JP2010070727A - Composition for forming insulating film, insulating film, and electronic device - Google Patents

Composition for forming insulating film, insulating film, and electronic device Download PDF

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恭平 荒山
Kenji Wada
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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming an insulating film forming a film exhibiting a low dielectric constant, high mechanical strength, and high heat resistance, an insulating film obtained by using the above composition, a method for producing the insulating film by using the above composition, and an electronic device having the insulating film as a structural layer. <P>SOLUTION: The composition for forming an insulating film comprises a polymer containing repeating units having a branched structure represented by general formula (1). In the general formula (1), X is a cage structure; Y is an aromatic hydrocarbon group; R<SP>1</SP>is an aromatic hydrocarbon group; R<SP>2</SP>is a substituent; (*) is a bonding site; (a) is an integer of 0-18; (b) is an integer of 0-6; (c) is an integer of 2-7; and (d) is an integer of 1-3. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、絶縁膜形成用組成物、これを用いて得られる絶縁膜、この絶縁膜を製造する方法、及びこの絶縁膜を有する電子デバイスに関する。   The present invention relates to a composition for forming an insulating film, an insulating film obtained by using the composition, a method for producing the insulating film, and an electronic device having the insulating film.

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

有機ポリマー系の層間絶縁膜としては古くからポリベンゾオキサゾール、ポリイミド、ポリアリーレン(エーテル)などが開示されているが、高速デバイスを実現するためには更に誘電率の低い材料が要望されている。これらの材料のようにポリマー分子内に酸素、窒素、硫黄等のヘテロ原子や芳香族炭化水素ユニットを導入すると、高モル分極に起因して誘電率が高くなったり、吸湿に起因して経時で誘電率が上昇したりする場合があり、さらには電子デバイスの信頼性を損なう問題が生じることがあるため改良が必要であった。   Polybenzoxazole, polyimide, polyarylene (ether), and the like have been disclosed as organic polymer-based interlayer insulating films for a long time. However, in order to realize a high-speed device, a material having a lower dielectric constant is desired. Introducing heteroatoms such as oxygen, nitrogen, sulfur and aromatic hydrocarbon units into the polymer molecule as in these materials, the dielectric constant increases due to high molar polarization, and over time due to moisture absorption. In some cases, the dielectric constant may increase, and further problems may occur that impair the reliability of the electronic device.

一方、飽和炭化水素で構成されるポリマーは、含ヘテロ原子ユニットや芳香族炭化水素ユニットで構成されるポリマーと比べてモル分極が小さくなるため、より低い誘電率を示すという利点がある。しかし、例えば、ポリエチレンなどのフレキシビリティーの高い炭化水素で構成されるポリマーは耐熱性が不十分であり、電子デバイス用途に利用することはできない。
また、特許文献1には、リジットなカゴ型構造の飽和炭化水素であるアダマンタンやジアマンタンを分子内に導入したポリマーが開示されているが、高速デバイスを実現するためには、その特性(誘電率、耐熱性、機械強度など)では必ずしも満足できるものではなく、特に、更なる誘電率の低減が強く要望されていた。
On the other hand, a polymer composed of saturated hydrocarbons has an advantage that it exhibits a lower dielectric constant because its molar polarization is smaller than that of a polymer composed of heteroatom-containing units or aromatic hydrocarbon units. However, for example, a polymer composed of a highly flexible hydrocarbon such as polyethylene has insufficient heat resistance and cannot be used for electronic device applications.
Patent Document 1 discloses a polymer in which adamantane or diamantane, which is a saturated hydrocarbon having a rigid cage structure, is introduced into a molecule. In order to realize a high-speed device, its characteristics (dielectric constant) are disclosed. , Heat resistance, mechanical strength, etc.) are not always satisfactory, and in particular, there has been a strong demand for further reduction of the dielectric constant.

特表2005−522528号公報JP 2005-522528 A

本発明は、上記のような実情に鑑みて、低誘電率、高機械強度および高耐熱性を示す膜を形成することができる絶縁膜形成用組成物、この絶縁膜形成用組成物を用いて得られる絶縁膜、この絶縁膜形成用組成物を用いて絶縁膜を製造する方法、および、この絶縁膜を構成層として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 invention uses an insulating film forming composition capable of forming a film exhibiting a low dielectric constant, high mechanical strength, and high heat resistance, and the insulating film forming composition. It is an object to provide an insulating film to be obtained, a method for producing an insulating film using the composition for forming an insulating film, and an electronic device having the insulating film as a constituent layer.

本発明者らが、鋭意検討を行ったところ、所定の繰り返し単位および高い分岐度を有する重合体が優れた溶液への溶解性を示し、この重合体を含む組成物から得られる膜は、加工性に優れ、面状が良く、低誘電率および高耐熱性を示すことを見出した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a polymer having a predetermined repeating unit and a high degree of branching exhibits excellent solubility in a solution, and a film obtained from a composition containing this polymer is processed. It has been found that it has excellent properties, good surface shape, low dielectric constant and high heat resistance.

つまり、本発明者らは、上記課題が下記の<1>〜<7>の構成により解決されることを見出した。   That is, the present inventors have found that the above problem is solved by the following <1> to <7> configurations.

<1> 一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体、を含有する絶縁膜形成用組成物。 <1> The composition for insulating film formation containing the polymer containing the repeating unit which has a branched structure represented by General formula (1).

Figure 2010070727
Figure 2010070727

(一般式(1)中、Xは、カゴ型構造を表す。Yは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、芳香族炭化水素基を、Rは置換基を表す。「*」は結合位置を表す。aは0〜18の整数を、bは0〜6の整数を、cは2〜7の整数を、dは1〜3の整数を表す。)
<2> 前記重合体が、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)−MALLS(多角度光散乱検出器)を用いて測定される、RMS半径(nm)およびモル分子量(g/mol)を、RMS半径(nm)が縦軸、モル分子量(g/mol)が横軸である両対数グラフにプロットして、得られる直線の傾きが0.25〜0.60(nm/(g/mol))となる分岐度を有する重合体である、<1>に記載の絶縁膜形成用組成物。
<3> 一般式(1)中のYで表される前記芳香族炭化水素基が、ベンゼン環基である<1>または<2>に記載の絶縁膜形成用組成物。
<4> 一般式(1)中の前記カゴ型構造が、アダマンタン、ビアダマンタン、またはジアマンタンである<1>〜<3>のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
<5> 前記重合体が、一般式(2)で表される繰り返し単位、一般式(3)で表される繰り返し単位、および一般式(4)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する重合体である<1>〜<4>のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
(In general formula (1), X represents a cage structure, Y represents an aromatic hydrocarbon group, R 1 represents an aromatic hydrocarbon group, and R 2 represents a substituent. “*”. Represents a bonding position, a represents an integer of 0 to 18, b represents an integer of 0 to 6, c represents an integer of 2 to 7, and d represents an integer of 1 to 3.)
<2> The RMS radius (nm) and molar molecular weight (g / mol) of the polymer measured using GPC (gel permeation chromatography) -MALLS (multi-angle light scattering detector), Plotting on a log-log graph with the RMS radius (nm) on the vertical axis and the molar molecular weight (g / mol) on the horizontal axis, the slope of the resulting straight line is 0.25 to 0.60 (nm / (g / mol) The composition for forming an insulating film according to <1>, which is a polymer having a degree of branching.
<3> The composition for forming an insulating film according to <1> or <2>, wherein the aromatic hydrocarbon group represented by Y in the general formula (1) is a benzene ring group.
<4> The composition for forming an insulating film according to any one of <1> to <3>, wherein the cage structure in the general formula (1) is adamantane, biadamantane, or diamantane.
<5> The polymer is selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (2), a repeating unit represented by the general formula (3), and a repeating unit represented by the general formula (4). The composition for forming an insulating film according to any one of <1> to <4>, which is a polymer having at least one kind.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

(一般式(2)〜一般式(4)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、置換基を表す。「*」は結合位置を表す。eは0〜6の整数を、fは0〜4の整数を、gは2〜7の整数を、hは1〜2の整数を表す。)
<6> 基板上に、<1>〜<5>のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を塗布して、塗膜を形成する膜形成工程と、
前記塗膜に電子線または紫外線の高エネルギー線を照射して、硬化させる硬化工程とを備える、絶縁膜の製造方法。
<7> <1>〜<5>のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜。
<8> <7>に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。
(In General Formula (2) to General Formula (4), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. R 2 represents a substituent. “*” Represents a bonding position. E represents 0 to 6. An integer, f represents an integer of 0 to 4, g represents an integer of 2 to 7, and h represents an integer of 1 to 2.)
<6> A film forming step of forming a coating film by applying the insulating film forming composition according to any one of <1> to <5> on the substrate;
The manufacturing method of an insulating film provided with the hardening process which irradiates the said coating film with the high energy ray of an electron beam or an ultraviolet-ray, and is hardened.
<7> An insulating film formed using the insulating film forming composition according to any one of <1> to <5>.
<8> An electronic device having the insulating film according to <7>.

本発明によれば、低誘電率、高機械強度および高耐熱性を示す膜を形成することができる絶縁膜形成用組成物、この絶縁膜形成用組成物を用いて得られる絶縁膜、この絶縁膜形成用組成物を用いて絶縁膜を製造する方法、および、この絶縁膜を構成層として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, an insulating film forming composition capable of forming a film exhibiting a low dielectric constant, high mechanical strength, and high heat resistance, an insulating film obtained using the insulating film forming composition, and the insulating film A method for producing an insulating film using the film forming composition and an electronic device having the insulating film as a constituent layer can be provided.

以下に、本発明に係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、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一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体について説明する。
Below, the composition for insulating film formation concerning this invention, the insulating film obtained from this composition for insulating film formation, and the manufacturing method of an insulating film are demonstrated in detail.
First, the polymer which has a repeating unit represented by General formula (1) contained in the composition for insulating film formation is demonstrated.

<一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体>
本発明の絶縁膜形成用組成物は、一般式(1)で表される繰り返し単位を含む重合体を含有する。なお、一般式(1)で表される繰り返し単位は、分岐構造を有する。主鎖内に分岐構造を有するこの重合体を使用することにより、低誘電率かつ優れた耐熱性を示す膜を得ることができる。
<Polymer containing a repeating unit represented by the general formula (1) having a branched structure>
The composition for insulating film formation of this invention contains the polymer containing the repeating unit represented by General formula (1). In addition, the repeating unit represented by General formula (1) has a branched structure. By using this polymer having a branched structure in the main chain, a film having a low dielectric constant and excellent heat resistance can be obtained.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

(一般式(1)中、Xは、カゴ型構造を表す。Yは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、芳香族炭化水素基を、Rは置換基を表す。「*」は結合位置を表す。aは0〜18の整数を、bは0〜6の整数を、cは2〜7の整数を、dは1〜3の整数を表す。) (In general formula (1), X represents a cage structure, Y represents an aromatic hydrocarbon group, R 1 represents an aromatic hydrocarbon group, and R 2 represents a substituent. “*”. Represents a bonding position, a represents an integer of 0 to 18, b represents an integer of 0 to 6, c represents an integer of 2 to 7, and d represents an integer of 1 to 3.)

一般式(1)中、Xは、カゴ型構造を表す。本発明において「カゴ型構造」とは、共有結合した原子で形成された複数の環によって容積が定まり、容積内に位置する点は環を通過せずには容積から離れることができないような分子を指す。例えば、アダマンタン構造はカゴ型構造と考えられる。対照的にノルボルナン(ビシクロ[2.2.1]ヘプタン)などの単一架橋を有する環状構造は、単一架橋した環状化合物の環が容積を定めないことから、カゴ型構造とは考えられない。   In general formula (1), X represents a cage structure. In the present invention, the “cage structure” is a molecule whose volume is determined by a plurality of rings formed by covalently bonded atoms, and a point located within the volume cannot leave the volume without passing through the ring. Point to. For example, an adamantane structure is considered a cage structure. In contrast, a cyclic structure having a single bridge, such as norbornane (bicyclo [2.2.1] heptane), is not considered a cage structure because the ring of the single bridged cyclic compound does not define volume. .

本発明のカゴ型構造は、飽和、不飽和結合のいずれを含んでいてもよく、酸素、窒素、硫黄などのヘテロ原子を含んでもよいが、低誘電率の見地から飽和炭化水素が好ましい。   The cage structure of the present invention may contain either a saturated or unsaturated bond and may contain a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur, but a saturated hydrocarbon is preferred from the viewpoint of a low dielectric constant.

本発明のカゴ型構造は、好ましくはアダマンタン、ビアダマンタン、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタンまたはドデカヘドランなどの構造であり、低誘電性および耐熱性の観点より、より好ましくはアダマンタン、ビアダマンタンまたはジアマンタンである。   The cage structure of the present invention is preferably a structure such as adamantane, biadamantane, diamantane, triamantane, tetramantane or dodecahedran, and more preferably adamantane, biadamantane or diamantane from the viewpoint of low dielectric properties and heat resistance. is there.

一般式(1)中のXで表されるカゴ型構造は、(a+c+1)価の基である。より具体的には、一般式(1)中でXは、Yと結合し、a個のR基を有し、さらに、c個の他の繰り返し単位と結合する基である。なかでも、Xの価数としては、3〜6価が好ましく、3〜4がより好ましい。 The cage structure represented by X in the general formula (1) is an (a + c + 1) -valent group. More specifically, in the general formula (1), X is a group that is bonded to Y, has a R 1 groups, and is bonded to other c repeating units. Especially, as a valence of X, 3-6 valence is preferable and 3-4 are more preferable.

一般式(1)中のYは、芳香族炭化水素基を表す。炭素数6〜25が好ましく、炭素数6〜15がより好ましく、炭素数6〜10が特に好ましい。具体的には、ベンゼン環基、ナフタレン環基、ビフェニル環基、アントラセン環基、テトラセン環基、ペンタセン環基、フェナントレン環基、ピレン環基、9,9−ジフェニルフルオレン環基、テトラフェニルメタン環基、スピロビフルオレン環基などであり、好ましくはベンゼン環基、ナフタレン環基、より好ましくはベンゼン環基である。   Y in the general formula (1) represents an aromatic hydrocarbon group. 6 to 25 carbon atoms are preferable, 6 to 15 carbon atoms are more preferable, and 6 to 10 carbon atoms are particularly preferable. Specifically, benzene ring group, naphthalene ring group, biphenyl ring group, anthracene ring group, tetracene ring group, pentacene ring group, phenanthrene ring group, pyrene ring group, 9,9-diphenylfluorene ring group, tetraphenylmethane ring Group, a spirobifluorene ring group, etc., preferably a benzene ring group, a naphthalene ring group, more preferably a benzene ring group.

一般式(1)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。芳香族炭化水素基としては特に限定されず、さらに任意の置換基を有していてもよい。炭素数6〜25が好ましく、炭素数6〜15がより好ましく、炭素数6〜10が特に好ましい。具体的には、ベンゼン環基、ナフタレン環基、ビフェニル環基、アントラセン環基、テトラセン環基、ペンタセン環基、フェナントレン環基、ピレン環基、9,9−ジフェニルフルオレン環基、テトラフェニルメタン環基、スピロビフルオレン環基などであり、好ましくはベンゼン環基、ナフタレン環基、より好ましくはベンゼン環基である。 In general formula (1), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. It does not specifically limit as an aromatic hydrocarbon group, Furthermore, you may have arbitrary substituents. 6 to 25 carbon atoms are preferable, 6 to 15 carbon atoms are more preferable, and 6 to 10 carbon atoms are particularly preferable. Specifically, benzene ring group, naphthalene ring group, biphenyl ring group, anthracene ring group, tetracene ring group, pentacene ring group, phenanthrene ring group, pyrene ring group, 9,9-diphenylfluorene ring group, tetraphenylmethane ring Group, a spirobifluorene ring group, etc., preferably a benzene ring group, a naphthalene ring group, more preferably a benzene ring group.

で表される芳香族炭化水素基上の任意の置換基としては、本発明の効果を損なわない限り、どのような置換基であってもよい。具体的には、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)、アルキル基(直鎖、分岐または環状のアルキル基であり、ビシクロアルキル基やカゴ型構造を有する基のように多環アルキル基であってもよい。炭素数1〜20が好ましく、炭素数1〜10がより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基などが挙げられる)、アルケニル基(直鎖、分岐鎖、または環状でもよい。炭素数2〜20が好ましく、炭素数2〜10がより好ましい。具体的には、ビニル基、アリル基、プレニル基などが挙げられる)、アルキニル基(直鎖、分岐鎖、または環状でもよく、炭素数2〜20が好ましく、炭素数2〜10がより好ましい。具体的には、エチニル基、フェニルエチニル基などが挙げられる)、アリール基(具体的には、フェニル基、ナフチル基、アントラセン基、フェナントレン基、テトラセン基、ペンタセン基、フルオレン基)、ヘテロ環基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ヘテロ環オキシカルボニル基、カルバモイル基(置換基を有するカルバモイル基としては、例えば、N−ヒドロキシカルバモイル基、N−アシルカルバモイル基、N−スルホニルカルバモイル基、N−カルバモイルカルバモイル基、チオカルバモイル基、N−スルファモイルカルバモイル基、N−(アルキルまたはアリール)カルバモイル基、N,N−ジ(アルキルまたはアリール)カルバモイル基)、カルバゾイル基、カルボキシ基またはその塩、オキサリル基、オキサモイル基、シアノ基、カルボンイミドイル基(Carbonimidoyl基)、ホルミル基、ヒドロキシ基、アルコキシ基(エチレンオキシ基またはプロピレンオキシ基を繰り返し単位に含む基を含む)、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシルオキシ基、(アルコキシまたはアリールオキシ)カルボニルオキシ基、カルバモイルオキシ基、スルホニルオキシ基、アミノ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)アミノ基、アシルアミノ基、スルホンアミド基、ウレイド基、チオウレイド基、N−ヒドロキシウレイド基、イミド基、(アルコキシまたはアリールオキシ)カルボニルアミノ基、スルファモイルアミノ基、セミカルバジド基、チオセミカルバジド基、ヒドラジノ基、アンモニオ基、オキサモイルアミノ基、N−(アルキルまたはアリール)スルホニルウレイド基、N−アシルウレイド基、N−アシルスルファモイルアミノ基、ヒドロキシアミノ基、ニトロ基、四級化された窒素原子を含むヘテロ環基(例えば、ピリジニオ基、イミダゾリオ基、キノリニオ基、イソキノリニオ基)、イソシアノ基、イミノ基、メルカプト基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)チオ基、(アルキル、アリール、またはヘテロ環)ジチオ基、(アルキルまたはアリール)スルホニル基、(アルキルまたはアリール)スルフィニル基、スルホ基またはその塩、スルファモイル基(置換基を有するスルファモイル基としては、例えば、N−アシルスルファモイル基、N−スルホニルスルファモイル基)またはその塩、ホスフィノ基、ホスフィニル基、ホスフィニルオキシ基、ホスフィニルアミノ基、シリル基などが挙げられる。これらの基は更に任意の置換基を有していてもよい。
このうち好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル基、アリル基、プレニル基等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル基、フェニルエチニル基等)、炭素数6〜20のアリール基(フェニル基、ナフチル基、アントラセン基等)、炭素数1〜10のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基等)、炭素数6〜20のアリールオキシ基(フェノキシ基等)、炭素数1〜10のアシルオキシ基(アセトキシ基等)、炭素数0〜20のシリル基(トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基、トリメトキシシリル基等)である。これらの基は、更に任意の置換基を有していてもよい。
より好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル基、アリル基、プレニル基等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル基、フェニルエチニル基等)、炭素数6〜20のアリール基(フェニル基、ナフチル基、アントラセン基等)であり、特に好ましくは炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、アダマンチル基等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル基、フェニルエチニル基等)である。
Any substituent on the aromatic hydrocarbon group represented by R 1 may be any substituent as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, a halogen atom (a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom), an alkyl group (a linear, branched, or cyclic alkyl group, such as a bicycloalkyl group or a group having a cage structure) It may be a polycyclic alkyl group, preferably having 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 10 carbon atoms, specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2 -An ethylhexyl group, a cyclohexyl group, a cyclopentyl group, an adamantyl group, etc.), an alkenyl group (a straight chain, a branched chain, or cyclic may be sufficient. C2-C20 is preferable and C2-C10 is more preferable. Specifically, a vinyl group, an allyl group, a prenyl group, etc. are mentioned), an alkynyl group (straight chain, branched chain, or cyclic may be sufficient, and C2-C20 is preferable. The carbon number is more preferably 2 to 10. Specific examples include an ethynyl group and a phenylethynyl group, and an aryl group (specifically, a phenyl group, a naphthyl group, an anthracene group, a phenanthrene group, a tetracene group, Pentacene group, fluorene group), heterocyclic group, acyl group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, heterocyclic oxycarbonyl group, carbamoyl group (the carbamoyl group having a substituent includes, for example, N-hydroxycarbamoyl group, N -Acylcarbamoyl group, N-sulfonylcarbamoyl group, N-carbamoylcarbamoyl group, thiocarbamoyl group, N-sulfamoylcarbamoyl group, N- (alkyl or aryl) carbamoyl group, N, N-di (alkyl or aryl) carbamoyl Group), carbazo A group containing a repeating unit containing a ruthenium group, a carboxy group or a salt thereof, an oxalyl group, an oxamoyl group, a cyano group, a carbonimidoyl group (Carbonimidoyl group), a formyl group, a hydroxy group, an alkoxy group (an ethyleneoxy group or a propyleneoxy group) Including), aryloxy group, heterocyclic oxy group, acyloxy group, (alkoxy or aryloxy) carbonyloxy group, carbamoyloxy group, sulfonyloxy group, amino group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) amino group, acylamino group , Sulfonamide group, ureido group, thioureido group, N-hydroxyureido group, imide group, (alkoxy or aryloxy) carbonylamino group, sulfamoylamino group, semicarbazide group, thiosemicarbazide group, hydra Dino group, ammonio group, oxamoylamino group, N- (alkyl or aryl) sulfonylureido group, N-acylureido group, N-acylsulfamoylamino group, hydroxyamino group, nitro group, quaternized nitrogen atom (For example, pyridinio group, imidazolio group, quinolinio group, isoquinolinio group), isocyano group, imino group, mercapto group, (alkyl, aryl, or heterocyclic) thio group, (alkyl, aryl, or heterocyclic ring) ) Dithio group, (alkyl or aryl) sulfonyl group, (alkyl or aryl) sulfinyl group, sulfo group or a salt thereof, sulfamoyl group (the sulfamoyl group having a substituent includes, for example, N-acylsulfamoyl group, N- Sulfonylsulfamoyl group) or a salt thereof Phosphino group, phosphinyl group, phosphinyloxy group, phosphinylamino group, and a silyl group. These groups may further have an arbitrary substituent.
Of these, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, adamantyl group, etc.), carbon number 2 -10 alkenyl group (vinyl group, allyl group, prenyl group, etc.), C2-C10 alkynyl group (ethynyl group, phenylethynyl group, etc.), C6-C20 aryl group (phenyl group, naphthyl group, Anthracene group etc.), C1-C10 alkoxy group (methoxy group, ethoxy group etc.), C6-C20 aryloxy group (phenoxy group etc.), C1-C10 acyloxy group (acetoxy group etc.) , A silyl group having 0 to 20 carbon atoms (trimethylsilyl group, triphenylsilyl group, trimethoxysilyl group, etc.). These groups may further have an arbitrary substituent.
More preferably, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, adamantyl group, etc.), 10 alkenyl groups (vinyl group, allyl group, prenyl group, etc.), C2-C10 alkynyl groups (ethynyl group, phenylethynyl group, etc.), C6-C20 aryl groups (phenyl group, naphthyl group, anthracene) Particularly preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, adamantyl group, etc.). And an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (such as ethynyl group and phenylethynyl group).

一般式(1)中、Rは置換基を表す。置換基としては、本発明の効果を損なわない限り、どのような置換基であってもよい。具体的には、上述したRで表される芳香族炭化水素基上に置換される任意の置換基の具体例と同様である。
このうち好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル基、アリル基、プレニル基等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル基、フェニルエチニル基等)、炭素数6〜20のアリール基(フェニル基、ナフチル基、アントラセン基等)、炭素数1〜10のアルコキシ基(メトキシ基、エトキシ基等)、炭素数6〜20のアリールオキシ基(フェノキシ基等)である。これらの基は、更に任意の置換基を有していてもよい。
より好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)、炭素数2〜10のアルケニル基(ビニル基、アリル基、プレニル基等)、炭素数2〜10のアルキニル基(エチニル基、フェニルエチニル基等)であり、特に好ましくは炭素数1〜10のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、2−エチルヘキシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等)である。
In general formula (1), R 2 represents a substituent. Any substituent may be used as long as the effects of the present invention are not impaired. Specifically, it is the same as the specific example of the arbitrary substituents substituted on the aromatic hydrocarbon group represented by R 1 described above.
Of these, preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.), Alkenyl group (vinyl group, allyl group, prenyl group, etc.), C2-C10 alkynyl group (ethynyl group, phenylethynyl group, etc.), C6-C20 aryl group (phenyl group, naphthyl group, anthracene group, etc.) ), An alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms (methoxy group, ethoxy group and the like), and an aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms (phenoxy group and the like). These groups may further have an arbitrary substituent.
More preferably, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.), alkenyl having 2 to 10 carbon atoms. Group (vinyl group, allyl group, prenyl group, etc.), C2-C10 alkynyl group (ethynyl group, phenylethynyl group, etc.), particularly preferably C1-C10 alkyl group (methyl group, ethyl group). Propyl group, isopropyl group, t-butyl group, 2-ethylhexyl group, cyclohexyl group, cyclopentyl group, etc.).

一般式(1)中、「*」は、重合体中に含まれる一般式(1)で表される繰り返し単位または他の繰り返し単位との結合位置を表す。一般式(1)中、Xはc個の結合手を有しており、Yはd個の結合手を有している。なお、一般式(1)中、Xに連結するc個の結合手は、他の一般式(1)で表される繰り返し単位のYに連結するd個の結合手と結合することが好ましい。   In the general formula (1), “*” represents a bonding position with the repeating unit represented by the general formula (1) contained in the polymer or another repeating unit. In the general formula (1), X has c bonds and Y has d bonds. In the general formula (1), it is preferable that c bonds connected to X are bonded to d bonds connected to Y of the repeating unit represented by the other general formula (1).

一般式(1)中、aは0〜18の整数を表す。なかでも、0〜6がより好ましく、0〜2が特に好ましい。
一般式(1)中、bは0〜6の整数を表す。なかでも、0〜4がより好ましく、0〜2が特に好ましい。
一般式(1)中、cは2〜7の整数を表す。なかでも、2〜5がより好ましく、2〜3が特に好ましい。
一般式(1)中、dは1〜3の整数を表す。なかでも、1〜2がより好ましく、1が特に好ましい。
In general formula (1), a represents the integer of 0-18. Especially, 0-6 are more preferable and 0-2 are especially preferable.
In general formula (1), b represents the integer of 0-6. Especially, 0-4 are more preferable and 0-2 are especially preferable.
In general formula (1), c represents an integer of 2 to 7. Especially, 2-5 are more preferable and 2-3 are especially preferable.
In general formula (1), d represents an integer of 1 to 3. Especially, 1-2 are more preferable and 1 is especially preferable.

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体の重量平均分子量(Mw)は、特に制限されないが、500〜1000000が好ましく、1000〜500000がより好ましく、2000〜300000がさらに好ましい。分子量が小さすぎると、加熱により揮発し膜厚が減少する場合がある。分子量が大きすぎると、有機溶剤への溶解性が不十分となる場合や、粘度が高くなり、硬化膜の平滑性に欠ける場合がある。   Although the weight average molecular weight (Mw) of the polymer containing the repeating unit having a branched structure represented by the general formula (1) is not particularly limited, 500 to 1,000,000 is preferable, 1000 to 500,000 is more preferable, and 2000 to 300,000. Is more preferable. If the molecular weight is too small, it may volatilize by heating and the film thickness may decrease. If the molecular weight is too large, the solubility in an organic solvent may be insufficient, or the viscosity may increase and the cured film may lack smoothness.

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体中における一般式(1)で表される繰り返し単位の含有量は、特に限定されず、重合体の全繰り返し単位(100モル%)に対して、20モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上がさらに好ましい。上限値は100モル%である。
なお、一般式(1)で表される繰り返し単位のモル%は、一般式(1)を構成する、X由来の繰り返し単位と、Y由来の繰り返し単位との合計モル%を意味する。
Content of the repeating unit represented by General formula (1) in the polymer containing the repeating unit which has a branched structure represented by General formula (1) is not specifically limited, All repeating units ( 100 mol%) is preferably 20 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and even more preferably 80 mol% or more. The upper limit is 100 mol%.
In addition, mol% of the repeating unit represented by General formula (1) means the total mol% of the repeating unit derived from X which comprises General formula (1), and the repeating unit derived from Y.

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体は、本発明の効果を損なわない範囲において、一般式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位を有していてもよい。例えば、以下の一般式(W−1)〜一般式(W−3)で表されるような、分岐構造を有しないカゴ型構造(アダマンタン、ジアマンタン)由来の繰り返し単位を有していてもよい。   The polymer containing a repeating unit having a branched structure represented by the general formula (1) has a repeating unit other than the repeating unit represented by the general formula (1) as long as the effects of the present invention are not impaired. It may be. For example, you may have a repeating unit derived from the cage structure (adamantane, diamantane) which does not have a branched structure as represented by the following general formula (W-1)-general formula (W-3). .

Figure 2010070727
Figure 2010070727

一般式(W−1)〜一般式(W−3)中、Rは、置換基を表す。iは0〜4の整数を表す。*は、結合位置を表す。Rで表される置換基は、一般式(1)中のRで表される置換基と同義であり、好ましい範囲も同様である。
iは0〜4の整数を表す。なかでも、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0〜1である。
In General Formula (W-1) to General Formula (W-3), R 3 represents a substituent. i represents an integer of 0 to 4. * Represents a binding position. The substituent represented by R 3 has the same meaning as the substituent represented by R 2 in the general formula (1), and the preferred range is also the same.
i represents an integer of 0 to 4. Especially, it is preferably 0-2, more preferably 0-1.

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体は、高い分岐度を有することが好ましい。具体的には、重合体の分岐度は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)−MALLS(多角度光散乱検出器)を用いて測定されるRMS半径(nm)およびモル分子量(g/mol)を、RMS半径(nm)が縦軸、モル分子量(g/mol)が横軸とした両対数グラフにおいて、プロットして得られる直線の傾きにより示される。この直線の傾きは、より具体的には、以下の線形近似式中のAに該当する。
log10(RMS半径)=A・log10(モル分子量)+B (A、Bは定数)
この傾き(A)が0.33、0.60、1.00(nm/(g/mol))のとき、それぞれ、分子鎖が球状、ランダムコイル状、線状に対応し、この傾きが小さいほど、分岐度が高いことを意味する。
本発明の一般式(1)で表される繰り返し単位を有する重合体は、上述のRMS半径−モル分子量両対数直線の傾きが、0.25〜0.60(nm/(g/mol))であることが好ましく、0.25〜0.55(nm/(g/mol))であることがより好ましく、0.35〜0.51(nm/(g/mol))であることがさらに好ましい。
The polymer containing a repeating unit having a branched structure represented by the general formula (1) preferably has a high degree of branching. Specifically, the degree of branching of the polymer is determined by the RMS radius (nm) and molar molecular weight (g / mol) measured using GPC (gel permeation chromatography) -MALLS (multi-angle light scattering detector). ) Is shown by the slope of a straight line obtained by plotting in a log-log graph in which the RMS radius (nm) is the vertical axis and the molar molecular weight (g / mol) is the horizontal axis. More specifically, the slope of this straight line corresponds to A in the following linear approximation formula.
log 10 (RMS radius) = A · log 10 (mole molecular weight) + B (A and B are constants)
When the slope (A) is 0.33, 0.60, and 1.00 (nm / (g / mol)), the molecular chain corresponds to a spherical shape, a random coil shape, and a linear shape, respectively, and this slope is small. It means that the degree of branching is high.
In the polymer having a repeating unit represented by the general formula (1) of the present invention, the slope of the above-mentioned RMS radius-mole molecular weight log-log line is 0.25 to 0.60 (nm / (g / mol)). It is preferably 0.25 to 0.55 (nm / (g / mol)), more preferably 0.35 to 0.51 (nm / (g / mol)). preferable.

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体の中でも、誘電性および耐熱性の観点より、一般式(2)で表される繰り返し単位、一般式(3)で表される繰り返し単位、および一般式(4)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する重合体であることが好ましい。   Among the polymers containing a repeating unit having a branched structure represented by the general formula (1), from the viewpoint of dielectric properties and heat resistance, the repeating unit represented by the general formula (2), represented by the general formula (3) A polymer having at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by formula (4) and a repeating unit represented by formula (4) is preferred.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

(一般式(2)〜一般式(4)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、置換基を表す。「*」は結合位置を表す。eは0〜6の整数を、fは0〜4の整数を、gは2〜7の整数を、hは1〜2の整数を表す。) (In General Formula (2) to General Formula (4), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. R 2 represents a substituent. “*” Represents a bonding position. E represents 0 to 6. An integer, f represents an integer of 0 to 4, g represents an integer of 2 to 7, and h represents an integer of 1 to 2.)

一般式(2)〜一般式(4)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。Rで表される芳香族炭化水素基の定義は、上述した一般式(1)中のRの定義と同義である。なお、Rの結合位置は、特に制限されない。
一般式(2)〜一般式(4)中、Rは、置換基を表す。Rで表される置換基の定義は、上述した一般式(1)中のRの定義と同義である。なお、ベンゼン環基上のRの結合位置は、特に限定されない。
In General Formula (2) to General Formula (4), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. Definition of aromatic hydrocarbon group represented by R 1 are the same as those defined for R 1 in general formula (1). Note that the bonding position of R 1 is not particularly limited.
In General Formula (2) to General Formula (4), R 2 represents a substituent. The definition of the substituent represented by R 2 is the same as the definition of R 2 in the general formula (1) described above. In addition, the bonding position of R 2 on the benzene ring group is not particularly limited.

一般式(2)〜一般式(4)中、「*」は、重合体中に含まれる一般式(2)〜一般式(4)で表される繰り返し単位または他の繰り返し単位との結合位置を表す。一般式(2)〜一般式(4)中、アダマンタン基またはジアマンタン基はg個の結合手を有しており、ベンゼン環基はh個の結合手を有している。なお、一般式(1)中、アダマンタン基またはジアマンタン基に連結するg個の結合手は、他の一般式(1)で表される繰り返し単位のベンゼン環基に連結するh個の結合手と結合することが好ましい。   In general formula (2) to general formula (4), “*” represents a bonding position with the repeating unit represented by general formula (2) to general formula (4) contained in the polymer or other repeating unit. Represents. In the general formulas (2) to (4), the adamantane group or diamantane group has g bonds, and the benzene ring group has h bonds. In general formula (1), g bonds connected to the adamantane group or diamantane group are h bonds connected to the benzene ring group of the repeating unit represented by other general formula (1). Bonding is preferred.

一般式(2)〜一般式(4)中、eは0〜6の整数を表す。なかでも、好ましくは0〜4であり、より好ましくは0〜2である。
一般式(2)〜一般式(4)中、fは0〜4の整数を表す。なかでも、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0〜1である。
一般式(2)〜一般式(4)中、gは2〜7の整数を表す。なかでも、好ましくは2〜5であり、より好ましくは2〜3である。
一般式(2)〜一般式(4)中、hは1〜2の整数を表す。なかでも、好ましくは1である。
In general formula (2)-general formula (4), e represents the integer of 0-6. Especially, it is preferably 0-4, more preferably 0-2.
In general formula (2)-general formula (4), f represents the integer of 0-4. Especially, it is preferably 0-2, more preferably 0-1.
In General Formula (2) to General Formula (4), g represents an integer of 2 to 7. Especially, it is preferably 2-5, more preferably 2-3.
In general formula (2)-general formula (4), h represents the integer of 1-2. Among these, 1 is preferable.

上記一般式(2)〜一般式(4)で表される繰り返し単位の好ましい例として、一般式(5)で表される繰り返し単位、一般式(6)で表される繰り返し単位、一般式(7)で表される繰り返し単位、および一般式(8)で表される繰り返し単位が挙げられる。   Preferred examples of the repeating unit represented by the general formula (2) to the general formula (4) include a repeating unit represented by the general formula (5), a repeating unit represented by the general formula (6), and a general formula ( 7) and the repeating unit represented by the general formula (8).

Figure 2010070727
Figure 2010070727

一般式(5)〜一般式(8)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。Rで表される芳香族炭化水素基の定義は、上述した一般式(1)中のRの定義と同義である。
一般式(5)〜一般式(8)中、Rは、置換基を表す。Rで表される置換基の定義は、上述した一般式(1)中のRの定義と同義である。
一般式(5)〜一般式(8)中、eは0〜6の整数を表す。なかでも、好ましくは0〜4であり、より好ましくは0〜2である。
一般式(5)〜一般式(8)中、fは0〜4の整数を表す。なかでも、好ましくは0〜2であり、より好ましくは0〜1である。
In General Formula (5) to General Formula (8), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. Definition of aromatic hydrocarbon group represented by R 1 are the same as those defined for R 1 in general formula (1).
In General Formula (5) to General Formula (8), R 2 represents a substituent. The definition of the substituent represented by R 2 is the same as the definition of R 2 in the general formula (1) described above.
In general formula (5)-general formula (8), e represents the integer of 0-6. Especially, it is preferably 0-4, more preferably 0-2.
In general formula (5)-general formula (8), f represents the integer of 0-4. Especially, it is preferably 0-2, more preferably 0-1.

以下に、一般式(1)で表される繰り返し単位の具体例を記載するが、本発明はこれらに限定はされない。下記式中、繰り返し単位中の「*」が、他の繰り返し単位中の「**」と結合することが好ましい。   Specific examples of the repeating unit represented by the general formula (1) are described below, but the present invention is not limited thereto. In the following formula, “*” in the repeating unit is preferably bonded to “**” in the other repeating unit.

Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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以下に、一般式(1)で表される繰り返し単位以外の繰り返し単位の具体例を記載するが、本発明はこれらに限定はされない。   Although the specific example of repeating units other than the repeating unit represented by General formula (1) below is described, this invention is not limited to these.

Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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Figure 2010070727
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(合成方法)
一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体の合成方法は特に制限されず、公知の方法を組み合わせて合成することができる。例えば、ハロゲン原子またはヒドロキシ基を2つ以上有するカゴ型化合物と芳香族化合物とを、フリーデルクラフツ反応によって重合することで合成できる。
ハロゲン原子を2つ以上有するカゴ型化合物としては、例えば、市販の1,3−ジブロモアダマンタン、J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, vol.23, 3527-3530(1999年)等に記載された方法で合成することのできる1,3−ジブロモ−5,7−ジメチルアダマンタン、J. Org. Chem., vol.39, 2995-3003(1974年)等に記載された方法で合成することのできる1,6−ジブロモジアマンタン、4,9−ジブロモジアマンタン等が挙げられる。ヒドロキシ基を2つ以上有するカゴ型化合物としては、例えば、市販の1,3−アダマンタンジオール、1,3,5−アダマンタントリオール、J. Org. Chem., vol.39, 2987-2994(1974年)等に記載された方法で合成することのできる1,6−ジアマンタンジオール、4,9−ジアマンタンジオール等が挙げられる。
芳香族化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、アニソール、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、t−ブチルベンゼン、オクチルベンゼン、1,4−ジ−t−ブチルベンゼン、1,3−ジ−t−ブチルベンゼン、1,3,5−トリ−t−ブチルベンゼン、(トリメチルシリル)ベンゼン等が挙げられる。
(Synthesis method)
A method for synthesizing the polymer represented by the general formula (1) containing a repeating unit having a branched structure is not particularly limited, and can be synthesized by combining known methods. For example, it can be synthesized by polymerizing a cage compound having two or more halogen atoms or hydroxy groups and an aromatic compound by Friedel-Crafts reaction.
Examples of the cage compound having two or more halogen atoms include commercially available 1,3-dibromoadamantane, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, vol. 23, 3527-3530 (1999). 1,3-dibromo-5,7-dimethyladamantane, J. Org. Chem., Vol.39, 2995-3003 (1974), etc. Examples thereof include 1,6-dibromodiamantane and 4,9-dibromodiamantane. Examples of cage compounds having two or more hydroxy groups include commercially available 1,3-adamantanediol, 1,3,5-adamantanetriol, J. Org. Chem., Vol.39, 2987-2994 (1974 1,6-diamantanediol, 4,9-diamantanediol and the like which can be synthesized by the method described in the above.
Examples of aromatic compounds include benzene, toluene, anisole, o-xylene, m-xylene, p-xylene, t-butylbenzene, octylbenzene, 1,4-di-t-butylbenzene, 1,3-di -T-butylbenzene, 1,3,5-tri-t-butylbenzene, (trimethylsilyl) benzene and the like.

本発明の重合体を合成するためのフリーデルクラフツ反応は、ルイス酸存在下またはブレンステッド酸存在下で行うことが好ましい。ルイス酸としては、例えば、三臭化アルミニウム、三塩化アルミニウム、三塩化ガリウム、三塩化鉄、五塩化アンチモン、四塩化ジルコニウム、四塩化スズ、四塩化チタン、四臭化チタン、三臭化ホウ素、三塩化ホウ素、三フッ化ホウ素、トリメトキシホウ素、二塩化亜鉛、二塩化ベリリウム、二塩化カドミウム、三ハロゲン化ランタノイド、ハロゲン化アルキルアルミニウム、アルミニウムトリアルキル、アルミニウムアルコキシド、銀トリフラート、セリウムトリフラート、ハフニウムトリフラート、ランタニウムトリフラート、スカンジウムトリフラート、タリウムトリフラート、イッテルビウムトリフラート、ビスマストリフラート、トリメチルシリルトリフラート、チタノセントリフラート、ジアルキルボロントリフラート、スカンジウムトリフリルイミド、スカンジウムトリフリルメチド、オキソバナジウムトリフラート、トリメチルシリルトリフリルイミド、トリメチルシリルヨージド等が好ましく用いられる。
ブレンステッド酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、フルオロスルホン酸、フッ化水素酸、リン酸、(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メタン、ゼオライトやペルフルオロスルホン酸樹脂等の固体酸、フッ化水素と五フッ化アンチモンの混合物、フルオロ硫酸と五フッ化アンチモンの混合物等が好ましく用いられる。
The Friedel-Crafts reaction for synthesizing the polymer of the present invention is preferably carried out in the presence of Lewis acid or Bronsted acid. Examples of Lewis acids include aluminum tribromide, aluminum trichloride, gallium trichloride, iron trichloride, antimony pentachloride, zirconium tetrachloride, tin tetrachloride, titanium tetrachloride, titanium tetrabromide, boron tribromide, Boron trichloride, boron trifluoride, trimethoxyboron, zinc dichloride, beryllium dichloride, cadmium dichloride, lanthanoid trihalides, alkylaluminum halides, aluminum trialkyls, aluminum alkoxides, silver triflate, cerium triflate, hafnium triflate , Lanthanum triflate, scandium triflate, thallium triflate, ytterbium triflate, bismuth triflate, trimethylsilyl triflate, titanocentriflate, dialkylboron triflate, ska Indium triflyl imide, scandium tri furyl methide, oxovanadium triflate, trimethylsilyl furyl imide, trimethylsilyl iodide and the like are preferably used.
Examples of Bronsted acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, fluorosulfonic acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, (trifluoromethanesulfonyl) imide, tris ( (Trifluoromethanesulfonyl) methane, solid acids such as zeolite and perfluorosulfonic acid resin, a mixture of hydrogen fluoride and antimony pentafluoride, a mixture of fluorosulfuric acid and antimony pentafluoride, and the like are preferably used.

また、本発明の重合体を合成するためのフリーデルクラフツ反応は、溶媒を用いることが好ましく、反応原料であるカゴ型化合物および芳香族化合物が室温または加熱により可溶で、ルイス酸またはブレンステッド酸に不活性であれば特に制限はない。例えば、水、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、炭酸エステル系溶媒、エーテル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アミド系溶媒、ハロゲン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒などが利用できる。これらの中でより好ましい溶媒は、芳香族炭化水素系溶媒、ハロゲン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒であり、具体的にはクロロベンゼン、1,2−ジクロロベンゼン、1,2,4−トリクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン、二硫化炭素、ニトロメタン等が挙げられる。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。   In the Friedel-Crafts reaction for synthesizing the polymer of the present invention, it is preferable to use a solvent. The cage compound and aromatic compound as reaction raw materials are soluble at room temperature or by heating, and Lewis acid or Bronsted. There is no particular limitation as long as it is inert to the acid. For example, water, alcohol solvents, ketone solvents, ester solvents, carbonate solvents, ether solvents, aromatic hydrocarbon solvents, amide solvents, halogen solvents, aliphatic hydrocarbon solvents can be used. . Among these, more preferred solvents are aromatic hydrocarbon solvents, halogen solvents, and aliphatic hydrocarbon solvents, specifically chlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 1,2,4-trichlorobenzene. Nitrobenzene, dichloromethane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, carbon disulfide, nitromethane and the like. These may be used alone or in admixture of two or more.

重合溶媒中の固形分(原料のカゴ型化合物と芳香族化合物)の濃度は、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは3〜20質量%である。   The concentration of the solid content (raw material cage compound and aromatic compound) in the polymerization solvent is preferably 1 to 50% by mass, more preferably 3 to 20% by mass.

重合反応の最適な条件は、原料のカゴ型化合物と芳香族化合物、重合触媒、溶媒の種類、濃度等によって異なるが、好ましくは内温0℃〜150℃、より好ましくは0℃〜100℃で、好ましくは0.1〜48時間、より好ましくは0.2〜24時間である。   Optimum conditions for the polymerization reaction vary depending on the raw material cage compound and aromatic compound, polymerization catalyst, type of solvent, concentration, etc., but preferably the internal temperature is 0 ° C to 150 ° C, more preferably 0 ° C to 100 ° C. , Preferably 0.1 to 48 hours, more preferably 0.2 to 24 hours.

<絶縁膜形成用組成物>
本発明の絶縁膜形成用組成物は、上述の一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体を含む。絶縁膜形成用組成物中における重合体の含有量は、使用目的に応じて、適宜最適な量が選択される。この重合体は、1種単独でも、2種以上を併用してもよい。
<Insulating film forming composition>
The composition for insulating film formation of this invention contains the polymer containing the repeating unit which has a branched structure represented by the above-mentioned general formula (1). The content of the polymer in the composition for forming an insulating film is appropriately selected in accordance with the purpose of use. This polymer may be used alone or in combination of two or more.

絶縁膜形成用組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、上記重合体以外に他の絶縁膜用樹脂またはその前駆体を含有していてもよい。
絶縁膜用樹脂またはその前駆体とは、絶縁膜を形成する樹脂化合物またはその前駆体化合物であれば特に限定されず、形成された膜の比誘電率が4.0以下、好ましくは3.0以下となるような樹脂化合物またはその前駆体が好適である。例えば、ポリアリーレン樹脂、ポリアリーレンエーテル樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリキノリン樹脂、ポリキノキサリン樹脂などの高耐熱性樹脂、または、これらの樹脂の前駆体、カゴ型構造を有する化合物などが挙げられる。
The composition for forming an insulating film may contain other insulating film resin or a precursor thereof in addition to the polymer as long as the effects of the present invention are not impaired.
The insulating film resin or its precursor is not particularly limited as long as it is a resin compound or its precursor compound that forms an insulating film, and the relative dielectric constant of the formed film is 4.0 or less, preferably 3.0. The following resin compounds or precursors thereof are preferred. Examples thereof include highly heat-resistant resins such as polyarylene resins, polyarylene ether resins, polybenzoxazole resins, polyquinoline resins, and polyquinoxaline resins, precursors of these resins, and compounds having a cage structure.

絶縁膜用樹脂またはその前駆体に使用できる高耐熱性樹脂の具体例としては、特開平11−322929号公報、特開2003−12802号公報、特開2004−18593号公報記載のポリベンゾオキサゾール、特開2001−2899号公報に記載のキノリン樹脂、特表2003−530464号公報、特表2004−535497号公報、特表2004−504424号公報、特表2004−504455号公報、特表2005−501131号公報、特表2005−516382号公報、特表2005−514479号公報、特表2005−522528号公報、特開2000−100808号公報、米国特許第6509415号明細書に記載のポリアリール樹脂、特開平11−214382号公報、特開2001−332542号公報、特開2003−252982号公報、特開2003−292878号公報、特開2004−2787号公報、特開2004−67877号公報、特開2004−59444号公報に記載のポリアダマンタン、特開2003−252992号公報、特開2004−26850号公報に記載のポリイミドなどが挙げられる。   Specific examples of the high heat-resistant resin that can be used for the insulating film resin or its precursor include polybenzoxazole described in JP-A-11-322929, JP-A-2003-12802, and JP-A-2004-18593, JP-A-2001-2899, quinoline resin, JP-T-2003-530464, JP-T-2004-535497, JP-T-2004-504424, JP-T-2004-504455, JP-T-2005-501131 No. 2005, No. 2005-516382, No. 2005-514479, No. 2005-522528, JP-A 2000-1000080, US Pat. No. 6,509,415, 11-214382, JP-A-2001-332542 Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-252882, 2003-292878, 2004-2787, 2004-67877, and 2004-59444 Examples thereof include polyimides described in JP-A-2525292 and JP-A-2004-26850.

本発明の絶縁膜形成用組成物は、有機溶媒を含んでいてもよい。有機溶媒としては特に限定はされないが、例えば、メタノール、エタノール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−エトキシメタノール、3−メトキシプロパノール,1−メトキシ−2−プロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、2−ヘプタノン、3−ヘプタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトンなどのエステル系溶媒、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソール、フェネトール、ベラトロールなどのエーテル系溶媒、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、t−ブチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒、N−メチルピロリドン、ジメチルアセトアミドなどのアミド系溶媒などが挙げられ、これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。
より好ましい有機溶媒は、1−メトキシ−2−プロパノール、プロパノール、アセチルアセトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、アニソール、メシチレン、t−ブチルベンゼンであり、特に好ましくは1−メトキシ−2−プロパノール、シクロヘキサノン、2−ヘプタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル、γ−ブチロラクトン、t−ブチルベンゼン、アニソールである。
The composition for forming an insulating film of the present invention may contain an organic solvent. Although it does not specifically limit as an organic solvent, For example, alcohol solvents, such as methanol, ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-ethoxymethanol, 3-methoxypropanol, 1-methoxy-2-propanol, acetone, acetylacetone , Ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, 2-heptanone, 3-heptanone, cyclopentanone, cyclohexanone, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, ethyl propionate, propyl propionate, propion Acid ester, isobutyl propionate, propylene glycol monomethyl ether acetate, ester solvents such as methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, diisopropyl ether, dibutyl Ether solvents such as ether, ethylpropyl ether, anisole, phenetole, veratrol, aromatic hydrocarbon solvents such as mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, t-butylbenzene, amides such as N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide A solvent etc. are mentioned, These may be used individually or in mixture of 2 or more types.
More preferred organic solvents are 1-methoxy-2-propanol, propanol, acetylacetone, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, butyl acetate, methyl lactate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, anisole, mesitylene, t-butylbenzene, Particularly preferred are 1-methoxy-2-propanol, cyclohexanone, 2-heptanone, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, γ-butyrolactone, t-butylbenzene and anisole.

本発明の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.

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

本発明の絶縁膜形成用組成物は、コロイド状シリカを含有していてもよい。例えば、高純度の無水ケイ酸を親水性有機溶媒または水に分散した分散液であり、通常、平均粒径5〜30nm、好ましくは10〜20nm、固形分濃度が5〜40質量%のものである。   The insulating film forming composition of the present invention may contain colloidal silica. For example, it is a dispersion in which high-purity silicic acid is dispersed in a hydrophilic organic solvent or water. is there.

本発明の絶縁膜形成用組成物は、界面活性剤を含有していてもよい。例えば、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤などが挙げられ、さらにシリコーン系界面活性剤、含フッ素系界面活性剤、ポリアルキレンオキシド系界面活性剤、アクリル系界面活性剤が挙げられる。本発明に用いることができる界面活性剤は、一種類でもよいし、二種類以上でもよい。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、含フッ素系界面活性剤、アクリル系界面活性剤が好ましく、特にシリコーン系界面活性剤が好ましい。本発明に用いることができる界面活性剤の含有量は、膜形成塗布液の全量に対して、0.01〜1.0質量%であることが好ましく、0.1〜0.5質量%であることがさらに好ましい。   The composition for forming an insulating film of the present invention may contain a surfactant. For example, nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and the like, silicone surfactants, fluorine-containing surfactants, polyalkylene oxide surfactants, acrylic surfactants Agents. The surfactant that can be used in the present invention may be one type or two or more types. As the surfactant, silicone surfactants, nonionic surfactants, fluorine-containing surfactants, and acrylic surfactants are preferable, and silicone surfactants are particularly preferable. The content of the surfactant that can be used in the present invention is preferably 0.01 to 1.0% by mass, and preferably 0.1 to 0.5% by mass with respect to the total amount of the film-forming coating solution. More preferably it is.

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

Figure 2010070727
Figure 2010070727

上記式中、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、a、bはそれぞれ独立に2〜100の整数である。また、Rが複数存在する場合、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。   In the above formula, R is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, x is an integer of 1 to 20, and a and b are each independently an integer of 2 to 100. Further, when there are a plurality of R, they may be the same or different.

本発明に用いることができるシリコーン系界面活性剤としては、例えばBYK306、BYK307(ビックケミー社製)、SH7PA、SH21PA、SH28PA、SH30PA(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、TroysolS366(トロイケミカル社製)などを挙げることができる。   Examples of silicone surfactants that can be used in the present invention include BYK306, BYK307 (manufactured by BYK Chemie), SH7PA, SH21PA, SH28PA, SH30PA (manufactured by Toray Dow Corning Silicone), Troysol S366 (manufactured by Troy Chemical) And so on.

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

本発明に用いることができる含フッ素系界面活性剤としては、いかなる含フッ素系界面活性剤でもよい。例えば、パーフルオルオクチルポリエチレンオキシド、パーフルオルデシルポリエチレンオキシド、パーフルオルドデシルポリエチレンオキシドなどが挙げられる。   The fluorine-containing surfactant that can be used in the present invention may be any fluorine-containing surfactant. For example, perfluorooctyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide, perfluorodecyl polyethylene oxide and the like can be mentioned.

本発明に用いることができるアクリル系界面活性剤としては、いかなるアクリル系界面活性剤でもよい。例えば、(メタ)アクリル酸系共重合体などが挙げられる。   The acrylic surfactant that can be used in the present invention may be any acrylic surfactant. For example, a (meth) acrylic acid type copolymer is mentioned.

本発明においては、いかなるシランカップリング剤を使用してもよい。シランカップリング剤としては、例えば、3−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノグリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、1−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリメトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリエトキシシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリメトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシランなどが挙げられる。本発明に用いることができるシランカップリング剤は、一種類単独で使用してもよいし、二種類以上を併用してもよい。   Any silane coupling agent may be used in the present invention. Examples of the silane coupling agent include 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane, 3-aminoglycidyloxypropyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyldimethoxysilane, 1 -Methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 2-aminopropyltrimethoxysilane, 2-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3 -Aminopropyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-ureidopropyltrimethoxysilane, 3-ureidopropyltriethoxysilane, N-ethoxycarboni -3-aminopropyltrimethoxysilane, N-ethoxycarbonyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-trimethoxysilylpropyltriethylenetriamine, N-triethoxysilylpropyltriethylenetriamine, 10-trimethoxysilyl-1, 4,7-triazadecane, 10-triethoxysilyl-1,4,7-triazadecane, 9-trimethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, 9-triethoxysilyl-3,6-diazanonyl acetate, N-benzyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-benzyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltriethoxysilane, N- Bis (oxyethylene) 3-aminopropyl trimethoxysilane, etc. N- bis (oxyethylene) -3-aminopropyltriethoxysilane and the like. The silane coupling agent that can be used in the present invention may be used alone or in combination of two or more.

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

本発明では、膜の機械強度の許す範囲内で、空孔形成因子を使用して膜を多孔質化し、低誘電率化を図ることができる。空孔形成剤となる添加剤としての空孔形成因子は、特に限定はされないが、非金属化合物が好適に用いられ、絶縁膜形成用塗布液で使用される溶剤との溶解性、絶縁膜用樹脂またはその前駆体との相溶性を同時に満たすことが必要である。
空孔形成剤としては、ポリマーも使用することができる。空孔形成剤として使用できるポリマーとしては、例えば、ポリビニル芳香族化合物(ポリスチレン、ポリビニルピリジン、ハロゲン化ポリビニル芳香族化合物など)、ポリアクリロニトリル、ポリアルキレンオキシド(ポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシドなど)、ポリエチレン、ポリ乳酸、ポリシロキサン、ポリカプロラクトン、ポリカプロラクタム、ポリウレタン、ポリメタクリレート(ポリメチルメタクリレートなど)またはポリメタクリル酸、ポリアクリレート(ポリメチルアクリレートなど)およびポリアクリル酸、ポリジエン(ポリブタジエンおよびポリイソプレンなど)、ポリビニルクロライド、ポリアセタール、およびアミンキャップドアルキレンオキシド、その他、ポリフェニレンオキシド、ポリ(ジメチルシロキサン)、ポリテトラヒドロフラン、ポリシクロヘキシルエチレン、ポリエチルオキサゾリン、ポリビニルピリジン、ポリカプロラクトン等であってもよい。
特にポリスチレンは、空孔形成剤として好適に使用できる。ポリスチレンとしては、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、未置換ポリスチレンが好ましい。
In the present invention, within the range allowed by the mechanical strength of the film, the film can be made porous by using a pore forming factor to achieve a low dielectric constant. The pore-forming factor as an additive that serves as a pore-forming agent is not particularly limited, but a nonmetallic compound is preferably used, and is soluble in a solvent used in an insulating film-forming coating solution. It is necessary to simultaneously satisfy the compatibility with the resin or its precursor.
A polymer can also be used as the pore forming agent. Examples of the polymer that can be used as the pore-forming agent include polyvinyl aromatic compounds (polystyrene, polyvinyl pyridine, halogenated polyvinyl aromatic compounds, etc.), polyacrylonitrile, polyalkylene oxide (polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc.), polyethylene, poly Lactic acid, polysiloxane, polycaprolactone, polycaprolactam, polyurethane, polymethacrylate (such as polymethyl methacrylate) or polymethacrylic acid, polyacrylate (such as polymethyl acrylate) and polyacrylic acid, polydiene (such as polybutadiene and polyisoprene), polyvinyl chloride , Polyacetal, and amine-capped alkylene oxide, other polyphenylene oxide, poly (dimethyl) Siloxane), polytetrahydrofuran, poly cyclohexyl ethylene, polyethyl oxazoline, polyvinyl pyridine, may be a polycaprolactone.
In particular, polystyrene can be suitably used as a pore forming agent. Examples of polystyrene include anionic polymerized polystyrene, syndiotactic polystyrene, unsubstituted and substituted polystyrene (for example, poly (α-methylstyrene)), and unsubstituted polystyrene is preferred.

また、この空孔形成剤の沸点または分解温度は、好ましくは100〜500℃、より好ましくは200〜450℃、特に好ましくは250〜400℃である。分子量としては、好ましくは200〜50,000、より好ましくは300〜10,000、特に好ましくは400〜5,000である。添加量は、絶縁膜形成用組成物の固形分に対して、好ましくは0.5〜75質量%、より好ましくは0.5〜30質量%、特に好ましくは1〜20質量%である。
また、空孔形成因子として、絶縁膜用樹脂またはその前駆体の中に分解性基を含んでいてもよく、その分解温度は、好ましくは100〜500℃、より好ましくは200〜450℃、特に好ましくは250〜400℃である。分解性基の含有率は、膜を形成する絶縁膜用樹脂またはその前駆体に対して、好ましくは0.5〜75モル%、より好ましくは0.5〜30モル%、特に好ましくは1〜20モル%である。
Further, the boiling point or decomposition temperature of the pore-forming agent is preferably 100 to 500 ° C, more preferably 200 to 450 ° C, and particularly preferably 250 to 400 ° C. The molecular weight is preferably 200 to 50,000, more preferably 300 to 10,000, and particularly preferably 400 to 5,000. The addition amount is preferably 0.5 to 75% by mass, more preferably 0.5 to 30% by mass, and particularly preferably 1 to 20% by mass with respect to the solid content of the composition for forming an insulating film.
Further, as a pore forming factor, the insulating film resin or its precursor may contain a decomposable group, and its decomposition temperature is preferably 100 to 500 ° C., more preferably 200 to 450 ° C., particularly Preferably it is 250-400 degreeC. The content of the decomposable group is preferably 0.5 to 75 mol%, more preferably 0.5 to 30 mol%, and particularly preferably 1 to 1 mol with respect to the insulating film resin or its precursor forming the film. 20 mol%.

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

上述の絶縁膜形成用組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体、有機溶媒、上記各任意成分を入れ、混合ミキサーなどの攪拌機を用いて攪拌する方法を用いることができる。   The method for producing the above-mentioned composition for forming an insulating film is not particularly limited. For example, a polymer containing a repeating unit having a branched structure represented by the general formula (1), an organic solvent, and each of the above optional components are added. A method of stirring using a stirrer such as a mixing mixer can be used.

本発明の絶縁膜形成用組成物はフィルターろ過により、不溶物、ゲル状成分等を除いてから膜形成に用いることが好ましい。その際に用いるフィルターの孔径は、0.001〜0.2μmが好ましく、孔径0.003〜0.05μmがより好ましく、孔径0.01〜0.03μmが最も好ましい。フィルターの材質は、PTFE、ポリエチレン、ナイロンが好ましく、ポリエチレンおよびナイロンがより好ましい。   The composition for forming an insulating film of the present invention is preferably used for film formation after removing insolubles, gelled components and the like by filtering. The pore diameter of the filter used at that time is preferably 0.001 to 0.2 μm, more preferably 0.003 to 0.05 μm, and most preferably 0.01 to 0.03 μm. The material of the filter is preferably PTFE, polyethylene, or nylon, and more preferably polyethylene or nylon.

<膜形成工程>
本発明の絶縁膜形成用組成物を用いて得られる膜は、例えば、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、スキャン法等の任意の方法により基板に塗布して塗膜を得て、必要に応じて溶剤を加熱処理などで除去することにより形成することができる。基板に塗布する方法としては、スピンコーティング法、スキャン法によるものが好ましい。特に好ましくは、スピンコーティング法によるものである。
スピンコーティングについては、市販の装置を使用できる。例えば、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン(株)製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製造(株)製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業(株)製)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、膜の面内均一性の観点より、300mmシリコン基板においては1,300rpm程度の回転速度が好ましい。
また、組成物溶液の吐出方法においては、回転する基板上に組成物溶液を吐出する動的吐出、静止した基板上へ組成物溶液を吐出する静的吐出のいずれでもよいが、膜の面内均一性の観点より、動的吐出が好ましい。また、組成物の消費量を抑制する観点より、予備的に組成物の主溶剤のみを基板上に吐出して液膜を形成した後、その上から組成物を吐出するという方法を用いることもできる。スピンコート時間については特に制限はないが、スループットの観点から180秒以内が好ましい。また、基板の搬送の観点より、基板エッジ部の膜を残存させないための処理(エッジリンス、バックリンス)をすることも好ましい。
<Film formation process>
The film obtained using the composition for forming an insulating film of the present invention can be obtained, for example, by applying the composition for forming an insulating film to a substrate by any method such as spin coating, roller coating, dip coating, or scanning. Thus, a coating film can be obtained and, if necessary, the solvent can be removed by heat treatment or the like. As a method of applying to the substrate, a spin coating method or a scanning method is preferable. Particularly preferred is the spin coating method.
For spin coating, commercially available equipment can be used. For example, a clean truck series (manufactured by Tokyo Electron Co., Ltd.), D-spin series (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), SS series or CS series (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) can be preferably used. The spin coating conditions may be any rotational speed, but from the viewpoint of in-plane uniformity of the film, a rotational speed of about 1,300 rpm is preferable for a 300 mm silicon substrate.
In addition, the composition solution discharge method may be either dynamic discharge in which the composition solution is discharged onto a rotating substrate or static discharge in which the composition solution is discharged onto a stationary substrate. From the viewpoint of uniformity, dynamic ejection is preferable. In addition, from the viewpoint of suppressing the consumption of the composition, it is also possible to use a method in which only the main solvent of the composition is preliminarily discharged onto the substrate to form a liquid film, and then the composition is discharged from there. it can. The spin coating time is not particularly limited, but is preferably within 180 seconds from the viewpoint of throughput. Further, from the viewpoint of transporting the substrate, it is also preferable to perform processing (edge rinse, back rinse) so as not to leave the film at the edge portion of the substrate.

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、SiO2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。特に、金属配線を有する基板、例えば、銅を含有する配線を有する半導体集積回路が好ましい。 As the substrate used is not particularly limited, for example, a silicon wafer, SiO 2 wafer, SiN wafer, a glass substrate, a ceramic substrate, a plastic substrate is selected depending on the intended use. In particular, a substrate having metal wiring, for example, a semiconductor integrated circuit having wiring containing copper is preferable.

上述のようにスピンコーティング法などで膜を作製した後、必要に応じて、溶媒を取り除くための熱処理(乾燥工程)を設けてもよい。なお、乾燥工程においては、使用される材料により適宜最適な条件が選択されるが、後述するような膜の硬化が起こらないような条件で膜の乾燥を実施することが好ましい。
熱処理の方法は、特に限定されないが、一般的に使用されているホットプレート加熱、ファーネス炉を使用した加熱方法、RTP(Rapid Thermal Processor)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、ファーネスを使用した加熱方法である。ホットプレートとしては市販の装置を好ましく使用でき、クリーントラックシリーズ(東京エレクトロン(株)製)、D−スピンシリーズ(大日本スクリーン製造(株)製)、SSシリーズあるいはCSシリーズ(東京応化工業(株)製)などが好ましく使用できる。ファーネスとしては、αシリーズ(東京エレクトロン(株)製)などが好ましく使用できる。
After the film is formed by a spin coating method or the like as described above, a heat treatment (drying step) for removing the solvent may be provided as necessary. In the drying step, optimum conditions are appropriately selected depending on the materials used, but it is preferable to dry the film under conditions that do not cause film hardening as described later.
The method of heat treatment 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. are applied. Can do. A heating method using hot plate heating or furnace is preferable. Commercially available equipment can be preferably used as the hot plate, and the clean track series (manufactured by Tokyo Electron Ltd.), D-Spin series (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.), SS series or CS series (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) Etc.) can be preferably used. As the furnace, α series (manufactured by Tokyo Electron Ltd.) and the like can be preferably used.

<硬化工程>
次に、硬化工程では、膜形成工程で得られた膜を、高エネルギー線の照射や加熱処理によって硬化する。硬化方法としては、硬化時間の短縮、機械強度の点で、高エネルギー線(例えば、電子線、紫外線)を照射する方法が好ましい。
<Curing process>
Next, in the curing step, the film obtained in the film formation step is cured by irradiation with high energy rays or heat treatment. As a curing method, a method of irradiating a high energy beam (for example, an electron beam or an ultraviolet ray) is preferable in terms of shortening the curing time and mechanical strength.

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は、0〜50keVが好ましく、0〜30keVがより好ましく、0〜20keVが特に好ましい。電子線の総ドーズ量は、好ましくは0〜5.0μC/cm2、より好ましくは0〜2.0μC/cm2、特に好ましくは0〜1.0μC/cm2である。電子線を照射する際の基板温度は、0〜450℃が好ましく、0〜400℃がより好ましく、0〜350℃が特に好ましい。圧力は、好ましくは0〜133kPa、より好ましくは0〜60kPa、特に好ましくは0〜20kPaである。本発明の膜の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気はAr、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、電子線との相互作用で発生するプラズマ、電磁波、化学種との反応を目的に酸素、炭化水素、アンモニアなどのガスを添加してもよい。本発明における電子線照射は複数回行ってもよく、この場合は電子線照射条件を毎回同じにする必要はなく、毎回異なる条件で行ってもよい。
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.
The energy when an electron beam is used as the high energy beam is preferably 0 to 50 keV, more preferably 0 to 30 keV, and particularly preferably 0 to 20 keV. The total dose of the electron beam is preferably 0 to 5.0 μC / cm 2 , more preferably 0 to 2.0 μC / cm 2 , and particularly preferably 0 to 1.0 μC / cm 2 . 0-450 degreeC is preferable, as for the substrate temperature at the time of irradiating an electron beam, 0-400 degreeC is more preferable, and 0-350 degreeC is especially preferable. The pressure is preferably 0 to 133 kPa, more preferably 0 to 60 kPa, and particularly preferably 0 to 20 kPa. From the viewpoint of preventing oxidation of the 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. Further, a gas such as oxygen, hydrocarbon, or ammonia may be added for the purpose of reaction with plasma, electromagnetic waves, or chemical species generated by interaction with an electron beam. The electron beam irradiation in the present invention may be performed a plurality of times. In this case, the electron beam irradiation conditions need not be the same each time, and may be performed under different conditions each time.

高エネルギー線として紫外線を用いてもよい。紫外線を用いる際の照射波長領域は190〜400nmが好ましく、その出力は基板直上において0.1〜2,000mWcm−2が好ましい。紫外線照射時の基板温度は、250〜450℃が好ましく、250〜400℃がより好ましく、250〜350℃が特に好ましい。本発明の膜の酸化を防止するという観点から、基板周囲の雰囲気は、Ar、He、窒素などの不活性雰囲気を用いることが好ましい。また、その際の圧力は0〜133kPaが好ましい。 Ultraviolet rays may be used as the high energy rays. The irradiation wavelength region when using ultraviolet rays is preferably 190 to 400 nm, and the output is preferably 0.1 to 2,000 mWcm −2 immediately above the substrate. The substrate temperature at the time of ultraviolet irradiation is preferably 250 to 450 ° C, more preferably 250 to 400 ° C, and particularly preferably 250 to 350 ° C. From the viewpoint of preventing oxidation of the film of the present invention, the atmosphere around the substrate is preferably an inert atmosphere such as Ar, He, or nitrogen. Further, the pressure at that time is preferably 0 to 133 kPa.

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、絶縁膜形成用組成物により形成した膜中に残存する炭素三重結合の後加熱時の重合反応が利用できる。この後加熱処理の条件は、好ましくは100〜450℃、より好ましくは200〜420℃、特に好ましくは350℃〜400℃で、好ましくは1分〜2時間、より好ましくは10分〜1.5時間、特に好ましくは30分〜1時間の範囲である。後加熱処理は数回に分けて行ってもよい。また、この後加熱は酸素による熱酸化を防ぐために窒素雰囲気下で行うことが特に好ましい。
なお、加熱処理と上述の高エネルギー線の照射とを同時に行ってもよい。
Moreover, in this invention, you may make it harden | cure by heat processing instead of irradiating a high energy ray. For example, the polymerization reaction at the time of post-heating of the carbon triple bond remaining in the film formed from the insulating film forming composition can be used. The conditions for this post-heat treatment are preferably 100 to 450 ° C., more preferably 200 to 420 ° C., particularly preferably 350 to 400 ° C., preferably 1 minute to 2 hours, more preferably 10 minutes to 1.5 ° C. Time, particularly preferably in the range of 30 minutes to 1 hour. The post-heating treatment may be performed in several times. Further, this post-heating is particularly preferably performed in a nitrogen atmosphere in order to prevent thermal oxidation by oxygen.
In addition, you may perform heat processing and irradiation of the above-mentioned high energy ray simultaneously.

なお、上述した本発明の絶縁膜形成用組成物を用いて絶縁膜を製造する好ましい製造方法としては、基板上に、上述の絶縁膜形成用組成物を塗布して、塗膜を形成する膜形成工程と、膜形成工程で得られた塗膜に電子線または紫外線の高エネルギー線を照射して、硬化させる硬化工程とを備える製造方法である。   In addition, as a preferable manufacturing method for manufacturing an insulating film using the above-described insulating film forming composition of the present invention, a film for forming a coating film by applying the above insulating film forming composition on a substrate is used. It is a manufacturing method comprising a forming step and a curing step of irradiating the coating film obtained in the film forming step with an electron beam or an ultraviolet ray high energy ray to cure.

<絶縁膜>
本発明の絶縁膜形成用組成物より得られる絶縁膜の膜厚は、使用用途により適宜最適な厚みが選択されるが、0.1〜10μmが好ましく、0.1〜1μmがより好ましい。
<Insulating film>
The thickness of the insulating film obtained from the composition for forming an insulating film of the present invention is appropriately selected depending on the intended use, but is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.1 to 1 μm.

本発明の絶縁膜形成用組成物より得られる絶縁膜の比誘電率は、使用する材料によって異なるが、絶縁膜として使用する場合は、通常、測定温度25℃において、4.0以下であることが好ましく、1.5〜3.5であることがより好ましく、1.8〜3.0であることがさらに好ましい。
また、本発明の絶縁膜形成用組成物より得られる膜における比誘電率の測定方法としては、測定温度25℃で、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出することが好ましい。
The dielectric constant of the insulating film obtained from the composition for forming an insulating film of the present invention varies depending on the material used, but when used as an insulating film, it is usually 4.0 or less at a measurement temperature of 25 ° C. Is more preferable, 1.5 to 3.5 is more preferable, and 1.8 to 3.0 is more preferable.
In addition, as a method for measuring the relative dielectric constant of the film obtained from the composition for forming an insulating film of the present invention, a mercury probe manufactured by Four Dimensions Inc. and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett Packard Inc. were used at a measurement temperature of 25 ° C. It is preferable to calculate from the capacity value at 1 MHz.

本発明の絶縁膜のヤング率は、使用する材料によって異なるが、3.0〜15.0GPaであることが好ましく、5.0〜15.0GPaであることがより好ましい。
本発明の絶縁膜におけるヤング率の測定方法としては、MTS社ナノインデンターSA2を使用して測定する。
The Young's modulus of the insulating film of the present invention varies depending on the material used, but is preferably 3.0 to 15.0 GPa, more preferably 5.0 to 15.0 GPa.
As a method for measuring the Young's modulus in the insulating film of the present invention, the measurement is performed using a nanoindenter SA2 manufactured by MTS.

本発明の絶縁膜における空気中400℃で30秒加熱処理後の膜厚減少率は、使用する材料によって異なるが、0.0〜15.0%であることが好ましく、0.0〜5.0%であることがより好ましい。   The film thickness reduction rate after heat treatment at 400 ° C. in air for 30 seconds in the insulating film of the present invention varies depending on the material used, but is preferably 0.0 to 15.0%, preferably 0.0 to 5. More preferably, it is 0%.

<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として好適に使用することができる。すなわち、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、電子デバイスに好適に使用できる。電子デバイスとは、半導体装置や、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 by using the composition for forming an insulating film of the present invention can be suitably used as an interlayer insulating film for a semiconductor. That is, the insulating film obtained using the composition for forming an insulating film of the present invention can be suitably used for an electronic device. An electronic device means a wide range of electronic equipment including a 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.

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、銅配線あるいはその他の目的でエッチング加工をすることができる。エッチングとしてはウエットエッチング、ドライエッチングのいずれでもよいが、ドライエッチングが好ましい。ドライエッチングは、アンモニア系プラズマ、フルオロカーボン系プラズマのいずれもが適宜使用できる。これらプラズマにはArだけでなく、酸素、窒素、水素、ヘリウムなど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など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 obtained by using the composition for forming an 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. These plasmas can use not only Ar but also gases such as oxygen, nitrogen, hydrogen, and helium. In addition, after the etching process, ashing can be performed for the purpose of removing the photoresist used in the process, and further, cleaning can be performed to remove a residue at the time of ashing.

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、銅配線加工後に、銅めっき部を平坦化するためCMP処理を施されてもよい。CMPスラリー(薬液)としては、市販のスラリー(例えば、(株)フジミインコーポレーテッド製、ロデールニッタ(株)製、JSR(株)製、日立化成工業(株)製など)を適宜使用できる。また、CMP装置としては市販の装置(アプライドマテリアル社製、(株)荏原製作所製など)を適宜使用することができる。さらにCMP後のスラリー残渣除去のため、洗浄することができる。   The insulating film obtained by using the composition for forming an insulating film of the present invention may be subjected to CMP treatment for flattening the copper plating portion after the copper wiring processing. As the CMP slurry (chemical solution), commercially available slurries (for example, manufactured by Fujimi Incorporated, manufactured by Rodel Nitta, manufactured by JSR, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., etc.) can be used as appropriate. Moreover, as a CMP apparatus, a commercially available apparatus (Applied Materials Co., Ltd., Ebara Manufacturing Co., Ltd. etc.) can be used suitably. Further, cleaning can be performed to remove slurry residues after CMP.

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

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。
また、上記GPC条件において多角度光散乱検出器(Wyatt Technology社製、Wyatt DAWN EOS)を用いて、GPC−MALLS測定を行うことで、RMS半径−モル分子量両対数直線(縦軸:RMS半径、横軸:モル分子量)の傾きを求めた。この傾きの値が小さいほど、ポリマーの分岐度が高いことを意味する。
The following GPC measurements use Waters 2695 and Shodex GPC column KF-805L, measure the column temperature at 40 ° C., and use tetrahydrofuran as the elution solvent at a flow rate of 1 ml / min. The weight average molecular weight is prepared using standard polystyrene. Calculation was performed using the calibration curve.
In addition, by performing GPC-MALLS measurement using a multi-angle light scattering detector (Wyatt Technology, Wyatt DAWN EOS) under the above GPC conditions, the RMS radius-mole molecular weight logarithmic straight line (vertical axis: RMS radius, The slope of the horizontal axis: molar molecular weight was determined. A smaller value of this slope means that the degree of branching of the polymer is higher.

<合成例1:重合体(A)の合成>
下記スキームに従って、重合体(A)を合成した。なお、下記スキーム中、重合体(A)の繰り返し単位中の「*」は、他の繰り返し単位中の「**」と結合する。
<Synthesis Example 1: Synthesis of polymer (A)>
A polymer (A) was synthesized according to the following scheme. In the scheme below, “*” in the repeating unit of the polymer (A) is bonded to “**” in the other repeating unit.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

文献(J. Org. Chem., vol.69, 1010-1019 (2004年))に記載の合成法に従って、1,3,5−トリブロモアダマンタンを合成した。
次に、窒素導入管、撹拌装置を備えた200ml三つ口フラスコに1,3,5−トリブロモアダマンタン4.81g、1,3−ジブロモアダマンタン16.0g、ベンゼン5.31g、ジクロロベンゼン100gを加え、窒素気流下、撹拌しながら原料を完全に溶解させた。塩化鉄(III)2.20gを加え、反応液を室温で90分間撹拌した。反応液をメタノール500mLに添加し、析出した固体を濾過して、メタノールで洗浄した。得られた固体を窒素導入管、撹拌装置を備えた300ml三つ口フラスコに加え、トリス(トリメチルシリル)シラン46.8g、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)1.54g、トルエン200mLを加え、窒素気流下、撹拌しながら80℃で3時間撹拌した。反応液を室温に冷却後、メタノール500mLに添加し、析出した固体を濾過した。得られた固体をテトラヒドロフラン100mLに再溶解し、メタノール500mL、テトラヒドロフラン500mLの混合液に滴下した。析出した固体を濾過してメタノールで洗浄し、減圧乾燥することで、重量平均分子量約5.3万の重合体(A)を8.13g得た。GPC−MALLS測定より、RMS半径−モル分子量両対数直線の傾きを算出したところ、その値は、0.51(nm/(g/mol))であった。
1,3,5-tribromoadamantane was synthesized according to the synthesis method described in the literature (J. Org. Chem., Vol. 69, 1010-1019 (2004)).
Next, in a 200 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirrer, 4.81 g of 1,3,5-tribromoadamantane, 16.0 g of 1,3-dibromoadamantane, 5.31 g of benzene, and 100 g of dichlorobenzene were added. In addition, the raw materials were completely dissolved while stirring under a nitrogen stream. 2.20 g of iron (III) chloride was added and the reaction was stirred at room temperature for 90 minutes. The reaction solution was added to 500 mL of methanol, and the precipitated solid was filtered and washed with methanol. The obtained solid was added to a 300 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirring device, and 46.8 g of tris (trimethylsilyl) silane, 1.54 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile), and 200 mL of toluene were added. In addition, the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours with stirring under a nitrogen stream. The reaction solution was cooled to room temperature, added to 500 mL of methanol, and the precipitated solid was filtered. The obtained solid was redissolved in 100 mL of tetrahydrofuran and added dropwise to a mixed solution of 500 mL of methanol and 500 mL of tetrahydrofuran. The precipitated solid was filtered, washed with methanol, and dried under reduced pressure to obtain 8.13 g of polymer (A) having a weight average molecular weight of about 53,000. From the GPC-MALLS measurement, the slope of the RMS logarithm-mole molecular weight log-log line was calculated, and the value was 0.51 (nm / (g / mol)).

<合成例2:重合体(B)の合成>
下記スキームに従って、重合体(B)を合成した。なお、下記スキーム中、重合体(B)の繰り返し単位中の「*」は、他の繰り返し単位中の「**」と結合する。
<Synthesis Example 2: Synthesis of Polymer (B)>
A polymer (B) was synthesized according to the following scheme. In the scheme below, “*” in the repeating unit of the polymer (B) is bonded to “**” in the other repeating unit.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

文献(Org. Lett., vol.6, 1705-1708 (2004年))に記載の合成法に従って、1,3,5,7−テトラブロモアダマンタンを合成した。
合成例1における1,3,5−トリブロモアダマンタン12.1gの代わりに、1,3,5,7−テトラブロモアダマンタン13.2gを用いたこと以外は合成例1と同様の方法で、重合体(B)を合成した。得られた重合体(B)の重量平均分子量は、約7.2万であった。また、GPC−MALLS測定より求めたRMS半径−モル分子量両対数直線の傾きは、0.47(nm/(g/mol))であった。
1,3,5,7-tetrabromoadamantane was synthesized according to the synthesis method described in the literature (Org. Lett., Vol. 6, 1705-1708 (2004)).
In the same manner as in Synthesis Example 1 except that 13.2 g of 1,3,5,7-tetrabromoadamantane was used instead of 12.1 g of 1,3,5-tribromoadamantane in Synthesis Example 1, A union (B) was synthesized. The weight average molecular weight of the obtained polymer (B) was about 72,000. The slope of the RMS radius-mole molecular weight log-log line obtained from GPC-MALLS measurement was 0.47 (nm / (g / mol)).

<合成例3:重合体(C)の合成>
下記スキームに従って、重合体(C)を合成した。なお、下記スキーム中、重合体(C)の繰り返し単位中の「*」は、他の繰り返し単位中の「**」と結合する。
<Synthesis Example 3: Synthesis of Polymer (C)>
A polymer (C) was synthesized according to the following scheme. In the scheme below, “*” in the repeating unit of the polymer (C) is bonded to “**” in the other repeating unit.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

窒素導入管、撹拌装置を備えた300ml三つ口フラスコに1,3,5−トリブロモアダマンタン3.60g、1,3−ジブロモアダマンタン3.00g、1,4−ジ−tert−ブチルベンゼン3.88g、ジクロロベンゼン180gを加え、窒素気流下、撹拌しながら原料を完全に溶解させた。塩化鉄(III)0.66gを加え、反応液を室温で10分間撹拌した。反応液をメタノール500mLに添加し、析出した固体を濾過して、メタノールで洗浄した。得られた固体を窒素導入管、撹拌装置を備えた100ml三つ口フラスコに加え、トリス(トリメチルシリル)シラン7.02g、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)0.23g、トルエン60mLを加え、窒素気流下、撹拌しながら80℃で3時間撹拌した。反応液を室温に冷却後、メタノール500mLに添加し、析出した固体を濾過した。得られた固体をテトラヒドロフラン30mLに再溶解し、メタノール150mL、テトラヒドロフラン150mLの混合液に滴下した。析出した固体を濾過してメタノールで洗浄し、減圧乾燥することで、重量平均分子量約15.1万の重合体(C)を3.30g得た。GPC−MALLS測定より、RMS半径−モル分子量両対数直線の傾きを算出したところ、その値は0.35(nm/(g/mol))であった。   In a 300 ml three-necked flask equipped with a nitrogen inlet tube and a stirrer, 3.60 g of 1,3,5-tribromoadamantane, 3.00 g of 1,3-dibromoadamantane, and 1,4-di-tert-butylbenzene 88 g and dichlorobenzene 180 g were added, and the raw materials were completely dissolved while stirring under a nitrogen stream. 0.66 g of iron (III) chloride was added and the reaction was stirred at room temperature for 10 minutes. The reaction solution was added to 500 mL of methanol, and the precipitated solid was filtered and washed with methanol. The obtained solid was added to a 100 ml three-necked flask equipped with a nitrogen introduction tube and a stirrer, 7.02 g of tris (trimethylsilyl) silane, 0.23 g of 2,2′-azobis (isobutyronitrile), and 60 mL of toluene. In addition, the mixture was stirred at 80 ° C. for 3 hours with stirring under a nitrogen stream. The reaction solution was cooled to room temperature, added to 500 mL of methanol, and the precipitated solid was filtered. The obtained solid was redissolved in 30 mL of tetrahydrofuran and added dropwise to a mixed solution of 150 mL of methanol and 150 mL of tetrahydrofuran. The precipitated solid was filtered, washed with methanol, and dried under reduced pressure to obtain 3.30 g of a polymer (C) having a weight average molecular weight of about 151,000. From the GPC-MALLS measurement, the slope of the RMS logarithm-mole molecular weight log-log line was calculated, and the value was 0.35 (nm / (g / mol)).

<合成例4:重合体(D)の合成>
下記スキームに従って、重合体(D)を合成した。なお、下記スキーム中、重合体(D)の繰り返し単位中の「*」は、他の繰り返し単位中の「**」と結合する。
<Synthesis Example 4: Synthesis of Polymer (D)>
A polymer (D) was synthesized according to the following scheme. In the scheme below, “*” in the repeating unit of the polymer (D) is bonded to “**” in the other repeating unit.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

文献(J. Org. Chem., vol.39, 2995-3003 (1974年))に記載の合成法に従って、1,6−ジブロモジアマンタンを合成した。
合成例3における1,3−ジブロモアダマンタン3.00gの代わりに、1,6−ジブロモジアマンタン3.53gを用いたこと以外は合成例3と同様の方法で、重合体(D)を合成した。得られた重合体(D)の重量平均分子量は、約12.2万であった。また、GPC−MALLS測定より求めたRMS半径−モル分子量両対数直線の傾きは、0.41(nm/(g/mol))であった。
1,6-Dibromodiamantane was synthesized according to the synthesis method described in the literature (J. Org. Chem., Vol. 39, 2995-3003 (1974)).
A polymer (D) was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 3, except that 3.53 g of 1,6-dibromodiamantane was used instead of 3.00 g of 1,3-dibromoadamantane in Synthesis Example 3. . The weight average molecular weight of the obtained polymer (D) was about 122,000. The slope of the RMS radius-mole molecular weight log-log line obtained from GPC-MALLS measurement was 0.41 (nm / (g / mol)).

<合成例5:重合体(E)の合成>
下記スキームに従って、重合体(E)を合成した。なお、下記スキーム中、重合体(E)の繰り返し単位中の「*」は、他の繰り返し単位中の「**」と結合する。
<Synthesis Example 5: Synthesis of Polymer (E)>
A polymer (E) was synthesized according to the following scheme. In the scheme below, “*” in the repeating unit of the polymer (E) is bonded to “**” in other repeating units.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

文献(J. Org. Chem., vol.39, 2995-3003 (1974年))に記載の合成法に従って、1,4,9−トリブロモジアマンタンを合成した。
合成例3における1,3,5−トリブロモアダマンタン3.00gの代わりに、1,4,9−トリブロモジアマンタン3.53gを用いたこと以外は合成例3と同様の方法で、重合体(E)を合成した。得られた重合体(E)の重量平均分子量は、約14.4万であった。GPC−MALLS測定より求めたRMS半径−モル分子量両対数直線の傾きは、0.45(nm/(g/mol))であった。
1,4,9-tribromodiamantane was synthesized according to the synthesis method described in the literature (J. Org. Chem., Vol. 39, 2995-3003 (1974)).
In the same manner as in Synthesis Example 3, except that 3.53 g of 1,4,9-tribromodiamantane was used instead of 3.00 g of 1,3,5-tribromoadamantane in Synthesis Example 3, the polymer (E) was synthesized. The weight average molecular weight of the obtained polymer (E) was about 1440,000. The slope of the RMS logarithm-mole molecular weight log-log line obtained from GPC-MALLS measurement was 0.45 (nm / (g / mol)).

<実施例1>
重合体(A)1.0gをシクロヘキサノン9.0gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、スピンコーターを用いて基板抵抗値7Ω/cmの4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秒間ベークを行った。更に窒素置換された400℃のクリーンオーブン内で1時間焼成(ファーネスキュア)した結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(測定温度:25℃、以降も同様)を、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.35であった。
得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められず、面状は良好であった。なお、光学顕微鏡で1平方センチメートルの領域において膜面状を観察した際に、色ムラが観察された場合を「面状が悪い」、色ムラが全く観察されない場合を「面状が良好」と評価した。
また、MTS社ナノインデンターSA2を使用して得られた絶縁膜のヤング率を測定したところ、8.5GPaであった。
耐熱性の評価として、得られた膜を空気中400℃で30秒加熱し、膜厚の減少率を測定したところ、0.1%であった。
<Example 1>
A coating solution was prepared by completely dissolving 1.0 g of the polymer (A) in 9.0 g of cyclohexanone. This solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore diameter of 0.1 μm, and then spin-coated on a 4-inch bare silicon wafer having a substrate resistance of 7 Ω / cm using a spin coater. The coated film was baked at 110 ° C. for 60 seconds and then at 200 ° C. for 60 seconds. Furthermore, as a result of baking (furnace cure) for 1 hour in a 400 ° C. clean oven purged with nitrogen, a uniform film having a film thickness of 0.5 μm was obtained.
The relative dielectric constant of the film (measurement temperature: 25 ° C., and so on) was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co. 2.35. Met.
The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no crack was observed on the surface of the coating film, and the surface condition was good. In addition, when observing the film surface shape in an area of 1 cm 2 with an optical microscope, when the color unevenness is observed, the evaluation is “poor surface state”, and when no color unevenness is observed at all, the surface condition is good. did.
Moreover, it was 8.5 GPa when the Young's modulus of the insulating film obtained using MTS nanoindenter SA2 was measured.
As evaluation of heat resistance, the obtained film was heated in air at 400 ° C. for 30 seconds, and the reduction rate of the film thickness was measured and found to be 0.1%.

<実施例2>
重合体(A)1.0gをシクロヘキサノン9.0gに完全に溶解させて塗布液を調製した。この溶液を孔径0.1μmのテトラフルオロエチレン製フィルターでろ過した後、スピンコーターを用いて基板抵抗値7Ω/cmの4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秒間ベークを行った。得られた塗膜を、ヘリウムガス雰囲気で真空度10Torrに調製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秒キュアした結果、膜厚0.5μmのブツのない均一な膜が得られた。
膜の比誘電率(測定温度:25℃)を、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.36であった。
得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、塗膜表面にクラックは認められず、面状は良好であった。
また、MTS社ナノインデンターSA2を使用して得られた絶縁膜のヤング率を測定したところ、11.5GPaであった。
耐熱性の評価として、得られた膜を空気中400℃で30秒加熱し、膜厚の減少率を測定したところ、0.3%であった。
<Example 2>
A coating solution was prepared by completely dissolving 1.0 g of the polymer (A) in 9.0 g of cyclohexanone. This solution was filtered through a tetrafluoroethylene filter having a pore diameter of 0.1 μm, and then spin-coated on a 4-inch bare silicon wafer having a substrate resistance of 7 Ω / cm using a spin coater. The coated film was baked at 110 ° C. for 60 seconds and then at 200 ° C. for 60 seconds. The obtained coating film was cured for 50 seconds while irradiating an electron beam with an acceleration voltage of 13 keV on a 350 ° C. hot plate placed in a vacuum chamber adjusted to a vacuum degree of 10 Torr in a helium gas atmosphere. A uniform film having no irregularities of 0.5 μm was obtained.
The relative dielectric constant (measurement temperature: 25 ° C.) of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz by using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and an HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard Co., and found to be 2.36.
The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but no crack was observed on the surface of the coating film, and the surface condition was good.
Moreover, it was 11.5 GPa when the Young's modulus of the insulating film obtained using MTS nanoindenter SA2 was measured.
As evaluation of heat resistance, the obtained film was heated in air at 400 ° C. for 30 seconds, and the reduction rate of the film thickness was measured and found to be 0.3%.

<実施例3〜6>
重合体(B)、重合体(C)、重合体(D)、重合体(E)についても実施例2と同様にして、塗布液の調製、塗布、塗膜の焼成を行った。得られた絶縁膜の評価結果を表1に示す。
<Examples 3 to 6>
For the polymer (B), the polymer (C), the polymer (D), and the polymer (E), the coating solution was prepared, applied, and the coating film was baked in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the evaluation results of the obtained insulating film.

<比較例1>
特表2005−522528号公報に記載の発明実施例4の調製方法に準じて、塗布液を調製し、実施例1と同様にして膜を形成した。なお、比較例1で使用されたポリマーのGPC−MALLS測定より求めたRMS半径−モル分子量両対数直線の傾きは、0.68(nm/(g/mol))であった。
膜の比誘電率(測定温度:25℃)を、フォーディメンジョンズ社製水銀プローバ及び横河ヒューレットパッカード社製のHP4285ALCRメーターを用いて1MHzにおける容量値から算出したところ、2.79であった。
得られた絶縁膜の外観をピーク社製ポケットマイクロルーペ(50倍)で観察したが、得られた絶縁膜の面状は悪かった。
また、MTS社ナノインデンターSA2を使用して得られた絶縁膜のヤング率を測定したところ、5.3GPaであった。
耐熱性の評価として、得られた膜を空気中400℃で30秒加熱し、膜厚の減少率を測定したところ、7.2%であった。
<Comparative Example 1>
A coating solution was prepared according to the preparation method of Invention Example 4 described in JP-T-2005-522528, and a film was formed in the same manner as in Example 1. The slope of the RMS radius-mole molecular weight logarithmic line obtained from GPC-MALLS measurement of the polymer used in Comparative Example 1 was 0.68 (nm / (g / mol)).
The relative dielectric constant (measurement temperature: 25 ° C.) of the film was calculated from the capacitance value at 1 MHz using a mercury probe manufactured by Four Dimensions and a HP4285ALCR meter manufactured by Yokogawa Hewlett-Packard, and found to be 2.79.
The appearance of the obtained insulating film was observed with a pocket micro loupe (50 times) manufactured by Peak Co., but the surface state of the obtained insulating film was bad.
Moreover, it was 5.3 GPa when the Young's modulus of the insulating film obtained using Nanoindenter SA2 of MTS was measured.
As an evaluation of heat resistance, the obtained film was heated in air at 400 ° C. for 30 seconds, and the reduction rate of the film thickness was measured and found to be 7.2%.

Figure 2010070727
Figure 2010070727

本発明の絶縁膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜は、低誘電率、耐熱性、機械強度および膜面状に優れていることが確認された。   It was confirmed that the insulating film formed using the composition for forming an insulating film of the present invention is excellent in low dielectric constant, heat resistance, mechanical strength and film surface shape.

Claims (8)

一般式(1)で表される、分岐構造を有する繰り返し単位を含む重合体、を含有する絶縁膜形成用組成物。
Figure 2010070727

(一般式(1)中、Xは、カゴ型構造を表す。Yは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、芳香族炭化水素基を、Rは置換基を表す。「*」は結合位置を表す。aは0〜18の整数を、bは0〜6の整数を、cは2〜7の整数を、dは1〜3の整数を表す。)
The composition for insulating film formation containing the polymer containing the repeating unit which has a branched structure represented by General formula (1).
Figure 2010070727

(In general formula (1), X represents a cage structure, Y represents an aromatic hydrocarbon group, R 1 represents an aromatic hydrocarbon group, and R 2 represents a substituent. “*”. Represents a bonding position, a represents an integer of 0 to 18, b represents an integer of 0 to 6, c represents an integer of 2 to 7, and d represents an integer of 1 to 3.)
前記重合体が、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー)−MALLS(多角度光散乱検出器)を用いて測定される、RMS半径(nm)およびモル分子量(g/mol)を、RMS半径(nm)が縦軸、モル分子量(g/mol)が横軸である両対数グラフにプロットして、得られる直線の傾きが0.25〜0.60(nm/(g/mol))となる分岐度を有する重合体である、請求項1に記載の絶縁膜形成用組成物。   The polymer is measured using GPC (Gel Permeation Chromatography) -MALLS (Multi Angle Light Scattering Detector) to determine the RMS radius (nm) and molar molecular weight (g / mol) as the RMS radius ( (nm) is plotted on a log-log graph with the vertical axis and the molar molecular weight (g / mol) on the horizontal axis, and the slope of the obtained straight line is 0.25 to 0.60 (nm / (g / mol)). The composition for forming an insulating film according to claim 1, which is a polymer having a degree of branching. 一般式(1)中のYで表される前記芳香族炭化水素基が、ベンゼン環基である請求項1または2に記載の絶縁膜形成用組成物。   The composition for forming an insulating film according to claim 1 or 2, wherein the aromatic hydrocarbon group represented by Y in the general formula (1) is a benzene ring group. 一般式(1)中の前記カゴ型構造が、アダマンタン、ビアダマンタン、またはジアマンタンである請求項1〜3のいずれか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 cage structure in the general formula (1) is adamantane, biadamantane, or diamantane. 前記重合体が、一般式(2)で表される繰り返し単位、一般式(3)で表される繰り返し単位、および一般式(4)で表される繰り返し単位からなる群より選ばれる少なくとも1種を有する重合体である請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
Figure 2010070727

(一般式(2)〜一般式(4)中、Rは、芳香族炭化水素基を表す。Rは、置換基を表す。「*」は結合位置を表す。eは0〜6の整数を、fは0〜4の整数を、gは2〜7の整数を、hは1〜2の整数を表す。)
The polymer is at least one selected from the group consisting of a repeating unit represented by the general formula (2), a repeating unit represented by the general formula (3), and a repeating unit represented by the general formula (4). The composition for forming an insulating film according to claim 1, which is a polymer having
Figure 2010070727

(In General Formula (2) to General Formula (4), R 1 represents an aromatic hydrocarbon group. R 2 represents a substituent. “*” Represents a bonding position. E represents 0 to 6. An integer, f represents an integer of 0 to 4, g represents an integer of 2 to 7, and h represents an integer of 1 to 2.)
基板上に、請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を塗布して、塗膜を形成する膜形成工程と、
前記塗膜に電子線または紫外線の高エネルギー線を照射して、硬化させる硬化工程とを備える絶縁膜の製造方法。
A film forming step of applying a composition for forming an insulating film according to any one of claims 1 to 5 on a substrate to form a coating film,
A method for producing an insulating film, comprising: a curing step of irradiating the coating film with an electron beam or an ultraviolet ray high energy ray to cure.
請求項1〜5のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜。   The insulating film formed using the composition for insulating film formation in any one of Claims 1-5. 請求項7に記載の絶縁膜を有する電子デバイス。   An electronic device having the insulating film according to claim 7.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009295972A (en) * 2008-05-07 2009-12-17 Sumitomo Bakelite Co Ltd Organic insulating material, resin film, and semiconductor device
JP2014503987A (en) * 2010-11-01 2014-02-13 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア Polyimide as dielectric

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