同義であり、好ましい範囲も同じである。なお、Rのうち少なくとも1つが、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基であることが好ましい。 In general formula (d), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. The aromatic group represented by R 2 and the aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom are synonymous with R 2 in the general formula (c), and the preferred range is also the same. In addition, it is preferable that at least one of R 2 is an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.

一般式(d)中、Arは、2価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。一般式(d)中のArで表される各基は、一般式(a)中のArで表される各基と同義である。
これらの各基中のベンゼン環基上の任意の二箇所に、Rとアセチレン基とを含む基が結合する。
In General Formula (d), Ar 2 represents a divalent benzene group, naphthalene group, biphenyl group, 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by General Formula (b). Each group represented by Ar 2 in the general formula (d) has the same meaning as each group represented by Ar 1 in the general formula (a).
A group containing R 2 and an acetylene group is bonded to any two positions on the benzene ring group in each of these groups.

上述した一般式(a)で表される化合物と、一般式(c)で表される化合物および/または一般式(d)で表される化合物とを反応させる場合は、一般式(a)中のRと一般式(c)および一般式(d)中のRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。 When the compound represented by the general formula (a) described above is reacted with the compound represented by the general formula (c) and / or the compound represented by the general formula (d), the compound represented by the general formula (a) At least one of R 2 in R 1 and the general formula (c) and the general formula (d) of represents an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.

<シクロペンタジエノン基とアセチレン基とを有する化合物>
本発明のポリフェニレンを合成する際に、シクロペンタジエノン基とアセチレン基との両方を有する化合物を使用してもよい。
具体的には、以下の一般式(e)で表される化合物が挙げられる。
<Compound having a cyclopentadienone group and an acetylene group>
In synthesizing the polyphenylene of the present invention, a compound having both a cyclopentadienone group and an acetylene group may be used.
Specifically, the compound represented by the following general formula (e) is mentioned.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(e)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。) (In General Formula (e), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 is A benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b), wherein at least one of R 1 and R 2 contains a secondary carbon atom. Represents an aromatic group having a substituent.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。) (In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)

一般式(e)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。RおよびRは、一般式(a)および一般式(c)で表されるRおよびRとそれぞれ同義である。 In general formula (e), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. R 1 and R 2 have the same meanings as R 1 and R 2 represented by the general formula (a) and the general formula (c), respectively.

一般式(e)中、Arは、2価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。一般式(e)中のArで表される各基は、一般式(a)中のArで表される各基と同義である。Arの具体例としては、上述の一般式(a)のArで表される基の具体例などが挙げられる。
これらの各基中のベンゼン環基上の任意の二箇所に、Rとアセチレン基とを含む基と、シクロペンタジエノン基とが結合する。
In general formula (e), Ar 4 represents a divalent benzene group, naphthalene group, biphenyl group, 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by general formula (b). Each group represented by Ar 4 in the general formula (e) has the same meaning as each group represented by Ar 1 in the general formula (a). Specific examples of Ar 4 include specific examples of the group represented by Ar 1 in the general formula (a).
A group containing R 2 and an acetylene group and a cyclopentadienone group are bonded to any two positions on the benzene ring group in each of these groups.

シクロペンタジエノン基とアセチレン基とを有する化合物の他の好ましい例としては、一般式(f)で表される化合物が挙げられる。   Another preferred example of the compound having a cyclopentadienone group and an acetylene group is a compound represented by the general formula (f).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(f)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。) (In General Formula (f), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 is A benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b), wherein at least one of R 1 and R 2 contains a secondary carbon atom. Represents an aromatic group having a substituent.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基などを表す。) (In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)

一般式(f)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。RおよびRは、一般式(a)および一般式(c)で表されるRおよびRとそれぞれ同義である。 In General Formula (f), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. R 1 and R 2 have the same meanings as R 1 and R 2 represented by the general formula (a) and the general formula (c), respectively.

一般式(f)中、Arは、2価の、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。一般式(f)中のArで表される各基は、一般式(e)中のArで表される各基と同義である。
これらの各基中のベンゼン環基上の任意の二箇所に、Rとアセチレン基とを含む基と、シクロペンタジエノン基とが結合する。
In General Formula (f), Ar 4 represents a divalent benzene group, naphthalene group, biphenyl group, 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by General Formula (b). Each group represented by Ar 4 in the general formula (f) has the same meaning as the groups represented by Ar 4 in the general formula (e).
A group containing R 2 and an acetylene group and a cyclopentadienone group are bonded to any two positions on the benzene ring group in each of these groups.

<ポリフェニレン>
上述した化合物間のディールスアルダー反応によって形成されるポリフェニレンは、第2級炭素原子を含有する置換基を有する。より具体的には、ポリフェニレンを構成する芳香環基の一部に第2級炭素原子を含有する置換基を有する。
本発明で使用されるポリフェニレンは、主成分としてフェニレン骨格(ベンゼン環基)から構成されるポリマーをさす。なお、本発明のポリフェニレンは、その高分子骨格の一部に、−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレンなどを有していてもよい。
<Polyphenylene>
The polyphenylene formed by the Diels-Alder reaction between the compounds described above has a substituent containing a secondary carbon atom. More specifically, a part of the aromatic ring group constituting polyphenylene has a substituent containing a secondary carbon atom.
The polyphenylene used in the present invention refers to a polymer composed of a phenylene skeleton (benzene ring group) as a main component. The polyphenylene of the present invention may have —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or the like as part of its polymer skeleton.

得られるポリフェニレンの重量平均分子量(Mw)は、特に制限されず、適宜調整することができる。なかでも、溶媒への溶解性や均一塗布性など取り扱いやすさの点で、重量平均分子量は2,000〜300,000が好ましく、5,000〜100,000がより好ましい。   The weight average molecular weight (Mw) of the obtained polyphenylene is not particularly limited and can be adjusted as appropriate. Of these, the weight average molecular weight is preferably from 2,000 to 300,000, more preferably from 5,000 to 100,000, from the viewpoint of ease of handling such as solubility in a solvent and uniform coatability.

本発明のポリフェニレンが有する、第2級炭素原子を含有する置換基は、上述した一般式(a)中のRで説明した「第2級炭素原子を含有する置換基」と同義である。
ポリフェニレンは、第2級炭素原子を含有する置換基を側鎖、末端のいずれに有していてもよい。
The substituent containing a secondary carbon atom, which the polyphenylene of the present invention has, has the same meaning as the “substituent containing a secondary carbon atom” described for R 1 in the general formula (a).
Polyphenylene may have a substituent containing a secondary carbon atom in either the side chain or the terminal.

本発明のポリフェニレンの好ましい例として、一般式(I)〜一般式(IV)で表されるオリゴマーまたはポリマーが挙げられる。
なお、ここでオリゴマーとは重量平均分子量が4,000未満の化合物をさし、ポリマーとは重量平均分子量が4,000以上の化合物をさす。
以下に、各式について説明する。
Preferable examples of the polyphenylene of the present invention include oligomers or polymers represented by general formula (I) to general formula (IV).
Here, the oligomer refers to a compound having a weight average molecular weight of less than 4,000, and the polymer refers to a compound having a weight average molecular weight of 4,000 or more.
Below, each formula is explained.

<一般式(I)で表されるオリゴマーまたはポリマー>
本発明のポリフェニレンの好ましい例の一つとして、一般式(I):[A] [B] [E]で表されるオリゴマーまたはポリマーが挙げられる。
一般式(I)中のAは、以下の一般式(I−1)で表される繰り返し単位を表す。一般式(I)中のBは、以下の一般式(I−2)で表される繰り返し単位を表す。
<Oligomer or polymer represented by formula (I)>
One preferred example of the polyphenylene of the present invention is an oligomer or polymer represented by the general formula (I): [A] W [B] T [E] V.
A in the general formula (I) represents a repeating unit represented by the following general formula (I-1). B in the general formula (I) represents a repeating unit represented by the following general formula (I-2).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(I)中のEは、以下の一般式(I−3)〜一般式(I−8)で表される繰り返し単位を表す。   E in the general formula (I) represents a repeating unit represented by the following general formula (I-3) to general formula (I-8).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(I)で表されるオリゴマーまたはポリマーは、上述した一般式(a)で表される化合物と、一般式(c)で表される化合物および/または一般式(d)で表される化合物とを用いて合成することができる。
一般式(I)中のAr、Ar、Ar、R、Rおよびyは、一般式(a)、一般式(c)および一般式(d)中で表される各基と同義である。
The oligomer or polymer represented by the general formula (I) is represented by the above-described compound represented by the general formula (a), the compound represented by the general formula (c), and / or the general formula (d). It can synthesize | combine using a compound.
Ar 1 , Ar 2 , Ar 3 , R 1 , R 2 and y in the general formula (I) are the groups represented by the general formula (a), the general formula (c) and the general formula (d). It is synonymous.

一般式(I)中、Mは単結合を表す。pはモノマーユニット中の未反応アセチレン基の数であり、rはモノマーユニット中の反応したアセチレン基の数より1少ない数であり、p+r=y−1の関係式を満たす。
また、Wは0〜1,000の整数であり、Tは0〜1,000の整数であり、Vは2以上の整数である。
In general formula (I), M represents a single bond. p is the number of unreacted acetylene groups in the monomer unit, r is one less than the number of reacted acetylene groups in the monomer unit, and satisfies the relational expression of p + r = y−1.
W is an integer of 0 to 1,000, T is an integer of 0 to 1,000, and V is an integer of 2 or more.

<一般式(II−1)〜一般式(II−3)で表されるオリゴマーまたはポリマー>
本発明のポリフェニレンの好ましい例の一つとして、一般式(II−1)〜一般式(II−3)で表されるオリゴマーまたはポリマーが挙げられる。
<Oligomer or polymer represented by general formula (II-1) to general formula (II-3)>
As a preferable example of the polyphenylene of this invention, the oligomer or polymer represented by general formula (II-1)-general formula (II-3) is mentioned.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(II−1)〜一般式(II−3)で表されるオリゴマーまたはポリマーは、上述した一般式(a)で表される化合物と、一般式(d)で表される化合物とから合成することができる。
なお、その際の一般式(a)で表される化合物と一般式(d)で表される化合物との反応比(重量比)は1:1〜1:3が好ましく、より好ましくは1:1〜1:2である。
一般式(II−1)〜一般式(II−3)中の、R、R、ArおよびArは、一般式(a)および一般式(d)中で表される各基と同義である。
The oligomer or polymer represented by the general formula (II-1) to the general formula (II-3) includes the compound represented by the general formula (a) and the compound represented by the general formula (d). Can be synthesized.
The reaction ratio (weight ratio) between the compound represented by the general formula (a) and the compound represented by the general formula (d) is preferably 1: 1 to 1: 3, more preferably 1: 1-1: 2.
In general formula (II-1) to general formula (II-3), R 1 , R 2 , Ar 1 and Ar 2 are the groups represented by general formula (a) and general formula (d) It is synonymous.

一般式(II−1)〜一般式(II−3)中、Xは1〜1000の整数を表し、1〜50の整数であることが好ましく、1〜10の整数であることがより好ましい。   In General Formula (II-1) to General Formula (II-3), X represents an integer of 1 to 1000, preferably an integer of 1 to 50, and more preferably an integer of 1 to 10.

<一般式(III)で表されるオリゴマーまたはポリマー>
本発明のポリフェニレンの好ましい例の一つとして、一般式(III)で表されるオリゴマーまたはポリマーが挙げられる。
<Oligomer or polymer represented by general formula (III)>
One preferred example of the polyphenylene of the present invention is an oligomer or polymer represented by the general formula (III).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(III)で表されるオリゴマーまたはポリマーは、上述した一般式(e)で表される化合物同士を反応させることにより合成することができる。
一般式(III)中の、R、R、およびArは、一般式(e)中で表される各基と同義である。
The oligomer or polymer represented by the general formula (III) can be synthesized by reacting the compounds represented by the general formula (e) described above.
R 1 , R 2 , and Ar 4 in the general formula (III) have the same meanings as the groups represented in the general formula (e).

一般式(III)中、Xは1〜1000の整数を表し、1〜50の整数であることが好ましく、1〜10の整数であることがより好ましい。   In general formula (III), X represents an integer of 1 to 1000, preferably an integer of 1 to 50, and more preferably an integer of 1 to 10.

<一般式(IV)で表されるオリゴマーまたはポリマー>
本発明のポリフェニレンの好ましい例の一つとして、一般式(IV)で表されるオリゴマーまたはポリマーが挙げられる。
<Oligomer or polymer represented by general formula (IV)>
One preferred example of the polyphenylene of the present invention is an oligomer or polymer represented by the general formula (IV).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(IV)で表されるオリゴマーまたはポリマーは、上述した一般式(f)で表される化合物同士を反応させることにより合成することができる。
一般式(IV)中の、R、R、およびArは、一般式(f)中で表される各基と同義である。
The oligomer or polymer represented by the general formula (IV) can be synthesized by reacting the compounds represented by the general formula (f) described above.
R 1 , R 2 , and Ar 4 in the general formula (IV) have the same meanings as the groups represented in the general formula (f).

一般式(III)中、Xは1〜1000の整数を表し、1〜50の整数であることが好ましく、1〜10の整数であることがより好ましい。   In general formula (III), X represents an integer of 1 to 1000, preferably an integer of 1 to 50, and more preferably an integer of 1 to 10.

<合成方法>
上記の一般式(I)、一般式(II)、一般式(III)および一般式(IV)に記載したポリフェニレンの前駆体である、一般式(a)で表される化合物、一般式(e)で表される化合物、一般式(f)で表される化合物などのシクロペンタジエノン基を有する化合物は、従来公知の方法を用いて合成することができる。例えば、ベンジル類(オキサリル化合物、例えば、Ph-CO-CO-Ph)とベンジルケトン類との縮合により製造することができる。より具体的な方法として、KumarらのMacromolecules, 1995(年), vol.28, pp.124-130、Ogliaruso らのJ. Org. Chem., 1965(年), vol.30, pp.3354、OgliarusoらのJ. Org. Chem., 1963(年), vol.28, pp.2725および米国特許第4,400,540号明細書に記載されている方法などが挙げられる。
<Synthesis method>
A compound represented by the general formula (a), which is a precursor of polyphenylene described in the general formula (I), the general formula (II), the general formula (III), and the general formula (IV), the general formula (e ), A compound having a cyclopentadienone group, such as a compound represented by the general formula (f), can be synthesized using a conventionally known method. For example, it can be produced by condensation of benzyls (oxalyl compounds such as Ph-CO-CO-Ph) and benzyl ketones. As more specific methods, Kumar et al., Macromolecules, 1995 (year), vol. 28, pp. 124-130, Ogliaruso et al., J. Org. Chem., 1965 (year), vol. 30, pp. 3354, Examples include the methods described in Ogliaruso et al., J. Org. Chem., 1963 (year), vol. 28, pp. 2725 and US Pat. No. 4,400,540.

上記の式(I)、式(II)、式(III)および式(IV)に記載したポリフェニレンの前駆体である一般式(c)で表される化合物、一般式(d)で表される化合物、一般式(e)で表される化合物、一般式(f)で表される化合物などのアセチレン基を含む化合物は、従来公知の方法によって製造可能である。具体的には、芳香族化合物をハロゲン化し、次いでパラジウム系錯体に代表されるアリールエチニル化触媒の存在下、適当な置換アセチレンとハロゲン化芳香族化合物とを反応させることで、所望の芳香族アセチレン基を含む化合物を得ることができる。   A compound represented by general formula (c), which is a precursor of polyphenylene described in the above formula (I), formula (II), formula (III) and formula (IV), represented by general formula (d) A compound containing an acetylene group such as a compound, a compound represented by the general formula (e) and a compound represented by the general formula (f) can be produced by a conventionally known method. Specifically, the desired aromatic acetylene is obtained by halogenating an aromatic compound and then reacting an appropriate substituted acetylene with the halogenated aromatic compound in the presence of an aryl ethynylation catalyst typified by a palladium complex. Compounds containing groups can be obtained.

次に、前駆体となるシクロペンタジエノン基を有する化合物と、アセチレン基を有する化合物とがポリマー化してポリフェニレンが生成する反応について、一般的に知られている反応機構を以下に記述する。例えば、上記に説明した一般式(II)で示されるオリゴマーまたはポリマーの場合、その製造過程は以下の反応スキームに従って進行すると一般的に考えられている。   Next, a generally known reaction mechanism for a reaction in which a compound having a cyclopentadienone group as a precursor and a compound having an acetylene group are polymerized to produce polyphenylene will be described below. For example, in the case of the oligomer or polymer represented by the general formula (II) described above, it is generally considered that the production process proceeds according to the following reaction scheme.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

上記の反応スキームには表れていないが、使用するポリフェニレン前駆体の種類および反応条件によっては、形成された本発明のポリフェニレンであるオリゴマーまたはポリマーにカルボニル架橋された物質が含まれる場合がある。この場合、さらに加熱すると、このカルボニル架橋された物質は本質的にすべて芳香族環に転化されると考えられる。1種以上のアセチレン含有モノマーを用いると、示された反応式より各アセチレン含有モノマーに対応する繰り返し単位を生じることが示唆され、形成されるオリゴマーおよびポリマーは各繰り返し単位から構成されるランダムコポリマーになると考えられる。シクロペンタジエノン基とアセチレン基との間のディールスアルダー反応が起こり、フェニル化された環にパラ結合またはメタ結合を形成すると考えられる。   Although not shown in the above reaction scheme, depending on the type of polyphenylene precursor used and the reaction conditions, a carbonyl-crosslinked substance may be included in the formed oligomer or polymer of the polyphenylene of the present invention. In this case, upon further heating, it is believed that essentially all of this carbonyl bridged material is converted to an aromatic ring. When one or more acetylene-containing monomers are used, the reaction formula shown suggests that a repeating unit corresponding to each acetylene-containing monomer is generated, and the formed oligomer and polymer are random copolymers composed of each repeating unit. It is considered to be. It is thought that a Diels-Alder reaction occurs between the cyclopentadienone group and the acetylene group, and forms a para bond or a meta bond in the phenylated ring.

上述したポリフェニレンの本発明の組成物中における含有量は、本発明の組成物に含まれる全固形成分に対して、50〜100質量%であることが好ましく、70〜100質量%であることがより好ましく、80〜100質量%であることがさらに好ましい。なお、本明細書において、本発明の組成物に含まれる全固形成分とは有機溶剤を除いた、全成分をさす。   The content of the above-described polyphenylene in the composition of the present invention is preferably 50 to 100% by mass, and preferably 70 to 100% by mass with respect to the total solid components contained in the composition of the present invention. More preferably, it is more preferably 80 to 100% by mass. In the present specification, the total solid component contained in the composition of the present invention refers to all components excluding organic solvents.

<空孔形成剤>
次に、本発明の絶縁膜形成用組成物に含まれていてもよい他の構成成分について記載する。
本発明の絶縁膜形成用組成物は、空孔形成剤を含有していてもよい。
空孔形成剤とは、上述したポリフェニレンを主体とする膜中に空孔を形成する機能を有する物質である。例えば、空孔形成剤を含有する組成物を用いて得られる膜を加熱することにより、膜中に空孔形成剤による空孔が形成され、空孔を含有する膜を得ることができる。
<Void forming agent>
Next, other components that may be contained in the composition for forming an insulating film of the present invention will be described.
The composition for forming an insulating film of the present invention may contain a pore forming agent.
The pore-forming agent is a substance having a function of forming pores in the above-described film mainly composed of polyphenylene. For example, by heating a film obtained using a composition containing a pore-forming agent, pores formed by the pore-forming agent are formed in the film, and a membrane containing pores can be obtained.

空孔形成剤としては、特に限定されないが、各種ポリマーを使用することができる。
空孔形成剤としてのポリマーは、ポリフェニレンの熱分解温度より低い温度において熱分解するものである。
The pore forming agent is not particularly limited, but various polymers can be used.
The polymer as the pore-forming agent is one that thermally decomposes at a temperature lower than the thermal decomposition temperature of polyphenylene.

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、ポリアセナフチレンなど)、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、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、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、並びに、アミンキャップドアルキレンオキシド(HuntsmanCorp.からJeffamineTMポリエーテルアミンとして商業的に入手できる)などが挙げられる。
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などであってもよい。
Examples of the polymer that can be used as a pore-forming agent include polyvinyl aromatic compounds (polystyrene, polyvinyl pyridine, halogenated polyvinyl aromatic compounds, polyacenaphthylene, etc.), polyacrylonitrile, polyalkylene oxide (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.). ), Polyethylene, polylactic acid, polysiloxane, polycaprolactone, polycaprolactam, polyurethane, polymethacrylate (such as polymethyl methacrylate) or polymethacrylic acid, polyacrylate (such as polymethyl acrylate) and polyacrylic acid, polydiene (polybutadiene, polyisoprene) Etc.), polyvinyl chloride, polyacetal, and amine capped alkylene oxide (from Huntsman Corp.). effamineTM commercially available as polyether amines), and the like.
In addition, polyphenylene oxide, poly (dimethylsiloxane), polytetrahydrofuran, polycyclohexylethylene, polyethyloxazoline, polyvinylpyridine, and the like may be used.

空孔形成剤の例として記載したポリマーは、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマーなどいずれであってもよい。また、これらの混合物であってもよい。また、ポリマーの形状は特に限定されず、例えば、線状、分岐状、超分岐状、樹枝状または星様状であってもよい。   The polymer described as an example of the pore forming agent may be any of a homopolymer, a block copolymer, a random copolymer, and the like. Moreover, these mixtures may be sufficient. The shape of the polymer is not particularly limited, and may be, for example, linear, branched, hyperbranched, dendritic or star-like.

本発明の組成物に含まれる空孔形成剤として最も好ましいポリマーは、ポリスチレンが挙げられる。ポリスチレンとしては、例えば、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(例えば、ポリ(α−メチルスチレン))が挙げられるが、特に未置換ポリスチレンが好ましい。
ポリスチレンは、ポリフェニレンを主体とするマトリックス中において、ポリフェニレンの分解は起こらない高温(たとえば、約420℃〜450℃)において分解し、主としてモノマーに分解され、その後モノマーはマトリックスを拡散して、マトリックス外へ放出されるので好ましい。
The most preferred polymer as a pore-forming agent contained in the composition of the present invention is polystyrene. Examples of polystyrene include anionic polymerized polystyrene, syndiotactic polystyrene, unsubstituted and substituted polystyrene (eg, poly (α-methylstyrene)), and unsubstituted polystyrene is particularly preferable.
Polystyrene decomposes in a polyphenylene-based matrix at a high temperature (for example, about 420 ° C. to 450 ° C.) at which polyphenylene does not decompose and is mainly decomposed into monomers. It is preferable because it is released into

空孔形成剤として好適なポリマーの分子量は、ポリフェニレンおよびこれが重合硬化し得られたマトリックスとの相溶性、絶縁膜中の空孔サイズ、等のような様々な因子により適宜選択することができる。一般に、空孔形成剤の数平均分子量(Mn)は、2000〜100,000であることが好ましく、5000〜50,000がより好ましく、5000〜35,000がさらに好ましい。
なお、狭い分子量分布(Mw/Mn:1.01〜1 .5)のポリマーが好ましい。
The molecular weight of a polymer suitable as a pore-forming agent can be appropriately selected depending on various factors such as compatibility with polyphenylene and a matrix obtained by polymerization and curing of the polymer, and the size of pores in the insulating film. In general, the number average molecular weight (Mn) of the pore forming agent is preferably 2000 to 100,000, more preferably 5000 to 50,000, and even more preferably 5000 to 35,000.
A polymer having a narrow molecular weight distribution (Mw / Mn: 1.01 to 1.5) is preferable.

空孔形成剤は、絶縁膜に生成する空孔の大きさに対応した大きさの粒状物質であってもよい。このような物質としては、好ましくは0.5〜50nm 、より好ましくは0.5〜20nmの平均直径を有する物質である。かかる物質の材質等に制限はなく、例としては、デンドリマーのような超分岐状ポリマーおよびラテックス粒子、特に架橋ポリスチレン含有ラテックスが好ましく挙げられる。   The pore forming agent may be a granular material having a size corresponding to the size of the pores generated in the insulating film. Such a substance is preferably a substance having an average diameter of 0.5 to 50 nm, more preferably 0.5 to 20 nm. There is no restriction | limiting in the material of this substance, etc., As an example, a hyperbranched polymer like a dendrimer and latex particle, especially crosslinked polystyrene containing latex are mentioned preferably.

これらの物質の例としては、Dendritech,Inc.を通じて入手でき、また、Polymer J.(東京),Vol.17,117(1985)にTomalia等により記載されているポリアミドアミン(PAMAM)デンドリマー、DSMCorporationから入手できるポリプロピレンイミンポリアミン(DAB−Am)デンドリマー、フレチェット型ポリエーテルデンドリマー(J.Am.Chem.Soc.,Vol.112,7638(1990)、Vol.113,4252(1991)にFrechet等により記載されている)、パーセク型液晶モノデンドロン、デンドロン化ポリマーおよびそれらの自己集合高分子(Nature,Vol.391,161(1998)、J.Am.Chem.Soc., Vol.119,1539(1997)にPercec等により記載されている)、ボルトロンHシリーズ樹枝状ポリエステル(PerstorpABから商業的に入手できる)が挙げられる。   Examples of these materials include Dendritech, Inc. Also available through Polymer J. (Tokyo), Vol. 17, 117 (1985), described by Tomalia et al., Polyamidoamine (PAMAM) dendrimer, polypropyleneimine polyamine (DAB-Am) dendrimer available from DSM Corporation, Flechette type polyether dendrimer (J. Am. Chem. Soc., Vol. 112, 7638 (1990), Vol. 113, 4252 (1991) by Frechet et al.), Parsec type liquid crystal monodendrons, dendronized polymers and their self-assembled polymers (Nature, Vol. 391, 161 (1998), J. Am. Chem. Soc., Vol. 119, 1539 (1997) by Percec et al.), Boltlon H series dendritic polyester. (Commercially available from PerstorpAB).

以上に示したような、マトリックス、即ちポリフェニレン化合物由来の固形分と、種々の空孔形成剤との系においては、例えば加熱により空孔形成剤を除去する場合には、加熱に伴い、空孔形成剤が気散または分解する前にマトリックスが形成し、かつマトリックスが気散または分解する前に空孔形成剤が好ましくは完全に気散または分解するように、空孔形成剤を選択することが好ましい。マトリックスの架橋する温度と、空孔形成剤が気散または分解する温度の差が大きいと、空孔形成剤の選択の幅が広くなる点で好ましい。   In the system of the matrix, that is, the solid content derived from the polyphenylene compound and the various pore forming agents as described above, for example, when removing the pore forming agent by heating, Selecting the pore-forming agent such that the matrix is formed before the forming agent is diffused or decomposed, and the pore-forming agent is preferably completely diffused or decomposed before the matrix is diffused or decomposed. Is preferred. A large difference between the temperature at which the matrix is crosslinked and the temperature at which the pore-forming agent is diffused or decomposed is preferable in that the range of selection of the pore-forming agent is widened.

以上に示した空孔形成剤は、ポリフェニレンに対し別成分として添加するのではなく、ポリフェニレンに対して予めグラフト共重合またはブロック共重合させた形で添加しておくこともできる。ポリフェニレンに対して予めグラフト共重合またはブロック共重合させておくことで、空孔形成剤をポリフェニレン中でミクロ相分離させ、膜中において不適切に大きな空孔(ボイド)が形成されるのを抑制できる傾向がある。空孔形成剤の一部にアセチレン基・ビニル基のようなジエノフィル基を導入し、これをポリフェニレンの合成反応となるディールスアルダー反応に適宜混合させることで、ポリフェニレンに空孔形成剤をグラフト共重合またはブロック共重合させることが可能となる。   The pore forming agent shown above can be added in the form of graft copolymerization or block copolymerization with respect to polyphenylene in advance, instead of being added as a separate component to polyphenylene. By pre-grafting or block-copolymerizing polyphenylene, the pore-forming agent is microphase-separated in polyphenylene, preventing the formation of inappropriately large voids in the film. There is a tendency to be able to. By introducing a dienophile group such as an acetylene group or vinyl group into a part of the pore forming agent and mixing it appropriately with the Diels-Alder reaction, which is a synthesis reaction of polyphenylene, the pore forming agent is graft copolymerized with polyphenylene. Alternatively, block copolymerization can be performed.

<有機溶媒>
本発明の絶縁膜形成用組成物は、ポリフェニレンを含む全固形成分を溶解する有機溶剤を含んでいてもよい。
有機溶剤としては、例えば、1−メトキシ−2−プロパノール、プロパノール、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンであり、特に好ましくは1−メトキシ−2−プロパノール、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、t−ブチルベンゼン、アニソールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
<Organic solvent>
The composition for forming an insulating film of the present invention may contain an organic solvent that dissolves all solid components including polyphenylene.
Examples of the organic solvent include 1-methoxy-2-propanol, 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, anisole and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明の絶縁膜形成用組成物が上述の有機溶媒を含む場合の固形分濃度は、好ましくは1〜50質量%であり、より好ましくは2〜15質量%であり、特に好ましくは3〜10質量%である。ここで固形分とは、この組成物を用いて得られる膜を構成する全成分に相当する成分で、有機溶媒は含まれない。   The solid content concentration when the composition for forming an insulating film of the present invention contains the above organic solvent is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 2 to 15% by mass, and particularly preferably 3 to 10%. % By mass. Here, the solid content is a component corresponding to all components constituting a film obtained using this composition, and does not include an organic solvent.

また、本発明の組成物に含有されるポリフェニレンは後述する不活性有機溶媒にポリフェニレン前駆体を添加し、加熱等することで合成することができる。その際、合成後の溶液中における不活性有機溶媒は、上記の有機溶剤であってもよい。また、不活性有機溶媒にポリフェニレン前駆体を添加し加熱等して得られる溶液は本発明のポリフェニレンを含むが、不活性有機溶媒に本発明のポリフェニレンの少なくとも一部が溶解している。   In addition, the polyphenylene contained in the composition of the present invention can be synthesized by adding a polyphenylene precursor to an inert organic solvent described later and heating. In that case, the above-mentioned organic solvent may be sufficient as the inert organic solvent in the solution after a synthesis | combination. Further, a solution obtained by adding a polyphenylene precursor to an inert organic solvent and heating or the like contains the polyphenylene of the present invention, but at least a part of the polyphenylene of the present invention is dissolved in the inert organic solvent.

<密着助剤>
本発明の絶縁膜形成用組成物は、さらに密着助剤を含有していてもよい。
特に、本発明のポリフェニレンを主体とする組成物から形成される有機ポリマー系絶縁膜は、半導体デバイスを作製する上で、二酸化ケイ素(SiO)、有機シリコン(SiOC)、炭化窒素化ケイ素(SiCN)、炭化ケイ素(SiC)のような無機系材料の上層に設けられることが多い。このような無機材料層と有機ポリマー層とは、界面の密着力が基本的に弱い傾向がある。無機材料層と有機ポリマー層との密着力が弱いと、後に続くCMP研磨処理時に界面から剥離を生じ、半導体デバイスを製造する上で著しい障害となる。これを避けるために、無機材料層と有機ポリマー層との界面密着力を向上させる密着助剤を添加することが好ましい。
<Adhesion aid>
The composition for forming an insulating film of the present invention may further contain an adhesion assistant.
In particular, the organic polymer insulating film formed from the composition mainly composed of polyphenylene of the present invention is used in the production of semiconductor devices. Silicon dioxide (SiO 2 ), organic silicon (SiOC), silicon carbide nitride (SiCN) ), And is often provided in an upper layer of an inorganic material such as silicon carbide (SiC). Such an inorganic material layer and an organic polymer layer tend to have basically weak adhesion at the interface. If the adhesion between the inorganic material layer and the organic polymer layer is weak, peeling occurs from the interface during the subsequent CMP polishing process, which becomes a significant obstacle in manufacturing a semiconductor device. In order to avoid this, it is preferable to add an adhesion assistant that improves the interfacial adhesion between the inorganic material layer and the organic polymer layer.

本発明の組成物に用いられる密着助剤の代表的な例は、シラン化合物、好ましくはアルコキシシラン(例えば、トリメトキシビニルシラン、トリエトキシビニルシラン、テトラエトキシシラン、フェニルトリメトキシラン、アリルトリメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン)等のオルガノシラン、アセトキシシラン(例えば、ビニルトリアセトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、およびこれらの加水分解物あるいは脱水縮合物、ヘキサメチルジシラザン[(CH33−Si−NH−Si(CH33]、または、アミノシラン・カプラー、例えばγ−アミノプロピルトリエトキシシラン、またはキレート(例えば、酸化アルミニウムを形成する点から、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[((iso-C37O)2Al(OCOC25CHCOCH3))]、アルミニウムアルコキシド)などを挙げることができる。これらの材料を混合して用いてもよい。また、接着促進剤として市販されているものを用いてもよい。 Representative examples of adhesion aids used in the compositions of the present invention are silane compounds, preferably alkoxysilanes (eg, trimethoxyvinylsilane, triethoxyvinylsilane, tetraethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, Organosilane such as divinyldiethoxysilane), acetoxysilane (for example, vinyltriacetoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane), and hydrolyzates or dehydrated condensates thereof, hexamethyldisilazane [(CH 3 ) 3 -Si-NH-Si (CH 3 ) 3], or aminosilane couplers, for example, γ- aminopropyltriethoxysilane or chelating (e.g., from the viewpoint of forming aluminum oxide, aluminum monoethyl acetoacetate diisopropylate, Preparative [((iso-C 3 H 7 O) 2 Al (OCOC 2 H 5 CHCOCH 3))], aluminum alkoxide), and the like. You may mix and use these materials. Moreover, you may use what is marketed as an adhesion promoter.

本発明の絶縁膜形成用組成物中での密着助剤の含有量は、特に制限されないが、全固形分に対して一般的には0.05〜10質量%が好ましく、0.1〜5.0質量%がより好ましく、1〜3.0質量%がさらに好ましい。なお、全固形成分とは、上述のように組成物中から有機溶剤を除いた全成分をさす。   The content of the adhesion assistant in the composition for forming an insulating film of the present invention is not particularly limited, but is generally preferably 0.05 to 10% by mass with respect to the total solid content, and preferably 0.1 to 5%. 0.0 mass% is more preferable, and 1-3.0 mass% is more preferable. Note that the total solid component refers to all components excluding the organic solvent from the composition as described above.

<界面活性剤>
本発明の絶縁膜形成用組成物は、更に界面活性剤を含んでいてもよい。組成物に界面活性剤が含まれていると、本発明の絶縁膜形成用組成物によって形成させた絶縁膜の膜厚を均一に調整しやすくなる。
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、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などが挙げられる。このような界面活性剤は、一種類のみを用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。中でも、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を好ましく用いることができ、シリコーン系界面活性剤をより好ましく用いることができる。
<Surfactant>
The composition for forming an insulating film of the present invention may further contain a surfactant. When the surfactant is contained in the composition, it becomes easy to uniformly adjust the film thickness of the insulating film formed by the insulating film forming composition of the present invention.
Examples of the surfactant include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, silicone surfactants, fluorine-containing surfactants, polyalkylene oxide surfactants, and acrylic interfaces. An active agent etc. are mentioned. Only one type of such surfactant may be used, or two or more types may be used in combination. Among these, silicone surfactants, nonionic surfactants, fluorine-containing surfactants, and acrylic surfactants can be preferably used, and silicone surfactants can be more preferably used.

ここでシリコーン系界面活性剤とは、少なくとも1原子のSi原子を含む界面活性剤を意味する。本発明の絶縁膜形成用組成物は、シリコーン系界面活性剤を含むことが好ましいが、中でも、アルキレンオキシドおよびジメチルシロキサンを含む構造を有するものがより好ましい。具体的には、一般式(g)で表される構造であることがさらに好ましい。   Here, the silicone-based surfactant means a surfactant containing at least one Si atom. The composition for forming an insulating film of the present invention preferably contains a silicone-based surfactant, and more preferably has a structure containing alkylene oxide and dimethylsiloxane. Specifically, the structure represented by the general formula (g) is more preferable.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

一般式(g)中、Rは、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基であり、xは1〜20の整数であり、m、nはそれぞれ独立に2〜100の整数である。複数のRは、同じでも異なっていてもよい。   In general formula (g), R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, x is an integer of 1 to 20, and m and n are each independently an integer of 2 to 100. A plurality of R may be the same or different.

本発明の絶縁膜形成用組成物中での界面活性剤の含有量は、特に制限されないが、組成物に含まれる全固形成分に対して、0.1〜10質量%であることが好ましく、1.0〜5.0質量%がより好ましい。なお、全固形成分とは、上述のように組成物中から有機溶剤を除いた全成分を指す。   The content of the surfactant in the composition for forming an insulating film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by mass with respect to the total solid components contained in the composition, 1.0-5.0 mass% is more preferable. The total solid component refers to all components excluding the organic solvent from the composition as described above.

また、本発明の絶縁膜形成用組成物は、更にラジカル発生剤、コロイド状シリカなどの添加剤を含んでいてもよい。
絶縁膜形成用組成物中でのこれら添加剤の含有量は、得られる絶縁膜の特性(耐熱性等)を損なわない範囲であれば特に制限されないが、本発明の組成物に含まれる全固形成分に対して、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
Moreover, the composition for forming an insulating film of the present invention may further contain additives such as a radical generator and colloidal silica.
The content of these additives in the composition for forming an insulating film is not particularly limited as long as the properties (heat resistance, etc.) of the obtained insulating film are not impaired, but the total solid contained in the composition of the present invention. It is preferable that it is 50 mass% or less with respect to a component, and it is more preferable that it is 30 mass% or less.

本発明の絶縁膜形成用組成物には、不純物としての金属含量が充分に少ないことが好ましい。
本発明の絶縁膜形成用組成物中における遷移金属の含有量は、ICP−MS法によって測定した場合において、10ppm以下であることが好ましく、1ppm以下であることが好ましく、100ppb以下であることがさらに好ましい。遷移金属は、酸化を促進する触媒能が高い。そのため、多量の遷移金属が含まれていると、プリベーク、熱硬化プロセスにおいて酸化反応が生じ、絶縁膜形成用組成物から形成される絶縁膜の誘電率を上げる虞がある。
また、本発明の絶縁膜形成用組成物中における遷移金属以外の金属含有量は、ICP−MS法によって測定した場合において、30ppm以下であることが好ましく、3ppm以下であることがより好ましく、300ppb以下であることがさらに好ましい。
The composition for forming an insulating film of the present invention preferably has a sufficiently low metal content as an impurity.
The content of the transition metal in the composition for forming an insulating film of the present invention is preferably 10 ppm or less, preferably 1 ppm or less, and 100 ppb or less, as measured by ICP-MS method. Further preferred. Transition metals have a high catalytic ability to promote oxidation. For this reason, if a large amount of transition metal is contained, an oxidation reaction occurs in the pre-baking and thermosetting processes, which may increase the dielectric constant of the insulating film formed from the insulating film forming composition.
Further, the metal content other than the transition metal in the composition for forming an insulating film of the present invention is preferably 30 ppm or less, more preferably 3 ppm or less, when measured by the ICP-MS method, and 300 ppb. More preferably, it is as follows.

<絶縁膜形成用組成物の製造方法>
次に、本発明の絶縁膜形成用組成物の製造方法について説明する。
本発明の絶縁膜形成用組成物に含まれるポリフェニレンは、少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物と、少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物とを出発原料にして製造される。この出発原料としては、例えば、上記の一般式(a)〜一般式(f)で表される化合物などが挙げられる。このような出発原料を、本明細書では「ポリフェニレン前駆体」ともいう。
<Method for producing composition for forming insulating film>
Next, the manufacturing method of the composition for insulating film formation of this invention is demonstrated.
The polyphenylene contained in the composition for forming an insulating film of the present invention is produced using a compound having at least one cyclopentadienone group and a compound having at least one acetylene group as starting materials. Examples of the starting material include compounds represented by the above general formula (a) to general formula (f). Such starting materials are also referred to herein as “polyphenylene precursors”.

ポリフェニレン前駆体は、充分に精製されていることが好ましい。特に、金属およびイオン性物質をできるだけ含まないようにすることが好ましい。
例えば、芳香族アセチレン基を含む多官能性化合物が残留エチニル化触媒を含む場合、これを水洗浄し、脂肪族炭化水素溶媒と接触させる。次いで、多官能性化合物を芳香族溶媒中に溶解させた後、純粋なシリカゲルを通して濾過すれば、多官能性化合物から残留エチニル化触媒を除去することができる。さらに再結晶化を行えば、残留エチニル化触媒をさらに除去することができる。
The polyphenylene precursor is preferably sufficiently purified. In particular, it is preferable to contain as little metal and ionic substances as possible.
For example, if the polyfunctional compound containing an aromatic acetylene group contains a residual ethynylation catalyst, it is washed with water and contacted with an aliphatic hydrocarbon solvent. The polyfunctional compound is then dissolved in an aromatic solvent and then filtered through pure silica gel to remove the residual ethynylation catalyst from the polyfunctional compound. If further recrystallization is performed, the residual ethynylation catalyst can be further removed.

ポリフェニレン前駆体からポリフェニレンを合成する方法は特に限定されないが、不活性有機溶媒にポリフェニレン前駆体を溶解させ、大気圧下、減圧下または加圧下のいずれかにおいて、適当な重合温度に加熱することでポリフェニレンを合成する方法が好ましい。この条件であれば、均一分子量のポリフェニレンを得やすく、また、反応に伴う発熱を緩和することができる。また、得られるポリフェニレンを含む溶液は、既に本発明の絶縁膜形成用組成物であるので、ポリフェニレンを有機溶剤に添加する等の操作が不必要となる。   The method for synthesizing polyphenylene from the polyphenylene precursor is not particularly limited, but the polyphenylene precursor is dissolved in an inert organic solvent and heated to an appropriate polymerization temperature under atmospheric pressure, reduced pressure or increased pressure. A method of synthesizing polyphenylene is preferred. Under these conditions, it is easy to obtain polyphenylene having a uniform molecular weight, and the heat generated by the reaction can be reduced. Moreover, since the obtained solution containing polyphenylene is the composition for forming an insulating film of the present invention, an operation such as adding polyphenylene to an organic solvent becomes unnecessary.

不活性有機溶媒としては、例えば、メシチレン、ピリジン、トリエチルアミン、N−メチルピロリドン(NMP) 、メチルベンゾエート、エチルベンゾエート、ブチルベンゾエート、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノン、シクロオクタノン、シクロヘキシルピロリジノン、エーテルまたはヒドロキシエーテル(例えば、ジベンジルエーテル、ジグリム、トリグリム、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル)、トルエン、キシレン、ベンゼン、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジクロロベンゼン、プロピレンカーボネート、ナフタレン、ジフェニルエーテル、ブチロラクトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、およびこれらの混合物が挙げられる。好ましい不活性有機溶剤としては、メシチレン、N−メチルピロリドン(NMP)、γ−ブチロラクトン、ジフェニルエーテル、およびこれらの混合物が挙げられる。   Examples of the inert organic solvent include mesitylene, pyridine, triethylamine, N-methylpyrrolidone (NMP), methylbenzoate, ethylbenzoate, butylbenzoate, cyclopentanone, cyclohexanone, cycloheptanone, cyclooctanone, cyclohexylpyrrolidinone, ether Or a hydroxy ether (eg, dibenzyl ether, diglyme, triglyme, diethylene glycol ethyl ether, diethylene glycol methyl ether, dipropylene glycol methyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, propylene glycol phenyl ether, propylene glycol methyl ether, tripropylene glycol methyl ether), Toluene, xylene, benzene, dipropylene glycol Ether acetate, dichlorobenzene, propylene carbonate, naphthalene, diphenyl ether, butyrolactone, dimethylacetamide, dimethylformamide, and mixtures thereof. Preferred inert organic solvents include mesitylene, N-methylpyrrolidone (NMP), γ-butyrolactone, diphenyl ether, and mixtures thereof.

ポリフェニレン前駆体の重合反応が最も有利に行われる反応温度、反応時間などの反応条件は、ポリフェニレン前駆体や、不活性有機溶媒の種類など種々の因子によって異なる。
例えば、大気圧において、反応温度を100℃〜475℃、反応時間を1分〜48時間として、ポリフェニレン前駆体からオリゴマーを合成することができる。反応温度は、150℃〜450℃が好ましく、200℃〜250℃がより好ましい。また、反応時間は、60分〜48時間が好ましく、1分〜10時間がより好ましく、1分〜1時間がさらに好ましい。さらに、鎖延長(アドバンスメント)を行ってもよい。
また、ポリフェニレン前駆体の重合反応は、非酸化雰囲気、例えば、窒素または他の不活性ガス中で行うこともできる。
Reaction conditions such as reaction temperature and reaction time at which the polymerization reaction of the polyphenylene precursor is most advantageously carried out vary depending on various factors such as the type of polyphenylene precursor and the type of inert organic solvent.
For example, an oligomer can be synthesized from a polyphenylene precursor at atmospheric pressure with a reaction temperature of 100 ° C. to 475 ° C. and a reaction time of 1 minute to 48 hours. The reaction temperature is preferably 150 ° C to 450 ° C, more preferably 200 ° C to 250 ° C. The reaction time is preferably 60 minutes to 48 hours, more preferably 1 minute to 10 hours, and further preferably 1 minute to 1 hour. Furthermore, chain extension (advancement) may be performed.
The polymerization reaction of the polyphenylene precursor can also be performed in a non-oxidizing atmosphere, for example, nitrogen or other inert gas.

<絶縁膜の製造方法>
上述の絶縁膜形成用組成物を用いて絶縁膜を製造する方法は、特に限定されず、種々の方法を実施することができる。製造方法は、主に、上述の組成物を用いて膜を作製する膜形成工程と、得られた膜を硬化する硬化工程よりなる。以下に、各工程について述べる。
<Insulating film manufacturing method>
The method for producing an insulating film using the above-described composition for forming an insulating film is not particularly limited, and various methods can be carried out. The manufacturing method mainly includes a film forming process for producing a film using the above-described composition and a curing process for curing the obtained film. Below, each process is described.

<膜形成工程>
膜形成工程は、本発明の絶縁膜形成用組成物を、スピンコーティング法、ローラーコーティング法、ディップコーティング法、スキャン法などの任意の方法により基板に塗布して、必要に応じて加熱処理などにより有機溶剤を除去して塗膜を得る工程である。
基板に塗布する方法としては、スピンコーティング法またはスキャン法によるものが好ましく、スピンコーティング法がより好ましい。スピンコーティング法では、市販の装置を使用できる。例えば、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン社製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン社製)、SSシリーズまたはCSシリーズ(東京応化工業社製)などが好ましく使用できる。
スピンコート条件としては、いずれの回転速度でもよいが、例えば、300mmシリコン基板では1300rpm程度の回転速度であることが好ましい。この回転速度であれば、形成される絶縁膜の面内均一性がより良好となる。なお、使用される基板としては、特に限定されず、例えば、シリコンウエハー、SiNウエハー、ガラス基板、セラミックス基板、プラスチック基板などが使用目的に応じて選択される。
<Film formation process>
In the film forming step, the composition for forming an insulating film of the present invention is applied to a substrate by any method such as a spin coating method, a roller coating method, a dip coating method, or a scanning method, and if necessary, by a heat treatment or the like. In this step, the organic solvent is removed to obtain a coating film.
As a method of applying to the substrate, a spin coating method or a scanning method is preferable, and a spin coating method is more preferable. In the spin coating method, a commercially available apparatus can be used. For example, 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 Co., Ltd.) can be preferably used.
The spin coating conditions may be any rotational speed, but for example, a rotational speed of about 1300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate. With this rotation speed, the in-plane uniformity of the insulating film to be formed becomes better. In addition, it does not specifically limit as a board | substrate used, For example, a silicon wafer, a SiN wafer, a glass substrate, a ceramic substrate, a plastic substrate etc. are selected according to a use purpose.

また、本発明の絶縁膜形成用組成物の吐出方法は、回転する基板上へ絶縁膜形成用組成物を吐出する動的吐出、静止した基板上へ絶縁膜形成用組成物を吐出する静的吐出のいずれでもよいが、形成される絶縁膜の面内均一性の観点より、動的吐出が好ましい。また、絶縁膜形成用組成物の消費量を抑制する観点より、予備的に絶縁膜形成用組成物に含まれる有機溶剤のみを基板上に吐出して液膜を形成した後、その上から絶縁膜形成用組成物を吐出するという方法を用いることもできる。ここで絶縁膜形成用組成物に有機溶剤が2種類以上含まれる場合は、含有率の高い方のみを用いて液膜を形成してもよい。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。   Also, the method for discharging the composition for forming an insulating film of the present invention includes a dynamic discharge for discharging the composition for forming an insulating film onto a rotating substrate and a static discharge for discharging the composition for forming an insulating film onto a stationary substrate. Any of the discharges may be used, but dynamic discharge is preferable from the viewpoint of in-plane uniformity of the insulating film to be formed. In addition, from the viewpoint of reducing the consumption of the insulating film forming composition, only the organic solvent preliminarily contained in the insulating film forming composition is ejected onto the substrate to form a liquid film, and then the insulating film is insulated from above. A method of discharging a film forming composition can also be used. Here, when two or more kinds of organic solvents are contained in the composition for forming an insulating film, the liquid film may be formed using only the one having a higher content. 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.

溶媒除去のための加熱処理の方法は特に限定されないが、一般的に使用されているホットプレート加熱、ファーネス炉を使用した加熱方法、RTP(Rapid Thermal Processor)などによるキセノンランプを使用した光照射加熱などを適用することができる。好ましくは、ホットプレート加熱、ファーネス炉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、例えば、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン社製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン社製)、SSシリーズまたはCSシリーズ(東京応化工業社製)などが挙げられる。ファーネス炉としては、αシリーズ(東京エレクトロン社製)などが好ましく挙げられる。
The method of heat treatment for removing the solvent is not particularly limited, however, generally used hot plate heating, heating method using a furnace, light irradiation heating using a xenon lamp by RTP (Rapid Thermal Processor), etc. Etc. can be applied. Preferred are hot plate heating and a heating method using a furnace.
Commercially available equipment can be preferably used as the hot plate, for example, the clean track series (Tokyo Electron), D-Spin series (Dainippon Screen), SS series or CS series (Tokyo Ohka Kogyo). Can be mentioned. As the furnace, the α series (manufactured by Tokyo Electron) and the like are preferably mentioned.

<硬化工程>
硬化工程は、膜形成工程で得られた塗膜を、高エネルギー線(電子線や紫外線など)の照射処理および/または加熱処理によって硬化させる工程である。高エネルギー線の照射処理または加熱処理は、複数回実施してもよい。高エネルギー線(電子線や紫外線など)の照射処理と加熱処理は同時並行で実施されることが好ましい。高エネルギー線(電子線や紫外線など)の照射処理と加熱処理を同時並行で実施することで、各処理を単独で行うのに比べ、硬化工程のスループットが向上したり、得られる膜機械強度が向上したりするといった利点を得やすい。
硬化工程としては、電子線の照射により塗膜を硬化させることが好ましく、加熱処理下(好ましくは200〜400℃、より好ましくは300〜350℃)において電子線を照射しながら塗膜を硬化させることがより好ましい。加熱処理下で電子線照射を行うことで、ポリフェニレンを構成する芳香環の一部または全部に置換されている第2級炭素原子を含有する置換基同士が架橋反応を起こし、本発明の効果を得やすくなる。
<Curing process>
A hardening process is a process of hardening the coating film obtained at the film formation process by the irradiation process and / or heat processing of a high energy ray (an electron beam, an ultraviolet-ray, etc.). The high energy ray irradiation treatment or the heat treatment may be performed a plurality of times. It is preferable that the irradiation process of high energy rays (such as an electron beam and ultraviolet rays) and the heat treatment are performed in parallel. By performing irradiation treatment of high energy rays (electron beam, ultraviolet ray, etc.) and heat treatment at the same time, the throughput of the curing process can be improved and the mechanical strength of the film obtained can be improved compared to each treatment alone. It is easy to obtain advantages such as improvement.
As the curing step, it is preferable to cure the coating film by irradiation with an electron beam, and the coating film is cured while being irradiated with an electron beam under heat treatment (preferably 200 to 400 ° C., more preferably 300 to 350 ° C.). It is more preferable. By performing electron beam irradiation under heat treatment, substituents containing secondary carbon atoms substituted on a part or all of the aromatic ring constituting polyphenylene cause a crosslinking reaction, and the effect of the present invention is achieved. It becomes easy to obtain.

高エネルギー線を照射することで硬化させる場合、高エネルギー線としては、電子線、紫外線、X線などが挙げられるが、特に電子線を用いるのが好ましい。
高エネルギー線として、電子線を使用した場合のエネルギーとしては、0.05〜50keVが好ましく、0.10〜30keVがより好ましく、0.50〜20keVがさらに好ましい。電子線の総ドーズ量は、好ましくは0〜5.0μC/cm、より好ましくは0〜2.0μC/cm、さらに好ましくは0〜1.0μC/cm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100〜400℃、さらに好ましくは150〜350℃である。電子線を照射する際の雰囲気圧力は、好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、さらに好ましくは0〜20kPaである。
また、本発明の絶縁膜形成用組成物に含まれるポリフェニレンの酸化を防止するという観点から、電子線を照射する際の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性ガス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、および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。
In the case of curing by irradiating with a high energy beam, examples of the high energy beam include an electron beam, an ultraviolet ray, and an X-ray, and it is particularly preferable to use an electron beam.
As an energy at the time of using an electron beam as a high energy ray, 0.05-50 keV is preferable, 0.10-30 keV is more preferable, 0.50-20 keV is further more preferable. The total dose of the electron beam is preferably 0 to 5.0 μC / cm 2 , more preferably 0 to 2.0 μC / cm 2 , and still more preferably 0 to 1.0 μC / cm 2 . The substrate temperature when irradiating the electron beam is preferably 0 to 450 ° C, more preferably 100 to 400 ° C, and further preferably 150 to 350 ° C. The atmospheric pressure when irradiating the electron beam is preferably 0 to 133 kPa, more preferably 0 to 60 kPa, and still more preferably 0 to 20 kPa.
Further, from the viewpoint of preventing the oxidation of polyphenylene contained in the composition for forming an insulating film of the present invention, it is preferable to use an inert gas atmosphere such as Ar, He, or nitrogen as the atmosphere when irradiating the electron beam. Further, for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, and chemical species generated by interaction with an electron beam, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added.
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.

塗膜を硬化させる時に照射する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160〜400nm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℃、さらに好ましくは250〜350℃である。
本発明の絶縁膜形成用組成物に含まれるポリフェニレンの酸化を防止するという観点から、紫外線照射時の基板周囲の雰囲気は、Ar、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、紫外線照射時の圧力は、0〜133kPaが好ましい。
Ultraviolet rays may be used as the high energy rays irradiated when the coating film is cured. The irradiation wavelength region when ultraviolet rays are used is preferably 160 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 further preferably 250 to 350 ° C.
From the viewpoint of preventing the oxidation of polyphenylene contained in the composition for forming an insulating film of the present invention, it is preferable to use an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen as the atmosphere around the substrate at the time of ultraviolet irradiation. Moreover, the pressure at the time of ultraviolet irradiation has preferable 0-133 kPa.

また、本発明では高エネルギー線を照射するのではなく加熱処理によって硬化させてもよい。例えば、本発明の絶縁膜形成用組成物に含まれるポリフェニレン中に残存する炭素−炭素三重結合や炭素−炭素二重結合を加熱処理時に重合反応させることで、形成される絶縁膜の強度を高めることができる。この加熱処理の条件は、好ましくは100〜450℃、より好ましくは200〜420℃、さらに好ましくは350℃〜400℃である。また、好ましくは1分〜2時間、より好ましくは10分〜1.5時間、さらに好ましくは30分〜1時間である。
加熱処理は数回に分けて行ってもよい。また、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で行うことが好ましい。
Moreover, in this invention, you may make it harden | cure by heat processing instead of irradiating a high energy ray. For example, the carbon-carbon triple bond or carbon-carbon double bond remaining in the polyphenylene contained in the composition for forming an insulating film of the present invention is polymerized during the heat treatment to increase the strength of the formed insulating film. be able to. The conditions for this heat treatment are preferably 100 to 450 ° C, more preferably 200 to 420 ° C, and still more preferably 350 ° C to 400 ° C. Moreover, Preferably it is 1 minute-2 hours, More preferably, it is 10 minutes-1.5 hours, More preferably, it is 30 minutes-1 hour.
The heat treatment may be performed in several times. In addition, this heat treatment is preferably performed in a nitrogen atmosphere in order to prevent thermal oxidation by oxygen.

<絶縁膜>
本発明の絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、0.01〜10μmであることが好ましく、0.02〜5.0μmであることがより好ましく、0.03〜1.0μmであることがさらに好ましい。
ここで、本発明の絶縁膜の厚さは、光学干渉式膜厚測定器にて任意の3箇所以上を測定した場合の単純平均値を意味するものとする。
<Insulating film>
The thickness of the insulating film of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 μm, more preferably 0.02 to 5.0 μm, and 0.03 to 1.0 μm. Is more preferable.
Here, the thickness of the insulating film of the present invention means a simple average value when three or more arbitrary positions are measured with an optical interference film thickness measuring instrument.

<用途>
本発明の絶縁膜形成用組成物を使用して得られる絶縁膜は、半導体用層間絶縁膜などに好適に使用することができる。また、本発明の絶縁膜は、電子デバイスなどに好適に使用できる。電子デバイスとは、半導体装置(半導体デバイス)や、磁気記録ヘッドなどを含めた広範な電子機器を意味する。
例えば、半導体用層間絶縁膜として使用する際、その配線構造において、配線側面にはメタルマイグレーションを防ぐためのバリア層があってもよく、また、配線や層間絶縁膜の上面底面にはCMP(化学的機械的研磨)での剥離を防ぐキャップ層、層間密着層の他、エッチングストッパー層などがあってもよく、更には層間絶縁膜の層を必要に応じて他種材料で複数層に分けてもよい。
<Application>
The insulating film obtained using the composition for forming an insulating film of the present invention can be suitably used for an interlayer insulating film for a semiconductor or the like. The insulating film of the present invention can be suitably used for electronic devices and the like. An electronic device means a wide range of electronic equipment including a semiconductor device (semiconductor device) and a magnetic recording head.
For example, when used as an interlayer insulating film for a semiconductor, in the wiring structure, there may be a barrier layer on the side surface of the wiring to prevent metal migration, and CMP (chemical In addition to the cap layer and interlayer adhesion layer that prevent peeling in mechanical and mechanical polishing, there may be an etching stopper layer, etc. Furthermore, the interlayer insulating film layer may be divided into multiple layers with other materials as required. Also good.

CMPスラリー(薬液)としては、市販のスラリー(例えばフジミ社製、ロデールニッタ社製、JSR社製、日立化成社製等)を適宜使用できる。また、CMP装置としては、市販の装置(アプライドマテリアル社製、荏原製作所社製等)を適宜使用することができる。さらにCMP後のスラリー残渣除去のため洗浄することができる。   As the CMP slurry (chemical solution), a commercially available slurry (for example, manufactured by Fujimi, manufactured by Rodel Nitta, manufactured by JSR, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) can be used as appropriate. Moreover, as a CMP apparatus, a commercially available apparatus (Applied Materials, Ebara Corporation, etc.) can be used as appropriate. Further, cleaning can be performed to remove slurry residues after CMP.

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

本発明の絶縁膜は、多様の目的に使用することができる。例えば、LSI、システムLSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、D−RDRAM等の半導体装置、マルチチップモジュール多層配線板等の電子部品における絶縁皮膜として好適であり、半導体用層間絶縁膜、エッチングストッパー膜、表面保護膜、バッファーコート膜の他、LSIにおけるパッシベーション膜、α線遮断膜、フレキソ印刷版のカバーレイフィルム、オーバーコート膜、フレキシブル銅張板のカバーコート、ソルダーレジスト膜、液晶配向膜等として使用することができる。   The insulating film of the present invention can be used for various purposes. For example, it is suitable as an insulating film in semiconductor devices such as LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM, and D-RDRAM, and electronic parts such as multichip module multilayer wiring boards, semiconductor interlayer insulating film, etching stopper film, surface In addition to protective films and buffer coat films, it is used as LSI passivation films, alpha ray blocking films, flexographic printing plate cover lay films, overcoat films, flexible copper-clad cover coats, solder resist films, liquid crystal alignment films, etc. be able to.

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.

以下のGPC測定は、Waters2695およびShodex製GPCカラムKF−805Lを使用し、カラム温度40℃で、溶出溶媒としてテトラヒドロフランを毎分1mlの流量で測定を行い、重量平均分子量(Mw)は標準ポリスチレンを用いて作製した検量線を用いて計算した。   The following GPC measurements were performed using Waters 2695 and Shodex GPC column KF-805L at a column temperature of 40 ° C. with tetrahydrofuran as the elution solvent at a flow rate of 1 ml / min. The weight average molecular weight (Mw) was standard polystyrene. Calculation was performed using a calibration curve prepared by using the calibration curve.

(合成例1:1−エチニル−4−イソプロピルベンゼン(化合物(A))の合成)
下記スキームに従って、1−エチニル−4−イソプロピルベンゼンを合成した。
(Synthesis Example 1: Synthesis of 1-ethynyl-4-isopropylbenzene (Compound (A)))
1-ethynyl-4-isopropylbenzene was synthesized according to the following scheme.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

300mlナスフラスコにイソプロピルベンゼン6.0g、四塩化炭素100mlを加え、室温で撹拌しながら臭素50mlをゆっくりと加えた。室温で4時間撹拌した後、氷の入った飽和亜硫酸水素ナトリウム溶液に反応液をゆっくりと注ぎ、過剰の臭素を除去した。分離した水相をクロロホルムで3回抽出し、得られた有機相を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶媒を留去し、得られたオイルを少量のジクロロメタンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサンを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去し、1−ブロモ−4−イソプロピルベンゼン9.8g(収率:99%)を得た。   To a 300 ml eggplant flask, 6.0 g of isopropylbenzene and 100 ml of carbon tetrachloride were added, and 50 ml of bromine was slowly added while stirring at room temperature. After stirring at room temperature for 4 hours, the reaction solution was slowly poured into a saturated sodium bisulfite solution containing ice to remove excess bromine. The separated aqueous phase was extracted with chloroform three times, and the resulting organic phase was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting oil was dissolved in a small amount of dichloromethane, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to obtain 9.8 g of 1-bromo-4-isopropylbenzene (yield: 99%).

続いて、窒素導入管、撹拌装置を備えた200ml三つ口フラスコに1−ブロモ−4−イソプロピルベンゼン8.9g、ジクロロビス(トリフェニルホスフェン)パラジウム0.94g、ヨウ化銅0.43g、ジイソプロピルアミン60mlを加え、窒素気流下で撹拌しながら、3−メチル−1−ブチン−3−オール4.88gを加えた。その後、60℃で10時間撹拌し、析出した塩をろ過した後、減圧濃縮した。得られた固体を少量の酢酸エチルに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去することで、4−(4−イソプロピルフェニル)−2−メチルブチ−3−イン−2−オールを白色固体として7.5g(収率:83%)得た。   Subsequently, 8.9 g of 1-bromo-4-isopropylbenzene, 0.94 g of dichlorobis (triphenylphosphene) palladium, 0.43 g of copper iodide, diisopropyl were added to a 200 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirring device. 60 ml of amine was added, and 4.88 g of 3-methyl-1-butyn-3-ol was added while stirring under a nitrogen stream. Thereafter, the mixture was stirred at 60 ° C. for 10 hours, and the deposited salt was filtered and concentrated under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in a small amount of ethyl acetate, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane / ethyl acetate as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to give 7.5 g of 4- (4-isopropylphenyl) -2-methylbut-3-yn-2-ol as a white solid (yield: 83% )Obtained.

次に、ディーンスターク、撹拌装置を備えた200mlナスフラスコに4−(4−イソプロピルフェニル)−2−メチルブチ−3−イン−2−オール6.9g、粉砕した水酸化ナトリウム13.6g、トルエン100mlを加え、加熱還流をして、共沸により系中に発生する水を除去した。反応液を室温まで冷却した後、水酸化ナトリウムをろ過して除去し、減圧濃縮した。得られたオイルを少量の酢酸エチルに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去することで、1−エチニル−4−イソプロピルベンゼン(化合物(A))を無色オイルとして4.3g(収率:87%)得た。   Next, 6.9 g of 4- (4-isopropylphenyl) -2-methylbut-3-yn-2-ol, 13.6 g of crushed sodium hydroxide, 100 ml of toluene in a 200 ml eggplant flask equipped with a Dean Stark and stirring device. The mixture was heated to reflux to remove water generated in the system by azeotropy. After the reaction solution was cooled to room temperature, sodium hydroxide was removed by filtration and concentrated under reduced pressure. The obtained oil was dissolved in a small amount of ethyl acetate, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane / ethyl acetate as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to obtain 4.3 g (yield: 87%) of 1-ethynyl-4-isopropylbenzene (compound (A)) as a colorless oil.

(合成例2:1−(4−エチニルフェニル)アダマンタン(化合物(B))の合成)
下記スキームに従って、1−(4−エチニルフェニル)アダマンタンを合成した。
(Synthesis Example 2: Synthesis of 1- (4-ethynylphenyl) adamantane (Compound (B)))
1- (4-ethynylphenyl) adamantane was synthesized according to the following scheme.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

冷却管を備えた300ml三ツ口フラスコにマグネシウム7.22g、1,2−ジブロモエタン0.5g、ジエチルエーテル20mlを加えて窒素置換し、室温で撹拌しながら、ブロモベンゼン28.5gのジエチルエーテル100ml溶液をゆっくりと滴下した。滴下終了後、室温で1時間撹拌し、残留のマグネシウムを取り除くために調製したグリニャール試薬を別の300ml三ツ口フラスコに移し、真空下でグリニャール試薬を濃縮し、白色固体を得た。窒素下、固体状のグリニャール試薬に1−ブロモアダマンタン12.9g、乾燥ジクロロメタン140mlを加え、混合物を24時間還流加熱した。反応液を室温まで冷却した後、反応液を0℃の2規定塩酸に加え、分離した水層をジクロロメタンで3回抽出した。得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶媒を留去し、得られた固体を少量のジクロロメタンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサンを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去し、1−フェニルアダマンタンを白色固体として11.7g(収率:92%)得た。   To a 300 ml three-necked flask equipped with a condenser tube, 7.22 g of magnesium, 0.5 g of 1,2-dibromoethane, and 20 ml of diethyl ether were added, and the atmosphere was replaced with nitrogen. While stirring at room temperature, 28.5 g of bromobenzene in 100 ml of diethyl ether Was slowly added dropwise. After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, the Grignard reagent prepared to remove residual magnesium was transferred to another 300 ml three-necked flask, and the Grignard reagent was concentrated under vacuum to obtain a white solid. Under nitrogen, 12.9 g of 1-bromoadamantane and 140 ml of dry dichloromethane were added to the solid Grignard reagent, and the mixture was heated to reflux for 24 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, the reaction solution was added to 2N hydrochloric acid at 0 ° C., and the separated aqueous layer was extracted with dichloromethane three times. The obtained organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was dissolved in a small amount of dichloromethane, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to obtain 11.7 g (yield: 92%) of 1-phenyladamantane as a white solid.

次に、300mlナスフラスコに1−フェニルアダマンタン10.6g、四塩化炭素100mlを加え、室温で撹拌しながら臭素50mlをゆっくりと加えた。室温で4時間撹拌した後、反応液を氷の入った飽和亜硫酸水素ナトリウム溶液にゆっくりと注ぎ、過剰の臭素を除去した。分離した水層をクロロホルムで3回抽出し、得られた有機層を水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶媒を留去し、得られた固体を少量のジクロロメタンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサンを溶離液として用い、カラム精製を行った。得られた溶液の溶媒を減圧留去し、1−(4−ブロモフェニル)アダマンタンを白色固体として14.4g(収率:99%)得た。   Next, 10.6 g of 1-phenyladamantane and 100 ml of carbon tetrachloride were added to a 300 ml eggplant flask, and 50 ml of bromine was slowly added while stirring at room temperature. After stirring at room temperature for 4 hours, the reaction solution was slowly poured into a saturated sodium hydrogen sulfite solution containing ice to remove excess bromine. The separated aqueous layer was extracted with chloroform three times, and the resulting organic layer was washed with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was dissolved in a small amount of dichloromethane, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane as an eluent. The solvent of the obtained solution was distilled off under reduced pressure to obtain 14.4 g (yield: 99%) of 1- (4-bromophenyl) adamantane as a white solid.

次に、窒素導入管、撹拌装置を備えた200ml三つ口フラスコに1−(4−ブロモフェニル)アダマンタン13.0g、ジクロロビス(トリフェニルホスフェン)パラジウム0.94g、ヨウ化銅0.43g、ジイソプロピルアミン60mlを加え、窒素気流下で撹拌しながら、3−メチル−1−ブチン−3−オール4.88gを加えた。60℃で10時間撹拌し、析出した塩をろ過した後、減圧濃縮した。得られた固体を少量の酢酸エチルに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去することで、1−((4−アダマンチル)フェニル)−3−メチル−1−ブチン−3−オールを白色固体として10.9g(収率:83%)得た。   Next, in a 200 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirring device, 13.0 g of 1- (4-bromophenyl) adamantane, 0.94 g of dichlorobis (triphenylphosphene) palladium, 0.43 g of copper iodide, 60 ml of diisopropylamine was added, and 4.88 g of 3-methyl-1-butyn-3-ol was added while stirring under a nitrogen stream. The mixture was stirred at 60 ° C. for 10 hours, the precipitated salt was filtered, and concentrated under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in a small amount of ethyl acetate, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane / ethyl acetate as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to give 10.9 g of 1-((4-adamantyl) phenyl) -3-methyl-1-butyn-3-ol as a white solid (yield: 83%).

次に、ディーンスターク、撹拌装置を備えた200mlナスフラスコに1−((4−アダマンチル)フェニル)−3−メチル−1−ブチン−3−オール10.0g、粉砕した水酸化ナトリウム13.6g、トルエン100mlを加え、加熱還流をして、共沸により系中に発生する水を除去した。反応液を室温まで冷却した後、水酸化ナトリウムをろ過して除去し、減圧濃縮した。得られた固体を少量の酢酸エチルに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去することで、1−(4−エチニルフェニル)アダマンタン(化合物(B))を白色固体として6.98g(収率:87%)得た。   Next, Dean Stark, 1-((4-adamantyl) phenyl) -3-methyl-1-butyn-3-ol 10.0 g, 13.6 g of crushed sodium hydroxide in a 200 ml eggplant flask equipped with a stirrer, 100 ml of toluene was added, and the mixture was heated to reflux to remove water generated in the system by azeotropic distillation. After the reaction solution was cooled to room temperature, sodium hydroxide was removed by filtration and concentrated under reduced pressure. The obtained solid was dissolved in a small amount of ethyl acetate, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane / ethyl acetate as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to obtain 6.98 g (yield: 87%) of 1- (4-ethynylphenyl) adamantane (compound (B)) as a white solid.

(合成例3:1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))の合成)
窒素導入管および撹拌装置を備えた200ml三つ口フラスコに1,3,5−トリブロモベンゼン3.15g、ジクロロビス(トリフェニルホスフェン)パラジウム0.7g、ヨウ化銅0.29g、トリエチルアミン50mlを加え、窒素気流下で撹拌しながら、上記合成例1で得られた化合物(A)を5.6g加えた。反応混合物を80℃で10時間撹拌した後、反応混合物を室温まで冷却して析出した塩をろ過した。得られた濾液に純水を加え、粗生成物を析出させた。析出した粗生成物を濾取し、純水で3回、ヘキサンで1回、洗浄した。更に、粗生成物を少量のトルエンに溶解させ、シリカゲルクロマトグラフィーに充填し、ヘキサン/酢酸エチルを溶離液として用い、カラム精製を行った。カラム精製により得られた溶液の溶媒を減圧留去することで、1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))を白色固体として3.7g(収率:73%)得た。
(Synthesis Example 3: Synthesis of 1,3,5-tris (2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (Compound (C)))
A 200 ml three-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube and a stirrer was charged with 3.15 g of 1,3,5-tribromobenzene, 0.7 g of dichlorobis (triphenylphosphene) palladium, 0.29 g of copper iodide and 50 ml of triethylamine. In addition, 5.6 g of the compound (A) obtained in Synthesis Example 1 was added while stirring under a nitrogen stream. After stirring the reaction mixture at 80 ° C. for 10 hours, the reaction mixture was cooled to room temperature and the precipitated salt was filtered. Pure water was added to the obtained filtrate to precipitate a crude product. The precipitated crude product was collected by filtration and washed 3 times with pure water and once with hexane. Furthermore, the crude product was dissolved in a small amount of toluene, packed in silica gel chromatography, and column purification was performed using hexane / ethyl acetate as an eluent. The solvent of the solution obtained by column purification was distilled off under reduced pressure to obtain 3.7 g of 1,3,5-tris (2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (compound (C)) as a white solid ( Yield: 73%).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(合成例4:化合物(D)の合成)
化合物(A)の代わりに、上記合成例2で合成した化合物(B)を用いた以外は、合成例3に記載の方法により、以下の化合物(D)を合成した。
(Synthesis Example 4: Synthesis of Compound (D))
The following compound (D) was synthesized by the method described in Synthesis Example 3 except that the compound (B) synthesized in Synthesis Example 2 was used instead of the compound (A).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(合成例5:化合物(E)の合成)
また、化合物(A)の代わりに、市販のフェニルエチニルベンゼンを用いた以外は、合成例3に記載の方法により、以下の化合物(E)を合成した。
(Synthesis Example 5: Synthesis of Compound (E))
Moreover, the following compound (E) was synthesize | combined by the method of the synthesis example 3 except having used commercially available phenylethynylbenzene instead of the compound (A).

Figure 2010070618
Figure 2010070618

(合成例6:3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))とのDiels-Alder生成物であるポリフェニレンの合成)
特開2000−191752号公報を参照して合成した3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン) 7.83g、および上記合成例3で得られた1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))3.36gを100ミリリットルのジフェニルエーテルに溶解させ、得られた溶液をフラスコ内に加えた。このフラスコ内を窒素置換して、溶液を200℃で加熱攪拌した。8時間加熱後、室温まで冷却した溶液を50ミリリットルのエタノールに加えた。この時に析出して得られる粉状固体として、3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))とのDiels-Alder生成物としてポリフェニレン(A−1)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−1)の重量平均分子量は、13,200であった。
(Synthesis Example 6: 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and 1,3,5-tris (2- (4-isopropylphenyl) Synthesis of polyphenylene, Diels-Alder product, with) ethynyl) benzene (compound (C))
7.83 g of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) synthesized with reference to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-191752, and the above synthesis example 3.36 g of 1,3,5-tris (2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (compound (C)) obtained in 3 was dissolved in 100 ml of diphenyl ether, and the resulting solution was placed in a flask. added. The inside of the flask was purged with nitrogen, and the solution was heated and stirred at 200 ° C. After heating for 8 hours, the solution cooled to room temperature was added to 50 ml of ethanol. As a powdered solid obtained by precipitation at this time, 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and 1,3,5-tris ( Polyphenylene (A-1) was obtained as a Diels-Alder product with 2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (compound (C)). The weight average molecular weight of polyphenylene (A-1) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 13,200.

(合成例7:3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と化合物(D)とのDiels-Alder生成物であるポリフェニレンの合成)
化合物(C)の代わりに、上記合成例4に記載した化合物(D)を用いた以外は、合成例6と同様の方法によって、ポリフェニレン(A−2)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−2)の重量平均分子量は8,700であった。
(Synthesis Example 7: Polyphenylene as a Diels-Alder product of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and compound (D) Synthesis)
Polyphenylene (A-2) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6 except that the compound (D) described in Synthesis Example 4 was used instead of the compound (C). The weight average molecular weight of polyphenylene (A-2) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 8,700.

(合成例8:3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と化合物(E)とのDiels-Alder生成物であるポリフェニレンの合成)
化合物(C)の代わりに、上記合成例5に記載した化合物(E)を用いた以外は、合成例6と同様の方法によって、ポリフェニレン(A−3)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−3)の重量平均分子量は36,500であった。
(Synthesis Example 8: Polyphenylene as a Diels-Alder product of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and compound (E) Synthesis)
Polyphenylene (A-3) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6 except that the compound (E) described in Synthesis Example 5 was used instead of the compound (C). The weight average molecular weight of polyphenylene (A-3) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 36,500.

(合成例9:1,3−ビス[(4−アダマンチル)フェニル] −2−プロパノン(化合物(F))の合成)
下記スキームに従って、1,3−ビス[(4−アダマンチル)フェニル] −2−プロパノンを合成した。
Synthesis Example 9 Synthesis of 1,3-bis [(4-adamantyl) phenyl] -2-propanone (Compound (F))
1,3-bis [(4-adamantyl) phenyl] -2-propanone was synthesized according to the following scheme.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

窒素導入管、撹拌装置を備えた200ml三つ口フラスコに1,3−ジフェニル−2−プロパノン10g、1−ブロモアダマンタン20.5g、1,2−ジクロロエタン100gを加え、窒素気流下撹拌しながら0℃まで反応液を冷却した。塩化鉄(III)0.771gを加え、室温で8時間撹拌した。水100gを反応液に加え、室温で1時間撹拌後、分離した水層をジクロロメタンで抽出した。得られた有機層を水で2回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。減圧下で溶媒を留去し、得られた固体をメタノールで再結晶することで、1,3−ビス[(4−アダマンチル)フェニル] −2−プロパノン(化合物(F))を白色固体として18.7g得た(収率82%)。   To a 200 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirring device, 10 g of 1,3-diphenyl-2-propanone, 20.5 g of 1-bromoadamantane, and 100 g of 1,2-dichloroethane were added, and the mixture was stirred while stirring under a nitrogen stream. The reaction solution was cooled to ° C. Iron (III) chloride 0.771g was added, and it stirred at room temperature for 8 hours. 100 g of water was added to the reaction solution, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then the separated aqueous layer was extracted with dichloromethane. The obtained organic layer was washed twice with water and dried over anhydrous magnesium sulfate. The solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was recrystallized from methanol to give 1,3-bis [(4-adamantyl) phenyl] -2-propanone (compound (F)) as a white solid. 0.7 g was obtained (yield 82%).

(合成例10:化合物(H)の合成例)
下記スキームに従って、化合物(H)を合成した。
(Synthesis Example 10: Synthesis Example of Compound (H))
Compound (H) was synthesized according to the following scheme.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

4,4’−ビス(フェニルグリオキサロイル)ジフェニルエーテル(化合物(G))6.51g、および上記合成例9で得られた1,3−ビス[(4−アダマンチル)フェニル] −2−プロパノン(化合物(F))14.7g、ならびに100ミリリットルの脱気エタノールを、窒素導入口を有する還流冷却器と攪拌装置をそなえた300ミリリットルフラスコに加えた。この混合物を加熱還流して均質な溶液を得た後、フラスコ内を1時間窒素パージした。続いて、当溶液を70℃に加熱しながら、エタノール10ミリリットルと水1ミリリットルに0.84gの水酸化カリウムを溶解させた溶液を20分かけて滴下した。滴下終了後、更に1時間反応溶液を加熱還流することで、目的の化合物(H)が生成し、固体の浮遊物として徐々に反応溶液中に出現した。反応溶液を室温まで冷却した後、1.0gの氷酢酸を加え、20分攪拌して残存する水酸化カリウムを中和した。反応溶液に浮遊する固体を濾過で採取し、漏斗内で50ミリリットルの純水、100ミリリットルのエタノールで洗浄することで化合物(H)の粗生成物を得た。得られた粗生成物をメタノールで再結晶させて、目的の化合物(H)を27.6g得た(収率70%)。   6.51 g of 4,4′-bis (phenylglyoxaloyl) diphenyl ether (compound (G)) and 1,3-bis [(4-adamantyl) phenyl] -2-propanone obtained in Synthesis Example 9 ( 14.7 g of Compound (F)) and 100 ml of degassed ethanol were added to a 300 ml flask equipped with a reflux condenser having a nitrogen inlet and a stirrer. The mixture was heated to reflux to obtain a homogeneous solution, and the flask was purged with nitrogen for 1 hour. Subsequently, while heating the solution to 70 ° C., a solution prepared by dissolving 0.84 g of potassium hydroxide in 10 ml of ethanol and 1 ml of water was added dropwise over 20 minutes. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was heated to reflux for an additional hour to produce the target compound (H), which gradually appeared in the reaction solution as a solid suspension. After the reaction solution was cooled to room temperature, 1.0 g of glacial acetic acid was added and stirred for 20 minutes to neutralize the remaining potassium hydroxide. The solid floating in the reaction solution was collected by filtration, and washed with 50 ml of pure water and 100 ml of ethanol in a funnel to obtain a crude product of compound (H). The obtained crude product was recrystallized from methanol to obtain 27.6 g of the target compound (H) (yield 70%).

(合成例11:化合物(H)と化合物(D)とのDiels-Alder生成物であるポリフェニレンの合成)
上記合成例10で得られた化合物(H)13.2g、および上記合成例4で得られた化合物(D)5.21gを120ミリリットルのジフェニルエーテルに溶解させ、得られた溶液をフラスコ内に加えた。このフラスコ内を窒素置換した上で、溶液を攪拌しながら加熱還流した。24時間加熱還流後、反応溶液を室温まで冷却し、これを200ミリリットルのエタノールに加えた。この時に析出して得られる粉状固体として化合物(H)と化合物(D)とのDiels-Alder反応体であるポリフェニレン(A−4)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−4)の重量平均分子量は、8,000であった。
(Synthesis Example 11: Synthesis of Polyphenylene as Diels-Alder Product of Compound (H) and Compound (D))
13.2 g of the compound (H) obtained in Synthesis Example 10 and 5.21 g of the compound (D) obtained in Synthesis Example 4 are dissolved in 120 ml of diphenyl ether, and the obtained solution is added to the flask. It was. The flask was purged with nitrogen, and the solution was heated to reflux with stirring. After heating under reflux for 24 hours, the reaction solution was cooled to room temperature and added to 200 ml of ethanol. At this time, polyphenylene (A-4) which is a Diels-Alder reactant of the compound (H) and the compound (D) was obtained as a powdery solid obtained by precipitation. The weight average molecular weight of polyphenylene (A-4) obtained by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 8,000.

(合成例12:グラフト重合用マクロモノマーとして使用する末端アクリル酸エステルポリスチレン(化合物(I))の合成)
還流トルエンで清浄にし、更に真空下で乾燥したガラス製重合反応容器に、700mLのシクロヘキサン(活性アルミナで脱水処理したもの)を充填した。この反応容器を55℃に保ちながら、水素化カルシウム上で蒸留精製したスチレン50.31gを添加した。さらに、sec−ブチルリチウムのヘプタン溶液を、sec−ブチルリチウム添加量がスチレンに対して3mol%相当になるよう添加して、スチレンのアニオン重合を行った。反応溶液を1時間攪拌した後、水素化カルシウム上で乾燥したエチレンオキシド0.6gを添加した。30分後、活性アルミナで脱水処理したテトラヒドロフラン10mLに溶解させたアクリル酸クロリド0.31gを添加した。更に30分後、この溶液を室温まで冷却し、1Lのメタノールに加えて、目的の末端アクリル酸エステルポリスチレン(化合物(I))を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、得られた化合物(I)の重量平均分子量(Mw)は3,800、数平均分子量(Mn)は3,600であった。
(Synthesis Example 12: Synthesis of terminal acrylic ester polystyrene (compound (I)) used as a macromonomer for graft polymerization)
A glass polymerization reaction vessel cleaned with refluxing toluene and dried under vacuum was charged with 700 mL of cyclohexane (dehydrated with activated alumina). While maintaining this reaction vessel at 55 ° C., 50.31 g of styrene distilled and purified on calcium hydride was added. Furthermore, the heptane solution of sec-butyllithium was added so that the addition amount of sec-butyllithium was equivalent to 3 mol% with respect to styrene, and styrene anion polymerization was performed. After stirring the reaction solution for 1 hour, 0.6 g of ethylene oxide dried over calcium hydride was added. After 30 minutes, 0.31 g of acrylic acid chloride dissolved in 10 mL of tetrahydrofuran dehydrated with activated alumina was added. After another 30 minutes, the solution was cooled to room temperature and added to 1 L of methanol to obtain the desired terminal acrylate polystyrene (compound (I)). The weight average molecular weight (Mw) of the obtained compound (I) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 3,800, and the number average molecular weight (Mn) was 3,600.

(合成例13:3,3’ −(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))とのDiels-Alder生成物に対して、空孔生成剤としてのポリスチレンをグラフト重合させたポリフェニレン化合物(A−5)の合成)
3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン) 7.83g、および上記合成例3で得られた1,3,5-トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))2.95g、更に合成例12で得られた末端アクリル酸エステルポリスチレン(化合物(I))4.62gを50ミリリットルのγ−ブチロラクトンに溶解させ、得られた溶液をフラスコ内に加えた。このフラスコ内を窒素置換した上で、溶液を200℃に加熱攪拌した。12時間加熱後、室温まで冷却した溶液を50ミリリットルのエタノールに加えた。この時に析出して得られる粉状固体として、3,3'−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と1,3,5−トリス(2−(4−イソプロピルフェニル)エチニル)ベンゼン(化合物(C))とのDiels-Alder生成物にポリスチレンがグラフト重合されたポリフェニレン(A−5)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−5)の重量平均分子量は39,300であった。
(Synthesis Example 13: 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and 1,3,5-tris (2- (4-isopropylphenyl) Synthesis of polyphenylene compound (A-5) obtained by graft polymerization of polystyrene as a pore-generating agent to Diels-Alder product with) ethynyl) benzene (compound (C))
7.83 g of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and 1,3,5-tris obtained in Synthesis Example 3 ( 2.95 g of 2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (compound (C)) and 4.62 g of the terminal acrylate ester polystyrene (compound (I)) obtained in Synthesis Example 12 were added to 50 ml of γ-butyrolactone. The resulting solution was added to the flask. The atmosphere in the flask was replaced with nitrogen, and the solution was heated and stirred at 200 ° C. After heating for 12 hours, the solution cooled to room temperature was added to 50 ml of ethanol. As a powdered solid obtained by precipitation at this time, 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and 1,3,5-tris ( Polyphenylene (A-5) in which polystyrene was graft-polymerized to a Diels-Alder product with 2- (4-isopropylphenyl) ethynyl) benzene (compound (C)) was obtained. The weight average molecular weight of polyphenylene (A-5) obtained by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 39,300.

(合成例14:3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と化合物(D)とのDiels-Alder生成物に対して、空孔生成剤としてのポリスチレンをグラフト重合させたポリフェニレン化合物(A−6)の合成)
化合物(C)の代わりに、合成例3に記載した化合物(D)を用いた以外は、合成例13と同様の方法によって、ポリフェニレン(A−6)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−6)の重量平均分子量は23,600であった。
(Synthesis Example 14: For a Diels-Alder product of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and compound (D), Synthesis of polyphenylene compound (A-6) obtained by graft polymerization of polystyrene as a pore-forming agent)
Polyphenylene (A-6) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 13, except that the compound (D) described in Synthesis Example 3 was used instead of the compound (C). The weight average molecular weight of polyphenylene (A-6) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 23,600.

(合成例15:3,3’−(オキシジ−1,4−フェニレン)ビス(2,4,5−トリフェニルシクロペンタジエノン)と化合物(E)とのDiels-Alder生成物に対して、空孔生成剤としてのポリスチレンをグラフト重合させたポリフェニレン化合物(A−7)の合成)
化合物(C)の代わりに、合成例3に記載した化合物(E)を用いた以外は、合成例13と同様の方法によって、ポリフェニレン(A−7)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−7)の重量平均分子量は38,600であった。
(Synthesis Example 15: For a Diels-Alder product of 3,3 ′-(oxydi-1,4-phenylene) bis (2,4,5-triphenylcyclopentadienone) and compound (E), (Synthesis of polyphenylene compound (A-7) obtained by graft polymerization of polystyrene as a pore-forming agent)
Polyphenylene (A-7) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 13, except that the compound (E) described in Synthesis Example 3 was used instead of the compound (C). The weight average molecular weight of polyphenylene (A-7) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 38,600.

(合成例16:化合物(H)と化合物(D)とのDiels-Alder生成物に対して、空孔生成剤としてのポリスチレンをグラフト重合させたポリフェニレン化合物(A−8)の合成)
合成例10で得られた化合物(H)13.20g、および合成例3で得られた化合物(D)4.57g、さらに、合成例12で得られた末端アクリル酸エステルポリスチレン(化合物(I))4.62gを100ミリリットルのγ−ブチロラクトンに溶解させ、得られた溶液をフラスコ内に加えた。このフラスコ内を窒素置換して、溶液を220℃で加熱攪拌した。24時間加熱後、室温まで冷却した溶液を200ミリリットルのエタノールに加えた。この時に析出して得られる粉状固体として、化合物(H)と化合物(D)とのDiels-Alder生成物にポリスチレンがグラフト重合されたポリフェニレン(A−8)を得た。GPC(ゲル透過クロマトグラフィー)によりポリスチレン標準換算で求めた、ポリフェニレン(A−8)の重量平均分子量は29,300であった。
(Synthesis Example 16: Synthesis of polyphenylene compound (A-8) obtained by graft-polymerizing polystyrene as a pore-generating agent to a Diels-Alder product of compound (H) and compound (D))
13.20 g of the compound (H) obtained in Synthesis Example 10, 4.57 g of the compound (D) obtained in Synthesis Example 3, and the terminal acrylate ester polystyrene obtained in Synthesis Example 12 (Compound (I)) ) 4.62 g was dissolved in 100 ml of γ-butyrolactone and the resulting solution was added to the flask. The inside of the flask was purged with nitrogen, and the solution was heated and stirred at 220 ° C. After heating for 24 hours, the solution cooled to room temperature was added to 200 ml of ethanol. As a pulverulent solid obtained by precipitation at this time, polyphenylene (A-8) in which polystyrene was graft-polymerized to the Diels-Alder product of the compound (H) and the compound (D) was obtained. The weight average molecular weight of polyphenylene (A-8) determined by GPC (gel permeation chromatography) in terms of polystyrene standard was 29,300.

<絶縁膜形成用組成物の調製>
上記合成例で得られた各種ポリフェニレン化合物(A−1)〜(A−8)1.0g、および、密着助剤としてビニルトリアセトキシシランのオリゴマー(重量平均分子量:360)を全固形成分に対して3.0質量%となるように、溶剤(11g)に添加し、完全溶解させることで絶縁膜形成用組成物を調製した。絶縁膜形成用組成物の調製に用いたポリフェニレン化合物と溶剤の種類、溶剤の混合比(質量比)などについて、表1にまとめて示す。
なお、上記のビニルトリアセトキシシランのオリゴマーは、ビニルトリアセトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、Z−6075)23.2gを、18.3MΩの抵抗率を有する脱イオン水5.4gと混合し、当混合物を室温で45分攪拌し、ビニルトリアセトキシシランを加水分解反応させて合成した。
<Preparation of composition for insulating film formation>
1.0 g of various polyphenylene compounds (A-1) to (A-8) obtained in the above synthesis examples, and vinyl triacetoxysilane oligomer (weight average molecular weight: 360) as an adhesion assistant for all solid components The composition for forming an insulating film was prepared by adding to a solvent (11 g) so as to be 3.0% by mass and completely dissolving it. Table 1 summarizes the types of polyphenylene compound and solvent used in the preparation of the insulating film forming composition, the mixing ratio (mass ratio) of the solvent, and the like.
The oligomer of vinyltriacetoxysilane is obtained by mixing 23.2 g of vinyltriacetoxysilane (manufactured by Toray Dow Corning, Z-6075) with 5.4 g of deionized water having a resistivity of 18.3 MΩ. The mixture was stirred at room temperature for 45 minutes and synthesized by hydrolyzing vinyltriacetoxysilane.

<評価用塗膜付きウェハーの作製>
上記要領にて調製した各絶縁膜形成用塗布液を、東京エレクトロン社製スピンコーターACT−8 SODを用いて基板抵抗値7Ω/cmの8インチベアシリコンウェハー上にスピン塗布した。塗布後の膜を110℃で60秒間、続いて200℃で60秒間ベークした。得られた塗膜付きウェハーについて、表1に示した方法でキュアし、評価用ウェハーを作製した。
なお、表1に記載したキュア方法のうち、ファーネスキュアとは窒素置換された400℃のクリーンオーブン内で1時間膜付きウェハーを曝すキュア方法である。また、電子線キュアとは、ヘリウムガス雰囲気で真空度10Torrに調整された真空チャンバ内に設置された350℃ホットプレート上で、加速電圧13keVの電子線を照射しながら50秒キュアする方法である。更に、ポロジェン脱離工程とは、上述のファーネスキュアまたは電子線キュアを行うことで硬化させた膜を、窒素置換した420℃のクリーンオーブン内に1時間曝すことで、空孔形成剤であるポリスチレンを分解除去し、膜中に空孔を形成させる工程である。
<Production of wafer with coating film for evaluation>
Each insulating film forming coating solution prepared as described above was spin-coated on an 8-inch bare silicon wafer having a substrate resistance of 7 Ω / cm using a spin coater ACT-8 SOD manufactured by Tokyo Electron. The coated film was baked at 110 ° C. for 60 seconds, followed by 200 ° C. for 60 seconds. About the obtained wafer with a coating film, it cured by the method shown in Table 1, and produced the wafer for evaluation.
Of the curing methods described in Table 1, furnace curing is a curing method in which a wafer with a film is exposed for one hour in a 400 ° C. clean oven purged with nitrogen. Electron beam curing is a method of curing for 50 seconds while irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 13 keV on a 350 ° C. hot plate installed in a vacuum chamber adjusted to a vacuum degree of 10 Torr in a helium gas atmosphere. . Furthermore, the porogen desorption process is a pore forming agent polystyrene by exposing the film cured by performing the above-described furnace cure or electron beam cure to a nitrogen-substituted 420 ° C. clean oven for 1 hour. This is a step of decomposing and removing pores to form pores in the film.

<膜誘電率の測定>
上記要領で得られた膜の比誘電率を、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバおよび横河ヒューレットパッカード社製のHP4285A LCR meterを用いて、1MHzにおける電気容量値から算出した。結果をまとめて表1に示す。
<Measurement of film dielectric constant>
The relative dielectric constant of the film obtained as described above was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and a HP4285A LCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard. The results are summarized in Table 1.

<機械強度(ヤング率)>
上記要領で得られた膜の機械強度として、MTS社製ナノインデンターSA2を使用してヤング率(25℃)を測定した。結果をまとめて表1に示す。
<Mechanical strength (Young's modulus)>
As the mechanical strength of the film obtained in the above manner, Young's modulus (25 ° C.) was measured using a nanoindenter SA2 manufactured by MTS. The results are summarized in Table 1.

Figure 2010070618
Figure 2010070618

表1中の溶剤の略号はそれぞれ、以下の溶媒を意味する。
(D−1):シクロヘキサノン
(D−2):2−ヘプタノン
(D−3):γ−ブチロラクトン
Abbreviations of solvents in Table 1 mean the following solvents, respectively.
(D-1): Cyclohexanone (D-2): 2-heptanone (D-3): γ-butyrolactone

上記表1において、比較例1および2は、ポリフェニレン(A−3)を含む本発明に該当しない組成物から得られた膜について、ファーネスキュアおよび電子線キュアを行った場合の性能比較を示している。この場合、ファーネスキュアと電子線キュアとの間で、膜のヤング率に大きな差を生じていないことが分かった。
これに対して、実施例1〜12は、ポリフェニレン(A−1)、(A−2)または(A−4)を含む、本発明に該当する組成物から得られた塗膜に関する評価結果である。この場合、各実施例において、比較例よりも良好な膜誘電率およびヤング率を示すことが分かった。また、ファーネスキュアおよび電子線キュアを行った場合の性能比較においては、何れもファーネスキュアに比べ、電子線キュアを適用することで膜のヤング率が飛躍的に向上していることが分かった。
In Table 1 above, Comparative Examples 1 and 2 show a performance comparison when performing a furnace cure and an electron beam cure on a film obtained from a composition not including the present invention containing polyphenylene (A-3). Yes. In this case, it was found that there was no significant difference in the Young's modulus of the film between the furnace cure and the electron beam cure.
On the other hand, Examples 1-12 are the evaluation result regarding the coating film obtained from the composition applicable to this invention containing polyphenylene (A-1), (A-2) or (A-4). is there. In this case, it was found that each example showed better film dielectric constant and Young's modulus than the comparative example. Further, in the performance comparison between the furnace cure and the electron beam cure, it was found that the Young's modulus of the film was dramatically improved by applying the electron beam cure in comparison with the furnace cure.

また、比較例3および4は、空孔形成剤(ポリスチレン)がグラフト共重合されたポリフェニレン(A−7)を含む、本発明の組成物に該当しない組成物から得られた塗膜について、ファーネスキュアおよび電子線キュアを行った場合の性能比較を示している。この場合、空孔形成剤が含有されているにも関わらず、膜の誘電率が殆ど低減されていなかった。これは、空孔形成剤であるポリスチレンが分解・気化した後、ポリスチレンに占有されていたドメインが空孔として絶縁膜中に残存できずに消失してしまったものと考えられる。
これに対して、実施例13〜24は、空孔形成剤(ポリスチレン)がグラフト重合されたポリフェニレン(A−5)、(A−6)または(A−8)を含む、本発明に該当する組成物から得られた塗膜に関する評価結果である。この場合、各実施例において良好な膜誘電率およびヤング率を示し、特に電子線キュアを行った膜について、その誘電率が大きく低減されていることが分かった。
Further, Comparative Examples 3 and 4 are examples of coatings obtained from compositions that do not fall under the composition of the present invention, including polyphenylene (A-7) in which a pore-forming agent (polystyrene) is graft-copolymerized. The performance comparison when performing curing and electron beam curing is shown. In this case, although the pore forming agent was contained, the dielectric constant of the film was hardly reduced. This is presumably because after the polystyrene as the pore forming agent was decomposed and vaporized, the domains occupied by the polystyrene could not remain as pores in the insulating film but disappeared.
On the other hand, Examples 13-24 correspond to this invention containing the polyphenylene (A-5), (A-6), or (A-8) by which the void | hole formation agent (polystyrene) was graft-polymerized. It is an evaluation result regarding the coating film obtained from the composition. In this case, each example showed good film dielectric constant and Young's modulus, and it was found that the dielectric constant was greatly reduced especially for the film subjected to electron beam curing.

Claims (6)

少なくとも1つのシクロペンタジエノン基を有する化合物と、少なくとも1つのアセチレン基を有する化合物とのディールスアルダー反応によって形成されるポリフェニレンを含有する絶縁膜形成用組成物であって、前記ポリフェニレンが第2級炭素原子を含有する置換基を有することを特徴とする絶縁膜形成用組成物。   An insulating film forming composition comprising polyphenylene formed by a Diels-Alder reaction between a compound having at least one cyclopentadienone group and a compound having at least one acetylene group, wherein the polyphenylene is a secondary compound A composition for forming an insulating film, which has a substituent containing a carbon atom. 前記第2級炭素原子を含有する置換基が、炭素数3〜12の分岐状アルキル基または多環状シクロアルキル基である請求項1に記載の絶縁膜形成用組成物。   The composition for forming an insulating film according to claim 1, wherein the substituent containing the secondary carbon atom is a branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms or a polycyclic cycloalkyl group. 前記ポリフェニレンが、一般式(a)で表される化合物、一般式(c)で表される化合物、一般式(d)で表される化合物、一般式(e)で表される化合物、および一般式(f)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む出発原料から合成されたポリフェニレンである請求項1または2に記載の絶縁膜形成用組成物。
Figure 2010070618
(一般式(a)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。
一般式(c)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。yは、3〜6の整数を表す。
一般式(d)中、Rは、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。
一般式(e)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。
一般式(f)中、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、芳香族基、または第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。Arは、ベンゼン基、ナフタレン基、ビフェニル基、9,9−ジフェニルフルオレン基、または一般式(b)で表される基を表す。なお、RとRの少なくとも一方は、第2級炭素原子を含有する置換基を有する芳香族基を表す。)
Figure 2010070618
(一般式(b)中、Zは−O−、−S−、アルキレン、−O−CF−、ペルフルオロアルキレン、またはアリーレン基を表す。)
The polyphenylene is a compound represented by general formula (a), a compound represented by general formula (c), a compound represented by general formula (d), a compound represented by general formula (e), and general The composition for forming an insulating film according to claim 1 or 2, wherein the composition is polyphenylene synthesized from a starting material containing at least one selected from the group consisting of compounds represented by formula (f).
Figure 2010070618
(In General Formula (a), R 1 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 1 represents a benzene group, a naphthalene group, or a biphenyl group. , 9,9-diphenylfluorene group or a group represented by the general formula (b).
In general formula (c), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 3 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). y represents an integer of 3 to 6.
In general formula (d), R 2 represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 2 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b).
In general formula (e), R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). Note that at least one of R 1 and R 2 represents an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom.
In General Formula (f), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aromatic group, or an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. Ar 4 represents a benzene group, a naphthalene group, a biphenyl group, a 9,9-diphenylfluorene group, or a group represented by the general formula (b). Note that at least one of R 1 and R 2 represents an aromatic group having a substituent containing a secondary carbon atom. )
Figure 2010070618
(In the general formula (b), Z represents —O—, —S—, alkylene, —O—CF 2 —, perfluoroalkylene, or an arylene group.)
前記ポリフェニレンが、少なくとも1種の前記一般式(a)で表される化合物と、少なくとも1種の前記一般式(c)で表される化合物とを含む出発原料から合成されたポリフェニレンである請求項3に記載の絶縁膜形成用組成物。   The polyphenylene is a polyphenylene synthesized from a starting material containing at least one compound represented by the general formula (a) and at least one compound represented by the general formula (c). 3. The composition for forming an insulating film according to 3. 請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を基板上に塗布して、塗膜を得る膜形成工程と、膜形成工程で得られた前記塗膜に電子線を照射して、前記塗膜を硬化させる硬化工程とを含む絶縁膜の製造方法。   A composition for forming an insulating film according to any one of claims 1 to 4 is applied on a substrate to obtain a coating film, and the coating film obtained in the film forming process is irradiated with an electron beam. And a method for producing an insulating film, comprising: a curing step for curing the coating film. 請求項5に記載の製造方法より得られる絶縁膜を有する電子デバイス。   An electronic device having an insulating film obtained by the manufacturing method according to claim 5.
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