JP2012072233A - Polymer, film-forming composition, insulating film, semiconductor device, and method for producing the polymer - Google Patents

Polymer, film-forming composition, insulating film, semiconductor device, and method for producing the polymer Download PDF

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浩司 中谷
Michio Nakajima
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film-forming composition comprises a polymer which can form an insulating film hard to be damaged even by an etching step, the insulating film, a semiconductor device provided with the insulating film, and a method for producing the polymer.SOLUTION: The film-forming composition comprises a polymer with a dispersion ratio of 1.0 to 2.5 obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound having a partial structure, in the molecule, including an adamantane type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to polymerization reaction.

Description

本発明は、重合体、膜形成用組成物、絶縁膜、半導体装置および重合体の製造方法に関する。   The present invention relates to a polymer, a film-forming composition, an insulating film, a semiconductor device, and a method for producing the polymer.

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。
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。
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.
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、特許文献1、2と同様工程数の増加を招く上、誘電率を十分に低減させるには至っていない(例えば、特許文献3の実施例5等)。   In addition, the use of an organic interlayer insulating film in place of the inorganic interlayer insulating film has been studied. However, as in Patent Documents 1 and 2, the number of processes is increased and the dielectric constant is sufficiently reduced. (For example, Example 5 of Patent Document 3).

特開2007−266099号公報JP 2007-266099 A 特開2007−317817号公報JP 2007-317817 A WO2007−123151号公報WO2007-123151

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、重合体を含む膜形成用組成物、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、さらには前記重合体の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to form a film-forming composition containing a polymer, which can form an insulating film that is hardly damaged by an etching process and maintains film characteristics, and the film-forming composition. An object is to provide an insulating film, a semiconductor device including the insulating film, and a method for producing the polymer.

上述の目的は、以下の第(1)項〜第(18)項によって達成される。
(1)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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比が1.0以上2.5以下の重合体。
The above object is achieved by the following items (1) to (18).
(1) The dispersion ratio is 1 obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound C having a partial structure containing an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. A polymer of 0 to 2.5.

(2)分散比が1.3以上2.4以下である第(1)項記載の重合体。 (2) The polymer according to item (1), wherein the dispersion ratio is 1.3 or more and 2.4 or less.

(3)重量平均分子量が15,000以上200,000以下である第(1)項または第(2)項に記載の重合体。 (3) The polymer according to item (1) or (2), wherein the weight average molecular weight is 15,000 or more and 200,000 or less.

(4)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、
前記化合物Cにおいて、前記芳香環由来の炭素の数は、当該化合物C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第(1)項ないし第(3)項のいずれか1項に記載の重合体。
(4) The polymerizable reactive group has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring,
In the compound C, the number of carbons derived from the aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons of the compound C as a whole. The polymer according to any one of the items).

(5)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第(4)項に記載の重合体。 (5) The polymer according to item (4), wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure.

(6)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第(4)項または第(5)項に記載の重合体。 (6) 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 polymer according to item (4) or (5).

(7)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第(6)項記載の重合体。 (7) The polymer according to item (6), 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.

(8)前記部分構造は、アダマンタン構造を有するものである第(1)項ないし第(7)項のいずれか1項に記載の重合体。 (8) The polymer according to any one of (1) to (7), wherein the partial structure has an adamantane structure.

(9)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第(8)項記載の重合体。 (9) The polymer according to item (8), wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent.

(10)前記化合物Cは、下記式(1)または(2)で示される構造を有するものである第(9)項に記載の重合体。
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
(10) The polymer according to item (9), wherein the compound C has a structure represented by the following formula (1) or (2).
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

(11)前記部分構造は、ジアマンタン構造を有するものである第(1)項ないし第(7)項のいずれか1項に記載の重合体。 (11) The polymer according to any one of (1) to (7), wherein the partial structure has a diamantane structure.

(12)第(1)項ないし第(11)項のいずれか1項に記載の重合体を含む膜形成用組成物。 (12) A film-forming composition comprising the polymer described in any one of (1) to (11).

(13)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第(12)項に記載の膜形成用組成物。 (13) The film-forming composition according to item (12), which does not contain a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation.

(14)第(12)項または第(13)項に記載の膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜。 (14) An insulating film formed using the film forming composition described in (12) or (13).

(15)誘電率が1.80以上2.30以下である第(14)項に記載の絶縁膜。 (15) The insulating film according to item (14), wherein the dielectric constant is 1.80 or more and 2.30 or less.

(16)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5%以下である第(14)項または第(15)項に記載の絶縁膜。 (16) Item (14) or Item 14, wherein the change rate of the dielectric constant on the etched surface is 5% or less etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas as a processing gas (15) The insulating film according to item.

(17)第(14)項ないし第(16)項のいずれか1項に記載の絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体装置。 (17) A semiconductor device comprising the insulating film according to any one of items (14) to (16).

(18)前記化合物Cと水とを必須成分として、懸濁重合または乳化重合することを特徴とする、第(1)項ないし第(11)項のいずれか1項に記載の重合体の製造方法。 (18) The production of the polymer according to any one of items (1) to (11), wherein suspension polymerization or emulsion polymerization is performed using the compound C and water as essential components. Method.

本発明によれば、本発明の重合体を含む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 the film-forming composition containing the polymer of the present invention is not easily damaged even when subjected to an etching process, leading to a high dielectric constant of the insulating film. The film characteristics are maintained without any problems. 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。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<重合体>
本発明の重合体は、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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比(重量平均分子量/数平均分子量)が1.0以上2.5以下の重合体であることを特徴とする。これにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜に対して、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、本発明の重合体の分散比を1.0以上2.5以下の範囲内に設定することにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜の構造が、サイズのそろった均一な粒子から構成されることで、プラズマ耐性が優れたものとなり、より的確に抑制または防止することができ、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。
なお、本発明の重合体は、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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られるが、化合物Cを含む重合性化合物に本発明の特性に影響を与えない範囲で化合物C以外の重合性化合物を含んでいる場合も、本発明に含まれるものである。前記化合物C以外の重合性化合物は、公知の重合性官能基を有する化合物であればよい。
前記化合物C以外の重合性化合物は、全重合性化合物中に好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以下含んでいてもよい。
<Polymer>
The polymer of the present invention is obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound C having a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. It is a polymer having a dispersion ratio (weight average molecular weight / number average molecular weight) of 1.0 or more and 2.5 or less. As a result, the dielectric constant of the film produced by physical and chemical effects is increased with respect to the insulating film formed using the film-forming composition containing such a polymer. Is set in the range of 1.0 to 2.5, the structure of the insulating film formed using the film-forming composition containing such a polymer is composed of uniform particles of uniform size. Therefore, the film has excellent plasma resistance, and can be suppressed or prevented more accurately. Even if an etching process is performed, the film is not easily damaged, and without causing an increase in the dielectric constant of the insulating film. An insulating film with maintained characteristics can be reliably formed.
The polymer of the present invention is obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound C having a partial structure containing an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. However, the present invention also includes a case where the polymerizable compound containing the compound C contains a polymerizable compound other than the compound C within a range that does not affect the characteristics of the present invention. The polymerizable compound other than the compound C may be a compound having a known polymerizable functional group.
The polymerizable compound other than the compound C may be contained in the total polymerizable compound, preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less.

上記のように、本発明においては、重合体の分散比が、1.0以上2.5以下であればよいが、1.3以上2.4以下であることが好ましい。これにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜に対して、エッチング工程を施しても、より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より確実に形成することができる。   As described above, in the present invention, the dispersion ratio of the polymer may be 1.0 or more and 2.5 or less, but is preferably 1.3 or more and 2.4 or less. As a result, even when an etching process is performed on an insulating film formed using the film-forming composition containing such a polymer, it is less susceptible to damage and without causing a high dielectric constant of the insulating film. Thus, it is possible to more reliably form an insulating film whose film characteristics are maintained.

本発明の重合体は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が、15,000以上200,000以下が好ましい。前記範囲外でも、使用できるが、前記範囲内であると、重合体は有機溶剤への溶解性が高く、外観が良好で耐熱性に優れた絶縁膜を得ることができる。
以下、本発明の重合体が得られる、化合物Cを含む重合性化合物および、該重合体を含む膜形成用組成物について詳細に説明する。
The polymer of the present invention preferably has a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 15,000 or more and 200,000 or less as measured by gel permeation chromatography (GPC). Although it can be used outside the above range, the polymer is highly soluble in an organic solvent, has a good appearance, and has excellent heat resistance.
Hereinafter, the polymerizable compound containing Compound C and the film-forming composition containing the polymer, from which the polymer of the present invention is obtained, will be described in detail.

以下、まず化合物Cについて説明する。
[1]化合物C
化合物C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る。
以下、部分構造および重合性反応基について、それぞれ説明する。
Hereinafter, Compound C will be described first.
[1] Compound C
Compound C has in its molecule a partial structure containing an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group that contributes to the polymerization reaction.
Hereinafter, each of the partial structure and the polymerizable reactive group will be described.

[1.1]部分構造
化合物Cが有する部分構造は、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、本発明の重合体を含む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。
[1.1] Partial Structure The partial structure of Compound C includes an adamantane cage structure. Thereby, the dielectric constant of the film (insulating film) formed using the film-forming composition containing the polymer of the present invention can be made particularly low, and etching for patterning the film into a predetermined shape In the process, it is possible to accurately suppress or prevent the film from having a high dielectric constant.

化合物Cが有する部分構造としては、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、部分構造の例の一部を、化学構造式で示すが、部分構造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 of Compound C include adamantane, polyadamantane (eg, biadamantane, triadamantane, tetraadamantane, pentaadamantane, hexaadamantane, heptaadamantane, etc.), polyamantane (eg, diamantane, triamantane, tetramantane, Pentavalent, hexamantane, heptamantane, etc.), divalent groups such as compounds in which at least some of the hydrogen atoms constituting these compounds are substituted with alkyl groups or halogen atoms (excluding the two hydrogen atoms constituting the above compounds) Part structure) or those having two or more of these divalent groups (for example, a series of diamantane skeletons such as a bi (diamantane) skeleton, a tri (diamantane) skeleton, a tetra (diamantane) skeleton, etc. (poly (Diamantan One having a skeleton); one in which a plurality of triamantane skeletons such as a bi (triamantane) skeleton, a tri (triamantane) skeleton, and a tetra (triamantane) skeleton are connected (one having a poly (triamantane) skeleton); adamantane A skeleton (or a polyadamantane skeleton) and a polyamantane skeleton, etc.). Hereinafter, some examples of the partial structure are shown by chemical structural formulas, but the partial structure is not limited thereto. 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.

また、部分構造は、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、本発明の重合体を含む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。   The partial structure preferably has an adamantane structure. Thereby, the dielectric constant of the film (insulating film) formed using the film-forming composition containing the polymer of the present invention can be made particularly low, and etching for patterning the film into a predetermined shape In the process, it is possible to accurately suppress or prevent the film from having a high dielectric constant.

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、本発明の重合体を含む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、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。   The adamantane structure preferably has a methyl group as a substituent. Thereby, the dielectric constant of the film formed using the film-forming composition containing the polymer of the present invention can be made particularly low, and in the etching step for patterning the film into a predetermined shape, the film It is possible to accurately suppress or prevent the increase in the dielectric constant.

また、部分構造は、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、本発明の重合体を含む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。   The partial structure may have a diamantane structure. Thereby, the dielectric constant of the film (insulating film) formed using the film-forming composition containing the polymer of the present invention can be made particularly low, and etching for patterning the film into a predetermined shape In the process, it is possible to accurately suppress or prevent the film from having a high dielectric constant.

[1.2]重合性反応基
化合物Cは、上記のような部分構造に加え、重合反応に寄与する重合性反応基を有している。
この重合性反応基が有する重合性基は、熱や開始剤等によって重合する官能基であれば特に限定されないが、不飽和結合を有する重合性基が好ましく、さらには、ビニル基やエチニル基がより好ましい。またビニル基やエチニル基は、水素以外のメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、ナフチル基、フルオレニル基等のアリール基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等のシクロアルキル基などの置換基を有するものであっても構わない。なお、重合性反応基が有する前記官能基は、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、特に説明しない限り、重合性反応基がエチニル基を有する場合を一例に説明する。
[1.2] Polymerizable reactive group Compound C has a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in addition to the partial structure as described above.
The polymerizable group of the polymerizable reactive group is not particularly limited as long as it is a functional group that is polymerized by heat, an initiator, or the like, but is preferably a polymerizable group having an unsaturated bond, and more preferably a vinyl group or an ethynyl group. More preferred. In addition, vinyl group and ethynyl group are alkyl groups such as methyl group, ethyl group and propyl group other than hydrogen, aryl groups such as phenyl group, tolyl group, naphthyl group and fluorenyl group, cycloalkyl groups such as cyclohexyl group and adamantyl group. It may have a substituent such as. The functional group of the polymerizable reactive group is a polymerizable group when the polymerizable compounds are polymerized with each other and exhibits the same function. A case where the reactive group has an ethynyl group will be described as an example.

本発明の重合性反応基は、前記のような重合性基を有していればよいが、芳香環と、当該芳香環に直接結合する重合性基(以下一例としてエチニル基で説明)を有し、前記化合物Cにおいて、前記芳香環由来の炭素数は、当該化合物C全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることが好ましく、18%以上、27%以下であるのがより好ましい。化合物Cにおける芳香環由来の炭素の数をかかる範囲とすることにより、部分構造と重合性反応基との存在比が好適なものとなり、これにより、絶縁膜の誘電率をより低いものとすることができる。また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。   The polymerizable reactive group of the present invention may have a polymerizable group as described above, but has an aromatic ring and a polymerizable group directly bonded to the aromatic ring (hereinafter described as an ethynyl group as an example). In the compound C, the number of carbons derived from the aromatic ring is preferably 15% or more and 38% or less, and is 18% or more and 27% or less with respect to the total number of carbons in the compound C. Is more preferable. By making the number of carbons derived from the aromatic ring in compound C within such a range, the abundance ratio between the partial structure and the polymerizable reactive group becomes suitable, thereby lowering the dielectric constant of the insulating film. Can do. Further, in the etching process for patterning the film into a predetermined shape, it is possible to accurately suppress or prevent the film from increasing in dielectric constant.

重合性反応基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、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、絶縁特性や耐熱性が優れたものとすることができる。
重合性反応基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、絶縁特性や耐熱性が優れたものとすることができる。
The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group is not particularly limited. For example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, naphthacene ring, phenanthrene ring, chrysene ring, pyrene ring, perylene ring, coronene ring, biphenyl ring, Hydrocarbon ring aromatic rings such as phenyl 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, thiazole And heterocyclic aromatic rings such as a ring, a pyrazole ring, an isoxazole ring, an isothiazole ring, a quinoline ring, and a terthienyl ring. Of these, a benzene ring is preferred as the aromatic ring. As a result, in the etching process for patterning the film into a predetermined shape, it is possible to accurately suppress or prevent the film from increasing in dielectric constant, and to have excellent insulation characteristics and heat resistance. it can.
The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group may be bonded to the cage structure constituting the partial structure via at least one other atom, but directly bonded to the cage structure constituting the partial structure It is preferable that Thereby, it can be set as the thing excellent in the insulation characteristic and heat resistance.

重合性反応基は、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、化合物C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、重合性化合物は、好ましくは分子内に2つの重合性反応基を有しているため、化合物Cの分子内に存在する2つの重合性反応基について、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。
(式(3)中、Aは部分構造を示し、Arは重合性反応基を構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
なお、重合性反応基がエチニル基に代えてビニル基を有する場合には、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。
((3’)中、Aは部分構造を示し、Arは重合性反応基を構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
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、化合物C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る。
The polymerizable reactive group 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 has two ethynyl groups as reaction sites, an initial reaction with respect to the compound C easily occurs. On the other hand, when one of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group reacts (polymerization reaction), the electronic state of the aromatic ring changes, and the reactivity of the other ethynyl group rapidly decreases. To do. For this reason, only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group can be selectively reacted under relatively mild conditions. And since the polymerizable compound preferably has two polymerizable reactive groups in the molecule, only one ethynyl group is selected for each of the two polymerizable reactive groups present in the molecule of compound C. In this case, for example, a polymer (chain prepolymer) in which a plurality of polymerizable compounds are one-dimensionally polymerized is obtained by a reaction represented by the following formula (3).
(In formula (3), A represents a partial structure, Ar represents an aromatic ring constituting a polymerizable reactive group, and n represents an integer of 2 or more.)
In the case where the polymerizable reactive group has a vinyl group instead of the ethynyl group, for example, a polymer in which a plurality of polymerizable compounds are polymerized one-dimensionally by a reaction represented by the following formula (3 ′) ( A chain prepolymer) is obtained.
(In (3 ′), A represents a partial structure, Ar represents an aromatic ring constituting a polymerizable reactive group, and n represents an integer of 2 or more.)
When the reaction as described above occurs, the compound C reacts excessively during storage of the film-forming composition, and the film-forming composition becomes extremely viscous (for example, gelates). ) Can be reliably prevented.

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場合、後に詳述するような焼成条件や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, when 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 reliably reacted, and the finally formed film 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、化合物Cを構成する各重合性反応基は、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または加熱工程を、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 constituting the compound C has two ethynyl groups, in the polymerizable reactive group, one ethynyl group is present at the meta position of the other ethynyl group. It is preferable. Thereby, in the state in which one ethynyl group of two polymerizable ethynyl groups has reacted (polymerization reaction), an electronic effect such as an aromatic ring is more remarkably exhibited, and the reaction of the other ethynyl group The reaction site can be reduced more effectively, and the reacted site becomes an appropriate steric hindrance, and the reactivity of the other ethynyl group (unreacted ethynyl group) can be controlled more suitably. As a result, the selectivity for the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group (reactivity for the first stage reaction and reactivity for the second stage reaction) should be made higher. In addition, the baking process or heating process described in detail later can be performed under more suitable conditions (conditions that can form a film with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate). it can.

また、重合性反応基が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または加熱工程を、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 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 two polymerizable ethynyl groups has reacted (polymerization reaction), an electronic effect such as an aromatic ring is more remarkably exhibited, and the reaction of the other ethynyl group The reaction site and the partial structure described above become an appropriate steric hindrance, and the reactivity of the other ethynyl group (unreacted ethynyl group) is more suitable. Can be controlled. As a result, the selectivity for the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group (reactivity for the first stage reaction and reactivity for the second stage reaction) should be made higher. In addition, the baking process or heating process described in detail later can be performed under more suitable conditions (conditions that can form a film with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate). it can.

上記のような条件を満足する化合物C、すなわち、部分構造および重合性反応基として好ましいものが選択され、化合物Cにおける芳香環由来の炭素が好ましい数に設定されている化合物C、としては、例えば、下記式(1)または(2)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)、(2)中、nは1〜5の整数を表す。
かかる構造を有するものを化合物C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。
なお、上記式(1)または(2)で示される構造を有する化合物Cでは、2つの重合性反応基を2つ有するものを例示したが、その他、1つの重合性反応基を有する化合物Cとしては、例えば、下記式(1’)、(2’)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’)、(2’)中、nは1または2の整数を表す。
なお、化合物Cは、部分構造、および、重合性反応基以外の部分構造を有するものであってもよい。
As the compound C satisfying the above conditions, that is, a compound having a partial structure and a polymerizable reactive group that are preferable, and a compound C in which the aromatic ring-derived carbon in the compound C is set to a preferable number, And those having a structure represented by the following formula (1) or (2). In the following formulas (1) and (2), n represents an integer of 1 to 5.
By selecting the compound C having such a structure as the compound C, the insulating film formed using the film-forming composition exhibits the above-described effects more remarkably.
In addition, in the compound C which has a structure shown by the said Formula (1) or (2), although what has two two polymerizable reactive groups was illustrated, as other compounds C which have one polymerizable reactive group Examples thereof include those having structures represented by the following formulas (1 ′) and (2 ′). In the following formulas (1 ′) and (2 ′), n represents an integer of 1 or 2.
Compound C may have a partial structure and a partial structure other than the polymerizable reactive group.

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。
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。
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。
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、重合体の分散比を1.0以上2.5以下の範囲内に設定することにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜の構造が、サイズのそろった均一な粒子から構成されることで、プラズマ耐性が優れたものとなり、より的確に抑制または防止することができる。
また、上記の膜の高誘電率化を、化合物C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、いっそう的確に抑制または防止することができる。
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.
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.
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.
Forming a film containing such a polymer by setting the high dielectric constant of the film caused by such physical and chemical effects to a dispersion ratio of the polymer within the range of 1.0 to 2.5. The structure of the insulating film formed using the composition for use is composed of uniform particles of uniform size, so that the plasma resistance is excellent, and it can be suppressed or prevented more accurately.
Further, the increase in the dielectric constant of the film can be suppressed or prevented more accurately by setting the number of carbons derived from the aromatic ring in the compound C within the range described above.

上記のような化合物Cは、2つの重合性反応基を有し、この重合性反応基が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。
すなわち、部分構造に対応する化合物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1−プロピン、1−ブチン、1−ペンチン、1−ヘキシン、1−ヘプチン等のアルキル基を含むアセチレンやシクロヘキシルアセチレン、アダマンチルアセチレン等の環状アルキル基を含むアセチレン、フェニルアセチレン、ナフチルアセチレン、フルオレニルアセチレン等の芳香族基を含むアセチレン、トリメチルシリルアセチレン、トリエチルシリルアセチレン、トリイソプロピルシリルアセチレンなどのトリアルキル置換シリルアセチレン、トリフェニルシリルアセチレン、トリトリルシリルアセチレン、トリナフチルシリルアセチレンなどのトリアリール置換シリルアセチレン等のトリ置換シリル基を含むアセチレンと反応させ、トリメチルシリルアセチレンの場合、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、目的とする化合物Cを得ることができる。また前述加水分解工程は、トリ置換シリル基を含むアセチレン以外の加水分解を必要としないアセチレン誘導体では、省略することができる。
The compound C as described above has two polymerizable reactive groups, and when the polymerizable reactive group has two ethynyl groups, for example, it can be synthesized as follows.
That is, a compound A ′ corresponding to a partial structure (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 ′ (a compound in which two bromo groups are bonded to the partial structure) ), A step of 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 a partial structure), and a dibromo form of A ′. Acetylene, phenylacetylene, naphthylacetylene containing a cyclic alkyl group such as acetylene, cyclohexylacetylene, adamantylacetylene, etc. containing an alkyl group such as 1-propyne, 1-butyne, 1-pentyne, 1-hexyne, 1-heptin, etc. Acetylene, trimethylsilylacetylene, triethylsilylamine containing aromatic groups such as fluorenylacetylene Reaction with acetylene containing tri-substituted silyl groups such as triaryl-substituted silyl acetylene such as trialkyl-substituted silyl acetylene, triphenylsilyl acetylene, tolyl silyl acetylene, trinaphthyl silyl acetylene, etc. In the case of A ′, a bis (di (trimethylsilylethynyl) phenyl) form of A ′ (a compound in which two di (trimethylsilylethynyl) phenyl groups are bonded to a partial structure) and a bis (di (trimethylsilylethynyl) phenyl of A ′ The target compound C can be obtained by a method having a step of hydrolyzing (detrimethylsilylating) the product. Further, the hydrolysis step can be omitted for acetylene derivatives that do not require hydrolysis other than acetylene containing a tri-substituted silyl group.

なお、重合性反応基が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、化合物Cは、例えば、以下のようにして合成することができる。
すなわち、上述した2つのエチニル基を有する化合物C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、目的とする化合物Cを得ることができる。
この場合、エチニル基のビニル化反応を途中で止め、エチニル基とビニル基が並存する状態であっても差し支えない。
In addition, when a polymerizable reactive group has two vinyl groups instead of two ethynyl groups, the compound C can be synthesized as follows, for example.
That is, after synthesizing the compound C having 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, and the like are performed. Thus, the target compound C can be obtained.
In this case, the vinylation reaction of the ethynyl group may be stopped halfway and the ethynyl group and the vinyl group may coexist.

次に本発明の重合体の製造方法について述べる。
本発明の重合体は、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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比が1.0以上2.5以下の重合体であれば、何ら差し支えないが、例えば、重合方法として、溶液重合を用いる場合、化合物Cを含む重合性化合物を溶媒に溶解した状態で、化合物Cを含む重合性化合物に対して加熱処理、光照射処理等を施すことにより、好適に調製することができる。この場合、前記処理の条件としては、例えば、触媒を用いないで加熱して反応させる熱重合による方法、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等のラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法、光照射等を用いた光ラジカル重合による方法、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)ジクロリド及びテトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム(0)などのパラジウム触媒を用いた重合による方法、酢酸銅(II)などの遷移金属触媒を用いた重合による方法、塩化モリブデン(V)、塩化タングステン(VI)及び塩化タンタル(V)などの遷移金属塩化物を用いた重合による方法などを挙げることができる。これらの中でも、反応を制御しやすく所望の重合体が得られ、また、金属触媒等の残存による不純物除去が不要なことから、熱重合やラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法が望ましい。
Next, the method for producing the polymer of the present invention will be described.
The polymer of the present invention is obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound C having a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. If the dispersion ratio is a polymer of 1.0 or more and 2.5 or less, there is no problem. For example, when solution polymerization is used as a polymerization method, a polymerizable compound containing Compound C is dissolved in a solvent, It can prepare suitably by performing heat processing, a light irradiation process, etc. with respect to the polymeric compound containing the compound C. FIG. In this case, as the treatment conditions, for example, a method of thermal polymerization in which the reaction is performed without using a catalyst, a radical initiator such as benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, or the like is used. Radical polymerization method, photo radical polymerization method using light irradiation, etc., dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), bis (benzonitrile) palladium (II) dichloride and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0 ), A method using polymerization using a palladium catalyst, a method using polymerization using a transition metal catalyst such as copper (II) acetate, transition metals such as molybdenum chloride (V), tungsten chloride (VI) and tantalum chloride (V) Examples thereof include a method by polymerization using a chloride. Among these, since a desired polymer can be easily obtained by controlling the reaction, and impurities need not be removed by remaining a metal catalyst or the like, a method by thermal polymerization or radical polymerization using a radical initiator is desirable.

前記熱重合の方法で調製する場合、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。ラジカル開始剤を使用する場合は、熱処理の条件としては、加熱温度:40〜190℃、加熱時間:0.5〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:60〜180℃、加熱時間:0.5〜9時間がより好ましい。また、前記加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、熱重合においては、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、あるいは、さらに多段階の熱処理を施すことも適宜選択できる。ラジカル開始剤を使用する場合においても、例えば、加熱温度:60〜190℃、加熱時間:0.5〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:40〜160℃、加熱時間:0.5〜9時間という条件で行う第2の熱処理、あるいは、さらに多段階の熱処理を施すことも適宜選択できる。なお、上記のような加熱処理は、化合物Cを含む重合性化合物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重合体の合成は、調製すべき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化合物Cを含む重合性化合物を重合させ重合体を得た後、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。 When preparing by the thermal polymerization method, 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 3 hours. More preferably, it is 9 hours. When a radical initiator is used, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 40 to 190 ° C., heating time: 0.5 to 11 hours, heating temperature: 60 to 180 ° C., heating time: 0. More preferably, 5 to 9 hours. The heat treatment may be performed by combining different conditions. For example, in thermal polymerization, the first heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 150 to 190 ° C., heating time: 1 to 6 hours, and heating temperature: 120 to 160 ° C., heating time: 2 to 9 hours. A second heat treatment to be performed or a multistage heat treatment can be appropriately selected. Even in the case of using a radical initiator, for example, a first heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 60 to 190 ° C., heating time: 0.5 to 6 hours, heating temperature: 40 to 160 ° C., heating time: A second heat treatment performed under a condition of 0.5 to 9 hours or a multistage heat treatment can be appropriately selected. In addition, it is preferable to perform the above heat processing in the state which melt | dissolved the polymeric compound containing the compound C in the solvent. Further, the synthesis of the polymer by the heat treatment as described above may be performed in a solvent as a constituent of the film-forming composition to be prepared, and what is a constituent of the film-forming composition? You may perform in the solvent of a different composition. That is, after a polymerizable compound containing compound C is polymerized using a predetermined solvent to obtain a polymer, the solvent may be replaced with a solvent as a constituent of the target film-forming composition.

本発明の重合体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。 Examples of the solvent (reaction solvent) that can be used for the synthesis of the polymer of the present invention include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, and 2-butanol; acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Ketone solvents such as cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pentanone and 2-heptanone; ester solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; diisopropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether Ether solvents such as tetrahydrofuran, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene; benzene, toluene, mesithi Aromatic and aliphatic hydrocarbon solvents such as ethylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, heptane, hexane and n-octane; halide solvents such as chloromethane, dichloromethane, chloroform, dichloroethane and carbon tetrachloride; Examples include amide solvents such as pyrrolidone, and one or more selected from these may be used in combination.

なお、本発明の重合体を含む膜形成用組成物については、未反応の重合性化合物は精製により除去し(未反応の重合性化合物が可能な限り含まれていない)分散比が1.0以上2.5以下の重合体を得てもよい。これにより、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、本発明の重合体の分散比を1.0以上2.5以下の範囲内に設定することにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜の構造が、サイズのそろった均一な粒子から構成されることで、プラズマ耐性が優れたものとなり、より的確に抑制または防止することができる。 In the film-forming composition containing the polymer of the present invention, the unreacted polymerizable compound is removed by purification (unreacted polymerizable compound is not contained as much as possible), and the dispersion ratio is 1.0. A polymer of 2.5 or less may be obtained. Thus, by increasing the dielectric constant of the film caused by physical and chemical influences, by setting the dispersion ratio of the polymer of the present invention within the range of 1.0 to 2.5, The structure of the insulating film formed using the film-forming composition containing the film is composed of uniform particles having uniform sizes, so that the plasma resistance is excellent and can be suppressed or prevented more accurately. .

また、本発明の重合体の好ましい重合方法として、懸濁重合を用いる場合、化合物Cを含む重合性化合物あるいは該重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分とし、必要に応じて分散剤を混合し、激しく攪拌させ、分散させた状態で、化合物Cを含む重合性化合物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、例えば、前記ラジカル重合における条件等の当業者で一般的に用いられる条件を採用すればよく、開始剤として、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性ラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法などを挙げることができる。
Further, as a preferred polymerization method of the polymer of the present invention, when suspension polymerization is used, a polymerizable compound containing Compound C or a solution obtained by dissolving the polymerizable compound in a solvent and water as essential components are necessary. Accordingly, it can be suitably prepared by mixing the dispersant, vigorously stirring, and subjecting the polymerizable compound containing Compound C to heat treatment in a dispersed state.
In this case, as the heat treatment conditions, for example, conditions generally used by those skilled in the art such as the conditions in the radical polymerization may be adopted. As initiators, benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisiso Examples thereof include a method by radical polymerization using an oil-soluble radical initiator such as butyronitrile.

前記懸濁重合の方法で調製する場合、熱処理の条件としては、上記の溶液重合の方法で重合する場合のラジカル開始剤を使用する場合と同様の条件を用いることができる。前記重合反応で、化合物Cを含む重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分として懸濁重合を行った場合は、用いる有機溶剤としては、化合物Cを含む重合性化合物を溶解させることができるものであれば、特に限定されないが、オクタノール/水分配係数が3以下である1種以上の有機溶剤が好ましい。例えば、オクタノール/水分配係数が3以下である有機溶剤としてはトルエン、塩化メチレン、クロロホルム等が挙げられるが、これらの中でも特にトルエンがより好適に使用できる。
前記のように化合物Cを含む重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分として懸濁重合を行った場合は、重合後、二層に分離した有機層のほうを抽出し、貧溶媒によって再沈殿を行い、析出した樹脂を、洗浄、脱水、乾燥することによって、本発明の重合体が得られる。
また、溶媒を用いず、本願発明の化合物Cを含む重合性化合物と水で懸濁重合を行う場合、重合後の水性懸濁液を濾過、洗浄、脱水、乾燥することによって、本発明の重合体が得られる。
In the case of preparing by the suspension polymerization method, the conditions for the heat treatment can be the same conditions as in the case of using the radical initiator for the polymerization by the solution polymerization method. In the polymerization reaction, when suspension polymerization is performed using a solution in which a polymerizable compound containing Compound C is dissolved in a solvent and water as essential components, an organic solvent to be used is a polymerizable compound containing Compound C. Although it will not specifically limit if it can be made to melt | dissolve, 1 or more types of organic solvents whose octanol / water partition coefficient is 3 or less are preferable. For example, examples of the organic solvent having an octanol / water partition coefficient of 3 or less include toluene, methylene chloride, chloroform, and the like. Among these, toluene can be more preferably used.
As described above, when suspension polymerization is performed using a solution in which a polymerizable compound containing Compound C is dissolved in a solvent and water as essential components, the organic layer separated into two layers after the polymerization is extracted. The polymer of the present invention is obtained by performing reprecipitation with a poor solvent and washing, dehydrating and drying the precipitated resin.
In addition, when suspension polymerization is performed with a polymerizable compound containing the compound C of the present invention and water without using a solvent, the aqueous suspension after polymerization is filtered, washed, dehydrated, and dried to obtain the weight of the present invention. Coalescence is obtained.

また、他の好ましい重合方法の態様として、乳化重合を用いる場合、化合物Cを含む重合性化合物あるいは該重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と水とを必須成分として、界面活性剤と、必要に応じて分散剤とを混合し、激しく攪拌あるいは超音波ホモジナイザー等による超音波処理等のエネルギーの印加を行い、乳化させた状態すなわち前記化合物Cを含む重合性化合物あるいは該重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液の周囲に、界面活性剤が配列した二分子膜、ベシクル、ミセルを形成させ、重合性化合物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。
また、激しく攪拌あるいは超音波処理等のエネルギーを印加しながら加熱・攪拌工程を行っても良く、ミセル等を形成するためのエネルギーを印加する工程が製造工程内で実施されていれば、工程の順番は特に限定されない。
この場合、熱処理の条件としては、例えば、前記ラジカル重合における条件等の当業者で一般的に用いられる条件を採用すればよく、開始剤として、過硫酸カリウム、過酸化水素水等の水溶性開始剤を用いたラジカル重合による方法や過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性ラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法などを挙げることができる。
As another preferred embodiment of the polymerization method, when emulsion polymerization is used, a surfactant containing a polymerizable compound containing Compound C or a solution obtained by dissolving the polymerizable compound in a solvent and water as essential components is necessary. The mixture is mixed with a dispersing agent, and the mixture is vigorously stirred or applied with energy such as ultrasonic treatment with an ultrasonic homogenizer or the like, and is emulsified, that is, the polymerizable compound containing the compound C or the polymerizable compound is used as a solvent. A bimolecular film, vesicles, and micelles in which a surfactant is arranged are formed around the dissolved solution, and the polymerizable compound can be suitably prepared by heat treatment.
In addition, the heating / stirring step may be performed while applying energy such as vigorous stirring or sonication. If the step of applying energy for forming micelles is performed in the manufacturing process, The order is not particularly limited.
In this case, as the conditions for the heat treatment, for example, conditions generally used by those skilled in the art such as the conditions in the radical polymerization may be adopted, and water-soluble initiators such as potassium persulfate and hydrogen peroxide are used as initiators. Examples thereof include a method by radical polymerization using an agent and a method by radical polymerization using an oil-soluble radical initiator such as benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, and the like.

前記重合反応で、化合物Cを含む重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分として乳化重合を行った場合は、用いる有機溶剤としては、前記重合性化合物を溶解させることができるものであれば、特に限定されないが、オクタノール/水分配係数が3以下である1種以上の有機溶剤が好ましい。
一方、オクタノール/水分配係数が3を超えるとであると疎水性が高くなるため、乳化重合に好適な反応場の形成が難しい。
例えば、オクタノール/水分配係数が3以下である有機溶剤としてはトルエン、塩化メチレン、クロロホルム等が挙げられるが、これらの中でも特にトルエンがより好適に使用できる。
In the polymerization reaction, when emulsion polymerization is performed using a solution in which a polymerizable compound including Compound C is dissolved in a solvent and water as essential components, the organic compound to be used may be dissolved in the polymerizable compound. Although it will not specifically limit if it can do, The 1 or more types of organic solvent whose octanol / water partition coefficient is 3 or less is preferable.
On the other hand, if the octanol / water partition coefficient exceeds 3, the hydrophobicity increases, and it is difficult to form a reaction field suitable for emulsion polymerization.
For example, examples of the organic solvent having an octanol / water partition coefficient of 3 or less include toluene, methylene chloride, chloroform, and the like. Among these, toluene can be more preferably used.

本発明に用いる界面活性剤としては、疎水性部位及び親水性部位を有するものであり、前記界面活性剤を反応系中に所望の条件で添加すると、界面活性剤が有する性質により、二分子膜、ベシクル、ミセルを形成することができる。これらの中でも、より重合収率を向上させる上で、ミセルを形成するものが好ましく、ミセルは、疎水性部位を中心としたミセル、親水性部位を中心とした逆ミセルが挙げられるが、本発明の実施形態としては、疎水性部位を中心としたミセル構造であることがより好ましい。
このような界面活性剤としては、例えばアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等が挙げられる。より具体的には、例えば、前記アニオン界面活性剤としては、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、脂肪酸アルカリ塩、アルキルリン酸塩、アルキルホスホン酸塩などが挙げられる。これらの中でも、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキルアリールスルホン酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキル硫酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18の脂肪酸アルカリ塩が好ましく、特にドデシル硫酸ナトリウムが好適に使用できる。また、界面活性剤のHLB値が18以上、42以下のものが、分散安定化とミセル形成の観点から好ましく、例えば、分散後1時間静置した状態あっても懸濁もしくは乳化状態を保つことができ、製造上の利便性から好ましい。このような界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。またカチオン界面活性剤としては、水中で解離したとき陽イオンとなるものであればよいが、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩などが例示され、さらに、両性界面活性剤としては、分子内にアニオン性部位とカチオン性部位の両方をもっているものであればよいが、例えばアルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタインなどが例示され、ノニオン界面活性剤としては、親水部が非電解質、つまりイオン化しない親水性部分を持つものであればよいが、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル 、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド 、アルキルモノグリセリルエーテルなどが例示される。これらの中でもアニオン界面活性剤が好ましく、具体的には、ドデシル硫酸ナトリウムが特に好ましい。
The surfactant used in the present invention has a hydrophobic site and a hydrophilic site. When the surfactant is added to the reaction system under desired conditions, the surfactant has a bimolecular film due to the properties of the surfactant. , Vesicles and micelles can be formed. Among these, in order to further improve the polymerization yield, those that form micelles are preferred. Examples of micelles include micelles centered on hydrophobic sites and reverse micelles centered on hydrophilic sites. In this embodiment, a micelle structure centered on a hydrophobic site is more preferable.
Examples of such surfactants include anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. More specifically, examples of the anionic surfactant include alkyl aryl sulfonates, alkyl sulfates, fatty acid alkali salts, alkyl phosphates, and alkyl phosphonates. Among these, alkyl aryl sulfonates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, alkyl sulfates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, and fatty acid alkali salts having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group are preferable, In particular, sodium dodecyl sulfate can be preferably used. In addition, surfactants having an HLB value of 18 or more and 42 or less are preferable from the viewpoints of dispersion stabilization and micelle formation. For example, even if the surfactant is allowed to stand for 1 hour after dispersion, it remains suspended or emulsified. This is preferable from the viewpoint of manufacturing convenience. Such surfactant may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. The cationic surfactant is not particularly limited as long as it becomes a cation when dissociated in water, and examples thereof include alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkylbenzyldimethylammonium salts, and the like. The activator is not particularly limited as long as it has both an anionic site and a cationic site in the molecule. Examples thereof include alkyldimethylamine oxide and alkylcarboxybetaine. Nonionic surfactants have a hydrophilic portion. Any non-electrolytes, that is, those having a non-ionized hydrophilic portion may be used. Examples include polyoxyethylene alkyl ether, fatty acid sorbitan ester, alkyl polyglucoside, fatty acid diethanolamide, alkyl monoglyceryl ether That. Among these, an anionic surfactant is preferable, and specifically, sodium dodecyl sulfate is particularly preferable.

本発明に用いる界面活性剤の量は、安定したミセル形成および重合で得られた樹脂の特性の観点から、化合物Cに対して、4倍モル以上、15倍モル以下が好ましい。界面活性剤の量が、前記範囲外でも使用できるがこの範囲内とすることにより、より安定したミセルを形成することができ、重合体の収率を高くすることができる。   The amount of the surfactant used in the present invention is preferably 4 times mol or more and 15 times mol or less with respect to Compound C from the viewpoint of stable micelle formation and the properties of the resin obtained by polymerization. Although the amount of the surfactant can be used even outside the above range, by setting it within this range, more stable micelles can be formed, and the yield of the polymer can be increased.

水の添加量としては、安定したミセル形成および得られた樹脂の特性の観点から、界面活性剤に対して5質量倍以上、15質量倍以下が好ましい。前記範囲外の水添加量でも使用できるがこの範囲内とすることにより、安定したミセルを形成することができ、重合体の収率を高くすることができる。   The amount of water added is preferably 5 times by mass or more and 15 times by mass or less with respect to the surfactant from the viewpoint of stable micelle formation and the properties of the obtained resin. A water addition amount outside the above range can also be used, but by setting it within this range, stable micelles can be formed and the yield of the polymer can be increased.

また前記のように有機溶剤は、化合物Cを含む重合性化合物を溶解させることができるものであれば、特に限定されないが、反応を速やかに進行させる上では、オクタノール/水分配係数が3以下である1種以上の有機溶剤を水に対して20wt%以上、80wt%以下の比率で用いることが好ましい。この範囲外でも使用できるが、この範囲とすることにより、より反応が促進され、収率が向上する。   Further, as described above, the organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the polymerizable compound including the compound C. However, in order to rapidly advance the reaction, the octanol / water partition coefficient is 3 or less. It is preferable to use one or more organic solvents at a ratio of 20 wt% to 80 wt% with respect to water. Although it can be used outside this range, by making it within this range, the reaction is further promoted and the yield is improved.

本発明の好適な事例に用いる超音波処理装置としては、超音波を印加できるものであればよく、公知の超音波処理装置を用いることができ、例えば、任意の適切な超音波ホモジナイザー、超音波洗浄機等が挙げられる。
超音波処理条件としては、周波数、振幅等が挙げられる。周波数としては、特に制限はないが、分散性の観点から、好ましくは30kHz以下であり、特に10kHz以上、30kHz以下の範囲でより好適に使用できる。振幅についても、大きいほどキャビテーション圧が高くなるため、一般的な振幅範囲である、20μm以上、60μm以下の範囲で使用することが好ましい。
As the ultrasonic processing apparatus used in the preferred example of the present invention, any ultrasonic processing apparatus can be used as long as it can apply ultrasonic waves. For example, a known ultrasonic processing apparatus can be used. For example, any appropriate ultrasonic homogenizer, ultrasonic wave Examples include a washing machine.
Examples of ultrasonic treatment conditions include frequency and amplitude. Although there is no restriction | limiting in particular as a frequency, From a dispersibility viewpoint, Preferably it is 30 kHz or less, It can use more suitably in the range of 10 kHz or more and 30 kHz or less especially. Since the cavitation pressure also increases as the amplitude increases, it is preferable to use the amplitude within a general amplitude range of 20 μm or more and 60 μm or less.

本発明の重合体の製造方法における重合反応では、好ましくは界面活性剤を用いる乳化重合において、超音波処理により混合する工程を含むものであり、これにより均一で安定なミセルを形成でき、このミセルを反応場として重合が進行し、モノマー同士が効率良く反応するため、モノマーの反応率が高くなり収率が向上する。   The polymerization reaction in the method for producing a polymer of the present invention preferably includes a step of mixing by ultrasonic treatment in emulsion polymerization using a surfactant, whereby uniform and stable micelles can be formed. As a reaction field, the polymerization proceeds and the monomers react efficiently, so that the reaction rate of the monomers is increased and the yield is improved.

本発明の重合体の製造方法で得られる反応溶液は、例えば、これに食塩を加えて攪拌した後、メタノールなどの溶媒を注ぐことにより反応物を析出させ、得られた析出物を濾別し、エタノールと水の混合溶媒(体積比1:1)などで洗浄した後、減圧乾燥することにより、精製することができる。
本発明で用いる化合物Cを含む重合性化合物には、前記化合物C以外に、熱重合、ラジカル開始剤を用いたラジカル重合、光照射等を用いた光ラジカル重合、前記パラジウム触媒を用いた重合、遷移金属触媒を用いた重合、遷移金属塩化物を用いた重合など、前記で述べた重合性反応に供する官能基を有する化合物を、本発明の特性に影響を与えない範囲で含んでいてもよい。
The reaction solution obtained by the method for producing a polymer of the present invention is, for example, added with sodium chloride and stirred, and then poured into a solvent such as methanol to precipitate the reaction product, and the resulting precipitate is filtered off. It can be purified by washing with a mixed solvent of ethanol and water (volume ratio 1: 1) and then drying under reduced pressure.
In addition to the compound C, the polymerizable compound containing the compound C used in the present invention includes thermal polymerization, radical polymerization using a radical initiator, photoradical polymerization using light irradiation, etc., polymerization using the palladium catalyst, A compound having a functional group used for the polymerizable reaction described above, such as polymerization using a transition metal catalyst or polymerization using a transition metal chloride, may be included within a range that does not affect the characteristics of the present invention. .

以下、本発明の重合体を含む膜形成用組成物について詳細に説明する。
[1]重合体
上述したように、本発明の重合体は、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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比が1.0以上2.5以下の重合体であるが、膜形成用組成物中における本発明の重合体の含有率は、1wt%〜30wt%あるのが好ましい。
Hereinafter, the film forming composition containing the polymer of the present invention will be described in detail.
[1] Polymer As described above, the polymer of the present invention is a polymer containing a compound C having a partial structure including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. Is a polymer having a dispersion ratio of 1.0 or more and 2.5 or less, which is obtained by polymerizing the organic compound, and the content of the polymer of the present invention in the film-forming composition is 1 wt% to 30 wt%. Preferably there is.

[2]溶媒
膜形成用組成物は、本発明の重合体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。
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、トルエン等が挙げられ、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、重合性化合物の合成や上述した重合体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。
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。
[2] Solvent The film-forming composition may contain the polymer of the present invention, but usually contains a solvent that dissolves them.
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, toluene. Can be used singly or in combination of two or more selected from these. Of these, cyclopentanone and cyclohexanone are preferable as the solvent. As a solvent which comprises the composition for film formation, the solvent (reaction solvent) etc. which were used for the synthesis | combination of a polymeric compound, the synthesis | combination of the polymer mentioned above, etc. may be included, for example.
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、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化合物Cを含む重合性化合物、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。
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。
[3] Other components The film-forming composition may contain components other than those described above. Examples of such components include a polymerizable compound, a surfactant, and a silane, which include a compound C having a partial structure including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. Examples include coupling agents such as coupling agents; catalysts such as radical initiators and disulfides.
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、本発明の膜形成用組成物は、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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比が1.0以上2.5以下の重合体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, the film-forming composition of the present invention has a partial structure containing an adamantane cage structure in the molecule and a polymerization reaction. Since it contains a polymer having a dispersion ratio of 1.0 or more and 2.5 or less obtained by polymerizing a polymerizable compound containing the compound C having a polymerizable reactive group that contributes to the Even without this, the dielectric constant of the formed film can be made sufficiently low. 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、必要に応じて、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 as it is for film formation, but if necessary, prior to application onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. It may be subjected to heat treatment. As a result, the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in the thickness and characteristics of each part of the film to be formed. The strength of the film formed can be made 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, 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り、絶縁膜の誘電率は、2.80以下であるのが好ましく、2.40以下であるのがより好ましく、2.30以下であるのがさらに好ましく、1.80以上2.30以下であるのが最も好ましい。これにより、半導体デバイスのさらなる高速化を図ることができる。なお、絶縁膜の誘電率は、例えば、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495等を用いて求めることができる。
絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、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、0.03〜0.7μmであるのがさらに好ましい。
<Insulating film>
The insulating film of the present invention is formed using the film-forming composition as described above, and the dielectric constant of the insulating film is preferably 2.80 or less, and 2.40 or less. Is more preferably 2.30 or less, and most preferably 1.80 or more and 2.30 or less. Thereby, it is possible to further increase the speed of the semiconductor device. Note that the dielectric constant of the insulating film can be obtained using, for example, an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd.
Although the thickness of an insulating film is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01-20 micrometers, It is more preferable that it is 0.02-10 micrometers, It is further more preferable that it is 0.03-0.7 micrometers.

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。
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、必要により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。
このような焼成処理を行うことにより、残存する重合性基を確実に反応させることができ、三次元的な架橋反応が十分になり、形成される膜は十分な耐熱性を有するものとなる。
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”.
The insulating film of the present invention is provided, for example, with a film forming composition as described above on a member such as a semiconductor substrate, and on the other hand, a treatment such as heating or irradiation with active energy rays (firing treatment) if necessary. It is formed by applying.
By performing such a baking treatment, the remaining polymerizable group can be surely reacted, the three-dimensional crosslinking reaction is sufficient, and the formed film has sufficient heat resistance.

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。
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。
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。
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.
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.
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。
まず、バリア膜2が形成された半導体基板1を用意し、このバリア膜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。)。
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。
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)や配線溝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。)
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。)
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、ハードマスク層4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。)
The interlayer insulating film having a predetermined shape as described above can be formed as follows, for example.
First, a semiconductor substrate 1 on which a barrier film 2 is formed is prepared, and an interlayer insulating film 3, a hard mask layer 4, and a photoresist layer 8 are formed in this order on the barrier film 2 (see FIG. 1A). .)
The interlayer insulating film 3 is formed by the above-described method using the film forming composition of the present invention.
Next, the photoresist layer 8 is exposed and developed using a photomask to obtain a photoresist layer 8 patterned into a shape having an opening at a position where a via (conductor post) or a wiring groove is to be formed (see FIG. (See 1 (b).)
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).
Next, an interlayer insulating film using the hard mask layer 4 as a mask by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen generally used for etching of an organic film or the like as a processing gas, or ammonia gas, etc. 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絶縁膜であり、好ましくは、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5%以下である絶縁膜であるので、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。
前記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の評価における、リアクティブイオンエッチングの条件は、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、処理時間1分で行うものである。
さらに、絶縁膜は、SiOC、SiCNまたはSiO等で構成された部材(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。
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。
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。
The interlayer insulating film 3 having a predetermined shape is obtained as described above. In the present invention, the interlayer insulating film 3 is an insulating film formed using the film forming composition of the present invention as described above. Preferably, the insulating film is etched by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas as a processing gas, and the change rate of the dielectric constant on the etched surface is 5% or less. It is possible to more accurately suppress or prevent the interlayer insulating film 3 from having a high dielectric constant, and to reliably maintain the characteristics of this film.
The reactive ion etching conditions in the evaluation of the change rate of the dielectric constant on the etched surface etched by the reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen or ammonia gas as the processing gas are as follows: Using 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), frequency 13.56 MHz, pressure 12.5 Pa, output 100 W The treatment time is 1 minute.
Furthermore, the insulating film is preferably in contact with a member (for example, a semiconductor substrate, an intermediate film, etc.) made of SiOC, SiCN, SiO, or the like. Thereby, the adhesiveness etc. of the insulating film with respect to the member can be made particularly excellent.
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.
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例示、説明する。
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)に設けられたバリア膜2と、バリア膜2の上に設けられた層間絶縁膜3およびバリアメタル層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。
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。
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(バリア膜2と反対側面)には、ハードマスク層4が形成されている。
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。
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メタル層6を形成する。
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。
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のバリア膜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のバリア膜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。
<Semiconductor device>
Next, the semiconductor device of the present invention will be illustrated and described based on preferred embodiments.
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 barrier film 2 provided on the upper side (upper side in FIG. 2) of the semiconductor substrate 1, and the barrier film 2. A copper wiring layer 7 covered with an interlayer insulating film 3 and a barrier metal 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.
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.
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 barrier film 2).
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.
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. A metal layer 6 is formed.
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.
The interlayer insulating film 3 can be formed by the method described in the description of the insulating film of the present invention. However, a resin film dry film is prepared in advance, and this is used as a barrier 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 laminating on one barrier 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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をバリア膜膜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。
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。
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.
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.
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).
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.
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.
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.
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.
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 barrier film 2 is representatively described, but the position where the insulating film is formed is not limited to this.
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]化合物C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。
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。
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。
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。
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。
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、化合物C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。
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。
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
[1] Synthesis of Compound C (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.
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.
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 absorption of bromo group at 690-515 cm −1 and results of mass analysis 322 molecular weight indicate that the product is 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane. It was.
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.
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.
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 give 3, 5-Dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane: 15.0 g was obtained.
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.
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2〜4)
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、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、化合物Cを得た。
なお、合成例1〜4で得られた化合物Cの構造式を下記式(4)に示す。下記式(4)中、nは1、2、5、6の整数を表す。
なお、上記式(4)中のn=2の化合物C(合成例2)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):574(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.93、H;8.07、実測値(/%)C;91.87、H;8.00
また、上記式(4)n=5の化合物C(合成例3)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):1062(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.51、H;9.49、実測値(/%)C;90.49、H;9.47
さらに、上記式(4)n=6の化合物C(合成例4)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):1223(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.28、H;9.72、実測値(/%)C;90.26、H;9.70
(Synthesis Examples 2 to 4)
Compound C was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that tetramethylbiaadamantane, decamethylpentaadamantane and dodecamethylhexaadamantane were prepared instead of dimethyladamantane.
The structural formula of Compound C obtained in Synthesis Examples 1 to 4 is shown in the following formula (4). In the following formula (4), n represents an integer of 1, 2, 5, or 6.
In addition, the external appearance, the mass analysis, and the result of an elemental analysis of the compound C (synthesis example 2) of n = 2 in the said Formula (4) are shown.
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
Moreover, the external appearance of the said Formula (4) n = 5 compound C (synthesis example 3), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.
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
Furthermore, the external appearance of the said Formula (4) n = 6 compound C (Synthesis example 4), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.
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5)
ジアマンタンを原料に用いて、Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、化合物Cである4,9−ジエチニルジアマンタンを合成した。
得られた生成物の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた生成物が4,9−ジエチニルジアマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):236(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.47、H;8.53、実測値(/%)C;91.45、H;8.57
(Synthesis Example 5)
Using diamantane as a raw material, Macromolecules. 4,9-diethynyldiamantane, which is Compound C, was synthesized according to the synthesis method described in U.S. Pat.
The appearance of the obtained product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown. These data indicate that the product obtained is 4,9-diethynyldiamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 236 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.47, H; 8.53, measured value (/%) C; 91.45, H; 8.57

(合成例6)
まず、前記合成例1と同様にして、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンを合成した
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、エチニルベンゼン:38.5g(377.7mmol)をフラスコに添加し、95℃で6時間攪拌した。反応液をアセトン1Lに投入し、析出固体を2mol/L塩酸水溶液1L、アセトン1Lで洗浄後、減圧乾燥させることで、化合物Cとしての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)アダマンタン:37.4gを得た。
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−ビス(フェニルエチニル)フェニル)アダマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):717(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.81、H;6.19、実測値(/%)C;93.75、H;6.15
(Synthesis Example 6)
First, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1. Next, 3,5, -dimethyl-1 obtained above was synthesized. , 7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane: 39.8 g (62.9 mmol), dichlorobistriphenylphosphine palladium: 3.53 g (5.0 mmol), triphenylphosphine: 6.60 g (25.2 mmol) , Copper (II) iodide: 4.79 g (25.2 mmol), triethylamine: 750 ml, ethynylbenzene: 38.5 g (377.7 mmol) were added to the flask and stirred at 95 ° C. for 6 hours. The reaction solution was added to 1 L of acetone, and the precipitated solid was washed with 1 L of 2 mol / L hydrochloric acid aqueous solution and 1 L of acetone, and then dried under reduced pressure, whereby 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5 -Bis (phenylethynyl) phenyl) adamantane: 37.4 g was obtained.
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-bis (phenylethynyl) phenyl) adamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 717 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.81, H; 6.19, Measured value (/%) C; 93.75, H; 6.15

(合成例7)
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、化合物C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。
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(式(5)におけるn=1)であることを示している。
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
(Synthesis Example 7)
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 as compound C). ) 18.1 g of adamantane was obtained.
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 (n = 1 in formula (5)).
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8)
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で得られた3,3’,5,5’−テトラメチル−7,7’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’−ビアダマンタンを用意した以外は、前記合成例7と同様にして化合物Cを得た。
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3,3’,5,5’−テトラメチル−7,7’−ビス(3,5−ジビニルフェニル)−1,1’−ビアダマンタン(式(5)におけるn=2)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):583(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.66、H;9.34、実測値(/%)C;90.61、H;9.29
(Synthesis Example 8)
Instead of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-7,7 ′ obtained in Synthesis Example 2 was used. Compound C was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that -bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1'-biadamantane was prepared.
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 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-7,7′-bis (3,5-divinylphenyl) -1,1′-biadamantane (formula ( It is shown that n = 2) in 5).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 583 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.66, H; 9.34, Measured value (/%) C; 90.61, H; 9.29

(合成例9)
合成例1において、1,3−ジメチルアダマンタン:32.9g(0.2mol)に代えて、ヘキサメチルトリアダマンタン:97.8g(0.2mol)を用いた以外は、合成例1と同様にして3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサメチル−7,7’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’−トリアダマンタン:39.1gを得た。
合成例7において、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)に代えて、上記で得られた3,3’,3’’,5,5’,5’’−ヘキサメチル−7,7’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’−トリアダマンタン:25.7g(34.9mmol)を用いたこと以外は、前記合成例7と同様にして、生成物を得た。
なお、ここで得られた生成物について、外観、質量分析、及び元素分析の結果は、下記の通りであり、式(5)で表されるかご構造を有する化合物において、n=3の構造であることを示している。
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,90.25;H,9.71
(Synthesis Example 9)
In Synthesis Example 1, in the same manner as in Synthesis Example 1 except that hexamethyltriadamantane: 97.8 g (0.2 mol) was used instead of 1,3-dimethyladamantane: 32.9 g (0.2 mol). 3,3 ′, 3 ″, 5,5 ′, 5 ″ -hexamethyl-7,7 ″ -bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1 ′: 7 ′, 1 ″ -tri Adamantane: 39.1 g was obtained.
In Synthesis Example 7, in place of 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane, 3,3 ′, 3 ′ obtained above ', 5,5', 5 "-Hexamethyl-7,7" -bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1 ': 7', 1 "-triadamantane: 25.7 g (34 0.9 mmol) was used in the same manner as in Synthesis Example 7 except that a product was obtained.
In addition, about the product obtained here, the result of an external appearance, mass spectrometry, and elemental analysis is as follows, In the compound which has a cage structure represented by Formula (5), it is a structure of n = 3. It shows that there is.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 745 (M + )
Elemental analysis: theoretical value (/%): C, 90.26; H, 9.74, actual measurement value (/%): C, 90.25; H, 9.71

(合成例10)
合成例1において、1,3−ジメチルアダマンタン:32.9g(0.2mol)に代えて、オクタメチルテトラアダマンタン:130.2g(0.2mol)を用いた以外は、合成例1と同様にして3,3’,3’’,3’’’,5,5’,5’’,5’’’−オクタメチル−7,7’’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’:7’’,1’’’−テトラアダマンタン:49.5gを得た。
合成例7において、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)に代えて、3,3’,3’’,3’’’,5,5’,5’’,5’’’−オクタメチル−7,7’’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’:7’’,1’’’−テトラアダマンタン:37.1g(34.9mmol)を用いたこと以外は、前記合成例5と同様にして、生成物を得た。
なお、ここで得られた生成物について、外観、質量分析、及び元素分析の結果は、下記の通りであり、式(5)で表されるかご構造を有する化合物において、n=4の構造であることを示している。
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,89.87;H,9.99
(Synthesis Example 10)
In Synthesis Example 1, in the same manner as in Synthesis Example 1 except that octamethyltetraadamantane: 130.2 g (0.2 mol) was used instead of 1,3-dimethyladamantane: 32.9 g (0.2 mol). 3,3 ′, 3 ″, 3 ′ ″, 5,5 ′, 5 ″, 5 ′ ″-octamethyl-7,7 ′ ″-bis (3,5-diethynylphenyl) -1, 1 ′: 7 ′, 1 ″: 7 ″, 1 ′ ″-tetraadamantane: 49.5 g was obtained.
In Synthesis Example 7, 3,3 ′, 3 ″, 3 ″ was substituted for 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane. ', 5,5', 5 '', 5 '''-octamethyl-7,7'''-bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1 ': 7', 1 '': 7 '',1'''-Tetraadamantane: A product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 5 except that 37.1 g (34.9 mmol) was used.
In addition, about the product obtained here, the result of an external appearance, mass spectrometry, and elemental analysis is as follows, In the compound which has a cage structure represented by Formula (5), it is a structure of n = 4. It shows that there is.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 907 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%): C, 90.00; H, 10.00, Actual value (/%): C, 89.87; H, 9.99

(合成例11)
合成例7において、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)に代えて、合成例3と同様にして得られた3,3’,3’’,3’’’,3’’’’,5,5’,5’’,5’’’,5’’’’−デカメチル−7,7’’’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’:7’’,1’’’:7’’’,1’’’’−ペンタアダマンタン:37.1g(34.9mmol)を用いたこと以外は、前記合成例7と同様にして、生成物を得た。
なお、ここで得られた生成物について、外観、質量分析、及び元素分析の結果は、下記の通りであり、式(5)で表されるかご構造を有する化合物において、n=5の構造であることを示している。
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,89.67;H,10.16
(Synthesis Example 11)
In Synthesis Example 7, 3,4-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane was replaced with 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5 3 ′, 3 ″, 3 ′ ″, 3 ″ ″, 5, 5 ′, 5 ″, 5 ′ ″, 5 ″ ″-decamethyl-7, 7 ″ ″-bis ( 3,5-diethynylphenyl) -1,1 ′: 7 ′, 1 ″: 7 ″, 1 ′ ″: 7 ′ ″, 1 ″ ″-pentaadamantane: 37.1 g (34. The product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that 9 mmol) was used.
In addition, about the product obtained here, the result of an external appearance, a mass spectrometry, and an elemental analysis is as follows, and in the compound which has a cage structure represented by Formula (5), it is a structure of n = 5. It shows that there is.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1069 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%): C, 89.82; H, 10.18, actual measurement value (/%): C, 89.67; H, 10.16

(合成例12)
合成例7において、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)に代えて、合成例4と同様にして得られた3,3’,3’’,3’’’,3’’’’,3’’’’’,5,5’,5’’,5’’’,5’’’’,5’’’’’−ドデカメチル−7,7’’’’’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’:7’,1’’:7’’,1’’’:7’’’,1’’’’:7’’’’,1’’’’’−ヘキサアダマンタン:42.6g(34.9mmol)を用いたこと以外は、前記合成例7と同様にして、生成物を得た。
なお、ここで得られた生成物について、外観、質量分析、及び元素分析の結果は、下記の通りであり、式(5)で表されるかご構造を有する化合物において、n=6の構造であることを示している。
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,89.67;H,10.28
(Synthesis Example 12)
In Synthesis Example 7, 3,4-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane was replaced with 14.4 g (34.9 mmol). 3 ′, 3 ″, 3 ′ ″, 3 ″ ″, 3 ′ ″ ″, 5, 5 ′, 5 ″, 5 ′ ″, 5 ″ ″, 5 ″ ″ '-Dodecamethyl-7,7'''''-bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1 ': 7', 1 '': 7 '', 1 ''':7''', 1 ″ ″: 7 ″ ″, 1 ′ ″ ″-hexaadamantane: A product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that 42.6 g (34.9 mmol) was used. It was.
In addition, about the product obtained here, the result of an external appearance, mass spectrometry, and elemental analysis is as follows, In the compound which has a cage structure represented by Formula (5), it is a structure of n = 6. It shows that there is.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1231 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%): C, 89.69; H, 10.31, Measured value (/%): C, 89.67; H, 10.28

(合成例13)
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。
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。
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。
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、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。
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。
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
合成例7において、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)に代えて、前記4,9−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタン15.2g(34.9mmol)を用いたこと以外は、前記合成例7と同様にして、生成物を得た。
なお、ここで得られた生成物について、外観、質量分析、及び元素分析の結果は、下記の通りであり、式(6)で表されるかご構造を有する化合物において、n=1の構造であることを示している。
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;91.80、H;8.11
(Synthesis Example 13)
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.
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.
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.
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 making it react by the same reaction, 4,9-bis (3,5-diethynylphenyl) diamantane: 14.3g was obtained.
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.
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
In Synthesis Example 7, in place of 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane, the 4,9-bis (3,5-di- A product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that 15.2 g (34.9 mmol) of ethynylphenyl) diamantane was used.
In addition, about the product obtained here, the result of an external appearance, mass spectrometry, and elemental analysis is as follows, and in the compound which has a cage structure represented by Formula (6), it is a structure of n = 1. It shows that there is.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 444 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.84, H; 8.16, measured value (/%) C; 91.80, H; 8.11

(合成例14)
ジアマンタンに代えて、ヘキサ(ジアマンタン)を用意したこと以外は、前記合成例13と同様にして、ジブロモヘキサ(ジアマンタン)を得た。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1にみられること、質量分析による分子量が1278である結果より、生成物がジブロモヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。
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ジブロモヘキサ(ジアマンタン):131.7g(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、ビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):134gを得た。質量分析による分子量が1587である結果より、生成物がビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。
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、上記で得られたビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):99.7g(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、ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):76gを得た。質量分析による分子量が1656である結果より、生成物がビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。
さらに合成例1での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、上記で得られたビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)88.6g(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、ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):44gを得た。
次に、合成例7での3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタンの合成において、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、上記で得られたビス(3,5−ジエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):47.7g(34.9mmol)を用いた以外は合成例7と同様な反応で反応させることにより、ビス(3,5−ジビニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):34.2gを得た。
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ビス(3,5−ジビニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)(式(6)におけるn=6)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1378(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.77、H;9.23、実測値(/%)C;90.71、H;9.14
(Synthesis Example 14)
Dibromohexa (diamantane) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 13 except that hexa (diamantane) was prepared instead of diamantane. Absorption of bromo group was observed at 690 to 515 cm −1 by IR analysis and the molecular weight by mass spectrometry was 1278, indicating that the product was dibromohexa (diamantane).
Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane as a synthetic intermediate in Synthesis Example 1, in place of 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane Bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane): 134 g by reacting in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 131.7 g (103.1 mmol) was used. Got. The result of the molecular weight by mass spectrometry being 1587 showed that the product was bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane).
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- Synthetic Example 1 except that bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane): 99.7 g (62.8 mmol) obtained above was used instead of bis (3,5-dibromophenyl) adamantane By reacting in the same manner, 76 g of bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane) was obtained. From the result of the molecular weight by mass spectrometry being 1656, it was shown that the product was bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane).
Further, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane in Synthesis Example 1, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynyl) The reaction is conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 88.6 g (53.5 mmol) of bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane) obtained above is used instead of (phenyl) adamantane. This gave 44 g of bis (3,5-diethynylphenyl) hexa (diamantane).
Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-divinylphenyl) adamantane in Synthesis Example 7, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynyl) Instead of (phenyl) adamantane, the reaction is carried out in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 47.7 g (34.9 mmol) of bis (3,5-diethynylphenyl) hexa (diamantane) obtained above is used. This gave 34.2 g of bis (3,5-divinylphenyl) hexa (diamantane).
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 bis (3,5-divinylphenyl) hexa (diamantane) (n = 6 in formula (6)).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1378 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.77, H; 9.23, Measured value (/%) C; 90.71, H; 9.14

(合成例15)
Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、原料にジアマンタンでなく、ヘキサアダマンタンを使用し、生成物を得た。
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式(7)におけるn=6で示される化合物Cであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1023(M+)
元素分析:理論値(/%)C;89.17、H;10.83、実測値(/%)C;89.11、H;10.78
(Synthesis Example 15)
Macromolecules. , 5262, 5266 (1991), hexaadamantane was used instead of diamantane as a raw material, and a product was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data show that the compound obtained above is the compound C represented by n = 6 in the formula (7).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1023 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 89.17, H; 10.83, Actual value (/%) C; 89.11, H; 10.78

(合成例16)
Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、原料にジアマンタンでなく、ヘキサジアマンタンを使用し、生成物を得た。
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式(8)で示される化合物Cであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1167(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.51、H;9.49、実測値(/%)C;90.49、H;9.47
(Synthesis Example 16)
Macromolecules. , 5262, 5266 (1991), hexadiamantane was used instead of diamantane as a raw material, and a product was obtained.
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 the compound C represented by the formula (8).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1167 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.51, H; 9.49, actual measurement value (/%) C; 90.49, H; 9.47

前記合成例で得た化合物の特性を表1に示す。   Table 1 shows the characteristics of the compounds obtained in the synthesis example.

[2]重合体の合成
以降の重合体の合成で必要となる化合物Cや絶縁膜の評価で必要となる重合体化は前記合成例、後述する実施例、比較例に従い、適宜必要な量を確保した。
[2] Synthesis of polymer The amount of compound C required for the subsequent synthesis of the polymer and the polymerization required for the evaluation of the insulating film are appropriately determined according to the synthesis examples, examples described later, and comparative examples. Secured.

(実施例1)
前記合成例1で得られた化合物Cである、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1.13g(2.73mmol)、アゾビスイソブチロニトリル0.135g(0.822mmol)、トルエン62.4g、ドデシル硫酸ナトリウム(HLB値40)9.98g(34.6mmol)、水101gを500mLビーカーに入れ、超音波処理装置(Branson社製Sonifier450D、周波数20kHz)を用いて、50Wの出力で、氷浴中、合計で1時間超音波処理することすることにより乳化液を調整した。この乳化液を80℃で7時間攪拌することにより乳化重合を行った。GPCによりポリマー面積比が99%以上(モノマー面積比が1%以下)であることを確認した。この溶液に食塩3.2gを加えて30分間攪拌した後、メタノール約700mLを注いだ。得られた析出物を濾別し、エタノールと水の混合溶媒(体積比1:1)200mLで洗浄した後、減圧乾燥することにより重合体の固形物0.91g(収率81%)を得た。GPCにより得られた樹脂の重量平均分子量(Mw)は19,000、数平均分子量(Mn)は11,800、分散比(Mw/Mn)は1.6であった。
なお、本実施例および後述する他の実施例、比較例における重合体の重量平均分子量(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。
Example 1
3.13 g (2.73 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane, which is the compound C obtained in Synthesis Example 1, and azobisisobutyronitrile 0 .135 g (0.822 mmol), toluene 62.4 g, sodium dodecyl sulfate (HLB value 40) 9.98 g (34.6 mmol), and water 101 g were placed in a 500 mL beaker, and an ultrasonic treatment apparatus (Branson Sonifier 450D, frequency 20 kHz). The emulsion was prepared by sonicating in an ice bath for a total of 1 hour at an output of 50 W. This emulsion was stirred at 80 ° C. for 7 hours to carry out emulsion polymerization. It was confirmed by GPC that the polymer area ratio was 99% or more (monomer area ratio was 1% or less). After adding 3.2 g of sodium chloride to this solution and stirring for 30 minutes, about 700 mL of methanol was poured. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with 200 mL of a mixed solvent of ethanol and water (volume ratio 1: 1), and then dried under reduced pressure to obtain 0.91 g (yield 81%) of a polymer solid. It was. The resin obtained by GPC had a weight average molecular weight (Mw) of 19,000, a number average molecular weight (Mn) of 11,800, and a dispersion ratio (Mw / Mn) of 1.6.
In addition, about the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion ratio (Mw / Mn) of the polymer in this example and other examples and comparative examples described later, gel permeation chromatograph ( GPC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220GPC), and as columns, TSKgel GMHXL (polystyrene conversion exclusion limit 4 × 10 2 (estimated)) × 2 and TSKgel G2000HXL (polystyrene conversion exclusion limit 1 × 10) 4 ) Connect x2 in series, measure using refractometer (RI) or ultraviolet / visible detector (UV (254nm)) as detector, and analyze results obtained by RI or UV Was determined by The measurement conditions were mobile phase: tetrahydrofuran, temperature: 40 ° C., flow rate: 1.00 mL / min, sample concentration: 0.1 wt% tetrahydrofuran solution.

(実施例2〜14)
合成例2〜14で得た化合物Cを用い、実施例1と同様に重合を行い、表2に示す特性の重合体を得た。
(Examples 2 to 14)
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using Compound C obtained in Synthesis Examples 2 to 14, and polymers having the characteristics shown in Table 2 were obtained.

(比較例1)
前記合成例15で合成された化合物C: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時間反応させた。その後、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の重合体を得た。
前記手順で得た重合体の特性を表2に示す。
(Comparative Example 1)
Compound C: 5 g synthesized in Synthesis Example 15 was dissolved in 1,3-dimethoxybenzene: 45 g and reacted at 170 ° C. for 3 hours under dry nitrogen. Thereafter, the mixture was reacted at 150 ° C. for 6 hours. The reaction solution was dropped into a mixed solvent of 10 times volume of methanol / tetrahydrofuran = 3/1, and the precipitate was collected and dried to obtain 2.8 g of a polymer. .
The properties of the polymer obtained by the above procedure are shown in Table 2.

(比較例2)
合成例16で得た化合物Cを比較例2に用い、比較例1と同様に重合を行い、表2に示す特性の重合体を得た。
(Comparative Example 2)
The compound C obtained in Synthesis Example 16 was used in Comparative Example 2, and polymerization was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a polymer having the characteristics shown in Table 2.

(比較例3)
合成例11で合成された化合物C:5gとアゾビスイソブチロニトリル:0.12gとをトルエン:250gに溶解させ、乾燥窒素下80℃で3時間反応させた。その後、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、2.5gの重合体を得た。
(Comparative Example 3)
Compound C: 5 g synthesized in Synthesis Example 11 and azobisisobutyronitrile: 0.12 g were dissolved in toluene: 250 g and reacted at 80 ° C. for 3 hours under dry nitrogen. Thereafter, the reaction solution was dropped into a 10-fold volume of a mixed solvent of methanol / tetrahydrofuran = 3/1, and the precipitate was collected and dried to obtain 2.5 g of a polymer.

[3]膜形成用組成物の調製
(調製例1)
上記実施例1で得た重合体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。
[3] Preparation of film-forming composition (Preparation Example 1)
2 g of the polymer obtained in Example 1 was dissolved in 18 g of cyclopentanone and filtered with a filter to obtain a film forming composition as a varnish for an organic insulating film.

(調製例2〜14、比較調製例1〜3)
実施例2〜14(それぞれ調製例2〜14に対応)、および比較例1〜3(それぞれ比較調製例1〜3に対応)の重合体2gを用いる以外、調製例1と同様にして、有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Preparation Examples 2-14, Comparative Preparation Examples 1-3)
In the same manner as in Preparation Example 1, except that 2g of the polymer of Examples 2 to 14 (corresponding to Preparation Examples 2 to 14, respectively) and Comparative Examples 1 to 3 (corresponding to Comparative Preparation Examples 1 to 3, respectively) were used. A film-forming composition as an insulating film varnish was obtained.

[4]絶縁膜の形成(膜付き基板の作製)
前記各調製例および各比較調製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。
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、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。
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。
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。
[4] 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 preparation examples and the comparative preparation examples, an insulating film was formed as follows.
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 1000 nm.
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.
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 an oven at 400 ° C., thereby curing the prepolymer constituting the coating film, Thus, a substrate with a film (substrate with an insulating film) was obtained.

[5]絶縁膜(膜付き基板)についての評価
前記各調製例および各比較調製例にかかる絶縁膜(膜付き基板)の誘電率、破壊電圧、リーク電流および熱分解温度のそれぞれの特性を、リアクティブイオンエッチングを施す前後にて、下記の評価方法により評価した。
なお、リアクティブイオンエッチング処理は、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。
[5] Evaluation of insulating film (substrate with film) Each characteristic of dielectric constant, breakdown voltage, leakage current, and thermal decomposition temperature of the insulating film (substrate with film) according to each of the preparation examples and comparative preparation examples, The evaluation was performed by the following evaluation method before and after the reactive ion etching.
The reactive ion etching process is L-201D-L manufactured by Anerva 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.

(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。
(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.

(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。
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。
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。
(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., as with the dielectric constant.
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.
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.

(3)熱分解温度
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。
前記評価結果を表3、4に示す。
(3) Thermal decomposition temperature Using the TG / DTA measuring device (TG / DTA220, manufactured by Seiko Instruments Inc.), the obtained insulating film was heated at a rate of 10 ° C./min. Under a nitrogen gas flow of 200 mL / min. The temperature at which the weight loss reached 5% was determined 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.
The evaluation results are shown in Tables 3 and 4.

表3、4で明らかなように、各調整例では、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5%以下に抑制されていた。
これに対して、各比較調整例では、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。
As is apparent from Tables 3 and 4, in each adjustment 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 5% or less.
On the other hand, in each comparative adjustment example, the rate of change from before etching to after etching was large for each of the evaluation items, and this tendency was particularly noticeable particularly in the dielectric constant.

1 半導体基板
2 バリア膜
3 層間絶縁膜
4 ハードマスク層
5 改質処理層
6 バリアメタル層
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 Barrier film 3 Interlayer insulation film 4 Hard mask layer 5 Modification process layer 6 Barrier metal layer 7 Copper wiring layer 8 Photoresist layer 100 Semiconductor device

Claims (18)

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化合物Cを含む重合性化合物を重合することにより得られる、分散比が1.0以上2.5以下の重合体。   A dispersion ratio of 1.0 or more obtained by polymerizing a polymerizable compound containing a compound C having a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule Polymer of 2.5 or less. 分散比が1.3以上2.4以下である請求項1記載の重合体。   The polymer according to claim 1, wherein the dispersion ratio is 1.3 or more and 2.4 or less. 重量平均分子量が15,000以上200,000以下である請求項1または請求項2に記載の重合体。   The polymer according to claim 1 or 2, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 15,000 or more and 200,000 or less. 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、
前記化合物Cにおいて、前記芳香環由来の炭素の数は、当該化合物C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請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の重合体。
The polymerizable reactive group has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring;
4. The compound C according to claim 1, wherein the number of carbons derived from the aromatic ring in the compound C is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the compound C as a whole. The polymer according to claim 1.
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4に記載の重合体。   The polymer according to claim 4, 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4または請求項5に記載の重合体。   5. 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. Or the polymer of Claim 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請求項6記載の重合体。   7. The polymer according to claim 6, 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. 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7のいずれか1項に記載の重合体。   The polymer according to any one of claims 1 to 7, 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8記載の重合体。   The polymer according to claim 8, wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent. 前記化合物Cは、下記式(1)または(2)で示される構造を有するものである請求項9に記載の重合体。
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
The polymer according to claim 9, wherein the compound C has a structure represented by the following formula (1) or (2).
[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7のいずれか1項に記載の重合体。   The polymer according to any one of claims 1 to 7, wherein the partial structure has a diamantane structure. 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の重合体を含む膜形成用組成物。   The composition for film formation containing the polymer of any one of Claim 1 thru | or 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請求項12に記載の膜形成用組成物。   The film-forming composition according to claim 12, 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12または請求項13に記載の膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜。   An insulating film formed using the film-forming composition according to claim 12. 誘電率が1.80以上2.30以下である請求項14に記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 14, wherein the dielectric constant is 1.80 or more and 2.30 or less. 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5%以下である請求項14または請求項15に記載の絶縁膜。   The dielectric constant change rate 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 5% or less. Insulating film. 請求項14ないし請求項16のいずれか1項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 14. 前記化合物Cと水とを必須成分として、懸濁重合または乳化重合することを特徴とする、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の重合体の製造方法。   The method for producing a polymer according to any one of claims 1 to 11, wherein suspension polymerization or emulsion polymerization is performed using the compound C and water as essential components.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013147537A (en) * 2012-01-17 2013-08-01 Sumitomo Bakelite Co Ltd Polymer, film-forming composition, insulating film, semiconductor device and method for producing polymer

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