JP2011026375A - Film-forming composition, insulating film, and semiconductor device - Google Patents

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道男 中嶋
Hidenori Saito
英紀 斎藤
Takahiro Harada
隆博 原田
Mihoko Matsutani
美帆子 松谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film-forming composition capable of forming an insulating film that is not susceptible to damages even in an etching process and maintains film characteristics, an insulating film formed from such a film-forming composition, and a semiconductor device equipped with such an insulating film. <P>SOLUTION: The film-forming composition includes a polymerizable compound having a polymerizable functional group, wherein the polymerizable compound has, in the molecule, a partial structure including a cage structure of an adamantane type and a polymerizable reactive group that contributes to polymerization reaction. The polymerizable reactive group has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring. In the polymerizable compound, the number of carbon atoms derived from the aromatic ring is 15-38% relative to the number of carbon atoms of the whole polymerizable compound. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、膜形成用組成物、絶縁膜および半導体装置に関する。   The present invention relates to a film forming composition, an insulating film, and a semiconductor device.

近年、電子材料分野においては、半導体デバイスの高集積化、高速化、高性能化が進むにしたがって、半導体集積回路の配線間抵抗の増大や電気容量の増大による遅延時間が大きな問題となってきている。この遅延時間を減少させ、半導体デバイスをより高速化させるためには、低誘電率の絶縁膜を回路に用いることが必要である。   In recent years, in the field of electronic materials, as the integration, speed, and performance of semiconductor devices increase, the delay time due to the increase in inter-wire resistance and the increase in electric capacity of semiconductor integrated circuits has become a big problem. Yes. In order to reduce the delay time and increase the speed of the semiconductor device, it is necessary to use an insulating film having a low dielectric constant for the circuit.

このような低誘電率の絶縁膜としては、従来、HSQ(hydrogen−silsesquioxane)やMSQ(methyl−silsesquioxane)のようなシリコンを主体とする無機系の層間絶縁膜が広く用いられてきた。   As such a low dielectric constant insulating film, an inorganic interlayer insulating film mainly composed of silicon such as HSQ (hydrogen-silsesquioxane) and MSQ (methyl-silsesquioxane) has been widely used.

しかしながら、このような無機系の層間絶縁膜は、このものをパターニングするエッチング工程においてダメージを受け易い。   However, such an inorganic interlayer insulating film is easily damaged in an etching process for patterning the same.

すなわち、層間絶縁膜のエッチング工程において、膜中に含まれるSi−C結合が切断されることに起因して、膜中からC原子が脱離する。その結果、Si原子には不飽和結合手が生成し、この状態ではSi原子は、不安定であるため、例えば、大気中に存在する水分子等と反応することにより、Si−OH結合を形成する。そのため、層間絶縁膜の高誘電率化を招いてしまう。   That is, in the etching process of the interlayer insulating film, C atoms are desorbed from the film due to the cleavage of the Si—C bond contained in the film. As a result, an unsaturated bond is generated in the Si atom, and since the Si atom is unstable in this state, for example, a Si—OH bond is formed by reacting with water molecules existing in the atmosphere. To do. Therefore, the dielectric constant of the interlayer insulating film is increased.

かかる問題点を解決することを目的に、層間絶縁膜の表面処理によるダメージ回復処理や、電子線等照射を用いた層間絶縁膜表面のダメージ成分除去処理により、層間絶縁膜の特性を回復させることが検討されている(例えば、特許文献1、2参照。)。しかしながら、かかる方法では、層間絶縁膜により絶縁する配線の微細化がさらに進むと、層間絶縁膜が受けたダメージを十分に回復させることができなかったり、層間絶縁膜の特性の回復のための工程数の増加を招くと言う問題がある。   In order to solve such problems, the characteristics of the interlayer insulating film can be recovered by a damage recovery process by the surface treatment of the interlayer insulating film or a damage component removal process on the surface of the interlayer insulating film using irradiation of an electron beam or the like. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2). However, in such a method, if the miniaturization of the wiring insulated by the interlayer insulating film further proceeds, the damage received by the interlayer insulating film cannot be sufficiently recovered, or a process for recovering the characteristics of the interlayer insulating film There is a problem of increasing the number.

また、無機系の層間絶縁膜に代えて、有機系の層間絶縁膜を用いることも検討されているが、エッチング工程によるダメージを十分に低減させるには至っていない。   Further, the use of an organic interlayer insulating film in place of the inorganic interlayer insulating film has been studied, but damage due to the etching process has not been sufficiently reduced.

特開2007−266099号公報JP 2007-266099 A 特開2007−317817号公報JP 2007-317817 A

本発明の目的は、エッチング工程によってもダメージを受けにくく、膜特性が維持された絶縁膜を形成することができる膜形成用組成物、かかる膜形成用組成物により形成された絶縁膜、および、かかる絶縁膜を備える半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a film-forming composition that is capable of forming an insulating film that is not easily damaged by an etching process and maintains film characteristics, an insulating film formed using such a film-forming composition, and An object of the present invention is to provide a semiconductor device provided with such an insulating film.

このような目的は、下記(1)〜(15)に記載の本発明により達成される。
(1) 重合性の官能基を有する重合性化合物を含む膜形成用組成物であって、
前記重合性化合物は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有するものであり、
前記重合性反応基が、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることを特徴とする膜形成用組成物。
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (15).
(1) A film-forming composition comprising a polymerizable compound having a polymerizable functional group,
The polymerizable compound has in its molecule a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction,
The polymerizable reactive group has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring;
In the polymerizable compound, the number of carbons derived from the aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the entire polymerizable compound.

(2) 前記重合性反応基を2つ有し、前記部分構造を中心に、当該重合性反応基が対称的に結合した構造をなしているものである上記(1)に記載の膜形成用組成物。   (2) For forming a film according to the above (1), which has two polymerizable reactive groups and has a structure in which the polymerizable reactive groups are symmetrically bonded around the partial structure. Composition.

(3) 前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである上記(1)または(2)に記載の膜形成用組成物。   (3) The film forming composition according to (1) or (2), wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure.

(4) 前記重合性反応基は、2つのエチニル基またはビニル基を有し、一方の前記エチニル基または前記ビニル基は、他方の前記エチニル基または前記ビニル基のメタ位に存在するものである上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の膜形成用組成物。   (4) The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and the one ethynyl group or the vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or the vinyl group. The film forming composition as described in any one of (1) to (3) above.

(5) 2つの前記エチニル基または前記ビニル基は、いずれも、前記芳香環が前記かご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものである上記(4)に記載の膜形成用組成物。   (5) The film-forming composition according to (4), wherein each of the two ethynyl groups or the vinyl group is present at the meta position of the site where the aromatic ring is bonded to the cage structure. .

(6) さらに、前記重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む上記(4)または(5)に記載の膜形成用組成物。   (6) The film-forming composition according to (4) or (5), further comprising a polymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound.

(7) 前記部分構造は、アダマンタン構造を有するものである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の膜形成用組成物。   (7) The film forming composition according to any one of (1) to (6), wherein the partial structure has an adamantane structure.

(8) 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである上記(7)に記載の膜形成用組成物。   (8) The film forming composition according to (7), wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent.

(9) 前記重合性化合物は、下記式(1)で示される構造を有するものである上記(8)に記載の膜形成用組成物。

Figure 2011026375
[式中、nは1〜5の整数を表す。] (9) The film forming composition according to (8), wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1).
Figure 2011026375
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

(10) 前記部分構造は、ジアマンタン構造を有するものである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の膜形成用組成物。   (10) The film forming composition according to any one of (1) to (6), wherein the partial structure has a diamantane structure.

(11) 膜形成に際して熱分解することにより、膜中に空孔を形成する機能を有する空孔形成材を含まない上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の膜形成用組成物。   (11) The film-forming composition as described in any one of (1) to (10) above, which does not contain a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation.

(12) 上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の膜形成用組成物を用いて形成されたことを特徴とする絶縁膜。   (12) An insulating film formed by using the film forming composition according to any one of (1) to (11).

(13) 処理ガスとして窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガスを用いたリアクティブイオンエッチング法によりエッチングされた、エッチング面における誘電率の変化率が10%以下である上記(12)に記載の絶縁膜。   (13) The change rate of the dielectric constant on the etched surface etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas as a processing gas is 10% or less. Insulating film.

(14) 窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガスを用いたリアクティブイオンエッチング法により、エッチングする際のエッチングレートが10Å/秒以上、90Å/秒以下である上記(12)または(13)に記載の絶縁膜。   (14) In the above (12) or (13), the etching rate at the time of etching is 10 Å / second or more and 90 Å / second or less by the reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas. The insulating film as described.

(15) 上記(12)ないし(14)のいずれかに記載の絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体装置。   (15) A semiconductor device comprising the insulating film according to any one of (12) to (14).

本発明によれば、膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜は、エッチング工程を施しても、ダメージを受けにくく、絶縁膜の高誘電率化等を招くことなく、その膜特性が維持されたものとなる。また、前記絶縁膜を備えた信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, an insulating film formed using a film-forming composition is less susceptible to damage even when an etching process is performed, and has a film characteristic without causing an increase in dielectric constant of the insulating film. It will be maintained. In addition, a highly reliable semiconductor device including the insulating film can be provided.

所定形状にパターニングされた層間絶縁膜を形成する方法の一例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows an example of the method of forming the interlayer insulation film patterned by the predetermined shape. 本発明の半導体装置の一例を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows typically an example of the semiconductor device of this invention.

以下、本発明について詳細に説明する。
<膜形成用組成物>
まず、本発明の膜形成用組成物について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Film forming composition>
First, the film forming composition of the present invention will be described.

本発明の膜形成用組成物は、重合性の官能基を有する重合性化合物Xを含むものである。そして、前記重合性化合物Xは、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造Aと、重合反応に寄与する重合性反応基Bとを有するものであり、前記重合性反応基Bが、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、前記重合性化合物Xにおいて、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物X全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることを特徴とする。これにより、かかる膜形成用組成物を用いて、エッチング工程を施しても、ダメージを受けにくく、絶縁膜の高誘電率化等を招くことなく、その膜特性が維持された絶縁膜を確実に形成することができる。   The film-forming composition of the present invention contains a polymerizable compound X having a polymerizable functional group. The polymerizable compound X has in its molecule a partial structure A including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group B that contributes to the polymerization reaction. , Having an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring, and in the polymerizable compound X, the number of carbons derived from the aromatic ring is the total number of carbons in the polymerizable compound X. It is characterized by being 15% or more and 38% or less with respect to the number. As a result, even if an etching process is performed using such a film-forming composition, an insulating film that is resistant to damage and that maintains its film characteristics without causing an increase in the dielectric constant of the insulating film can be ensured. Can be formed.

以下、重合性化合物Xについて説明する。
なお、重合性反応基Bが有するエチニル基またはビニル基は、重合性化合物同士が重合する際の重合性基であり、同一の機能を発揮するものであることから、以下では、重合性反応基Bがエチニル基を有する場合を一例に説明する。
Hereinafter, the polymerizable compound X will be described.
In addition, since the ethynyl group or vinyl group which the polymerizable reactive group B has is a polymerizable group when the polymerizable compounds are polymerized and exhibits the same function, the polymerizable reactive group will be described below. A case where B has an ethynyl group will be described as an example.

[1]重合性化合物X
重合性化合物Xは、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造Aと、重合反応に寄与する重合性反応基Bとを有するものである。
[1] Polymerizable compound X
The polymerizable compound X has a partial structure A including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group B contributing to the polymerization reaction in the molecule.

以下、部分構造Aおよび重合性反応基Bについて、それぞれ説明する。
[1.1]部分構造A
重合性化合物Xが有する部分構造Aは、アダマンタン型のかご型構造を含むものである。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)を、低密度のものとすることができ、形成される膜の誘電率を低いものとすることができる。また、後に詳述するような重合性反応基Bを備える重合性化合物Xの反応性を適切なものとすることができるため、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきを抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を優れたものとすることができる。さらに、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)を、所定形状にパターニングするためのエッチング工程におけるエッチングレートを比較的低くすることができる。
Hereinafter, the partial structure A and the polymerizable reactive group B will be described.
[1.1] Partial structure A
The partial structure A possessed by the polymerizable compound X includes an adamantane cage structure. Thereby, the film (insulating film) formed using the film-forming composition can have a low density, and the dielectric constant of the formed film can be reduced. In addition, since the reactivity of the polymerizable compound X having the polymerizable reactive group B as described later in detail can be made appropriate, film formation on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed When applying the composition for the film, the viscosity of the film-forming composition is surely suitable, and unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film can be suppressed, The strength of the finally formed film can be made excellent. Furthermore, the etching rate in the etching process for patterning the film (insulating film) formed using the film forming composition into a predetermined shape can be made relatively low.

重合性化合物Xが有する部分構造Aとしては、例えば、アダマンタン、ポリアダマンタン(例えば、ビアダマンタン、トリアダマンタン、テトラアダマンタン、ペンタアダマンタン、ヘキサアダマンタン、ヘプタアダマンタン等)、ポリアマンタン(例えば、ジアマンタン、トリアマンタン、テトラマンタン、ペンタマンタン、ヘキサマンタン、ヘプタマンタン等)、これらの化合物を構成する水素原子の少なくとも一部をアルキル基またはハロゲン原子で置換した化合物等の二価基(上記化合物を構成する2つの水素原子を除いた部分の構造)や、これらの二価基を2つ以上備えたもの(例えば、ビ(ジアマンタン)骨格、トリ(ジアマンタン)骨格、テトラ(ジアマンタン)骨格等の複数のジアマンタン骨格が連なったもの(ポリ(ジアマンタン)骨格を有するもの);ビ(トリアマンタン)骨格、トリ(トリアマンタン)骨格、テトラ(トリアマンタン)骨格等の複数のトリアマンタン骨格が連なったもの(ポリ(トリアマンタン)骨格を有するもの);アダマンタン骨格(またはポリアダマンタン骨格)とポリアマンタン骨格とが連なったもの等)等が挙げられる。以下に、部分構造Aの例の一部を、化学構造式で示すが、部分構造Aはこれらに限定されるものではない。ただし、下記式(A−1)〜式(A−7)中、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ハロゲン基を示し、l、m、nは、それぞれ独立に、1以上の整数を表す。 Examples of the partial structure A possessed by the polymerizable compound X include adamantane, polyadamantane (eg, biadamantane, triadamantane, tetraadamantane, pentaadamantane, hexaadamantane, heptaadamantane, etc.), polyamantane (eg, diamantane, triamantane, Tetramantane, pentamantane, hexamantane, heptamantane, etc.), divalent groups such as compounds in which at least a part of hydrogen atoms constituting these compounds are substituted with alkyl groups or halogen atoms (two hydrogen atoms constituting the above compounds) A structure having two or more of these divalent groups (for example, a bi (diamantane) skeleton, a tri (diamantane) skeleton, a tetra (diamantane) skeleton, etc.) Things (Poly (Gia (Having a poly (triamantane) skeleton), such as a bi (triamantane) skeleton, a tri (triamantane) skeleton, and a tetra (triamantane) skeleton. An adamantane skeleton (or a polyadamantane skeleton) and a polyamantane skeleton, etc.) and the like. Hereinafter, a part of the example of the partial structure A is shown by a chemical structural formula, but the partial structure A is not limited to these. However, in the following formulas (A-1) to (A-7), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, or a halogen group, and l, m, and n are each independently 1 represents an integer of 1 or more.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

また、部分構造Aは、アダマンタン構造を有するものであるのが好ましい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)の誘電率を特に低いものとすることができ、当該膜を所定形状にパターニングするためのエッチング工程において、膜が高誘電率化してしまうのを的確に抑制または防止することができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The partial structure A preferably has an adamantane structure. As a result, the dielectric constant of the film (insulating film) formed using the film-forming composition can be made particularly low, and in the etching process for patterning the film into a predetermined shape, the film has a high dielectric constant. It is possible to accurately suppress or prevent the rate from increasing. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for film formation on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed is applied, The viscosity of the composition is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film, and the film formed finally The strength can be made particularly excellent.

また、アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものであるのが好ましい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜の誘電率を特に低いものとすることができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。さらに、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)を、所的形状にパターニングするためのエッチング工程におけるエッチングレートを比較的低くすることができる。   The adamantane structure preferably has a methyl group as a substituent. Thereby, the dielectric constant of the film | membrane formed using the composition for film | membrane formation can be made especially low. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for film formation on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed is applied, The viscosity of the composition is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film, and the film formed finally The strength can be made particularly excellent. Furthermore, the etching rate in the etching process for patterning the film (insulating film) formed using the film forming composition into a desired shape can be made relatively low.

以上のことから、部分構造Aとしては、特に、下記式(2)で示される構造を有するものが好適に用いられる。なお、下記式(2)中、nは1以上の整数を表す。   From the above, as the partial structure A, those having a structure represented by the following formula (2) are particularly preferably used. In the following formula (2), n represents an integer of 1 or more.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

かかる構造を有するものを部分構造Aとして選択することにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)は、前述した効果をより顕著に発揮するものとなる。   By selecting the structure having such a structure as the partial structure A, the film (insulating film) formed using the film forming composition exhibits the above-described effects more remarkably.

なお、かかる構成の部分構造Aは、それ自体が対称性を有する構造のものであるのが好ましい。すなわち、上記式(2)中において、nは偶数であるのが好ましい。これにより、重合性化合物Xの反応性をより適切なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   In addition, it is preferable that the partial structure A having such a structure is a structure having symmetry itself. That is, in the above formula (2), n is preferably an even number. Thereby, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more appropriate, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed is applied, the film formation is performed. The viscosity of the composition for use is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film, and the film finally formed Can be made particularly excellent in strength.

また、部分構造Aは、ジアマンタン構造を有するものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜の誘電率を低いものとすることができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The partial structure A may have a diamantane structure. Thereby, the dielectric constant of the film | membrane formed using the composition for film formation can be made low. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for film formation on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed is applied, The viscosity of the composition is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film, and the film formed finally The strength can be made particularly excellent.

[1.2]重合性反応基B
重合性化合物Xは、上記のような部分構造Aに加え、重合反応に寄与する重合性反応基Bを有している。
[1.2] Polymerizable reactive group B
In addition to the partial structure A as described above, the polymerizable compound X has a polymerizable reactive group B that contributes to the polymerization reaction.

重合性反応基Bは、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基とを有するものである。重合性化合物Xは、この重合性反応基Bを、1つ有するものであってもよいが、2つ有し、これらが部分構造Aを中心に対称的に結合した構造をなしているのが好ましい。これにより、重合性化合物Xの反応性を適切なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきを抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を優れたものとすることができる。   The polymerizable reactive group B has an aromatic ring and an ethynyl group directly bonded to the aromatic ring. The polymerizable compound X may have one polymerizable reactive group B, but has two, and these have a structure in which they are symmetrically bonded around the partial structure A. preferable. Thereby, the reactivity of the polymerizable compound X can be made appropriate, and when the film-forming composition is applied onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed, The viscosity of the composition is surely suitable, and it is possible to suppress unintentional variations in the thickness and characteristics of each part of the film to be formed, and the strength of the film finally formed is excellent. It can be.

このように、重合性化合物Xが、部分構造Aとともに、2つの重合性反応基Bを有し、さらに、これらが、特定の配置を有することにより、特に優れた効果が発揮される。   As described above, the polymerizable compound X has the two polymerizable reactive groups B together with the partial structure A, and furthermore, these have a specific arrangement, so that particularly excellent effects are exhibited.

重合性反応基Bを構成する芳香環としては、特に限定されないが、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、フェナントレン環、クリセン環、ピレン環、ペリレン環、コロネン環、ビフェニル環、テルフェニル環、アズレン環等の炭化水素環式芳香環や、ピリジン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、インドール環、プリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、カルバゾール環、イミダゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、キノリン環、テルチエニル環等の複素環式芳香環等が挙げられる。中でも、芳香環としては、ベンゼン環が好ましい。これにより、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物の付与をより容易に行うことができる。また、膜形成用組成物を用いて形成される膜の弾性率を好適なものとすることができ、形成される膜の強度および耐熱性、前記部材(半導体基板等)への密着性等を特に優れたものとすることができる。   The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B is not particularly limited, and for example, a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, naphthacene ring, phenanthrene ring, chrysene ring, pyrene ring, perylene ring, coronene ring, biphenyl ring, Hydrocarbon aromatic rings such as terphenyl ring and azulene ring, pyridine ring, furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, oxazole ring, indole ring, purine ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, carbazole ring, imidazole ring, Examples thereof include heterocyclic aromatic rings such as thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, quinoline ring, and terthienyl ring. Of these, a benzene ring is preferred as the aromatic ring. Thereby, application | coating of the composition for film formation on the member (for example, semiconductor substrate) which should form a film | membrane can be performed more easily. Moreover, the elasticity modulus of the film | membrane formed using the film forming composition can be made suitable, and the intensity | strength and heat resistance of the film | membrane formed, adhesiveness to the said member (semiconductor substrate etc.), etc. It can be made particularly excellent.

重合性反応基Bを構成する芳香環は、少なくとも1つの他の原子を介して部分構造Aを構成するかご型構造に結合したものであってもよいが、部分構造Aを構成するかご型構造に直接結合したものであるのが好ましい。これにより、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B may be bonded to the cage structure constituting the partial structure A via at least one other atom, but the cage structure constituting the partial structure A It is preferable that it is directly bonded to. As a result, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and the film formation can be performed when a film forming composition is applied onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. The viscosity of the composition for use is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each part of the formed film, and the film finally formed Can be made particularly excellent in strength.

重合性反応基Bは、1つのエチニル基を有するものであっても良いが、2つのエチニル基を有し、上記のような芳香環に、2つのエチニル基が、直接、結合したものであるのが好ましい。このように、重合性反応基Bが反応部位としてのエチニル基を2つ有することにより、重合性化合物Xについての初期の反応が起こりやすくなる。その一方で、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基が反応(重合反応)すると、芳香環についての電子状態が変化し、他方のエチニル基の反応性は、急激に低下する。このため、比較的穏やかな条件で、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみを選択的に反応させることができる。そして、重合性化合物Xは、好ましくは分子内に2つの重合性反応基Bを有しているため、重合性化合物Xの分子内に存在する2つの重合性反応基Bについて、それぞれ、一方のエチニル基のみを選択的に反応させることができ、この場合、例えば、下記式(3)に示すような反応により、複数の重合性化合物Xが一次元的に重合した重合体(鎖状のプレポリマー)が得られる。   The polymerizable reactive group B may have one ethynyl group, but has two ethynyl groups, and two ethynyl groups are directly bonded to the aromatic ring as described above. Is preferred. Thus, when the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups as reaction sites, an initial reaction with respect to the polymerizable compound X is likely to occur. On the other hand, when one of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B reacts (polymerization reaction), the electronic state of the aromatic ring changes, and the reactivity of the other ethynyl group rapidly increases. descend. For this reason, only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B can be selectively reacted under relatively mild conditions. And since the polymerizable compound X preferably has two polymerizable reactive groups B in the molecule, one of the two polymerizable reactive groups B present in the molecule of the polymerizable compound X is Only the ethynyl group can be reacted selectively. In this case, for example, a polymer (chain-like prepolymer) in which a plurality of polymerizable compounds X are polymerized one-dimensionally by a reaction shown in the following formula (3). Polymer).

Figure 2011026375
(式(3)中、Aは部分構造Aを示し、Arは重合性反応基Bを構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
Figure 2011026375
(In formula (3), A represents the partial structure A, Ar represents an aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B, and n represents an integer of 2 or more.)

なお、重合性反応基Bがエチニル基に代えてビニル基を有する場合には、下記式(3’)に示すような反応により、複数の重合性化合物Xが一次元的に重合した重合体(鎖状のプレポリマー)が得られる。   In the case where the polymerizable reactive group B has a vinyl group instead of an ethynyl group, a polymer in which a plurality of polymerizable compounds X are polymerized one-dimensionally by a reaction as shown in the following formula (3 ′) ( A chain prepolymer) is obtained.

Figure 2011026375
((3’)中、Aは部分構造Aを示し、Arは重合性反応基Bを構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
Figure 2011026375
(In (3 ′), A represents the partial structure A, Ar represents an aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B, and n represents an integer of 2 or more.)

上記のような反応が起こることにより、膜形成用組成物の保存時等において、重合性化合物Xが、過度に反応し、膜形成用組成物が極端に高粘度化すること(例えば、ゲル化すること)を確実に防止することができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとすることができる。その結果、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきの発生を確実に抑制することができる。   When the reaction as described above occurs, the polymerizable compound X reacts excessively during storage of the film-forming composition, and the film-forming composition becomes extremely viscous (for example, gelation). Can be reliably prevented, and the viscosity of the film-forming composition is surely suitable for applying the film-forming composition onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. Can be. As a result, it is possible to reliably suppress the occurrence of unintentional variations in thickness and characteristics at each site of the formed film.

その一方で、上記のような反応により得られる重合体(部分的な重合反応により得られたプレポリマー)は、未反応のエチニル基を有しているため、後に詳述するような焼成条件(半導体基板上での加熱条件)において、残存するエチニル基を確実に反応させることができ、最終的に形成される膜中においては、三次元的に架橋反応した構造を有するものとなる。その結果、形成される膜は、特に耐熱性等に優れたものとなる。   On the other hand, since the polymer obtained by the reaction as described above (prepolymer obtained by partial polymerization reaction) has an unreacted ethynyl group, the firing conditions described in detail later ( Under the heating conditions on the semiconductor substrate, the remaining ethynyl groups can be reacted with certainty, and the film finally formed has a three-dimensionally cross-linked structure. As a result, the formed film is particularly excellent in heat resistance and the like.

上記のように、重合性化合物Xを構成する各重合性反応基Bは、2つのエチニル基を有するものである場合、重合性反応基Bにおいて、一方のエチニル基は、他方のエチニル基のメタ位に存在するものであるのが好ましい。これにより、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基が反応(重合反応)した状態において、芳香環等の電子的な効果がより顕著に発揮され、他方のエチニル基の反応性をより効果的に低下させることができるとともに、当該反応した部位が適度な立体的な障害となり、他方のエチニル基(未反応のエチニル基)の反応性をより好適に制御することができる。その結果、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基についての反応性(第1段目の反応についての反応性と第2段目の反応についての反応性)の選択性をより高いものとすることができるとともに、後に詳述するような焼成工程を、より好適な条件(半導体基板へのダメージを防止しつつ、優れた生産性で膜を形成することができる条件)で行うことができる。   As described above, when each polymerizable reactive group B constituting the polymerizable compound X has two ethynyl groups, in the polymerizable reactive group B, one ethynyl group is a meta of the other ethynyl group. It is preferable that it exists in a position. Thereby, in the state in which one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B has reacted (polymerization reaction), the electronic effect of the aromatic ring or the like is more significantly exhibited, and the other ethynyl group The reactivity can be reduced more effectively, the reacted site becomes an appropriate steric hindrance, and the reactivity of the other ethynyl group (unreacted ethynyl group) can be more suitably controlled. . As a result, the reactivity of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B (reactivity for the first stage reaction and reactivity for the second stage reaction) is made higher. In addition, it is possible to perform a baking step as will be described in detail later under more suitable conditions (conditions capable of forming a film with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate).

また、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、2つのエチニル基は、いずれも、芳香環がかご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものであるのが好ましい。これにより、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基が反応(重合反応)した状態において、芳香環等の電子的な効果がより顕著に発揮され、他方のエチニル基の反応性をより効果的に低下させることができるとともに、当該反応した部位、および、前述した部分構造Aが適度な立体的な障害となり、他方のエチニル基(未反応のエチニル基)の反応性をより好適に制御することができる。その結果、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基についての反応性(第1段目の反応についての反応性と第2段目の反応についての反応性)の選択性をより高いものとすることができるとともに、後に詳述するような焼成工程を、より好適な条件(半導体基板へのダメージを防止しつつ、優れた生産性で膜を形成することができる条件)で行うことができる。   In addition, when the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, it is preferable that both of the two ethynyl groups are present at the meta position where the aromatic ring is bonded to the cage structure. Thereby, in the state in which one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B has reacted (polymerization reaction), the electronic effect of the aromatic ring or the like is more significantly exhibited, and the other ethynyl group The reactivity can be reduced more effectively, and the reacted site and the partial structure A described above become an appropriate steric hindrance, and the reactivity of the other ethynyl group (unreacted ethynyl group) can be reduced. It can control more suitably. As a result, the reactivity of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B (reactivity for the first stage reaction and reactivity for the second stage reaction) is made higher. In addition, it is possible to perform a baking step as will be described in detail later under more suitable conditions (conditions capable of forming a film with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate).

さて、重合性化合物Xは、分子内に、上述したような部分構造Aと重合性反応基Bとを有するものであるが、本発明では、重合性化合物Xにおいて、芳香環由来の炭素の数が、この重合性化合物X全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下となっており、好ましくは、18%以上、27%以下となっている。重合性化合物Xにおける芳香環由来の炭素の数をかかる範囲内とすることにより、部分構造Aと重合性反応基Bとの存在比が好適なものとなり、上述したような、部分構造Aが存在することにより得られる効果と、重合性反応基Bが存在することにより得られる効果とが相乗的に得られることとなる。   The polymerizable compound X has the partial structure A and the polymerizable reactive group B as described above in the molecule. In the present invention, the number of carbons derived from the aromatic ring in the polymerizable compound X. However, it is 15% or more and 38% or less, and preferably 18% or more and 27% or less with respect to the total number of carbons of the polymerizable compound X. By making the number of carbons derived from the aromatic ring in the polymerizable compound X within such a range, the abundance ratio between the partial structure A and the polymerizable reactive group B becomes suitable, and the partial structure A as described above exists. The effect obtained by doing this and the effect obtained by the presence of the polymerizable reactive group B are synergistically obtained.

特に、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)を所定形状にパターニングするためのエッチング工程において、この膜が高誘電率化してしまうのをより的確に抑制または防止することができ、膜特性を確実に維持させることができる。   In particular, in an etching process for patterning a film (insulating film) formed using the film-forming composition into a predetermined shape, it is possible to more accurately suppress or prevent the film from increasing in dielectric constant. And the film characteristics can be reliably maintained.

なお、エッチング工程における膜の高誘電率化は、例えば、以下に示すような物理的影響および化学的影響により生じると考えられる。   In addition, it is thought that the increase in the dielectric constant of the film in the etching process is caused by, for example, physical effects and chemical effects as described below.

物理的影響としては、プラズマで加速されたエッチングガスが高速で膜に衝突することに起因して、膜の表面に凹凸が生じ、その結果、膜の表面に水分等が吸着するため、膜の特性が変化すると考えられる。   The physical effect is that the etching gas accelerated by the plasma collides with the film at a high speed, resulting in unevenness on the film surface. As a result, moisture and the like are adsorbed on the film surface. It is thought that the characteristics change.

また、化学的影響としては、エッチングガスがプラズマによりイオンやラジカルへと変化し、これらが膜へ衝突する際に、膜中の化学結合に切断が生じ、膜の構造変化が生じることに起因して、膜の特性が変化すると考えられる。   In addition, the chemical effect is caused by the fact that the etching gas changes into ions and radicals due to plasma, and when these collide with the film, the chemical bonds in the film are broken and the structure of the film is changed. Therefore, it is considered that the characteristics of the film change.

このような物理的影響および化学的影響により生じる膜の高誘電率化を、重合性化合物Xにおける芳香環由来の炭素の数を前述した範囲内に設定することにより、より的確に抑制または防止することができる。   The increase in the dielectric constant of the film caused by such physical and chemical influences is suppressed or prevented more accurately by setting the number of carbons derived from the aromatic ring in the polymerizable compound X within the above-mentioned range. be able to.

また、このエッチング工程におけるエッチングレートが低くなり、絶縁膜表面のエッチング速度が低下することにより、比較的穏やかなエッチングとなり、上述した物理的および化学的影響が絶縁膜の表面付近に限定されるので、エッチングにより絶縁膜表面に形成される改質層(エッチングダメージ層)が絶縁膜内部まで形成されてしまうのを抑制することができる。そのため、かかる観点からも、この膜の特性が変質・劣化してしまうのを的確に抑制または防止し得る。   In addition, since the etching rate in this etching process is lowered and the etching rate on the surface of the insulating film is reduced, the etching is relatively gentle, and the physical and chemical effects described above are limited to the vicinity of the surface of the insulating film. The modified layer (etching damage layer) formed on the surface of the insulating film by etching can be prevented from being formed to the inside of the insulating film. Therefore, from this point of view, it is possible to accurately suppress or prevent the properties of the film from being altered or deteriorated.

上記のような条件を満足する重合性化合物X、すなわち、部分構造Aおよび重合性反応基Bとして好ましいものが選択され、重合性化合物Xにおける芳香環由来の炭素が適正な数に設定されている重合性化合物X、としては、例えば、下記式(1)で示される構造を有するものが挙げられる。なお、下記式(1)中、nは1〜5の整数を表す。   A polymerizable compound X that satisfies the above conditions, that is, a preferable one as the partial structure A and the polymerizable reactive group B is selected, and an aromatic ring-derived carbon in the polymerizable compound X is set to an appropriate number. Examples of the polymerizable compound X include those having a structure represented by the following formula (1). In the following formula (1), n represents an integer of 1 to 5.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

かかる構造を有するものを重合性化合物Xとして選択することにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜(絶縁膜)は、前述した効果をより顕著に発揮するものとなる。   By selecting a compound having such a structure as the polymerizable compound X, a film (insulating film) formed using the film-forming composition exhibits the above-described effects more remarkably.

なお、上記式(1)で示される構造を有する重合性化合物Xでは、2つの重合性反応基Bを2つ有するものを例示したが、その他、1つの重合性反応基Bを有する重合性化合物Xとしては、例えば、下記式(1’)で示される構造を有するものが挙げられる。なお、下記式(1’)中、nは1または2の整数を表す。   In addition, in the polymerizable compound X having the structure represented by the above formula (1), those having two polymerizable reactive groups B are exemplified, but other polymerizable compounds having one polymerizable reactive group B are exemplified. Examples of X include those having a structure represented by the following formula (1 ′). In the following formula (1 ′), n represents an integer of 1 or 2.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、重合性化合物Xは、部分構造A、および、重合性反応基B以外の部分構造を有するものであってもよい。   The polymerizable compound X may have a partial structure other than the partial structure A and the polymerizable reactive group B.

上記のような重合性化合物Xは、2つの重合性反応基Bを有し、この重合性反応基Bが2つのエチニル基を有するものである場合、例えば、以下のようにして合成することができる。   The polymerizable compound X as described above has two polymerizable reactive groups B, and when the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, for example, it can be synthesized as follows. it can.

すなわち、部分構造Aに対応する化合物A’(二価基としてのAに水素原子が2つ接合した化合物)を臭素と反応させ、A’のジブロモ体(部分構造Aに2つのブロモ基が結合した化合物)を得る工程と、A’のジブロモ体をジブロモベンゼンと反応させ、A’のビス(ジブロモフェニル)体(部分構造Aに2つのジブロモフェニル基が結合した化合物)を得る工程と、A’のジブロモフェニル体をトリメチルシリルアセチレンと反応させ、A’のビス(ジ(トリメチルシリルエチニル)フェニル)体(部分構造Aに2つのジ(トリメチルシリルエチニル)フェニル基が結合した化合物)を得る工程と、A’のビス(ジ(トリメチルシリルエチニル)フェニル)体を加水分解(脱トリメチルシリル化)する工程とを有する方法により、目的とする重合性化合物Xを得ることができる。   That is, a compound A ′ corresponding to partial structure A (a compound in which two hydrogen atoms are bonded to A as a divalent group) is reacted with bromine, and a dibromo form of A ′ (two bromo groups are bonded to partial structure A) A compound obtained by reacting a dibromo form of A ′ with dibromobenzene to obtain a bis (dibromophenyl) form of A ′ (a compound in which two dibromophenyl groups are bonded to partial structure A), and A Reacting a dibromophenyl form of 'with trimethylsilylacetylene to obtain a bis (di (trimethylsilylethynyl) phenyl) form of A' (a compound in which two di (trimethylsilylethynyl) phenyl groups are bonded to partial structure A); And a step of hydrolyzing (detrimethylsilylating) the bis (di (trimethylsilylethynyl) phenyl) form of It can be obtained that the polymerizable compound X.

なお、重合性反応基Bが2つのエチニル基に代えて2つのビニル基を有する場合には、重合性化合物Xは、例えば、以下のようにして合成することができる。   In the case where the polymerizable reactive group B has two vinyl groups instead of two ethynyl groups, the polymerizable compound X can be synthesized, for example, as follows.

すなわち、上述した2つのエチニル基を有する重合性化合物Xを合成した後、特に限定されないが、水素ガスを用いたLindlar還元、ナトリウムと液体アンモニアを用いたBrich還元、ジイミドを用いたジイミド還元等を行うことで、目的とする重合性化合物Xを得ることができる。   That is, after synthesizing the polymerizable compound X having the two ethynyl groups described above, although not particularly limited, Lindlar reduction using hydrogen gas, Brich reduction using sodium and liquid ammonia, diimide reduction using diimide, etc. By carrying out, the target polymeric compound X can be obtained.

膜形成用組成物は、上述したような重合性化合物Xを単独で含むものであってもよいし、例えば、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(2つの重合性反応基Bのうち一方の重合性反応基Bのみが重合反応したプレポリマーや、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみが重合反応したプレポリマー)をさらに含むものであってもよい。膜形成用組成物が重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含むものであると、膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに先立って膜形成用組成物に加熱処理を施すことにより、形成すべき膜が比較的厚いものであっても好適に形成することができる。また、膜形成用組成物が重合性化合物Xのプレポリマーを含むものであると、部材(例えば、半導体基板)上に膜を形成する際に、当該部材上において加える熱量を少なくすることができるため、当該部材への加熱によるダメージをより確実に防止することができる。このような重合性化合物Xのプレポリマーを含む膜形成用組成物は、絶縁膜用ワニスとして好適に用いることができる。   The film-forming composition may contain the polymerizable compound X alone as described above. For example, the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B and / or polymerizes. When the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, a polymer in which the polymerizable compound X is partially polymerized (a prepolymer in which only one polymerizable reactive group B of the two polymerizable reactive groups B is polymerized or reacted) And a prepolymer obtained by polymerization reaction of only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B. When the film-forming composition contains a polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound X is partially polymerized, the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable, and each part of the film to be formed In addition, it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics of the film, and it is possible to make the strength of the finally formed film particularly excellent. In addition, the film forming composition is subjected to heat treatment prior to applying the film forming composition onto the member (for example, a semiconductor substrate) on which the film is to be formed, so that the film to be formed is relatively thick. Even if it is a thing, it can form suitably. In addition, when the film-forming composition contains a prepolymer of the polymerizable compound X, when a film is formed on a member (for example, a semiconductor substrate), the amount of heat applied on the member can be reduced. Damage to the member due to heating can be prevented more reliably. Such a film-forming composition containing a prepolymer of the polymerizable compound X can be suitably used as an insulating film varnish.

重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含む膜形成用組成物は、例えば、重合性化合物Xに対して加熱処理を施すことにより、好適に調製することができる。この場合、熱処理の条件としては、加熱温度:120〜190℃、加熱時間:3〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:140〜180℃、加熱時間:3〜9時間であるのがより好ましい。また、重合性化合物Xに対する加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、重合性化合物Xに対しては、加熱温度:150〜190℃、加熱時間:1〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:120〜160℃、加熱時間:2〜9時間という条件で行う第2の熱処理とを施してもよい。なお、上記のような加熱処理は、重合性化合物Xを溶媒に溶解した状態で行うのが好ましい。また、上記のような加熱処理によるプレポリマーの合成は、後述するような膜形成用組成物の構成成分としての溶媒中で行うものであってもよいし、膜形成用組成物の構成成分とは異なる組成の溶媒中で行うものであってもよい。すなわち、所定の溶媒を用いて重合性化合物Xを重合させプレポリマーを得た後、当該溶媒を、目的とする膜形成用組成物の構成成分としての溶媒に置換してもよい。重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)の合成に用いることのできる溶媒(反応溶媒)としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、1,4−ジメトキシベンゼン等のエーテル系溶剤;ベンゼン、トルエン、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、ヘプタン、ヘキサン、n−オクタン等の芳香族および脂肪族炭化水素系溶剤;クロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化物系溶剤;N−メチルピロリドン等のアミド系溶剤等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   A film-forming composition containing a polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound X is partially polymerized can be suitably prepared by subjecting the polymerizable compound X to a heat treatment, for example. In this case, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 120 to 190 ° C., heating time: 3 to 11 hours, heating temperature: 140 to 180 ° C., heating time: 3 to 9 hours. preferable. Moreover, you may perform the heat processing with respect to the polymeric compound X combining different conditions. For example, for the polymerizable compound X, the first heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 150 to 190 ° C., heating time: 1 to 6 hours, heating temperature: 120 to 160 ° C., heating time: 2 to 9 You may perform the 2nd heat processing performed on condition of time. In addition, it is preferable to perform the above heat processing in the state which melt | dissolved the polymeric compound X in the solvent. The synthesis of the prepolymer by the heat treatment as described above may be performed in a solvent as a constituent of the film-forming composition as described later, May be carried out in a solvent having a different composition. That is, after polymerizing the polymerizable compound X using a predetermined solvent to obtain a prepolymer, the solvent may be replaced with a solvent as a constituent of the target film-forming composition. Examples of the solvent (reaction solvent) that can be used for the synthesis of the polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound X is partially polymerized include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, and 2-butanol. Solvent: Ketone solvents such as acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pentanone, 2-heptanone; ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, etc. Ester solvents; diisopropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene and the like Ter solvents: aromatic and aliphatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, heptane, hexane, n-octane; chloromethane, dichloromethane, chloroform, dichloroethane, carbon tetrachloride, etc. Halide-based solvents; amide-based solvents such as N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned, and one or more selected from these can be used in combination.

なお、膜形成用組成物が重合性化合物Xのプレポリマーを含むものである場合、未反応の重合性化合物Xは精製により除去されている(未反応の重合性化合物Xが可能な限り含まれていない)のが好ましい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜の強度等の諸特性を、より確実に優れたものとすることができる。   In addition, when the film-forming composition contains a prepolymer of the polymerizable compound X, the unreacted polymerizable compound X is removed by purification (the unreacted polymerizable compound X is not included as much as possible). Is preferred. Thereby, various characteristics, such as the intensity | strength of the film | membrane formed using the film forming composition, can be made more reliably excellent.

膜形成用組成物中における重合性化合物Xの含有率と重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(例えば、2つの重合性反応基Bのうち一方の重合性反応基Bのみが重合反応したプレポリマーや、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみが重合反応したプレポリマー)の含有率との和は、1.0〜30wt%であるのが好ましい。   The content of the polymerizable compound X in the film-forming composition and a polymer in which the polymerizable compound X is partially polymerized (for example, only one polymerizable reactive group B out of two polymerizable reactive groups B undergoes a polymerization reaction). The sum of the prepolymer and the content of the prepolymer obtained by polymerization reaction of only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B is preferably 1.0 to 30 wt%.

[2]溶媒
膜形成用組成物は、上述したような重合性化合物X、さらに、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(2つの重合性反応基Bのうち一方の重合性反応基Bのみが重合反応したプレポリマーや、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみが重合反応したプレポリマー)を含むものであればよいが、通常、これらを溶解する溶媒を含むものである。
[2] Solvent The film-forming composition includes the polymerizable compound X as described above, and further the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B and / or two polymerizable reactive groups B. In the case of having an ethynyl group, a polymer in which the polymerizable compound X is partially polymerized (a prepolymer in which only one polymerizable reactive group B out of two polymerizable reactive groups B is polymerized or a polymerizable reactive group B is Any one of the two ethynyl groups having a prepolymer obtained by polymerization reaction of only one ethynyl group may be used, but usually a solvent for dissolving them is included.

溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、アニソール、メシチレン等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノンおよびシクロヘキサノンが好ましい。膜形成用組成物を構成する溶媒としては、例えば、重合性化合物Xの合成や上述した重合体(重合性化合物Xが部分的に重合したプレポリマー)の合成に用いた溶媒(反応溶媒)等を含むものであってもよい。   Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl-3-methoxy Propionate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, tetrahydro Orchids, anisole, mesitylene and the like, can be used singly or in combination of two or more selected from these. Of these, cyclopentanone and cyclohexanone are preferable as the solvent. Examples of the solvent constituting the film-forming composition include a solvent (reaction solvent) used for the synthesis of the polymerizable compound X and the above-described polymer (a prepolymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound X). May be included.

膜形成用組成物における溶媒の含有率は、特に限定されないが、70〜99wt%であるのが好ましい。   Although the content rate of the solvent in the composition for film formation is not specifically limited, It is preferable that it is 70 to 99 wt%.

[3]その他の成分
膜形成用組成物は、上記以外の成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、界面活性剤;シランカップリンク剤等のカップリング剤;ラジカル開始剤、ジスルフィド類等の触媒等が挙げられる。
[3] Other components The film-forming composition may contain components other than those described above. Examples of such components include surfactants; coupling agents such as silane coupling agents; catalysts such as radical initiators and disulfides.

また、膜形成用組成物は、感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物等を含むものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を、感光性を有する表面保護膜の形成に好適に用いることができる。   The film-forming composition may contain a naphthoquinone diazide compound as a photosensitizer. Thereby, the composition for film formation can be used suitably for formation of the surface protection film which has photosensitivity.

なお、本発明では、膜形成用組成物は、熱分解性により発泡し、形成される膜中に空孔を形成する空孔形成材を含まないものであるのが好ましい。従来、膜の誘電率を低下させる目的で空孔形成材が用いられていたが、このような空孔形成材を用いた場合、形成される膜の強度が低下したり、膜の各部位での不本意な厚さのばらつき、特性のばらつきを招く等の問題があったが、本発明では、上述したような重合性化合物Xさらに、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(2つの重合性反応基Bのうち一方の重合性反応基Bのみが重合反応したプレポリマーや、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみが重合反応したプレポリマー)を含むものであるため、空孔形成材を用いなくても、形成される膜の誘電率を十分に低いものとすることができる。そして、空孔形成材を含まないことにより、上記のような問題の発生を確実に防止することができる。   In the present invention, it is preferable that the film-forming composition does not contain a pore-forming material that foams due to thermal decomposability and forms pores in the formed film. Conventionally, a pore forming material has been used for the purpose of reducing the dielectric constant of the film. However, when such a pore forming material is used, the strength of the formed film is reduced, or at each part of the film. However, in the present invention, the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B as well as the polymerizable compound X as described above. And / or when the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, a polymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound X (only one polymerizable reactive group B out of the two polymerizable reactive groups B) Can be formed without using a pore-forming material because it contains a prepolymer that has undergone a polymerization reaction, or a prepolymer in which only one ethynyl group has a polymerization reaction among the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B. The dielectric constant of the film to be sufficiently low Can. And generation | occurrence | production of the above problems can be prevented reliably by not containing a void | hole formation material.

上記のような膜形成用組成物は、そのまま、膜の形成に用いるものであってもよいが、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上に付与するのに先立ち、加熱処理に供されるものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含むものとすることができ、膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに先立って膜形成用組成物に加熱処理を施すことにより、形成すべき膜が比較的厚いものであっても好適に形成することができる。また、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに先立って膜形成用組成物に加熱処理を施すことにより、当該部材上において加える熱量を少なくすることができるため、当該部材への加熱によるダメージをより確実に防止することができる。このような熱処理を施す場合、熱処理の条件としては、加熱温度:120〜190℃、加熱時間:3〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:140〜180℃、加熱時間:3〜9時間であるのがより好ましい。また、上記のような加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、加熱温度:150〜190℃、加熱時間:1〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:120〜160℃、加熱時間:2〜9時間という条件で行う第2の熱処理とを施してもよい。   The film-forming composition as described above may be used for forming a film as it is, but the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B and / or is polymerizable. When B has two ethynyl groups, it may be subjected to a heat treatment prior to application onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. Thus, the film-forming composition can include a polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound X is partially polymerized, and the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable and formed. In addition, it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics of each portion of the film to be formed, and to make the finally formed film particularly excellent in strength. In addition, the film forming composition is subjected to heat treatment prior to applying the film forming composition onto the member (for example, a semiconductor substrate) on which the film is to be formed, so that the film to be formed is relatively thick. Even if it is a thing, it can form suitably. In addition, by applying a heat treatment to the film-forming composition prior to applying the film-forming composition onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed, the amount of heat applied on the member is reduced. Therefore, damage to the member due to heating can be prevented more reliably. When performing such heat treatment, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 120 to 190 ° C., heating time: 3 to 11 hours, heating temperature: 140 to 180 ° C., heating time: 3 to 9 hours. It is more preferable that Moreover, you may perform the above heat processing combining a different condition. For example, the 1st heat processing performed on the conditions of heating temperature: 150-190 degreeC, heating time: 1-6 hours, and the 2nd heat processing performed on the conditions of heating temperature: 120-160 degreeC and heating time: 2-9 hours And may be given.

<絶縁膜>
本発明の絶縁膜は、上述したような膜形成用組成物を用いて形成されるものである。
<Insulating film>
The insulating film of the present invention is formed using the film forming composition as described above.

図1は、所定形状にパターニングされた層間絶縁膜を形成する方法の一例を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a method for forming an interlayer insulating film patterned in a predetermined shape. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

本発明の絶縁膜は、例えば、上述したような膜形成用組成物を、半導体基板等の部材上に付与し、これに対し、加熱や活性エネルギー線の照射等の処理(焼成処理)を施すことにより形成される。   In the insulating film of the present invention, for example, the film-forming composition as described above is applied onto a member such as a semiconductor substrate, and subjected to a treatment (baking treatment) such as heating or irradiation with active energy rays. Is formed.

上記部材上に付与されるのに際し、膜形成用組成物は、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含むものであるのが好ましい。これにより、部材上に付与される膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、形成すべき膜が比較的厚いものであっても好適に形成することができる。   When applied on the member, the composition for forming a film has a case where the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B and / or the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups. The polymer compound X preferably contains a partially polymerized polymer (prepolymer). As a result, the viscosity of the film-forming composition applied on the member is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics at each site of the formed film. In addition, the strength of the finally formed film can be made particularly excellent. Moreover, even if the film | membrane which should be formed is a comparatively thick thing, it can form suitably.

上記のような焼成処理を行うことにより、重合性化合物Xや重合性化合物Xが部分的に重合したプレポリマーが有する未反応のエチニル基が重合反応し、三次元的に架橋反応した構造を有する重合体(硬化物)で構成された膜(絶縁膜)が得られる。このような化学構造を有する重合体(硬化物)で構成された膜(絶縁膜)は、強度、耐熱性等に優れている。また、上記のようにして得られる膜は、誘電率が低いものである。また、上記のようにして得られる膜は、各部位での膜厚や特性についての不本意なばらつきが抑制されたものである。このようなことから、上記のような膜は、半導体装置を構成する絶縁膜として好適に用いることができる。   By carrying out the baking treatment as described above, the unreacted ethynyl group of the polymerizable compound X or the prepolymer partially polymerized by the polymerizable compound X undergoes a polymerization reaction and has a structure in which a three-dimensional crosslinking reaction occurs. A film (insulating film) composed of a polymer (cured product) is obtained. A film (insulating film) composed of a polymer (cured product) having such a chemical structure is excellent in strength, heat resistance, and the like. Further, the film obtained as described above has a low dielectric constant. Further, the film obtained as described above is one in which unintentional variations in film thickness and characteristics at each part are suppressed. For these reasons, the above film can be suitably used as an insulating film constituting a semiconductor device.

膜形成用組成物を部材上に付与する方法としては、例えば、スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等による方法が挙げられる。   Examples of the method for applying the film-forming composition onto the member include a spin coating method using a spinner, a spray coating method using a spray coater, dipping, printing, and roll coating.

焼成処理に先立ち、例えば、部材上に付与された膜形成用組成物から溶媒を除去する処理(脱溶媒処理)を施してもよい。このような脱溶媒処理は、例えば、加熱処理、減圧処理などにより行うことができる。   Prior to the firing treatment, for example, a treatment (desolvation treatment) for removing the solvent from the film-forming composition applied on the member may be performed. Such solvent removal treatment can be performed, for example, by heat treatment, reduced pressure treatment, or the like.

焼成処理は、例えば、処理温度:200〜450度、処理時間:1〜60分間という条件で行うのが好ましく、処理温度:250〜400度、処理時間:5〜30分間という条件で行うのがより好ましい。また、焼成工程では、異なる条件の加熱処理を組み合わせて行ってもよい。   For example, the baking treatment is preferably performed under the conditions of treatment temperature: 200 to 450 degrees, treatment time: 1 to 60 minutes, and treatment temperature: 250 to 400 degrees, treatment time: 5 to 30 minutes. More preferred. In the baking step, heat treatments with different conditions may be combined.

また、かかる絶縁膜を、例えば、半導体基板に形成された配線層間を絶縁する層間絶縁膜に適用する場合、この半導体基板が備える配線層間を電気的に接続するビア(導体ポスト)が、前記層間絶縁膜の厚さ方向に貫通するように形成される。そのため、層間絶縁膜は、ビア(導体ポスト)の形状に対応してパターニングされた所定形状をなしている必要がある。   Further, when such an insulating film is applied to, for example, an interlayer insulating film that insulates wiring layers formed on a semiconductor substrate, vias (conductor posts) that electrically connect the wiring layers included in the semiconductor substrate are provided between the layers. It is formed so as to penetrate in the thickness direction of the insulating film. Therefore, the interlayer insulating film needs to have a predetermined shape patterned corresponding to the shape of the via (conductor post).

このように所定形状をなす層間絶縁膜は、例えば、次のようにして形成することができる。   The interlayer insulating film having a predetermined shape as described above can be formed as follows, for example.

まず、SiN膜2が形成された半導体基板1を用意し、このSiN膜2上に、層間絶縁膜3、ハードマスク層4およびフォトレジスト層8をこの順で形成する(図1(a)参照。)。   First, the semiconductor substrate 1 on which the SiN film 2 is formed is prepared, and the interlayer insulating film 3, the hard mask layer 4 and the photoresist layer 8 are formed in this order on the SiN film 2 (see FIG. 1A). .)

なお、層間絶縁膜3は、本発明の膜形成用組成物を用いて上述した方法により形成される。   The interlayer insulating film 3 is formed by the above-described method using the film forming composition of the present invention.

次に、フォトマスクを用いてフォトレジスト層8を露光・現像することにより、ビア(導体ポスト)を形成する位置に開口部を有する形状にパターニングされたフォトレジスト層8を得る(図1(b)参照。)。   Next, by exposing and developing the photoresist layer 8 using a photomask, a photoresist layer 8 patterned into a shape having an opening at a position where a via (conductor post) is formed is obtained (FIG. 1B). )reference.).

次に、処理ガスとしてCFのようなフッ素系ガス等のハードマスク材質のパターニングに一般的に用いられるガスによるリアクティブイオンエッチング法により、フォトレジスト層8をマスクとして用いてハードマスク層4をエッチングすることにより、所定形状をなすハードマスク層4を形成する(図1(c)参照。)。 Next, the hard mask layer 4 is formed using the photoresist layer 8 as a mask by a reactive ion etching method using a gas generally used for patterning a hard mask material such as a fluorine-based gas such as CF 4 as a processing gas. By etching, a hard mask layer 4 having a predetermined shape is formed (see FIG. 1C).

次に、処理ガスとして有機膜等のエッチングに一般的に用いられる窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガス等を用いたリアクティブイオンエッチング法により、フォトレジスト層8をマスクとして用いて層間絶縁膜3をエッチングすることにより、所定形状をなす層間絶縁膜3を形成する(図1(d)参照。)。   Next, an interlayer insulating film is formed using the photoresist layer 8 as a mask by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or an ammonia gas generally used for etching an organic film or the like as a processing gas. 3 is etched to form an interlayer insulating film 3 having a predetermined shape (see FIG. 1D).

以上のようにして所定形状をなす層間絶縁膜3が得られるが、本発明では、層間絶縁膜3が上記のように本発明の膜形成用組成物を用いて形成されているので、層間絶縁膜3が高誘電率化してしまうのをより的確に抑制または防止することができ、この膜の特性を確実に維持させることができる。   The interlayer insulating film 3 having a predetermined shape is obtained as described above. In the present invention, since the interlayer insulating film 3 is formed using the film forming composition of the present invention as described above, the interlayer insulating film 3 is formed. It is possible to more accurately suppress or prevent the film 3 from having a high dielectric constant, and to maintain the characteristics of the film with certainty.

具体的には、処理ガスとして有機膜等のエッチングに一般的に用いられる窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガスを用いたリアクティブイオンエッチング法によりエッチングされた、層間絶縁膜3のエッチング面における誘電率の変化率が、好ましくは10%以下(0%を除く)、より好ましくは6.5%以下に低減される。   Specifically, on the etching surface of the interlayer insulating film 3 etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or an ammonia gas generally used for etching an organic film or the like as a processing gas. The rate of change of dielectric constant is preferably reduced to 10% or less (excluding 0%), more preferably to 6.5% or less.

また、このエッチング工程におけるエッチングレートが低くなり、絶縁膜表面のエッチング速度が低下することにより、比較的穏やかなエッチングとなり、エッチングによる改質層(エッチングダメージ層)の形成が絶縁膜内部まで及ぶのを抑制することができるため、かかる観点からも、この膜の特性が変質・劣化してしまうのを的確に抑制または防止し得る。   In addition, the etching rate in this etching process is lowered and the etching rate on the surface of the insulating film is lowered, so that the etching is relatively gentle, and the formation of a modified layer (etching damage layer) by etching extends to the inside of the insulating film. Therefore, from this point of view, it is possible to accurately suppress or prevent the properties of the film from being altered or deteriorated.

具体的には、処理ガスとして窒素と水素の混合ガス(窒素流量:7.5sccm、水素流量:2.5sccm)、またはアンモニアガス(アンモニアガス流量:10.0sccm)を用いて、周波数13.56MHz、圧力12.5Pa、出力100Wの条件下で、リアクティブイオンエッチング法により、層間絶縁膜3をエッチングする際のエッチングレートが10Å/秒以上、90Å/秒以下であるのが好ましく、10Å/秒以上、50Å/秒以下であるのがより好ましい。これにより、層間絶縁膜3の特性が変質・劣化してしまうのをより的確に抑制または防止することができる。   Specifically, a mixed gas of nitrogen and hydrogen (nitrogen flow rate: 7.5 sccm, hydrogen flow rate: 2.5 sccm) or ammonia gas (ammonia gas flow rate: 10.0 sccm) is used as the processing gas, and the frequency is 13.56 MHz. The etching rate when etching the interlayer insulating film 3 by the reactive ion etching method under the conditions of the pressure of 12.5 Pa and the output of 100 W is preferably 10 Å / second or more and 90 Å / second or less, preferably 10 Å / second. As mentioned above, it is more preferable that it is 50 tons / second or less. Thereby, it is possible to more appropriately suppress or prevent the property of the interlayer insulating film 3 from being altered or deteriorated.

さらに、絶縁膜は、SiOC、SiCNまたはSiOで構成された部材(例えば、半導体基板、中間膜等)に接触するものであるのが好ましい。これにより、当該部材に対する絶縁膜の密着性等を特に優れたものとすることができる。   Furthermore, the insulating film is preferably in contact with a member (for example, a semiconductor substrate, an intermediate film, etc.) made of SiOC, SiCN, or SiO. Thereby, the adhesiveness etc. of the insulating film with respect to the member can be made particularly excellent.

絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、当該絶縁膜を半導体用層間絶縁膜として用いる場合においては、0.01〜20μmであるのが好ましく、0.02〜10μmであるのがより好ましく、0.05〜0.7μmであるのがさらに好ましい。   The thickness of the insulating film is not particularly limited, but when the insulating film is used as an interlayer insulating film for a semiconductor, it is preferably 0.01 to 20 μm, more preferably 0.02 to 10 μm, More preferably, it is 0.05-0.7 micrometer.

また、絶縁膜を半導体用の保護膜として用いる場合においては、当該絶縁膜の厚さは、0.01〜70μmであるのが好ましく、0.05〜50μmであるのがより好ましい。   In the case where the insulating film is used as a protective film for a semiconductor, the thickness of the insulating film is preferably 0.01 to 70 μm, and more preferably 0.05 to 50 μm.

<半導体装置>
次に、本発明の半導体装置について好適な実施の形態に基づいて説明する。
<Semiconductor device>
Next, the semiconductor device of the present invention will be described based on a preferred embodiment.

図2は、本発明の半導体装置の一例を模式的に示す縦断面図である。
図2に示すように、半導体装置100は、素子が形成された半導体基板1と、半導体基板1の上側(図2上側)に設けられたSiN膜2と、SiN膜2の上に設けられた層間絶縁膜3およびバリア層6で覆われた銅配線層7を有している。本実施形態の半導体装置100は、本発明の絶縁膜として、層間絶縁膜3を備えている。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the semiconductor device of the present invention.
As shown in FIG. 2, the semiconductor device 100 is provided on the semiconductor substrate 1 on which elements are formed, the SiN film 2 provided on the upper side of the semiconductor substrate 1 (upper side in FIG. 2), and the SiN film 2. A copper wiring layer 7 covered with an interlayer insulating film 3 and a barrier layer 6 is provided. The semiconductor device 100 of this embodiment includes an interlayer insulating film 3 as an insulating film of the present invention.

層間絶縁膜3には、配線すべきパターンに対応した凹部が形成されており、その凹部内には銅配線層7が設けられている。   A recess corresponding to the pattern to be wired is formed in the interlayer insulating film 3, and a copper wiring layer 7 is provided in the recess.

また、層間絶縁膜3と、銅配線層7との間には、改質処理層5が設けられている。
また、層間絶縁膜3の上側(SiN膜2と反対側面)には、ハードマスク層4が形成されている。
In addition, a modified treatment layer 5 is provided between the interlayer insulating film 3 and the copper wiring layer 7.
A hard mask layer 4 is formed on the upper side of the interlayer insulating film 3 (on the side surface opposite to the SiN film 2).

上記のような半導体装置100は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、上記絶縁膜で説明した方法を用いて、層間絶縁膜3とハードマスク層4とで構成される絶縁膜の所定の位置に、貫通した配線溝が形成された所定形状をなす絶縁膜を形成する。
The semiconductor device 100 as described above can be manufactured, for example, as follows.
First, by using the method described in the above insulating film, an insulating film having a predetermined shape in which a penetrating wiring groove is formed at a predetermined position of the insulating film composed of the interlayer insulating film 3 and the hard mask layer 4 is formed. Form.

次に、前記配線溝の内面に、プラズマ処理等により、改質処理層5を形成し、さらにPVD法やCVD法等の方法により、Ta、Ti、TaN、TiN、WN等で構成されるバリア層6を形成する。   Next, a modified treatment layer 5 is formed on the inner surface of the wiring groove by plasma treatment or the like, and further a barrier composed of Ta, Ti, TaN, TiN, WN or the like by a method such as PVD method or CVD method. Layer 6 is formed.

さらに、電解めっき法等により、配線層となる銅配線層7を形成し、その後、CMP法により配線部以外の銅配線層およびバリアメタル層を研磨除去、平坦化することで、半導体装置100を得ることができる。   Further, a copper wiring layer 7 to be a wiring layer is formed by an electrolytic plating method or the like, and then the copper wiring layer and the barrier metal layer other than the wiring portion are polished and removed and planarized by a CMP method. Obtainable.

なお、層間絶縁膜3は、上記の本発明の絶縁膜についての説明で述べたような方法により形成することができるが、予め、樹脂膜のドライフィルムを用意し、これを半導体基板1のSiN膜2の上に積層するように形成することもできる。より具体的には、予め、膜形成用組成物を用いて、部材上に樹脂膜を形成して乾燥し、ドライフィルムを得、このドライフィルムを前記部材から剥離し、これを、上記半導体基板1のSiN膜2の上に、積層して、加熱および/または放射線を照射することにより、層間絶縁膜3を形成してもよい。   The interlayer insulating film 3 can be formed by the method described in the above description of the insulating film of the present invention. However, a dry film of a resin film is prepared in advance, and this is formed on the SiN of the semiconductor substrate 1. It can also be formed so as to be laminated on the film 2. More specifically, a resin film is formed on a member in advance using a film-forming composition and dried to obtain a dry film. The dry film is peeled off from the member, and the semiconductor substrate is separated from the semiconductor substrate. The interlayer insulating film 3 may be formed by stacking on one SiN film 2 and irradiating with heat and / or radiation.

上述した本発明の半導体装置は、上記のような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)を用いているので寸法精度に優れ、絶縁性を十分に発揮できるので、それにより接続信頼性が優れている。   Since the semiconductor device of the present invention described above uses the interlayer insulating film (insulating film of the present invention) as described above, it has excellent dimensional accuracy and can sufficiently exhibit insulation, thereby providing excellent connection reliability. Yes.

また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、配線層との密着性に優れるので、半導体装置の接続信頼性をさらに向上できる。   In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above has excellent adhesion to the wiring layer, the connection reliability of the semiconductor device can be further improved.

また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、弾性率に優れているので、半導体装置の配線を形成するプロセス(例えば、焼成工程)に好適に適合することができる。   In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above has an excellent elastic modulus, it can be suitably adapted to a process for forming a wiring of a semiconductor device (for example, a baking process).

また、上述したように層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、配線加工時のエッチングダメージを抑制・または防止することができるため、半導体装置作製時の絶縁膜の特性変化を抑制・防止することができる。   In addition, as described above, the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) can suppress or prevent etching damage during wiring processing, thereby suppressing or preventing changes in the characteristics of the insulating film during semiconductor device fabrication. be able to.

また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、誘電特性に優れているので、半導体装置の信号損失を低下することができる。   In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above is excellent in dielectric characteristics, signal loss of the semiconductor device can be reduced.

また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、誘電特性に優れているので、配線遅延を低下することができる。   In addition, the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above is excellent in dielectric characteristics, so that the wiring delay can be reduced.

以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.

例えば、上記の説明においては、本発明の絶縁膜としての層間絶縁膜3をSiN膜2の上に形成する例について代表的に説明したが、絶縁膜を形成する位置はこれに限定されない。   For example, in the above description, the example in which the interlayer insulating film 3 as the insulating film of the present invention is formed on the SiN film 2 is representatively described. However, the position where the insulating film is formed is not limited to this.

また、上述した実施形態では、本発明の絶縁膜として層間絶縁膜を備えたものについて代表的に説明したが、本発明の絶縁膜は、層間絶縁膜以外に適用されるものであってもよい。   In the above-described embodiments, the insulating film provided with the interlayer insulating film is representatively described. However, the insulating film of the present invention may be applied to other than the interlayer insulating film. .

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to this.

[1]重合性化合物の合成
(合成例1)
まず、1,3−ジメチルアダマンタンを用意し、温度計、撹拌機および還流管を備えた4つ口の2000mLフラスコに、四塩化炭素:700mL、臭素:35g(0.22mol)を入れ、撹拌しながら、用意した1,3−ジメチルアダマンタン:32.9g(0.2mol)を、少量ずつ添加した。添加中、内温は20〜30℃に保った。
[1] Synthesis of polymerizable compound (Synthesis Example 1)
First, 1,3-dimethyladamantane was prepared, and carbon tetrachloride: 700 mL and bromine: 35 g (0.22 mol) were placed in a 4-neck 2000 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer, and a reflux tube, and stirred. However, the prepared 1,3-dimethyladamantane: 32.9 g (0.2 mol) was added little by little. During the addition, the internal temperature was kept at 20-30 ° C.

添加終了後、温度が上昇しなくなってから、さらに1時間反応させた。
その後、冷水:約2000mLに注いで、粗生成物を濾別し、純水で洗い、乾燥した。
After the addition was completed, the reaction was continued for another hour after the temperature did not rise.
Then, it poured into about 2000 mL of cold water, and the crude product was separated by filtration, washed with pure water, and dried.

さらに粗生成物を、熱エタノールにより再結晶した。得られた再結晶物を、減圧乾燥することにより、生成物:37.4gを得た。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1に見られること、質量分析による分子量が322である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタンであることが示された。 The crude product was recrystallized from hot ethanol. The obtained recrystallized product was dried under reduced pressure to obtain 37.4 g of a product. IR analysis shows bromo group absorption at 690-515 cm −1 , and mass analysis molecular weight of 322 indicates that the product is 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane. It was.

次に、フラスコ内で、上記で得た3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタン:33.2g(103.2mmol)および1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)を攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。5%塩酸水溶液:700mlに、反応液を投入し、攪拌した。水層を除去し、有機層をアセトン:2000mlに投入した。析出物をろ過し、アセトン:1000mlで3回洗浄することにより、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:57gを得た。質量分析による分子量が632である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンであることが示された。   Next, 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane: 33.2 g (103.2 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g (5161.6 mmol) obtained above were stirred in the flask, At 25 ° C. under dry nitrogen, 24.8 g (93.0 mmol) of aluminum (III) bromide was added in small portions. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution. The reaction solution was added to 700 ml of 5% aqueous hydrochloric acid solution and stirred. The aqueous layer was removed, and the organic layer was put into 2000 ml of acetone. The precipitate was filtered and washed with acetone: 1000 ml three times to obtain 57 g of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane. From the result of the molecular weight by mass spectrometry being 632, it was shown that the product was 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane.

次に、上記で得られた3,5,−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:39.8g(62.9mmol)、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム:3.53g(5.0mmol)、トリフェニルホスフィン:6.60g(25.2mmol)、ヨウ化銅(II):4.79g(25.2mmol)、トリエチルアミン:750mlをフラスコに添加し、攪拌した。これを75℃に昇温した後、トリメチルシリルアセチレン:37.1g(377.7mmol)をゆっくり添加した。これを75℃において7時間攪拌した後、120℃に昇温してトリエチルアミンを留去した。その後、室温に戻し、ジクロロメタン:1000mlを反応液に添加し、20分攪拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液に5%塩酸水溶液:1000mlを加えて分液した。有機層を水:1000mlで3回洗浄した後、有機層の溶媒を減圧除去した。得られた化合物をヘキサン:1500mlに溶解させた。不溶物をろ過により除去し、ろ液部のヘキサンを減圧除去した。これにアセトン:1000mlを投入し、析出物をアセトンで3回洗浄することにより、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタン:36.1gを得た。質量分析による分子量が701である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンであることが示された。   Next, 3,5,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane obtained above: 39.8 g (62.9 mmol), dichlorobistriphenylphosphine palladium: 3.53 g (5 0.0 mmol), triphenylphosphine: 6.60 g (25.2 mmol), copper (II) iodide: 4.79 g (25.2 mmol), and triethylamine: 750 ml were added to the flask and stirred. After raising the temperature to 75 ° C., 37.1 g (377.7 mmol) of trimethylsilylacetylene was slowly added. This was stirred at 75 ° C. for 7 hours and then heated to 120 ° C. to distill off triethylamine. Then, it returned to room temperature and added dichloromethane: 1000ml to the reaction liquid, and stirred for 20 minutes. The precipitate was removed by filtration, and 5% aqueous hydrochloric acid solution (1000 ml) was added to the filtrate for liquid separation. The organic layer was washed three times with 1000 ml of water, and then the solvent of the organic layer was removed under reduced pressure. The obtained compound was dissolved in 1500 ml of hexane. Insoluble matter was removed by filtration, and hexane in the filtrate was removed under reduced pressure. Acetone: 1000 ml was added thereto, and the precipitate was washed with acetone three times to obtain 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane: 36.1 g. . From the result of the molecular weight of 701 by mass spectrometry, it was shown that the product was 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane.

さらに、上記で得られた3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタン:32.3g(46.1mmol)と炭酸カリウム:1.46g(10.6mmol)とを、テトラヒドロフラン:600mlとメタノール:300mlとの混合溶媒中において、窒素雰囲気下、室温で4時間攪拌させた。これを10%塩酸水溶液:1000mlに投入して、析出物をろ過し、得られた析出物を水:1000mlで洗浄、さらにアセトン:1000mlで洗浄したのち乾燥させることにより、重合性化合物Xとしての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン:15.0gを得た。   Furthermore, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane obtained above: 32.3 g (46.1 mmol) and potassium carbonate: 1.46 g (10.6 mmol) Were stirred in a mixed solvent of tetrahydrofuran: 600 ml and methanol: 300 ml under a nitrogen atmosphere at room temperature for 4 hours. This was poured into 10% aqueous hydrochloric acid solution: 1000 ml, the precipitate was filtered, and the resulting precipitate was washed with water: 1000 ml, further washed with acetone: 1000 ml, and then dried to obtain polymerizable compound X. 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane: 15.0 g was obtained.

以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンであることを示している。   The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):413(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.16、H;6.84、実測値(/%)C;93.11、H;6.82
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 413 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.16, H; 6.84, Measured value (/%) C; 93.11, H; 6.82

(合成例2〜6)
ジメチルアダマンタンに代えて、テトラメチルビアダマンタン、ヘキサメチルトリアダマンタン、オクタメチルテトラアダマンタン、デカメチルペンタアダマンタン、ドデカメチルヘキサアダマンタンを用意したこと以外は、前記合成例1と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 2 to 6)
The polymerizable compound X was prepared in the same manner as in Synthesis Example 1 except that tetramethylbiadamantane, hexamethyltriadamantane, octamethyltetraadamantane, decamethylpentaadamantane, dodecamethylhexaadamantane were prepared instead of dimethyladamantane. Got.

なお、合成例1〜6で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(1)に示す。下記式(1)中、nは1〜6の整数を表し、nの数は各合成例の番号に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 1 to 6 is shown in the following formula (1). In the following formula (1), n represents an integer of 1 to 6, and the number of n corresponds to the number of each synthesis example.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、上記式(1)中のn=2の重合性化合物X(合成例2)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   In addition, the external appearance of n = 2 polymerizable compound X (Synthesis example 2) in the said Formula (1), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):574(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.93、H;8.07、実測値(/%)C;91.87、H;8.00
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 574 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.93, H; 8.07, Actual value (/%) C; 91.87, H; 8.00

また、上記式(1)n=3の重合性化合物X(合成例3)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (1) n = 3 polymeric compound X (synthesis example 3), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):737(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.25、H;8.75、実測値(/%)C;91.21、H;8.77
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 737 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.25, H; 8.75, Actual value (/%) C; 91.21, H; 8.77

上記式(1)n=4の重合性化合物X(合成例4)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (1) n = 4 polymeric compound X (synthesis example 4), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):899(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.81、H;9.19、実測値(/%)C;90.75、H;9.16
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 899 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.81, H; 9.19, Measured value (/%) C; 90.75, H; 9.16

上記式(1)n=5の重合性化合物X(合成例5)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (1) n = 5 polymeric compound X (Synthesis example 5), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1062(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.51、H;9.49、実測値(/%)C;90.49、H;9.47
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1062 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.51, H; 9.49, actual measurement value (/%) C; 90.49, H; 9.47

さらに、上記式(1)n=6の重合性化合物X(合成例6)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Furthermore, the external appearance of the said compound (1) n = 6 polymeric compound X (synthesis example 6), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1223(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.28、H;9.72、実測値(/%)C;90.26、H;9.70
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1223 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.28, H; 9.72, Actual value (/%) C; 90.26, H; 9.70

(合成例7)
まず、Journal of Organic Chemistry.,39,2987-3003(1974)に記載の合成法に従って、4,9−ジブロモジアマンタンを合成した。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1に見られること、質量分析による分子量が346である結果より、生成物が4,9−ジブロモジアマンタンであることが示された。
(Synthesis Example 7)
First, 4,9-dibromodiamantane was synthesized according to the synthesis method described in Journal of Organic Chemistry., 39, 2987-3003 (1974). Absorption of bromo group was observed at 690 to 515 cm −1 by IR analysis, and the result of molecular weight 346 by mass spectrometry indicated that the product was 4,9-dibromodiamantane.

次に、合成例1での合成中間体としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタンに代えて4,9−ジブロモジアマンタン:35.7g(103.1mmol)を用いた以外は、前記合成例1と同様な方法で反応させることにより、4,9−ビス(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタン:56gを得た。質量分析による分子量が656である結果より、生成物が4,9−ビス(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタンであることが示された。   Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane as a synthesis intermediate in Synthesis Example 1, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane, Instead, 4,9-bis (3,5-dibromophenyl) was reacted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 3,5.7 g (103.1 mmol) of 4,9-dibromodiamantane was used. ) Diamantane: 56 g was obtained. From the result of the molecular weight of 656 by mass spectrometry, it was shown that the product was 4,9-bis (3,5-dibromophenyl) diamantane.

次に、合成例1での合成中間体としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンの合成において、3,5,−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンに代えて、上記で得られた4,9−ビス(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタン:41.2g(62.8mmol)を用いた以外は合成例1と同様な反応で反応させることにより、4,9−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタン:35.5gを得た。質量分析による分子量が725である結果より、生成物が4,9−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタンであることが示された。   Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane as a synthesis intermediate in Synthesis Example 1, 3,5, -dimethyl-1,7- Synthesis Example 1 except that 41.2 g (62.8 mmol) of 4,9-bis (3,5-dibromophenyl) diamantane obtained above was used instead of bis (3,5-dibromophenyl) adamantane By reacting in the same manner as above, 3,5.5 g of 4,9-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane was obtained. From the result of the molecular weight measured by mass spectrometry of 725, it was shown that the product was 4,9-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane.

さらに合成例1での最終生成物としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンに代えて、上記で得られた4,9−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタン38.8g(53.5mmol)を用いた以外は合成例1と同様な反応で反応させることにより、重合性化合物Xとしての4,9−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタン:14.3gを得た。   Further, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane as the final product in Synthesis Example 1, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3, Synthetic Example 1 except that instead of 5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane, 38.8 g (53.5 mmol) of 4,9-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane obtained above was used. By reacting in the same manner, 14.3 g of 4,9-bis (3,5-diethynylphenyl) diamantane as the polymerizable compound X was obtained.

以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が4,9−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタンであることを示している。   The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 4,9-bis (3,5-diethynylphenyl) diamantane.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):436(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.54、H;6.46、実測値(/%)C;93.46、H;6.38
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 436 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.54, H; 6.46, Actual value (/%) C; 93.46, H; 6.38

(合成例8〜11)
ジブロモジアマンタンに代えて、ジブロモジ(ジアマンタン)、ジブロモトリ(ジアマンタン)、ジブロモテトラ(ジアマンタン)、ジブロモペンタ(ジアマンタン)を用意したこと以外は前記合成例7と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 8 to 11)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that dibromodi (diamantane), dibromotri (diamantane), dibromotetra (diamantane), and dibromopenta (diamantane) were prepared instead of dibromodiamantane. .

なお、合成例7〜11で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(4)に示す。下記式(4)中、nは1〜5の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−6)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 7 to 11 is shown in the following formula (4). In following formula (4), n represents the integer of 1-5 and the number of n respond | corresponds to (number-6 of each synthesis example).

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、上記式(4)n=2の重合性化合物X(合成例8)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   In addition, the external appearance of the said Formula (4) n = 2 polymerizable compound X (Synthesis example 8), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):622(M+)
元素分析:理論値(/%)C;92.56、H;7.44、実測値(/%)C;92.53、H;7.41
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 622 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 92.56, H; 7.44, Measured value (/%) C; 92.53, H; 7.41

また、上記式(4)n=3の重合性化合物X(合成例9)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (4) n = 3 polymeric compound X (synthesis example 9), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):809(M+)
元素分析:理論値(/%)C;92.03、H;7.97、実測値(/%)C;92.01、H;7.94
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 809 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 92.03, H; 7.97, Actual value (/%) C; 92.01, H; 7.94

上記式(4)n=4の重合性化合物X(合成例10)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (4) n = 4 polymeric compound X (Synthesis example 10), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):995(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.70、H;8.30、実測値(/%)C;91.67、H;8.28
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 995 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 91.70, H; 8.30, actual value (/%) C; 91.67, H; 8.28

さらに、上記式(4)n=5の重合性化合物X(合成例11)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Furthermore, the external appearance of the said compound (4) n = 5 polymeric compound X (Synthesis example 11), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1181(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.47、H;8.53、実測値(/%)C;91.42、H;8.50
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1181 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.47, H; 8.53, measured value (/%) C; 91.42, H; 8.50

(合成例12)
まず、温度計、攪拌器および還流管を備えた4つ口の2000mLフラスコに、3,5−ジメチル−1−ブロモアダマンタン:45.5g(187.1mmol)と1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)とを入れて攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。
(Synthesis Example 12)
First, in a 4-neck 2000 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer and a reflux tube, 3,5-dimethyl-1-bromoadamantane: 45.5 g (187.1 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g ( 5161.6 mmol) and stirred, and at 25 ° C. under dry nitrogen, aluminum bromide (III): 24.8 g (93.0 mmol) was added in small portions. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution.

次に、5%塩酸水溶液:700mLに、反応液を投入し、攪拌した。水層を除去し、有機層をアセトン:2000mLに投入した。析出物をろ過し、アセトン:1000mLで3回洗浄することにより、3,5,−ジメチル−1−(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:51.4gを得た。質量分析による分子量が398である結果より、生成物が3,5,−ジメチル−1−(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンであることが示された。   Next, the reaction solution was added to 700 mL of 5% hydrochloric acid aqueous solution and stirred. The aqueous layer was removed, and the organic layer was poured into 2000 mL of acetone. The precipitate was filtered and washed 3 times with acetone: 1000 mL to obtain 3,5,5-dimethyl-1- (3,5-dibromophenyl) adamantane: 51.4 g. From the result of the molecular weight of 398 by mass spectrometry, it was shown that the product was 3,5, -dimethyl-1- (3,5-dibromophenyl) adamantane.

次に、上記で得られた3,5,−ジメチル−1−(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:47.1g(118.4mmol)、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム:6.66g(9.5mmol)、トリフェニルホスフィン:179.5g(47.3mmol)、ヨウ化銅(II):248.7g(47.3mmol)、トリエチルアミン:750mLをフラスコに添加し、攪拌した。これを75℃に昇温した後、トリメチルシリルアセチレン:34.9g(355.2mmol)をゆっくり添加した。これを75℃において7時間攪拌した後、120℃に昇温してトリエチルアミンを留去した。その後、室温に戻し、ジクロロメタン:1000mLを反応液に添加し、20分攪拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液に5%塩酸水溶液:1000mLを加えて分液した。有機層を水:1000mLで3回洗浄した後、有機層の溶媒を減圧除去した。得られた化合物をヘキサン:1500mLに溶解させた。不純物をろ過により除去し、ろ液部のヘキサンを減圧除去した。これにアセトン:1000mLを投入し、析出物をアセトンで3回洗浄することにより、3,5−ジメチル−1−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタン:37gを得た。質量分析による分子量が432である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンであることが示された。   Next, 3,5, -dimethyl-1- (3,5-dibromophenyl) adamantane obtained above: 47.1 g (118.4 mmol), dichlorobistriphenylphosphine palladium: 6.66 g (9.5 mmol) , Triphenylphosphine: 179.5 g (47.3 mmol), copper (II) iodide: 248.7 g (47.3 mmol), and triethylamine: 750 mL were added to the flask and stirred. After raising the temperature to 75 ° C., 34.9 g (355.2 mmol) of trimethylsilylacetylene was slowly added. This was stirred at 75 ° C. for 7 hours and then heated to 120 ° C. to distill off triethylamine. Then, it returned to room temperature and added dichloromethane: 1000mL to the reaction liquid, and stirred for 20 minutes. The precipitate was removed by filtration, and 5% hydrochloric acid aqueous solution: 1000 mL was added to the filtrate for liquid separation. The organic layer was washed 3 times with 1000 mL of water, and then the solvent of the organic layer was removed under reduced pressure. The obtained compound was dissolved in hexane: 1500 mL. Impurities were removed by filtration, and hexane in the filtrate was removed under reduced pressure. Acetone: 1000 mL was added thereto, and the precipitate was washed with acetone three times to obtain 37 g of 3,5-dimethyl-1- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane. The result of the molecular weight measured by mass spectrometry was 432, indicating that the product was 3,5-dimethyl-1- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane.

さらに上記で得られた3,5−ジメチル−1−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタン:36g(83.1mmol)および炭酸カリウム:2.7g(19.3mmol)を、テトラヒドロフラン:600mLとメタノール:300mLとの混合溶媒中において、窒素雰囲気下、室温で4時間攪拌させた。これを10%塩酸水溶液:1000mLに投入して、析出物をろ過し、得られた析出物を水:1000mLで洗浄、さらにアセトン:1000mLで洗浄したのち乾燥させることにより、重合性化合物としての3,5−ジメチル−1−(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン:19gを得た。   Further, the 3,5-dimethyl-1- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane obtained above (36 g, 83.1 mmol) and potassium carbonate: 2.7 g (19.3 mmol) were mixed with tetrahydrofuran: 600 mL. In a mixed solvent of methanol: 300 mL, the mixture was stirred at room temperature for 4 hours under a nitrogen atmosphere. This was poured into 10% aqueous hydrochloric acid solution: 1000 mL, the precipitate was filtered, and the resulting precipitate was washed with water: 1000 mL, further washed with acetone: 1000 mL, and then dried to obtain 3 as a polymerizable compound. , 5-Dimethyl-1- (3,5-diethynylphenyl) adamantane: 19 g was obtained.

以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1−(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンであることを示している。   The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1- (3,5-diethynylphenyl) adamantane.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):288(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.61、H;8.39、実測値(/%)C;91.59、H;8.37
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 288 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.61, H; 8.39, Actual value (/%) C; 91.59, H; 8.37

(合成例13、14)
ジメチルブロモアダマンタンに代えて、テトラメチルブロモビアダマンタン、ヘキサメチルブロモトリアダマンタンを用意したこと以外は、前記合成例12と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 13 and 14)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 12 except that tetramethylbromobiadamantane and hexamethylbromotriadamantane were prepared instead of dimethylbromoadamantane.

なお、合成例13、14で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(1’)に示す。下記式(1’)中、nは1〜3の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−11)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 13 and 14 is shown in the following formula (1 ′). In the following formula (1 '), n represents an integer of 1 to 3, and the number of n corresponds to (No. 11 of each synthesis example).

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、上記式(1’)n=2の重合性化合物X(合成例13)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound X (Synthesis Example 13) having the formula (1 ′) n = 2 are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):450(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.61、H;9.39、実測値(/%)C;90.59、H;9.36
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 450 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.61, H; 9.39, actual value (/%) C; 90.59, H; 9.36

さらに、上記式(1’)n=3の重合性化合物X(合成例14)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Further, the appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound X (Synthesis Example 14) of the above formula (1 ′) n = 3 are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):612(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.13、H;9.87、実測値(/%)C;90.10、H;9.86
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 612 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.13, H; 9.87, Actual value (/%) C; 90.10, H; 9.86

(合成例15)
まず、温度計、攪拌器および還流管を備えた4つ口の2000mLフラスコに、4−ブロモジアマンタン:50g(187.1mmol)と1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)とを入れて攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。
(Synthesis Example 15)
First, 4-bromodiamantane: 50 g (187.1 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g (5161.6 mmol) were placed in a 4-neck 2000 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer and a reflux tube. Then, 24.8 g (93.0 mmol) of aluminum bromide (III) was added little by little at 25 ° C. under dry nitrogen. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution.

次に、5%塩酸水溶液:700mLに、反応液を投入し、攪拌した。水層を除去し、有機層をアセトン:2000mLに投入した。析出物をろ過し、アセトン:1000mLで3回洗浄することにより、4−(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタン:56gを得た。質量分析による分子量が422である結果より、生成物が4−(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタンであることが示された。   Next, the reaction solution was added to 700 mL of 5% hydrochloric acid aqueous solution and stirred. The aqueous layer was removed, and the organic layer was poured into 2000 mL of acetone. The precipitate was filtered and washed 3 times with acetone: 1000 mL to obtain 56 g of 4- (3,5-dibromophenyl) diamantane. The result of the molecular weight of 422 by mass spectrometry showed that the product was 4- (3,5-dibromophenyl) diamantane.

次に、上記で得られた4−(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタン:50g(118.4mmol)、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム:6.66g(9.5mmol)、トリフェニルホスフィン:179.5g(47.3mmol)、ヨウ化銅(II):248.7g(47.3mmol)、トリエチルアミン:750mLをフラスコに添加し、攪拌した。これを75℃に昇温した後、トリメチルシリルアセチレン:34.9g(355.2mmol)をゆっくり添加した。これを75℃において7時間攪拌した後、120℃に昇温してトリエチルアミンを留去した。その後、室温に戻し、ジクロロメタン:1000mLを反応液に添加し、20分攪拌した。析出物をろ過により除去し、ろ液に5%塩酸水溶液:1000mLを加えて分液した。有機層を水:1000mLで3回洗浄した後、有機層の溶媒を減圧除去した。得られた化合物をヘキサン:1500mLに溶解させた。不純物をろ過により除去し、ろ液部のヘキサンを減圧除去した。これにアセトン:1000mLを投入し、析出物をアセトンで3回洗浄することにより、4−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタン:41gを得た。質量分析による分子量が456である結果より、生成物が4−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタンであることが示された。   Next, 4- (3,5-dibromophenyl) diamantane obtained above: 50 g (118.4 mmol), dichlorobistriphenylphosphine palladium: 6.66 g (9.5 mmol), triphenylphosphine: 179.5 g ( 47.3 mmol), copper (II) iodide: 248.7 g (47.3 mmol), and triethylamine: 750 mL were added to the flask and stirred. After raising the temperature to 75 ° C., 34.9 g (355.2 mmol) of trimethylsilylacetylene was slowly added. This was stirred at 75 ° C. for 7 hours and then heated to 120 ° C. to distill off triethylamine. Then, it returned to room temperature and added dichloromethane: 1000mL to the reaction liquid, and stirred for 20 minutes. The precipitate was removed by filtration, and 5% hydrochloric acid aqueous solution: 1000 mL was added to the filtrate for liquid separation. The organic layer was washed 3 times with 1000 mL of water, and then the solvent of the organic layer was removed under reduced pressure. The obtained compound was dissolved in hexane: 1500 mL. Impurities were removed by filtration, and hexane in the filtrate was removed under reduced pressure. Acetone: 1000 mL was added thereto, and the precipitate was washed with acetone three times to obtain 41 g of 4- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane. From the result of the molecular weight measured by mass spectrometry being 456, it was shown that the product was 4- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane.

さらに上記で得られた4−(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ジアマンタン:40g(87.6mmol)および炭酸カリウム:2.7g(19.3mmol)を、テトラヒドロフラン:600mLとメタノール:300mLとの混合溶媒中において、窒素雰囲気下、室温で4時間攪拌させた。これを10%塩酸水溶液:1000mLに投入して、析出物をろ過し、得られた析出物を水:1000mLで洗浄、さらにアセトン:1000mLで洗浄したのち乾燥させることにより、重合性化合物としての4−(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタン:23gを得た。   Furthermore, 4- (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane obtained above (40 g, 87.6 mmol) and potassium carbonate: 2.7 g (19.3 mmol) were mixed with tetrahydrofuran: 600 mL and methanol: 300 mL. The mixture was stirred for 4 hours at room temperature in a nitrogen atmosphere. This was poured into 10% aqueous hydrochloric acid solution: 1000 mL, the precipitate was filtered, and the resulting precipitate was washed with water: 1000 mL, further washed with acetone: 1000 mL, and then dried to obtain 4 as a polymerizable compound. -(3,5-diethynylphenyl) diamantane: 23 g was obtained.

以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が4−(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタンであることを示している。   The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 4- (3,5-diethynylphenyl) diamantane.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):312(M+)
元素分析:理論値(/%)C;92.26、H;7.74、実測値(/%)C;92.12、H;7.70
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 312 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 92.26, H; 7.74, Actual value (/%) C; 92.12, H; 7.70

(合成例16、17)
ブロモジアマンタンに代えて、ブロモビ(ジアマンタン)、ブロモトリ(ジアマンタン)を用意したこと以外は前記合成例15と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 16 and 17)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 15 except that bromobi (diamantane) and bromotri (diamantane) were prepared instead of bromodiamantane.

なお、合成例15〜17で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(4’)に示す。下記式(4’)中、nは1〜3の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−14)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 15 to 17 is represented by the following formula (4 ′). In the following formula (4 ′), n represents an integer of 1 to 3, and the number of n corresponds to (number -14 in each synthesis example).

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、上記式(4’)n=2の重合性化合物X(合成例16)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound X (Synthesis Example 16) having the formula (4 ′) n = 2 are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):498(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.51、H;8.94、実測値(/%)C;91.49、H;8.46
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 498 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.51, H; 8.94, Actual value (/%) C; 91.49, H; 8.46

また、上記式(4’)n=3の重合性化合物X(合成例17)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (4 ') n = 3 polymeric compound X (Synthesis example 17), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):685(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.17、H;8.83、実測値(/%)C;91.15、H;8.80
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 685 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.17, H; 8.83, Actual value (/%) C; 91.15, H; 8.80

(合成例18)
5Lナスフラスコに、前記合成例1で得られた3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン14.4g(34.9mmol)、キノリン67.4g(522mmol)、5%パラジウム−炭酸カルシウム0.37g(0.174mmol)、テトラヒドロフラン(1000mL)及び攪拌子を投入し、水素気流下、室温で攪拌を開始した。水素3.35L(139mmol)が消費された時点で、窒素を導入して反応を停止させた。反応液を濾過後、濾液を減圧留去し、得られた個体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで、重合性化合物Xとしての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタン18.1gを得た。
(Synthesis Example 18)
In a 5-L eggplant flask, 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane obtained in Synthesis Example 1 and 67.4 g (522 mmol) of quinoline were obtained. 5% palladium-calcium carbonate 0.37 g (0.174 mmol), tetrahydrofuran (1000 mL) and a stirrer were added, and stirring was started at room temperature under a hydrogen stream. When 3.35 L (139 mmol) of hydrogen was consumed, nitrogen was introduced to stop the reaction. After filtering the reaction solution, the filtrate was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5- Divinylphenyl) adamantane 18.1 g was obtained.

以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタンであることを示している。   The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-divinylphenyl) adamantane.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):420(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.37、H;8.63、実測値(/%)C;91.35、H;8.60
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 420 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.37, H; 8.63, Actual value (/%) C; 91.35, H; 8.60

(合成例19〜28)
3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンに代えて、前記合成例2〜11で得られた重合性化合物を用意した以外は、前記合成例18と同様にして重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 19 to 28)
The same as Synthesis Example 18 except that the polymerizable compound obtained in Synthesis Examples 2 to 11 was prepared instead of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane. Thus, a polymerizable compound X was obtained.

なお、合成例18〜23で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(5)に、合成例24〜28で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(6)に示す。また、式(5)中、nは1〜6の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−17)に対応し、式(6)中、nは1〜5の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−23)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 18 to 23 is shown in the following formula (5), and the structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 24 to 28 is shown in the following formula (6). . Moreover, in Formula (5), n represents the integer of 1-6, the number of n respond | corresponds to (number-17 of each synthesis example), and in Formula (6), n represents the integer of 1-5. , N corresponds to (number -23 in each synthesis example).

Figure 2011026375
Figure 2011026375

Figure 2011026375
Figure 2011026375

なお、上記式(5)n=2の重合性化合物X(合成例19)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   In addition, the external appearance of the said Formula (5) n = 2 polymerizable compound X (Synthesis example 19), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):582(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.66、H;9.34、実測値(/%)C;90.63、H;9.31
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 582 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.66, H; 9.34, actual measurement value (/%) C; 90.63, H; 9.31

また、上記式(5)n=3の重合性化合物X(合成例20)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (5) n = 3 polymeric compound X (synthesis example 20), the mass analysis, and the result of an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):745(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.26、H;9.74、実測値(/%)C;90.24、H;9.70
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 745 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.26, H; 9.74, actual measurement value (/%) C; 90.24, H; 9.70

上記式(5)n=4の重合性化合物X(合成例21)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (5) n = 4 polymeric compound X (synthesis example 21), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):907(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.00、H;10.00、実測値(/%)C;89.96、H;9.97
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 907 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.00, H; 10.00, Actual value (/%) C; 89.96, H; 9.97

上記式(5)n=5の重合性化合物X(合成例22)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (5) n = 5 polymeric compound X (synthesis example 22), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1069(M+)
元素分析:理論値(/%)C;89.82、H;10.18、実測値(/%)C;89.80、H;10.14
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1069 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 89.82, H; 10.18, Actual value (/%) C; 89.80, H; 10.14

上記式(5)n=6の重合性化合物X(合成例23)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the polymeric compound X (synthesis example 23) of said Formula (5) n = 6, the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1231(M+)
元素分析:理論値(/%)C;89.69、H;10.31、実測値(/%)C;89.66、H;10.29
Appearance: White solid
MS (FD) (m / z): 1231 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 89.69, H; 10.31, actual value (/%) C; 89.66, H; 10.29

上記式(6)n=1の重合性化合物X(合成例24)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (6) n = 1 polymeric compound X (synthesis example 24), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):444(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.84、H;8.16、実測値(/%)C;91.81、H;8.13
上記式(6)n=2の重合性化合物X(合成例25)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):630(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.37、H;8.63、実測値(/%)C;91.32、H;8.61
Appearance: White solid
MS (FD) (m / z): 444 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.84, H; 8.16, measured value (/%) C; 91.81, H; 8.13
The external appearance of the said compound (6) n = 2 polymerizable compound X (synthesis example 25), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.
Appearance: White solid
MS (FD) (m / z): 630 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.37, H; 8.63, Actual value (/%) C; 91.32, H; 8.61

上記式(6)n=3の重合性化合物X(合成例26)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said Formula (6) n = 3 polymeric compound X (Synthesis example 26), the mass analysis, and the result of an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):817(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.12、H;8.88、実測値(/%)C;91.10、H;8.84
Appearance: White solid
MS (FD) (m / z): 817 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.12, H; 8.88, measured value (/%) C; 91.10, H; 8.84

上記式(6)n=4の重合性化合物X(合成例27)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said Formula (6) n = 4 polymeric compound X (Synthesis example 27), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1003(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.96、H;9.04、実測値(/%)C;90.93、H;9.01
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1003 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.96, H; 9.04, measured value (/%) C; 90.93, H; 9.01

さらに、上記式(6)n=5の重合性化合物X(合成例28)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Furthermore, the external appearance of the said compound (6) n = 5 polymeric compound X (synthesis example 28), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1189(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.85、H;9.15、実測値(/%)C;90.82、H;9.11
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1189 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.85, H; 9.15, Measured value (/%) C; 90.82, H; 9.11

[2]膜形成用組成物の調製
(実施例1)
上記合成例1で合成された重合性化合物としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン:5gを1,3−ジメトキシベンゼン:45gに溶解させ、乾燥窒素下170℃で3時間反応させ、反応液を一旦室温まで冷却した。GPCにより分子量測定を行ったところ、数平均分子量が46,000であった。再び反応液を加熱し、150℃で6時間反応させ、反応液を、10倍の体積のメタノール/テトラヒドロフラン=3/1の混合溶媒に滴下して沈殿物を集めて乾燥し、2.8gのプレポリマーを得た(収率:56%)。得られたプレポリマー:2gを、シクロペンタノン:18gに溶解させ、フィルターでろ過することにより、有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物とした。
[2] Preparation of film-forming composition (Example 1)
3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane: 5 g as a polymerizable compound synthesized in Synthesis Example 1 was dissolved in 45 g of 1,3-dimethoxybenzene and dried. The reaction was carried out at 170 ° C. for 3 hours under nitrogen, and the reaction solution was once cooled to room temperature. When the molecular weight was measured by GPC, the number average molecular weight was 46,000. The reaction solution was heated again and reacted at 150 ° C. for 6 hours. The reaction solution was added dropwise to a 10-fold volume of a mixed solvent of methanol / tetrahydrofuran = 3/1, and the precipitate was collected and dried. A prepolymer was obtained (yield: 56%). 2 g of the obtained prepolymer was dissolved in 18 g of cyclopentanone and filtered through a filter to obtain a film forming composition as a varnish for an organic insulating film.

(実施例2〜5)
重合性化合物として、合成例2〜5で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 2 to 5)
As the polymerizable compound, except that each synthesized in Synthesis Examples 2 to 5 was used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further, using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例1)
重合性化合物として、合成例6で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 1)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 6 was used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer. Further, using the prepolymer: 2 g, the above example was used. By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(実施例6〜9)
重合性化合物として、合成例7〜10で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 6 to 9)
Except for using each of the compounds synthesized in Synthesis Examples 7 to 10 as the polymerizable compound, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例2)
重合性化合物として、合成例11で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 2)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 11 was used, a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, the above Example By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(実施例10、11)
重合性化合物として、合成例12、13で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 10 and 11)
As the polymerizable compound, except that those synthesized in Synthesis Examples 12 and 13 were respectively used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例3)
重合性化合物として、合成例14で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 3)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 14 was used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer. Further, using the prepolymer: 2 g, the above Example was used. By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(実施例12、13)
重合性化合物として、合成例15、16で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 12 and 13)
As the polymerizable compound, except that those synthesized in Synthesis Examples 15 and 16 were used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further, using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例4)
重合性化合物として、合成例17で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 4)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 17 was used, a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, the above Example By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(実施例14〜18)
重合性化合物として、合成例18〜22で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 14 to 18)
As a polymerizable compound, except that each synthesized in Synthesis Examples 18 to 22 was used, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further, using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例5)
重合性化合物として、合成例23で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 5)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 23 was used, a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, the above Example By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(実施例19〜22)
重合性化合物として、合成例24〜27で合成したものをそれぞれ用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 19 to 22)
Except for using each of the compounds synthesized in Synthesis Examples 24 to 27 as the polymerizable compound, a polymerization reaction was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, By performing the same treatment as described in Example 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

(比較例6)
重合性化合物として、合成例28で合成したものを用いた以外は、前記実施例1と同様にして重合反応を行い、プレポリマーを得、さらに、当該プレポリマー:2gを用いて、前記実施例1で述べたのと同様の処理を施すことにより有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Comparative Example 6)
As the polymerizable compound, except that the compound synthesized in Synthesis Example 28 was used, a polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a prepolymer, and further using the prepolymer: 2 g, the above Example By performing the same treatment as described in 1, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was obtained.

なお、各実施例および各比較例における膜形成用組成物に含まれる重合性化合物について、それぞれ、芳香環由来の炭素数、重合性反応基由来の炭素数、部分構造由来の炭素数および芳香環由来の炭素の割合を表1に示した。   In addition, about the polymerizable compound contained in the film forming composition in each example and each comparative example, the number of carbons derived from the aromatic ring, the number of carbons derived from the polymerizable reactive group, the number of carbons derived from the partial structure, and the aromatic ring, respectively. Table 1 shows the ratio of carbon derived from the carbon source.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

[3]絶縁膜の形成(膜付き基板の作製)
前記各実施例および各比較例で得られた有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を用い、以下のようにして絶縁膜を形成した。
[3] Formation of insulating film (production of substrate with film)
Using the film forming composition as the organic insulating film varnish obtained in each of the above Examples and Comparative Examples, an insulating film was formed as follows.

まず、有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を、スピンコーターにより、シリコンウエハ上に塗布した。この際、熱処理後の絶縁膜の厚さが、100nmとなるように、スピンコーターの回転数と時間を設定した。また、エッチング処理用絶縁膜については、熱処理後の絶縁膜の厚さが1000nmとなるように、スピンコーターの回転数と時間を設定した。   First, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was applied on a silicon wafer by a spin coater. At this time, the rotation speed and time of the spin coater were set so that the thickness of the insulating film after the heat treatment was 100 nm. For the insulating film for etching treatment, the rotation speed and time of the spin coater were set so that the thickness of the insulating film after the heat treatment was 1000 nm.

次に、上記のようにして塗膜が設けられたシリコンウエハを、200℃のホットプレート上に1分間置き、塗膜中に含まれる溶媒(シクロペンタノン)を除去した。   Next, the silicon wafer provided with the coating film as described above was placed on a hot plate at 200 ° C. for 1 minute to remove the solvent (cyclopentanone) contained in the coating film.

その後、乾燥した塗膜が設けられたシリコンウエハについて、400℃のオーブン中で窒素雰囲気下30分間の熱処理(焼成処理)を施すことにより、塗膜を構成するプレポリマーを硬化させ、絶縁膜を形成し、膜付き基板(絶縁膜付き基板)を得た。   Thereafter, the silicon wafer provided with the dried coating film is subjected to a heat treatment (baking treatment) for 30 minutes in a nitrogen atmosphere in a 400 ° C. oven to cure the prepolymer constituting the coating film, Thus, a substrate with a film (substrate with an insulating film) was obtained.

また、エッチング処理は、すべて以下に示すエッチングレートの評価の項[4.4]に示す条件で行った。   The etching treatment was performed under the conditions shown in the section [4.4] on the evaluation of the etching rate shown below.

[4]絶縁膜(膜付き基板)についての評価
前記各実施例および各比較例にかかる絶縁膜(膜付き基板)のリアクティブイオンエッチングを施す前後について、誘電率、破壊電圧、リーク電流および耐熱性のそれぞれの特性を、下記の評価方法により評価するとともに、リアクティブイオンエッチングを施す際の絶縁膜のエッチングレートを下記の方法により測定した。
[4] Evaluation of insulating film (substrate with film) Before and after performing reactive ion etching of the insulating film (substrate with film) according to each of the examples and comparative examples, dielectric constant, breakdown voltage, leakage current, and heat resistance Each characteristic of the property was evaluated by the following evaluation method, and the etching rate of the insulating film when performing reactive ion etching was measured by the following method.

[4.1]誘電率
誘電率は、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495を用いて評価した。なお、誘電率の変化率は、((エッチング後の値)−(エッチング前の値)/(エッチング前の値))×100の計算式で求めた。
[4.1] Dielectric Constant The dielectric constant was evaluated using an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd. Note that the change rate of the dielectric constant was obtained by a calculation formula of ((value after etching) − (value before etching) / (value before etching)) × 100.

[4.2]破壊電圧、リーク電流
破壊電圧、リーク電流は、誘電率と同様に、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495を用いて評価した。
[4.2] Breakdown voltage and leakage current The breakdown voltage and leakage current were evaluated using an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd., in the same manner as the dielectric constant.

破壊電圧は、1×10−2Aの電流が流れた時に印加した電圧を破壊電圧とし、電界強度(1×10−2Aの電流が流れた時に印加した電圧(MV)を膜厚(cm)で除した値。単位:MV/cm)で示した。なお、破壊電圧の変化率は、((エッチング前の値)−(エッチング後の値)/(エッチング前の値))×100の計算式で求めた。 The breakdown voltage is a voltage applied when a current of 1 × 10 −2 A flows, and a breakdown voltage, and the electric field strength (voltage (MV) applied when a current of 1 × 10 −2 A flows) is expressed as a film thickness (cm The value divided by), expressed in units of MV / cm). Note that the change rate of the breakdown voltage was obtained by a calculation formula of ((value before etching) − (value after etching) / (value before etching)) × 100.

リーク電流は、1MV/cmの電界強度の時に流れる電流値をリーク電流とし、電流密度(1MV/cmの電界強度の時に流れる電流値(A)を、自動水銀プローブCV測定装置の水銀電極面積(cm)で除した値。単位:A/cm)で示した。なお、リーク電流の変化は、エッチング後の値をエッチング前の値で除し、エッチング前の何倍に変化したかを求めた。 The leakage current is defined as a leakage current that flows when the electric field intensity is 1 MV / cm, and the current density (A) that flows when the electric field intensity is 1 MV / cm is the mercury electrode area of the automatic mercury probe CV measuring device ( the value obtained by dividing the cm 2) unit:. shown in A / cm 2). The change in leakage current was determined by dividing the value after etching by the value before etching to determine how many times it changed before etching.

[4.3]耐熱性
耐熱性は、熱分解温度で評価した。得られた絶縁膜をTG/DTA測定装置(セイコーインスツルメンツ(株)製、TG/DTA220)を用いて、窒素ガス200mL/min.フロー下、昇温速度10℃/min.の条件により測定し、重量の減少が5%に到達した温度を、熱分解温度とした。耐熱性の変化率は、破壊電圧の変化率と同様に、((エッチング前の値)−(エッチング後の値)/(エッチング前の値))×100の計算式で求めた。
[4.3] Heat resistance Heat resistance was evaluated based on the thermal decomposition temperature. The obtained insulating film was measured using a TG / DTA measuring device (Seiko Instruments Co., Ltd., TG / DTA220) under a nitrogen gas flow of 200 mL / min. Under a temperature rising rate of 10 ° C./min. The temperature at which the weight loss reached 5% was defined as the thermal decomposition temperature. The rate of change in heat resistance was determined by the formula ((value before etching) − (value after etching) / (value before etching)) × 100, similarly to the rate of change in breakdown voltage.

[4.4]エッチングレート
上記[3]に記載した絶縁膜の形成に従って、各実施例および各比較例について、直径76mmのシリコンウエハ上に絶縁膜を形成し、それぞれ、リアクティブイオンエッチング法を用いて絶縁膜をエッチングした。そして、エッチング前後の膜厚変化率をn&k Technology,Inc.製、n&k Analyzer 1500を用いて測定した。測定ポイントは、中心座標を(0,0)、オリフラ部座標を(0,−38)とし、座標(−38,0)から座標(38,0)の直線座標を等間隔で9ポイントとした。9ポイントの膜厚平均値のエッチング前後での変化率を、リアクティブイオンエッチング処理時間で除した数値をエッチングレートとした。
[4.4] Etching rate In accordance with the formation of the insulating film described in [3] above, an insulating film was formed on a silicon wafer having a diameter of 76 mm for each of the examples and the comparative examples. The insulating film was etched using this. Then, the rate of change in film thickness before and after etching was determined using n & k Technology, Inc. This was measured using an n & k Analyzer 1500. The measurement point is set to (0,0) for the center coordinates, (0, -38) for the orientation flat part coordinates, and 9 linear coordinates from the coordinates (-38,0) to the coordinates (38,0) at equal intervals. . The value obtained by dividing the rate of change of the 9-point film thickness average value before and after etching by the reactive ion etching processing time was taken as the etching rate.

なお、リアクティブイオンエッチングは、アネルバ株式会社製、L−201D−Lを用いて、周波数13.56MHz、圧力12.5Pa、出力100W、流量(窒素:7.5sccm、水素:2.5sccm)、処理時間1分で実施した。   Reactive ion etching uses L-201D-L manufactured by Anelva Co., Ltd., frequency 13.56 MHz, pressure 12.5 Pa, output 100 W, flow rate (nitrogen: 7.5 sccm, hydrogen: 2.5 sccm), The treatment time was 1 minute.

また、各実施例および各比較例の有機絶縁膜用ワニス(膜形成用組成物)を構成するプレポリマーの重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分散比(Mw/Mn)については、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ(GPC)装置(東ソー株式会社製、HLC−8220GPC)を用い、また、カラムとして、TSKgel GMHXL(ポリスチレン換算排除限界4×10(推定))×2本およびTSKgel G2000HXL(ポリスチレン換算排除限界1×10)×2本を直列接続して、検出器として、屈折率計(RI)または紫外・可視検出器(UV(254nm))を用いて測定を行い、RIまたはUVで得られた結果を解析することにより求めた。また、測定条件としては、移動相:テトラヒドロフラン、温度:40℃、流量:1.00mL/min、試料濃度:0.1wt%テトラヒドロフラン溶液とした。これらの結果を、表2〜表4に示した。 Moreover, about the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion ratio (Mw / Mn) of the prepolymer which comprises the varnish for organic insulating films (composition for film formation) of each Example and each comparative example Uses a gel permeation chromatograph (GPC) apparatus (HLC-8220GPC, manufactured by Tosoh Corporation), and as columns, TSKgel GMHXL (polystyrene conversion exclusion limit 4 × 10 2 (estimated)) × 2 and TSKgel G2000HXL (polystyrene conversion exclusion limit 1 × 10 4 ) × 2 are connected in series, and measurement is performed using a refractometer (RI) or an ultraviolet / visible detector (UV (254 nm)) as a detector. Or it calculated | required by analyzing the result obtained by UV. The measurement conditions were mobile phase: tetrahydrofuran, temperature: 40 ° C., flow rate: 1.00 mL / min, sample concentration: 0.1 wt% tetrahydrofuran solution. These results are shown in Tables 2 to 4.

Figure 2011026375
Figure 2011026375

Figure 2011026375
Figure 2011026375

Figure 2011026375
Figure 2011026375

表2〜表3で明らかなように、各実施例では、誘電率、破壊電圧、リーク電流および熱分解温度の各評価項目について、エッチング前からエッチング後への変化率が低く抑制されており、特にこのような傾向は、誘電率において特に顕著に認められ、その変化率が10%以下に抑制されていた。   As apparent from Tables 2 to 3, in each Example, the rate of change from before etching to after etching is suppressed low for each evaluation item of dielectric constant, breakdown voltage, leakage current, and thermal decomposition temperature, Such a tendency was particularly noticeable in the dielectric constant, and the rate of change was suppressed to 10% or less.

また、表4に示す各実施例では、絶縁膜をエッチングする際のエッチングレートが、10Å/秒以上、90Å/秒以下に抑制されていた。   Moreover, in each Example shown in Table 4, the etching rate at the time of etching an insulating film was suppressed to 10 to / min and 90 to / sec.

これに対して、各比較例では、重合性化合物全体の炭素の数に対して芳香環由来の炭素の数が15%未満となっておりこれに起因して、前記各評価項目について、エッチング前からエッチング後への変化率が大きく、特にこのような傾向は、誘電率において特に顕著に認められた。また、各比較例では、絶縁膜をエッチングする際のエッチングレートが速く、絶縁膜の変質・劣化の原因となっているものと推察された。   On the other hand, in each comparative example, the number of carbons derived from the aromatic ring is less than 15% with respect to the total number of carbons in the polymerizable compound, and as a result, for each of the evaluation items, before the etching, The rate of change from etching to post-etching was large, and this tendency was particularly noticeable in the dielectric constant. Moreover, in each comparative example, it was guessed that the etching rate at the time of etching an insulating film was fast, and it became the cause of quality change and deterioration of an insulating film.

1 半導体基板
2 SiN膜
3 層間絶縁膜
4 ハードマスク層
5 改質処理層
6 バリア層
7 銅配線層
8 フォトレジスト層
100 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 SiN film 3 Interlayer insulating film 4 Hard mask layer 5 Modification process layer 6 Barrier layer 7 Copper wiring layer 8 Photoresist layer 100 Semiconductor device

Claims (15)

重合性の官能基を有する重合性化合物を含む膜形成用組成物であって、
前記重合性化合物は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有するものであり、
前記重合性反応基が、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることを特徴とする膜形成用組成物。
A film-forming composition comprising a polymerizable compound having a polymerizable functional group,
The polymerizable compound has in its molecule a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction,
The polymerizable reactive group has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring;
In the polymerizable compound, the number of carbons derived from the aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the entire polymerizable compound.
前記重合性反応基を2つ有し、前記部分構造を中心に、当該重合性反応基が対称的に結合した構造をなしているものである請求項1に記載の膜形成用組成物。   2. The film forming composition according to claim 1, wherein the composition has two polymerizable reactive groups and has a structure in which the polymerizable reactive groups are symmetrically bonded around the partial structure. 前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである請求項1または2に記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to claim 1, wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure. 前記重合性反応基は、2つのエチニル基またはビニル基を有し、一方の前記エチニル基または前記ビニル基は、他方の前記エチニル基または前記ビニル基のメタ位に存在するものである請求項1ないし3のいずれかに記載の膜形成用組成物。   2. The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and the one ethynyl group or vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or vinyl group. 4. The film forming composition as described in any one of 3 to 3. 2つの前記エチニル基または前記ビニル基は、いずれも、前記芳香環が前記かご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものである請求項4に記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to claim 4, wherein each of the two ethynyl groups or the vinyl group is present at a meta position of a site where the aromatic ring is bonded to the cage structure. さらに、前記重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む請求項4または5に記載の膜形成用組成物。   Furthermore, the composition for film formation of Claim 4 or 5 in which the said polymeric compound contains the polymer which superposed | polymerized partially. 前記部分構造は、アダマンタン構造を有するものである請求項1ないし6のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to claim 1, wherein the partial structure has an adamantane structure. 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである請求項7に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 7, wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent. 前記重合性化合物は、下記式(1)で示される構造を有するものである請求項8に記載の膜形成用組成物。
Figure 2011026375
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
The film-forming composition according to claim 8, wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1).
Figure 2011026375
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]
前記部分構造は、ジアマンタン構造を有するものである請求項1ないし6のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film forming composition according to claim 1, wherein the partial structure has a diamantane structure. 膜形成に際して熱分解することにより、膜中に空孔を形成する機能を有する空孔形成材を含まない請求項1ないし10のいずれかに記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to any one of claims 1 to 10, which does not contain a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation. 請求項1ないし11のいずれかに記載の膜形成用組成物を用いて形成されたことを特徴とする絶縁膜。   An insulating film formed using the film forming composition according to claim 1. 処理ガスとして窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガスを用いたリアクティブイオンエッチング法によりエッチングされた、エッチング面における誘電率の変化率が10%以下である請求項12に記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 12, wherein a change rate of a dielectric constant on an etched surface is 10% or less etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or an ammonia gas as a processing gas. 窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガスを用いたリアクティブイオンエッチング法により、エッチングする際のエッチングレートが10Å/秒以上、90Å/秒以下である請求項12または13に記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 12 or 13, wherein an etching rate at the time of etching is 10 以上 / second or more and 90 Å / second or less by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas. 請求項12ないし14のいずれかに記載の絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体装置。   A semiconductor device comprising the insulating film according to claim 12.
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