JP2012077176A - Insulation film, laminated body, and semiconductor device - Google Patents

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Koji Ono
幸治 小野
Michio Nakajima
道男 中嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation film having a low dielectric constant, high adhesion with a substrate (a member on which the insulating film is formed), high reliability, and high yield during manufacturing.SOLUTION: This insulation film is formed using a composition containing a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane type basket structure in a molecule and a polymerizable reactive group contributing to polymerizable reaction and/or polymer where the polymerizable compound is polymerized partially. The linear expansion coefficient of the insulation film in the surface direction is 9×10Kor higher and 25×10Kor lower. The polymerizable reactive group of the polymerizable compound contains an aromatic ring, and an ethynyl group or vinyl group directly bonded to the aromatic ring. In the polymerizable compound, preferably, the number of carbons originating in the aromatic ring is 15% or more and 38% or less of the number of carbons in the whole polymerizable compound.

Description

本発明は、絶縁膜、積層体および半導体装置に関する。   The present invention relates to an insulating film, a stacked body, and a semiconductor device.

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、低誘電率の層間絶縁膜を回路に用いることが必要である。   In the field of electronic materials, as semiconductor devices become more highly integrated, faster and have higher performance, delay time due to increased resistance between wires and increased capacitance of semiconductor integrated circuits has become a major problem. In order to reduce the delay time and increase the speed of the semiconductor device, it is necessary to use an interlayer insulating film having a low dielectric constant for the circuit.

従来、絶縁膜の低誘電率化を図るために、熱分解性成分(空孔形成材)を含む組成物を用い、絶縁膜形成の際の加熱焼成工程において、前記熱分解性成分を分解させ、空孔を形成する方法が用いられてきた(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、このような方法を用いた場合、形成される絶縁膜は、強度が低いものとなる。また、形成される絶縁膜に不本意な膜厚のばらつきを生じやすく、各部位での特性差が大きくなるという問題もあった。また、形成される絶縁膜の絶縁性が安定せず、抵抗値が比較的低い絶縁膜が形成されてしまうことがあるという問題点があった。   Conventionally, in order to reduce the dielectric constant of an insulating film, a composition containing a thermally decomposable component (hole forming material) is used, and the thermally decomposable component is decomposed in a heating and firing step when forming the insulating film. A method of forming holes has been used (see, for example, Patent Document 1). However, when such a method is used, the formed insulating film has low strength. In addition, there is a problem that an undesired variation in film thickness tends to occur in the formed insulating film, resulting in a large difference in characteristics at each part. In addition, the insulating properties of the formed insulating film are not stable, and an insulating film having a relatively low resistance value may be formed.

また、特定の化学構造を有する重合体を用いることにより、誘電率を低いものとしつつ、上記のような問題の発生を防止する試みがある(例えば、特許文献2参照)。しかしながら、このような絶縁膜では、接合された基板との密着性(特に、温度変化を生じた場合の密着性)が不十分となり、絶縁膜を備えた半導体装置等の信頼性が低いものとなるという問題点があった。また、このような絶縁膜では、焼成処理(熱処理)を伴う半導体装置の製造時(絶縁膜の形成時)において、形成される絶縁膜が基板(絶縁膜が形成される部材)から不本意な剥離を生じ、半導体装置の歩留まりが低下するという問題があった。   In addition, there is an attempt to prevent the above problems from occurring while using a polymer having a specific chemical structure while reducing the dielectric constant (see, for example, Patent Document 2). However, such an insulating film has insufficient adhesion to a bonded substrate (particularly, adhesion when a temperature change occurs), and the reliability of a semiconductor device or the like provided with the insulating film is low. There was a problem of becoming. Further, in such an insulating film, the insulating film to be formed is unintentional from the substrate (the member on which the insulating film is formed) at the time of manufacturing the semiconductor device accompanied by the baking process (heat treatment) (at the time of forming the insulating film). There is a problem that peeling occurs and the yield of the semiconductor device decreases.

特開2005−243903号公報JP 2005-243903 A 特表2006−526672号公報JP 2006-526672 A

本発明の目的は、誘電率が低く、基板(絶縁膜を形成される部材)との密着性に優れ、信頼性が高く、製造時の歩留まりに優れた絶縁膜を提供すること、誘電率が低く、基板(およびキャップ層)との密着性に優れた絶縁膜を備えた信頼性の高い積層体を提供すること、また、誘電率が低く、基板(およびキャップ層)との密着性に優れた絶縁膜を備え信頼性が高く、製造時の歩留まりに優れた半導体装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an insulating film having a low dielectric constant, excellent adhesion to a substrate (a member on which an insulating film is formed), high reliability, and excellent yield in manufacturing. Providing a highly reliable laminate with an insulating film that is low and has excellent adhesion to the substrate (and cap layer), and also has low dielectric constant and excellent adhesion to the substrate (and cap layer) Another object of the present invention is to provide a semiconductor device that has an insulating film with high reliability and excellent yield in manufacturing.

このような目的は、下記(1)〜(15)に記載の本発明により達成される。
(1) 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重合性化合物および/または当該重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む組成物を用いて形成された絶縁膜であって、
面方向での線膨張係数が9×10−6−1以上25×10−6−1以下であることを特徴とする絶縁膜。
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (15).
(1) A polymerizable compound having a partial structure containing an adamantane cage structure in the molecule and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction, and / or a polymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound. An insulating film formed using a composition comprising:
An insulating film having a linear expansion coefficient in a plane direction of 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less.

(2) 前記重合性化合物の前記重合性反応基は、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下である上記(1)に記載の絶縁膜。
(2) The polymerizable reactive group of the polymerizable compound has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring,
In the polymerizable compound, the number of carbons derived from the aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the entire polymerizable compound.

(3) 前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである上記(2)に記載の絶縁膜。   (3) The insulating film according to (2), wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure.

(4) 前記重合性反応基は、2つのエチニル基またはビニル基を有し、一方の前記エチニル基または前記ビニル基は、他方の前記エチニル基または前記ビニル基のメタ位に存在するものである上記(2)または(3)に記載の絶縁膜。   (4) The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and the one ethynyl group or the vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or the vinyl group. The insulating film according to (2) or (3) above.

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

(6) 前記部分構造は、アダマンタン構造を有するものである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の絶縁膜。   (6) The insulating film according to any one of (1) to (5), wherein the partial structure has an adamantane structure.

(7) 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである上記(6)に記載の絶縁膜。   (7) The insulating film according to (6), wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent.

(8) 前記重合性化合物は、下記式(1)で示される構造または下記式(5)で示される構造を有するものである上記(7)に記載の絶縁膜。

Figure 2012077176
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2012077176
[式中、nは1〜5の整数を表す。] (8) The insulating film according to (7), wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1) or a structure represented by the following formula (5).
Figure 2012077176
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]
Figure 2012077176
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

(9) 前記部分構造は、ジアマンタン構造を有するものである上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の絶縁膜。   (9) The insulating film according to any one of (1) to (5), wherein the partial structure has a diamantane structure.

(10) 前記重合性化合物は、前記重合性反応基を2つ有し、前記部分構造を中心に、当該重合性反応基が対称的に結合した構造をなしているものである上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の絶縁膜。   (10) The above (1), wherein the polymerizable compound has two polymerizable reactive groups and has a structure in which the polymerizable reactive groups are symmetrically bonded around the partial structure. Or the insulating film according to any one of (9).

(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前記組成物を用いて形成されたものである上記(1)ないし(10)のいずれかに記載の絶縁膜。   (11) The above-described (1) to (10), which is formed using the composition not containing a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation The insulating film according to any one of the above.

(12) 重量平均分子量が90000以上110000以下の前記重合体を含む組成物を用いて形成されたものである上記(1)ないし(11)のいずれかに記載の絶縁膜。   (12) The insulating film according to any one of (1) to (11), wherein the insulating film is formed using a composition containing the polymer having a weight average molecular weight of 90000 to 110,000.

(13) 誘電率が1.80以上2.30以下である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の絶縁膜。   (13) The insulating film according to any one of (1) to (12), wherein the dielectric constant is 1.80 or more and 2.30 or less.

(14) 上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の絶縁膜と、当該絶縁膜に接触して設けられたSiO、SiN、SiC、SiCNおよびSiOCよりなる群から選択される少なくとも1種の材料で構成されたキャップ層とを備えたことを特徴とする積層体。   (14) At least one selected from the group consisting of the insulating film according to any one of (1) to (13) and SiO, SiN, SiC, SiCN, and SiOC provided in contact with the insulating film And a cap layer made of the above material.

(15) 上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の絶縁膜と、当該絶縁膜に接触して設けられたSiO、SiN、SiC、SiCNおよびSiOCよりなる群から選択される少なくとも1種の材料で構成されたキャップ層とを備えたことを特徴とする半導体装置。   (15) At least one selected from the group consisting of the insulating film according to any one of (1) to (13) and SiO, SiN, SiC, SiCN, and SiOC provided in contact with the insulating film And a cap layer made of the above material.

本発明によれば、誘電率が低く、基板(絶縁膜を形成される部材)との密着性に優れ、信頼性が高く、製造時の歩留まりに優れた絶縁膜、を提供すること、誘電率が低く、基板(およびキャップ層)との密着性に優れた絶縁膜を備えた信頼性の高い積層体を提供すること、また、誘電率が低く、基板(キャップ層)との密着性に優れた絶縁膜を備え信頼性が高く、製造時の歩留まり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, it is possible to provide an insulating film having a low dielectric constant, excellent adhesion to a substrate (a member on which an insulating film is formed), high reliability, and excellent manufacturing yield. Provides a highly reliable laminate with an insulating film that has low adhesion and excellent adhesion to the substrate (and cap layer), and has low dielectric constant and excellent adhesion to the substrate (cap layer) In addition, a semiconductor device that includes the insulating film and has high reliability and excellent manufacturing yield can be provided.

半導体装置の製造方法の好適な実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows suitable embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体装置の製造方法の好適な実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows suitable embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 半導体装置の製造方法の好適な実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows suitable embodiment of the manufacturing method of a semiconductor device. 絶縁膜の面方向での線膨張係数の求め方を説明するための図である。It is a figure for demonstrating how to obtain | require the linear expansion coefficient in the surface direction of an insulating film.

以下、本発明について詳細に説明する。
<絶縁膜>
本発明の絶縁膜は、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重合性化合物および/または当該重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む組成物を用いて形成されたものであり、面方向での線膨張係数が9×10−6−1以上25×10−6−1以下であることを特徴とする。これにより、誘電率が低く、基板(絶縁膜を形成される部材)との密着性に優れ、信頼性が高く、製造時の歩留まりに優れた絶縁膜を提供することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Insulating film>
The insulating film of the present invention includes a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule and / or the polymerizable compound partially polymerized. The linear expansion coefficient in the surface direction is 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less. . As a result, an insulating film having a low dielectric constant, excellent adhesion to the substrate (a member on which the insulating film is formed), high reliability, and excellent manufacturing yield can be provided.

このように、本発明は、鋭意研究の結果、絶縁膜が、所定の化学構造を有する化合物を用いて形成されたものであり、かつ、絶縁膜の面方向での線膨張係数が所定の範囲内であることにより、上記のような優れた効果が得られることを見出した点に特徴を有するのものである。したがって、単に絶縁膜が所定の化学構造を有する化合物を用いて形成されたものである場合(絶縁膜の面方向での線膨張係数が所定の範囲内に含まれない場合)や、単に絶縁膜の面方向での線膨張係数が所定の範囲内である場合(絶縁膜が所定の化学構造を有する化合物を用いて形成されたものでない場合)、さらには、絶縁膜の厚さ方向での線膨張係数が所定の範囲内であったとしても、絶縁膜の面方向での線膨張係数が所定の範囲内でない場合には、上記のような優れた効果は得られない。   As described above, according to the present invention, as a result of earnest research, the insulating film is formed using a compound having a predetermined chemical structure, and the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film is in a predetermined range. It has the characteristic in the point which discovered that the above outstanding effects were acquired by being inside. Therefore, when the insulating film is simply formed using a compound having a predetermined chemical structure (when the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film is not included in the predetermined range), or simply the insulating film When the linear expansion coefficient in the plane direction is within a predetermined range (when the insulating film is not formed using a compound having a predetermined chemical structure), and further, the line in the thickness direction of the insulating film Even if the expansion coefficient is within a predetermined range, the above-described excellent effect cannot be obtained if the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film is not within the predetermined range.

なお、絶縁膜の形成に用いられる組成物が、「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重合性化合物」が部分的に重合した重合体を含むものである場合、当該重合体は、「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重合性化合物」以外の重合性化合物(以下、「その他の重合性化合物」という)を含むものであってもよい。前記重合体が、その他の重合性化合物を含むものである場合、当該重合体中におけるその他の重合性化合物の含有率(重合体の合成に用いる重合性化合物の重量で換算して求められる値)は、30wt%以下であるのが好ましく、20wt%以下であるのがより好ましく、10wt%以下であるのがさらに好ましい。   The composition used for forming the insulating film is a polymer in which a “polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction” is partially polymerized. The polymer contains a polymerizable compound other than “a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction” (hereinafter referred to as “other compounds”). It may contain a "polymerizable compound"). When the polymer contains other polymerizable compound, the content of the other polymerizable compound in the polymer (value calculated by converting the weight of the polymerizable compound used for polymer synthesis) is: It is preferably 30 wt% or less, more preferably 20 wt% or less, and even more preferably 10 wt% or less.

上記のように、本発明において、絶縁膜の面方向での線膨張係数は、9×10−6−1以上25×10−6−1以下であればよいが、10×10−6−1以上24×10−6−1以下であるのが好ましい。これにより、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。 As described above, in the present invention, the linear expansion coefficient in the plane direction of the insulating film may be 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less, but 10 × 10 −6. It is preferably K −1 or more and 24 × 10 −6 K −1 or less. Thereby, the effects as described above can be exhibited more remarkably.

本発明の絶縁膜の誘電率は、1.80以上2.30以下であるのが好ましく、2.00以上2.25以下であるのがより好ましい。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。   The dielectric constant of the insulating film of the present invention is preferably 1.80 or more and 2.30 or less, and more preferably 2.00 or more and 2.25 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.

絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、0.01μm以上20μm以下であるのが好ましく、0.02〜10μmであるのがより好ましく、0.03μm以上0.7μm以下であるのがさらに好ましい。   The thickness of the insulating film is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more and 20 μm or less, more preferably 0.02 to 10 μm, and further preferably 0.03 μm or more and 0.7 μm or less. .

上述したように、本発明の絶縁膜は、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重合性化合物および/または当該重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む組成物(膜形成用組成物)を用いて形成されたものである。以下、絶縁膜の形成に用いられる膜形成用組成物について詳細に説明する。   As described above, the insulating film of the present invention includes a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to a polymerization reaction in the molecule, and / or the polymerizable compound. Is formed using a composition (film-forming composition) containing a partially polymerized polymer. Hereinafter, the film forming composition used for forming the insulating film will be described in detail.

(膜形成用組成物)
上述したような絶縁膜の形成に用いられる組成物(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Aと、重合反応に寄与する重合性反応基Bとを有する重合性化合物および/または当該重合性化合物が部分的に重合した重合体を含むものであればよいが、以下に述べるような重合性化合物Xおよび/または当該重合性化合物Xが部分的に重合した重合体を含むものであるのが好ましい。
(Film forming composition)
The composition used for forming the insulating film as described above (film forming composition) includes a partial structure A including an adamantane cage structure in the molecule, and a polymerizable reactive group B that contributes to the polymerization reaction. As long as it includes a polymerizable compound having a polymer and / or a polymer in which the polymerizable compound is partially polymerized, the polymerizable compound X and / or the polymerizable compound X as described below is partially It preferably contains a polymerized polymer.

[1]重合性化合物X
重合性化合物Xの重合性反応基Bが、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、重合性化合物Xにおいて、前記芳香環由来の炭素の数は、重合性化合物X全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であるのが好ましく、18%以上、27%以下であるのがより好ましい。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、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。
[1] Polymerizable compound X
The polymerizable reactive group B of the polymerizable compound X has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring. In the polymerizable compound X, the number of carbons derived from the aromatic ring is The total number of carbon atoms in the polymerizable compound X is preferably 15% or more and 38% or less, more preferably 18% or more and 27% or less. Thereby, the dielectric constant of an insulating film can be made lower. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent.

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

以下、部分構造Aおよび重合性反応基Bについて、それぞれ説明する。
[1.1]部分構造A
重合性化合物Xが有する部分構造Aは、アダマンタン型のかご型構造を含むものである。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される絶縁膜を、低密度のものとすることができ、形成される絶縁膜の誘電率を低いものとすることができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。また、後に詳述するような重合性反応基Bを備える重合性化合物Xの反応性を適切なものとすることができるため、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとし、形成される絶縁膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきを抑制することができるとともに、最終的に形成される絶縁膜の強度を優れたものとすることができる。
Hereinafter, the partial structure A and the polymerizable reactive group B will be described.
[1.1] Partial structure A
The partial structure A possessed by the polymerizable compound X includes an adamantane cage structure. Thereby, the insulating film formed using the film-forming composition can have a low density, and the dielectric constant of the formed insulating film can be reduced. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent. Further, since the reactivity of the polymerizable compound X having the polymerizable reactive group B as described in detail later can be made appropriate, a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed. When applying the forming composition, the viscosity of the film forming composition can be surely suitable, and unintentional variations in thickness and characteristics at each site of the insulating film to be formed can be suppressed. In addition, the strength of the finally formed insulating film can be made excellent.

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

Figure 2012077176
Figure 2012077176

また、部分構造Aは、アダマンタン構造を有するものであるのが好ましい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される絶縁膜の誘電率を特に低いものとすることができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The partial structure A preferably has an adamantane structure. Thereby, the dielectric constant of the insulating film formed using the film forming composition can be made particularly low. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed is applied, the film formation is performed. It is possible to make the viscosity of the composition for use more surely suitable, and more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics in each part of the insulating film to be formed, and finally formed The strength of the insulating film can be made particularly excellent.

また、アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものであるのが好ましい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される絶縁膜の誘電率を特に低いものとすることができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The adamantane structure preferably has a methyl group as a substituent. Thereby, the dielectric constant of the insulating film formed using the film forming composition can be made particularly low. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed is applied, the film formation is performed. It is possible to make the viscosity of the composition for use more surely suitable, and more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics in each part of the insulating film to be formed, and finally formed The strength of the insulating film can be made particularly excellent.

以上のことから、部分構造Aとしては、特に、下記式(2)で示される構造を有するものが特に好適である。なお、下記式(2)中、nは1以上の整数を表す。   From the above, as the partial structure A, one having a structure represented by the following formula (2) is particularly suitable. In the following formula (2), n represents an integer of 1 or more.

Figure 2012077176
Figure 2012077176

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

なお、かかる構成の部分構造Aは、それ自体が対称性を有する構造のものであるのが好ましい。すなわち、上記式(2)中において、nは偶数であるのが好ましい。これにより、重合性化合物Xの反応性をより適切なものとすることができ、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。   In addition, it is preferable that the partial structure A having such a structure is a structure having symmetry itself. That is, in the above formula (2), n is preferably an even number. Thereby, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more appropriate, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed is applied, the film The viscosity of the 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 insulating film to be formed, and the final formation. The strength of the insulating film can be made particularly excellent.

また、部分構造Aは、ジアマンタン構造を有するものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を用いて形成される絶縁膜の誘電率を低いものとすることができる。また、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。   The partial structure A may have a diamantane structure. Thereby, the dielectric constant of the insulating film formed using the film forming composition can be lowered. Further, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed is applied, the film formation is performed. It is possible to make the viscosity of the composition for use more surely suitable, and more effectively suppress unintentional variations in thickness and characteristics in each part of the insulating film to be formed, and finally formed The strength of the insulating film can be made particularly excellent. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent.

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

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

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

重合性反応基Bを構成する芳香環としては、特に限定されないが、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、ナフタセン環、フェナントレン環、クリセン環、ピレン環、ペリレン環、コロネン環、ビフェニル環、テルフェニル環、アズレン環等の炭化水素環式芳香環や、ピリジン環、フラン環、チオフェン環、ピロール環、オキサゾール環、インドール環、プリン環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、カルバゾール環、イミダゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソオキサゾール環、イソチアゾール環、キノリン環、テルチエニル環等の複素環式芳香環等が挙げられる。中でも、芳香環としては、ベンゼン環が好ましい。これにより、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物の付与をより容易に行うことができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。また、膜形成用組成物を用いて形成される絶縁膜の弾性率を好適なものとすることができ、形成される絶縁膜の強度および耐熱性等を特に優れたものとすることができる。   The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B is not particularly limited, and for example, a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, naphthacene ring, phenanthrene ring, chrysene ring, pyrene ring, perylene ring, coronene ring, biphenyl ring, Hydrocarbon aromatic rings such as terphenyl ring and azulene ring, pyridine ring, furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, oxazole ring, indole ring, purine ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, carbazole ring, imidazole ring, Examples thereof include heterocyclic aromatic rings such as thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, quinoline ring, and terthienyl ring. Of these, a benzene ring is preferred as the aromatic ring. Thereby, application | coating of the composition for film formation on the member (for example, semiconductor substrate) which should form an insulating film can be performed more easily. In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent. In addition, the elastic modulus of the insulating film formed using the film forming composition can be made suitable, and the strength and heat resistance of the formed insulating film can be made particularly excellent.

重合性反応基Bを構成する芳香環は、少なくとも1つの他の原子を介して部分構造Aを構成するかご型構造に結合したものであってもよいが、部分構造Aを構成するかご型構造に直接結合したものであるのが好ましい。これにより、重合性化合物Xの反応性をより好適なものとすることができ、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B may be bonded to the cage structure constituting the partial structure A via at least one other atom, but the cage structure constituting the partial structure A It is preferable that it is directly bonded to. Thereby, the reactivity of the polymerizable compound X can be made more suitable, and when the composition for forming a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed is applied, the film The viscosity of the 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 insulating film to be formed, and the final formation. The strength of the insulating film can be made particularly excellent.

重合性反応基Bは、1つのエチニル基を有するものであっても良いが、2つのエチニル基を有し、上記のような芳香環に、2つのエチニル基が、直接、結合したものであるのが好ましい。これにより、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、重合性反応基Bが反応部位としてのエチニル基を2つ有することにより、重合性化合物Xについての初期の反応が起こりやすくなる。その一方で、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基が反応(重合反応)すると、芳香環についての電子状態が変化し、他方のエチニル基の反応性は、急激に低下する。このため、比較的穏やかな条件で、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみを選択的に反応させることができる。そして、重合性化合物Xは、好ましくは分子内に2つの重合性反応基Bを有しているため、重合性化合物Xの分子内に存在する2つの重合性反応基Bについて、それぞれ、一方のエチニル基のみを選択的に反応させることができ、この場合、例えば、下記式(3)に示すような反応により、複数の重合性化合物Xが一次元的に重合した重合体(鎖状のプレポリマー)が得られる。   The polymerizable reactive group B may have one ethynyl group, but has two ethynyl groups, and two ethynyl groups are directly bonded to the aromatic ring as described above. Is preferred. Thereby, the linear expansion coefficient in the surface direction of an insulating film can be made more suitable, and the adhesiveness with the member in which an insulating film is formed can be made especially excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. Further, since the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups as reaction sites, an initial reaction with respect to the polymerizable compound X easily occurs. On the other hand, when one of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B reacts (polymerization reaction), the electronic state of the aromatic ring changes, and the reactivity of the other ethynyl group rapidly increases. descend. For this reason, only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B can be selectively reacted under relatively mild conditions. And since the polymerizable compound X preferably has two polymerizable reactive groups B in the molecule, one of the two polymerizable reactive groups B present in the molecule of the polymerizable compound X is Only the ethynyl group can be reacted selectively. In this case, for example, a polymer (chain-like prepolymer) in which a plurality of polymerizable compounds X are polymerized one-dimensionally by a reaction shown in the following formula (3). Polymer).

Figure 2012077176
(式(3)中、Aは部分構造Aを示し、Arは重合性反応基Bを構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
Figure 2012077176
(In formula (3), A represents the partial structure A, Ar represents an aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B, and n represents an integer of 2 or more.)

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

Figure 2012077176
(式(3’)中、Aは部分構造Aを示し、Arは重合性反応基Bを構成する芳香環を示す。また、nは、2以上の整数を表す。)
Figure 2012077176
(In the formula (3 ′), A represents the partial structure A, Ar represents an aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B, and n represents an integer of 2 or more.)

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

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

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

また、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、2つのエチニル基は、いずれも、芳香環がかご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものであるのが好ましい。これにより、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基が反応(重合反応)した状態において、芳香環等の電子的な効果がより顕著に発揮され、他方のエチニル基の反応性をより効果的に低下させることができるとともに、当該反応した部位、および、前述した部分構造Aが適度な立体的な障害となり、他方のエチニル基(未反応のエチニル基)の反応性をより好適に制御することができる。その結果、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基についての反応性(第1段目の反応についての反応性と第2段目の反応についての反応性)の選択性をより高いものとすることができるとともに、後に詳述するような焼成工程を、より好適な条件(半導体基板へのダメージを防止しつつ、優れた生産性で絶縁膜を形成することができる条件)で行うことができる。また、絶縁膜の面方向での線膨張係数を、確実により好適なものとすることができ、絶縁膜を形成される部材との密着性を特に優れたものとすることができる。その結果、絶縁膜を備えた積層体、半導体装置の信頼性を特に高いものとすることができる。また、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを特に優れたものとすることができる。   In addition, when the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, it is preferable that both of the two ethynyl groups are present at the meta position where the aromatic ring is bonded to the cage structure. Thereby, in the state in which one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B has reacted (polymerization reaction), the electronic effect of the aromatic ring or the like is more significantly exhibited, and the other ethynyl group The reactivity can be reduced more effectively, and the reacted site and the partial structure A described above become an appropriate steric hindrance, and the reactivity of the other ethynyl group (unreacted ethynyl group) can be reduced. It can control more suitably. As a result, the reactivity of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B (reactivity for the first stage reaction and reactivity for the second stage reaction) is made higher. In addition, it is possible to carry out the firing step as described in detail later under more suitable conditions (conditions in which an insulating film can be formed with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate). . In addition, the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film can be made more suitable, and the adhesion with the member on which the insulating film is formed can be made particularly excellent. As a result, the reliability of the stacked body including the insulating film and the semiconductor device can be made particularly high. In addition, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be made particularly excellent.

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

Figure 2012077176
Figure 2012077176

Figure 2012077176
Figure 2012077176

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

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

Figure 2012077176
Figure 2012077176

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

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

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

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

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

また前記エチニル基とビニル基が並存する場合も本発明では好ましいものであり、例えば、前記エチニル基を還元してビニル基とする場合、還元反応を途中で中止するなどの条件を制御することで、エチニル基とビニル基が並存するものとすることができる。   Further, the case where the ethynyl group and the vinyl group coexist is also preferable in the present invention. For example, when the ethynyl group is reduced to a vinyl group, by controlling conditions such as stopping the reduction reaction halfway. The ethynyl group and the vinyl group can coexist.

膜形成用組成物は、上述したような重合性化合物Xを単独で含むものであってもよいし、例えば、重合性化合物Xが2つの重合性反応基Bを有し、および/または、重合性反応基Bが2つのエチニル基を有する場合、重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(2つの重合性反応基Bのうち一方の重合性反応基Bのみが重合反応したプレポリマーや、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基のうち一方のエチニル基のみが重合反応したプレポリマー)をさらに含むものであってもよい。また、当該重合体は、さらに、その他の重合性化合物(重合性化合物X以外の重合性化合物)を含むものであってもよい。膜形成用組成物が重合性化合物Xが部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含むものであると、膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、形成すべき絶縁膜が比較的厚いものであっても好適に形成することができる。また、膜形成用組成物が重合性化合物Xのプレポリマーを含むものであると、部材(例えば、半導体基板)上に絶縁膜を形成する際に、当該部材上において加える熱量を少なくすることができるため、当該部材への加熱によるダメージをより確実に防止することができる。このような重合性化合物Xのプレポリマーを含む膜形成用組成物は、絶縁膜用ワニスとして好適に用いることができる。   The film-forming composition may contain the polymerizable compound X alone as described above. For example, the polymerizable compound X has two polymerizable reactive groups B and / or polymerizes. When the polymerizable reactive group B has two ethynyl groups, a polymer in which the polymerizable compound X is partially polymerized (a prepolymer in which only one polymerizable reactive group B of the two polymerizable reactive groups B is polymerized or reacted) And a prepolymer obtained by polymerization reaction of only one ethynyl group of the two ethynyl groups of the polymerizable reactive group B. The polymer may further contain other polymerizable compound (polymerizable compound other than the polymerizable compound X). When the film-forming composition contains a polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound X is partially polymerized, the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable, and each of the insulating films to be formed Unintentional variations in thickness and characteristics at the site can be more effectively suppressed, and the strength of the finally formed insulating film can be made particularly excellent. Further, even if the insulating film to be formed is relatively thick, it can be suitably formed. In addition, when the film-forming composition contains the prepolymer of the polymerizable compound X, when an insulating film is formed on a member (for example, a semiconductor substrate), the amount of heat applied on the member can be reduced. The damage to the member due to heating can be more reliably prevented. Such a film-forming composition containing a prepolymer of the polymerizable compound X can be suitably used as an insulating film varnish.

本工程は、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(トリフェニルホスフィン)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。   This step is, for example, a method by thermal polymerization in which the reaction is carried out without using a catalyst, a method by radical polymerization using a radical initiator such as benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, Photoradical polymerization using light irradiation, etc., using palladium catalysts such as dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), bis (benzonitrile) palladium (II) dichloride and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0) Polymerization method, polymerization method using transition metal catalyst such as copper (II) acetate, polymerization using transition metal chloride such as molybdenum chloride (V), tungsten chloride (VI) and tantalum chloride (V). The method etc. can be mentioned. 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、前記工程で得られた組成物(重合性化合物を含む組成物)に対する加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、熱重合においては、前記工程で得られた組成物(重合性化合物を含む組成物)に対しては、加熱温度:150〜190℃、加熱時間:1〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:120〜160℃、加熱時間:2〜9時間という条件で行う第2の熱処理、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、前記工程で得られた組成物(重合性化合物を含む組成物)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プレポリマーの合成は、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重合性化合物を重合させプレポリマーを得た後、当該溶媒を、目的とする膜形成用組成物の構成成分としての溶媒に置換してもよい。重合性化合物が部分的に重合した重合体(プレポリマー)の合成に用いることのできる溶媒(反応溶媒)としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、1,4−ジメトキシベンゼン等のエーテル系溶剤;ベンゼン、トルエン、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、ヘプタン、ヘキサン、n−オクタン等の芳香族および脂肪族炭化水素系溶剤;クロロメタン、ジクロロエタン、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。   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. Moreover, you may perform the heat processing with respect to the composition (composition containing a polymeric compound) obtained at the said process combining different conditions. For example, in the thermal polymerization, for the composition (composition containing a polymerizable compound) obtained in the above step, the first is performed under the conditions of heating temperature: 150 to 190 ° C. and heating time: 1 to 6 hours. It is also possible to appropriately select the heat treatment and the second heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 120 to 160 ° C. and heating time: 2 to 9 hours, or further multi-stage heat treatment. 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 composition (composition containing a polymeric compound) obtained at the said process in the solvent. In addition, the synthesis of the prepolymer by the heat treatment as described above may be performed in a solvent as a component of the film-forming composition to be prepared, and what is a component of the film-forming composition? You may perform in the solvent of a different composition. That is, after a polymerizable compound is polymerized using a predetermined solvent to obtain a prepolymer, the solvent may be replaced with a solvent as a component of the target film-forming composition. Examples of the solvent (reaction solvent) that can be used for the synthesis of a polymer (prepolymer) in which a polymerizable compound is partially polymerized include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, and 2-butanol. ; Ketone solvents such as acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pentanone, 2-heptanone; esters such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate Solvents such as diisopropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether, tetrahydrofuran, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene, etc. Solvents; aromatic and aliphatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene, mesitylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, heptane, hexane, n-octane; chloromethane, dichloroethane, chloroform, dichloroethane, carbon tetrachloride, etc. Halide-based solvents; amide-based solvents such as N-methylpyrrolidone and the like can be mentioned, and one or more selected from these can be used in combination.

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

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

上記の説明では、重合性化合物として、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重合性反応基を備えるもの(重合性化合物X)を用いる場合について代表的に説明したが、本発明において、重合性化合物は、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ればよく、上記のような重合性化合物X以外のものであってもよい。例えば、本発明において、重合性化合物は、芳香環を備えていないものであってもよい。また、本発明において、重合性化合物は、重合性反応基として、エチニル基、ビニル基以外の官能基(例えば、エチニル基の水素原子が他の原子または原子団で置換されたものや、ビニル基を構成する水素原子のうち少なくとも1つが他の原子または原子団で置換されたもの等)を備えるものであってもよい。   In the above description, a case where a polymerizable compound having a polymerizable reactive group having an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring (polymerizable compound X) is representatively described. However, in the present invention, the polymerizable compound only needs to have a partial structure including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group that contributes to the polymerization reaction. Other than the polymerizable compound X as described above It may be. For example, in the present invention, the polymerizable compound may not have an aromatic ring. Further, in the present invention, the polymerizable compound has a polymerizable reactive group as a functional group other than an ethynyl group and a vinyl group (for example, a group in which a hydrogen atom of an ethynyl group is substituted with another atom or an atomic group, a vinyl group, In which at least one of the hydrogen atoms constituting is substituted with another atom or atomic group).

またエチニル基に置換基を有するものである場合、前記トリメチルシリルアセチレンをプロピン、ブチン、ペンチンなどのようなアルキル基置換アセチレンや、フェニルアセチレントリルアセチレン、ナフチルアセチレン、フルオレニルアセチレンなどのようなアリール基置換アセチレン、さらにはシクロヘキシルアセチレン、アダマンチルアセチレンなどのようなシクロアルキル基置換アセチレンに変え、脱トリメチルシリル化以外の前記工程を行うことで対応する置換エチニル基を有する重合性化合物を得ることができる。   In addition, when the ethynyl group has a substituent, the trimethylsilylacetylene is substituted with an alkyl group-substituted acetylene such as propyne, butyne, pentine, or the like, or an aryl group such as phenylacetylene acetylene, naphthylacetylene, fluorenylacetylene, or the like. A polymerizable compound having a corresponding substituted ethynyl group can be obtained by performing the above steps other than detrimethylsilylation by replacing with substituted acetylene, and further with a cycloalkyl group-substituted acetylene such as cyclohexylacetylene, adamantylacetylene and the like.

また、重合性化合物が置換ビニル基を有するものである場合、対応する置換ビニル基の合成方法は置換エチニル基に対して同様の前記還元反応を行えばよい。   Further, when the polymerizable compound has a substituted vinyl group, the corresponding substituted vinyl group can be synthesized by performing the same reduction reaction on the substituted ethynyl group.

[2]溶媒
膜形成用組成物は、上述したような重合性化合物および/または重合性化合物が部分的に重合した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。
[2] Solvent The film-forming composition may contain a polymerizable compound and / or a polymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound as described above, but usually contains a solvent that dissolves them. It is a waste.

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

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

[3]その他の成分
膜形成用組成物は、上記以外の成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、界面活性剤;シランカップリンク剤等のカップリング剤;ラジカル開始剤、ジスルフィド類等の触媒、「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重合性化合物」以外の重合性化合物(その他の重合性化合物)や、当該「その他の重合性化合物」が重合した重合体(その他の重合体)等が挙げられる。
[3] Other components The film-forming composition may contain components other than those described above. Examples of such components include surfactants; coupling agents such as silane coupling agents; catalysts such as radical initiators and disulfides; “partial structures including an adamantane-type cage structure and contribution to the polymerization reaction” Polymerizable compounds (other polymerizable compounds) other than the “polymerizable compound having a polymerizable reactive group”, polymers obtained by polymerizing the “other polymerizable compounds” (other polymers), and the like.

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

なお、本発明では、膜形成用組成物は、熱分解性により発泡し、形成される絶縁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、絶縁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、形成される絶縁膜の強度が低下したり、絶縁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、本発明においては、空孔形成材を用いなくても、形成される絶縁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 insulating film. Conventionally, a hole forming material has been used for the purpose of reducing the dielectric constant of the insulating film. However, when such a hole forming material is used, the strength of the formed insulating film decreases, Although there were problems such as undesired thickness variations and characteristic variations in each part, the present invention has a sufficient dielectric constant of the insulating film to be formed without using a hole forming material. Can be 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、絶縁膜の形成に用いるものであってもよいが、重合性化合物が2つの重合性反応基を有し、および/または、重合性反応基が2つのエチニル基を有する場合、絶縁膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上に付与するのに先立ち、加熱処理に供されるものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を、重合性化合物が部分的に重合した重合体(プレポリマー)を含むものとすることができ、膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される絶縁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絶縁膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、絶縁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、形成すべき絶縁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、絶縁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 forming an insulating film, but the polymerizable compound has two polymerizable reactive groups and / or the polymerizable reactive group is In the case of having two ethynyl groups, it may be subjected to a heat treatment prior to application onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which an insulating film is to be formed. Thereby, the film-forming composition can include a polymer (prepolymer) in which the polymerizable compound is partially polymerized, and the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable and formed. In addition, it is possible to more effectively suppress the unintentional variation in thickness and characteristics of each part of the insulating film, and the strength of the finally formed insulating film can be made particularly excellent. In addition, the insulating film to be formed is compared by subjecting the film forming composition to heat treatment prior to applying the film forming composition onto the member (for example, a semiconductor substrate) on which the insulating film is to be formed. Even if it is thick, it can be suitably formed. 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 an insulating film is to be formed, the amount of heat applied on the member is increased. Since it can reduce, the damage to the said member by the 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.

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

上記のような焼成処理を行うことにより、重合性化合物や重合性化合物が部分的に重合したプレポリマーが有する未反応の重合性反応基が重合反応し、重合体(硬化物)で構成された絶縁膜が得られる。このような化学構造を有する重合体(硬化物)で構成された絶縁膜は、強度、耐熱性等に優れている。また、上記のようにして得られる絶縁膜は、誘電率が低いものである。また、上記のようにして得られる絶縁膜は、各部位での膜厚や特性についての不本意なばらつきが抑制されたものである。このようなことから、上記のような絶縁膜は、半導体装置を構成する絶縁膜として好適に用いることができる。また、上述したように、本発明の絶縁膜は、絶縁膜を形成される部材との密着性に優れるものであり、上記のような焼成処理(熱処理)を施した場合であっても、形成される絶縁膜が、膜形成用組成物が付与された部材(絶縁膜が形成される部材)から不本意な剥離を生じてしまうことが好適に防止される。その結果、絶縁膜や当該絶縁膜を備えた半導体装置等の歩留まりを優れたものとすることができる。   By performing the baking treatment as described above, the polymerizable compound or the unreacted polymerizable reactive group of the prepolymer in which the polymerizable compound is partially polymerized undergoes a polymerization reaction, and is composed of a polymer (cured product). An insulating film is obtained. An insulating film composed of a polymer (cured product) having such a chemical structure is excellent in strength, heat resistance, and the like. Further, the insulating film obtained as described above has a low dielectric constant. Further, the insulating film obtained as described above is one in which unintentional variations in film thickness and characteristics at each part are suppressed. For this reason, the insulating film as described above can be suitably used as an insulating film constituting a semiconductor device. In addition, as described above, the insulating film of the present invention has excellent adhesion to the member on which the insulating film is formed, and is formed even when the above baking treatment (heat treatment) is performed. The insulating film thus formed is preferably prevented from unintentionally peeling from the member to which the film forming composition is applied (the member on which the insulating film is formed). As a result, the yield of an insulating film or a semiconductor device including the insulating film can be improved.

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

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

焼成処理は、例えば、処理温度:200〜450℃、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℃、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。   The baking treatment is preferably performed under conditions of, for example, a processing temperature: 200 to 450 ° C. and a processing time of 1 to 60 minutes, and a processing temperature of 250 to 400 ° C. and a processing time of 5 to 30 minutes. More preferred. In the baking step, heat treatments with different conditions may be combined.

<半導体装置の製造方法、積層体、半導体装置>
図1〜図3は、半導体装置の製造方法の好適な実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1〜図3中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
<Manufacturing method of semiconductor device, laminated body, semiconductor device>
1 to 3 are longitudinal sectional views showing a preferred embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device. In the following description, the upper side in FIGS. 1 to 3 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図1〜図3に示すように、本実施形態の製造方法は、素子が形成された半導体基板1を用意する半導体基板用意工程と、半導体基板1の表面にSiCN膜等のバリア膜2を形成するバリア膜形成工程(1b)と、バリア膜2の表面に本発明の絶縁膜としての層間絶縁膜3を形成する絶縁膜形成工程(1c)と、層間絶縁膜3の表面にキャップ層4を形成して、層間絶縁膜3とキャップ層4との積層構造を備えた積層体10を得るキャップ層形成工程(1d)と、キャップ層4の表面にレジスト膜7を形成するレジスト膜形成工程(1e)と、フォトマスクを用いてレジスト膜7に露光・現像処理を施し、レジスト膜7のビア(導体ポスト)または配線溝を形成する位置に対応する位置に開口部(溝部)を形成するレジスト膜パターニング工程(1f)と、レジスト膜7をマスクとして、キャップ層4をエッチングする第1のエッチング工程(1g)と、レジスト膜7を除去するレジスト膜除去工程(1h)と、キャップ層4をマスクとして、層間絶縁膜3をエッチングし、開口部(溝部)を形成する第2のエッチング工程(1i)と、層間絶縁膜が設けられた面側に、後述する配線層6の構成成分の拡散を防止するバリアメタル5を形成するバリアメタル形成工程(1j)と、バリアメタル5で被覆された層間絶縁膜3の溝部内に配線層6を形成する配線層形成工程(1k)と、配線材料で構成され溝部の外部に設けられた部分、および、バリアメタル5の構成材料で構成され溝部の外部に設けられた部分を研磨により除去する研磨工程(1l)とを有している。   As shown in FIGS. 1 to 3, in the manufacturing method of the present embodiment, a semiconductor substrate preparation process for preparing a semiconductor substrate 1 on which elements are formed, and a barrier film 2 such as a SiCN film is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. A barrier film forming step (1b), an insulating film forming step (1c) for forming an interlayer insulating film 3 as an insulating film of the present invention on the surface of the barrier film 2, and a cap layer 4 on the surface of the interlayer insulating film 3 A cap layer forming step (1d) for forming a laminated body 10 having a laminated structure of the interlayer insulating film 3 and the cap layer 4 and a resist film forming step for forming a resist film 7 on the surface of the cap layer 4 (see FIG. 1e) and a resist that exposes and develops the resist film 7 using a photomask to form an opening (groove) at a position corresponding to a position where a via (conductor post) or a wiring groove is formed in the resist film 7 Film patterning process 1f), a first etching step (1g) for etching the cap layer 4 using the resist film 7 as a mask, a resist film removing step (1h) for removing the resist film 7, and an interlayer using the cap layer 4 as a mask A second etching step (1i) for etching the insulating film 3 to form an opening (groove), and a barrier for preventing diffusion of constituent components of the wiring layer 6 to be described later on the surface provided with the interlayer insulating film A barrier metal forming step (1j) for forming the metal 5, a wiring layer forming step (1k) for forming the wiring layer 6 in the groove portion of the interlayer insulating film 3 covered with the barrier metal 5, and a groove portion made of a wiring material And a polishing step (1l) for removing the portion formed of the constituent material of the barrier metal 5 and provided outside the groove by polishing.

バリア膜形成工程は、気相成膜法を用いて好適に行うことができる。
絶縁膜形成工程は、バリア膜2の表面に、上述したような方法により、膜形成用組成物を付与することにより、好適に行うことができる。なお、層間絶縁膜3は、予め、別途ドライフィルムとして用意した樹脂膜(絶縁膜)を、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(絶縁膜)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、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。なお、バリア膜2には、当業者にバリア膜、エッチストッパー膜として公知の材料を用いればよいが、SiCNやSiCが好適に用いられるものである。
The barrier film forming step can be suitably performed using a vapor phase film forming method.
The insulating film forming step can be suitably performed by applying the film forming composition to the surface of the barrier film 2 by the method as described above. The interlayer insulating film 3 can also be formed by laminating a resin film (insulating film) separately prepared as a dry film in advance on the barrier film 2. More specifically, using a film forming composition, a resin film (insulating film) is formed on a member and dried in advance to obtain a dry film. The dry film is peeled from the member, The interlayer insulating film 3 may be formed by laminating the barrier film 2 and irradiating it with heat and / or radiation. The barrier film 2 may be made of a material known to those skilled in the art as a barrier film and an etch stopper film, but SiCN or SiC is preferably used.

キャップ層形成工程は、気相成膜法を用いて好適に行うことができる。キャップ層4は、通常、SiOで構成されるものであるが、例えば、SiN、SiC、SiCN、SiOC等で構成されたものであってもよい。   The cap layer forming step can be suitably performed using a vapor phase film forming method. The cap layer 4 is usually made of SiO, but may be made of SiN, SiC, SiCN, SiOC or the like, for example.

レジスト膜形成工程は、例えば、各種塗布法を用いて行うことができるが、中でも、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を好適に適用することができる。   The resist film forming step can be performed using, for example, various coating methods, and among them, methods such as spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, etc. are preferably applied. can do.

第1のエッチング工程は、処理ガスとしてCFのようなフッ素系ガスを用いたエッチング法(リアクティブイオンエッチング法)により行う。層間絶縁膜3が上記のような条件を満たすものであるため、キャップ層4とともに層間絶縁膜3の一部が不本意なエッチングにより除去されてしまうことが確実に防止される。その結果、最終的に得られる半導体装置100を、絶縁不良等の問題の発生が確実に防止された信頼性の高いものとなる。 The first etching step is performed by an etching method (reactive ion etching method) using a fluorine-based gas such as CF 4 as a processing gas. Since the interlayer insulating film 3 satisfies the above conditions, it is reliably prevented that a part of the interlayer insulating film 3 together with the cap layer 4 is removed by unintentional etching. As a result, the semiconductor device 100 finally obtained is highly reliable in which the occurrence of problems such as insulation failure is reliably prevented.

第2のエッチング工程は、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等を用いたエッチング法(リアクティブイオンエッチング法)により行うことができる。   The second etching step can be performed by an etching method (reactive ion etching method) using a mixed gas of nitrogen and hydrogen, ammonia gas, or the like as a processing gas.

なお、第2のエッチング工程前後等に適宜アッシングによるレジスト膜除去工程を行うことができる。   Note that a resist film removing step by ashing can be appropriately performed before and after the second etching step.

バリアメタル形成工程は、PVD法等の気相成膜法により行うことができる。バリアメタル5の構成材料としては、例えば、Ta、Ti、TaN、TiN、WN等が挙げられる。   The barrier metal formation step can be performed by a vapor deposition method such as a PVD method. Examples of the constituent material of the barrier metal 5 include Ta, Ti, TaN, TiN, and WN.

配線層形成工程は、PVD等の気相成膜法と電界めっき等の湿式めっき法と組み合わせて行うのが好ましい。これにより、配線層6のバリアメタル5に対する密着性を十分に優れたものとしつつ、配線層6の形成効率を特に優れたものとすることができる。配線層6の構成材料は、特に限定されないが、銅(Cu)が好適に用いられる。
研磨工程は、CMP法(化学機械研磨法)により好適に行うことができる。
The wiring layer forming step is preferably performed in combination with a vapor deposition method such as PVD and a wet plating method such as electric field plating. Thereby, the formation efficiency of the wiring layer 6 can be made particularly excellent while the adhesion of the wiring layer 6 to the barrier metal 5 is sufficiently excellent. The constituent material of the wiring layer 6 is not particularly limited, but copper (Cu) is preferably used.
The polishing step can be suitably performed by a CMP method (chemical mechanical polishing method).

以上が半導体装置の1層配線の好適な製造工程例であるが、多層配線では、この工程を繰り返すことになる。
上記のような工程を経て、半導体装置100を得ることができる。
The above is an example of a preferable manufacturing process of the single-layer wiring of the semiconductor device, but this process is repeated in the case of multilayer wiring.
Through the steps as described above, the semiconductor device 100 can be obtained.

本発明の半導体装置は、該半導体装置の積層構造の中で絶縁膜と隣接する他の膜、例えば、バリア膜やキャップ層として使用されるSiCN膜、SiC膜、SiO膜、SiN膜、SiOC膜等との密着力が十分であるため、製造時の熱履歴によって密着不良が生じることが確実に防止された信頼性の高いものである。   The semiconductor device of the present invention has another film adjacent to the insulating film in the stacked structure of the semiconductor device, for example, a SiCN film, a SiC film, a SiO film, a SiN film, a SiOC film used as a barrier film or a cap layer. Therefore, it is highly reliable that an adhesion failure is reliably prevented from occurring due to a thermal history during manufacture.

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

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

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

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

また、本発明の絶縁膜は、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重合性化合物を含む組成物を用いて形成された絶縁膜であって、面方向での線膨張係数が9×10−6−1以上25×10−6−1以下であればよく、上述したような重合性化合物Xを含む組成物を用いて形成されたものでなくてもよい。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。 The insulating film of the present invention is an insulating film formed using a composition containing a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction. The linear expansion coefficient in the plane direction may be 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less, and is formed using the composition containing the polymerizable compound X as described above. It does not have to be. In the above-described embodiments, the insulating film provided with the interlayer insulating film is representatively described. However, the insulating film of the present invention may be applied to other than the interlayer insulating film. .

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

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

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

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

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

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

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

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

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

(合成例2〜5)
ジメチルアダマンタンに代えて、テトラメチルビアダマンタン、ヘキサメチルトリアダマンタン、オクタメチルテトラアダマンタン、デカメチルペンタアダマンタンを用意したこと以外は、前記合成例1と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 2 to 5)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that tetramethylbiadamantane, hexamethyltriadamantane, octamethyltetraadamantane, and decamethylpentaadamantane were prepared instead of dimethyladamantane.

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

Figure 2012077176
Figure 2012077176

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

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

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

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

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

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

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

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

(合成例6)
まず、Journal of Organic Chemistry.,39,2987-3003(1974)に記載の合成法に従って、4,9−ジブロモジアマンタンを合成した。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1に見られること、質量分析による分子量が346である結果より、生成物が4,9−ジブロモジアマンタンであることが示された。
(Synthesis Example 6)
First, 4,9-dibromodiamantane was synthesized according to the synthesis method described in Journal of Organic Chemistry., 39, 2987-3003 (1974). Absorption of bromo group was observed at 690 to 515 cm −1 by IR analysis, and the result of molecular weight 346 by mass spectrometry indicated that the product was 4,9-dibromodiamantane.

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

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

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

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

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

(合成例7〜9)
ジブロモジアマンタンに代えて、ジブロモジ(ジアマンタン)、ジブロモトリ(ジアマンタン)、ジブロモテトラ(ジアマンタン)を用意したこと以外は前記合成例6と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 7-9)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6 except that dibromodi (diamantane), dibromotri (diamantane), and dibromotetra (diamantane) were prepared instead of dibromodiamantane.

なお、合成例6〜9で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(4)に示す。下記式(4)中、nは1〜4の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−5)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 6 to 9 is shown in the following formula (4). In following formula (4), n represents the integer of 1-4 and the number of n respond | corresponds to (number-5 of each synthesis example).

Figure 2012077176
Figure 2012077176

なお、上記式(4)n=2の重合性化合物X(合成例7)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   In addition, the external appearance of the said Formula (4) n = 2 polymerizable compound X (Synthesis example 7), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

また、上記式(4)n=3の重合性化合物X(合成例8)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (4) n = 3 polymeric compound X (synthesis example 8), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

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

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

(合成例10)
まず、温度計、攪拌器および還流管を備えた4つ口の2000mLフラスコに、3,5−ジメチル−1−ブロモアダマンタン:45.5g(187.1mmol)と1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)とを入れて攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。
(Synthesis Example 10)
First, in a 4-neck 2000 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer and a reflux tube, 3,5-dimethyl-1-bromoadamantane: 45.5 g (187.1 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g ( 5161.6 mmol) and stirred, and at 25 ° C. under dry nitrogen, aluminum bromide (III): 24.8 g (93.0 mmol) was added in small portions. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution.

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

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

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

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

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

(合成例11)
ジメチルブロモアダマンタンに代えて、テトラメチルブロモビアダマンタンを用意したこと以外は、前記合成例10と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Example 11)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 10 except that tetramethylbromobiadamantane was prepared instead of dimethylbromoadamantane.

なお、合成例10、11で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(1’)に示す。下記式(1’)中、nは1〜2の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−9)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 10 and 11 is shown in the following formula (1 ′). In the following formula (1 '), n represents an integer of 1 to 2, and the number of n corresponds to (Number-9 in each synthesis example).

Figure 2012077176
Figure 2012077176

なお、上記式(1’)n=2の重合性化合物X(合成例11)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound X (Synthesis Example 11) having the formula (1 ′) n = 2 are shown.

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

(合成例12)
まず、温度計、攪拌器および還流管を備えた4つ口の2000mLフラスコに、4−ブロモジアマンタン:50g(187.1mmol)と1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)とを入れて攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。
(Synthesis Example 12)
First, 4-bromodiamantane: 50 g (187.1 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g (5161.6 mmol) were placed in a 4-neck 2000 mL flask equipped with a thermometer, a stirrer and a reflux tube. Then, 24.8 g (93.0 mmol) of aluminum bromide (III) was added little by little at 25 ° C. under dry nitrogen. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution.

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

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

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

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

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

(合成例13)
ブロモジアマンタンに代えて、ブロモビ(ジアマンタン)を用意したこと以外は前記合成例12と同様にして、重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Example 13)
A polymerizable compound X was obtained in the same manner as in Synthesis Example 12 except that bromobi (diamantane) was prepared instead of bromodiamantane.

なお、合成例12、13で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(4’)に示す。下記式(4’)中、nは1〜2の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−11)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 12 and 13 is represented by the following formula (4 ′). In the following formula (4 '), n represents an integer of 1 to 2, and the number of n corresponds to (No. 11 of each synthesis example).

Figure 2012077176
Figure 2012077176

なお、上記式(4’)n=2の重合性化合物X(合成例13)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound X (Synthesis Example 13) having the formula (4 ′) n = 2 are shown.

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

(合成例14)
5Lナスフラスコに、前記合成例1で得られた3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン14.4g(34.9mmol)、キノリン67.4g(522mmol)、5%パラジウム−炭酸カルシウム0.37g(0.174mmol)、テトラヒドロフラン(1000mL)及び攪拌子を投入し、水素気流下、室温で攪拌を開始した。水素3.35L(139mmol)が消費された時点で、窒素を導入して反応を停止させた。反応液を濾過後、濾液を減圧留去し、得られた個体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで、重合性化合物Xとしての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタン18.1gを得た。
(Synthesis Example 14)
In a 5-L eggplant flask, 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane obtained in Synthesis Example 1 and 67.4 g (522 mmol) of quinoline were obtained. 5% palladium-calcium carbonate 0.37 g (0.174 mmol), tetrahydrofuran (1000 mL) and a stirrer were added, and stirring was started at room temperature under a hydrogen stream. When 3.35 L (139 mmol) of hydrogen was consumed, nitrogen was introduced to stop the reaction. After filtering the reaction solution, the filtrate was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5- Divinylphenyl) adamantane 18.1 g was obtained.

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

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

(合成例15〜22)
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2〜9で得られた重合性化合物を用意した以外は、前記合成例14と同様にして重合性化合物Xを得た。
(Synthesis Examples 15-22)
The same as Synthesis Example 14 except that the polymerizable compound obtained in Synthesis Examples 2 to 9 was prepared instead of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane. Thus, a polymerizable compound X was obtained.

なお、合成例14〜18で得られた重合性化合物Xの構造式を上記式(5)に、合成例19〜22で得られた重合性化合物Xの構造式を下記式(6)に示す。また、式(5)中、nは1〜5の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−13)に対応し、式(6)中、nは1〜4の整数を表し、nの数は(各合成例の番号−18)に対応する。   The structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 14 to 18 is shown in the above formula (5), and the structural formula of the polymerizable compound X obtained in Synthesis Examples 19 to 22 is shown in the following formula (6). . Moreover, in Formula (5), n represents the integer of 1-5, the number of n respond | corresponds to (number-13 of each synthesis example), and in Formula (6), n represents the integer of 1-4. , N corresponds to (number -18 in each synthesis example).

Figure 2012077176
Figure 2012077176

なお、上記式(5)n=2の重合性化合物X(合成例15)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   In addition, the external appearance of the said Formula (5) n = 2 polymerizable compound X (Synthesis example 15), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

また、上記式(5)n=3の重合性化合物X(合成例16)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   Moreover, the external appearance of the said compound (5) n = 3 polymeric compound X (synthesis example 16), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

上記式(5)n=4の重合性化合物X(合成例17)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (5) n = 4 polymeric compound X (Synthesis example 17), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

上記式(5)n=5の重合性化合物X(合成例18)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (5) n = 5 polymeric compound X (Synthesis example 18), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

上記式(6)n=1の重合性化合物X(合成例19)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (6) n = 1 polymeric compound X (Synthesis example 19), the result of mass spectrometry, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):444(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.84、H;8.16、実測値(/%)C;91.81、H;8.13
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 444 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.84, H; 8.16, measured value (/%) C; 91.81, H; 8.13

上記式(6)n=2の重合性化合物X(合成例20)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said compound (6) n = 2 polymerizable compound X (synthesis example 20), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):630(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.37、H;8.63、実測値(/%)C;91.32、H;8.61
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 630 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.37, H; 8.63, Actual value (/%) C; 91.32, H; 8.61

上記式(6)n=3の重合性化合物X(合成例21)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said Formula (6) n = 3 polymeric compound X (Synthesis example 21), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

上記式(6)n=4の重合性化合物X(合成例22)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。   The external appearance of the said Formula (6) n = 4 polymeric compound X (Synthesis example 22), the result of a mass analysis, and an elemental analysis are shown.

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

(合成例23)
まず、ジメチルアダマンタンに代えて、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と同様に反応を行い、生成物を得た。
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。
(Synthesis Example 23)
First, a reaction was carried out in the same manner as in Synthesis Example 1 except that dodecamethyl hexaadamantane was prepared instead of dimethyladamantane to obtain a product.
The appearance of the obtained product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown.

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

これらのデータは、得られた生成物が式(1)のn=6で表される化合物であることを示している。   These data indicate that the obtained product is a compound represented by n = 6 in the formula (1).

次に、前記合成例14と同様の反応を行うことにより、重合性化合物X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(重合性化合物X)が式(5)のn=6で表される化合物であることを示している。
Next, a polymerizable compound X was obtained by carrying out the same reaction as in Synthesis Example 14.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data show that the compound (polymerizable compound X) obtained above is a compound represented by n = 6 in the formula (5).

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

(合成例24)
ブロモジアマンタンに代えて、ブロモトリ(ジアマンタン)を用意したこと以外は、前記合成例12と同様に反応を行い、生成物を得た。
(Synthesis Example 24)
A product was obtained in the same manner as in Synthesis Example 12 except that bromotri (diamantane) was prepared instead of bromodiamantane.

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、得られた生成物が式(4’)のn=3で表される化合物であることを示している。   The appearance of the obtained product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown. These data indicate that the obtained product is a compound represented by n = 3 in the formula (4 ').

外観:白色固体
MS(FD)(m/z):684(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.17、H;8.83、実測値(/%)C;91.14、H;8.86
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 684 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.17, H; 8.83, Actual value (/%) C; 91.14, H; 8.86

(合成例25)
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、4,9−ジエチニルジアマンタンを合成した。
(Synthesis Example 25)
Using diamantane as a raw material, Macromolecules. 4,9-diethynyldiamantane was synthesized according to the synthesis method described in U.S. Pat.

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。   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.

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
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

次に、4,9−ジエチニルジアマンタン10gと1,3,5−トリイソプロピルベンゼン50mlとPd(PPh120mgを窒素気流下で内温190℃で12時間攪拌した。反応液を室温にした後、イソプロピルアルコール300mlを添加した。析出した固体を濾過して、メタノールで洗浄することにより、下記式(7)で表される化合物を得た。得られた化合物の質量平均分子量は20000であった。 Next, 10 g of 4,9-diethynyldiamantane, 50 ml of 1,3,5-triisopropylbenzene and 120 mg of Pd (PPh 3 ) 4 were stirred at an internal temperature of 190 ° C. for 12 hours under a nitrogen stream. After the reaction solution was brought to room temperature, 300 ml of isopropyl alcohol was added. The precipitated solid was filtered and washed with methanol to obtain a compound represented by the following formula (7). The obtained compound had a mass average molecular weight of 20000.

Figure 2012077176
Figure 2012077176

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

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

(調製例25)
重合性化合物として、合成例25で合成した化合物:2.0gをシクロヘキサノン:20g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。
(Preparation Example 25)
As a polymerizable compound, 2.0 g of the compound synthesized in Synthesis Example 25 was dissolved in 20 g of cyclohexanone and filtered through a filter to obtain a film-forming composition as a varnish for an organic insulating film.

なお、各調製例における膜形成用組成物の調製に用いた重合性化合物について、それぞれ、芳香環由来の炭素数、重合性反応基由来の炭素数、部分構造由来の炭素数および芳香環由来の炭素の割合を表1に示した。   In addition, about the polymerizable compound used for preparation of the film-forming composition in each preparation example, the number of carbons derived from the aromatic ring, the number of carbons derived from the polymerizable reactive group, the number of carbons derived from the partial structure, and the aromatic ring-derived, respectively. The ratio of carbon is shown in Table 1.

Figure 2012077176
Figure 2012077176

[3]絶縁膜の形成(絶縁膜付き基板の作製)
以下のようにして、各実施例および比較例について、それぞれ、複数枚の絶縁膜付き基板を作成した。
[3] Formation of insulating film (production of substrate with insulating film)
In the following manner, a plurality of substrates with insulating films were prepared for each of the examples and comparative examples.

(実施例1〜23)
それぞれ、前記各調製例1〜23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。
(Examples 1 to 23)
Insulating films were formed as follows using the film forming compositions as varnishes for organic insulating films obtained in Preparation Examples 1 to 23, respectively.

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、150nmとなるように、スピンコーターの回転数と時間を設定した。   First, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was applied on a silicon wafer by a spin coater. At this time, the rotation speed and time of the spin coater were set so that the thickness of the insulating film after the heat treatment was 150 nm.

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

その後、乾燥した塗膜が設けられたシリコンウエハについて、400℃のオーブン中で窒素雰囲気下10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、絶縁膜付き基板を得た。   Thereafter, the silicon wafer provided with the dried coating film is subjected to a heat treatment (baking treatment) in a 400 ° C. oven in a nitrogen atmosphere for 10 minutes to cure the prepolymer constituting the coating film, and to form an insulating film. Then, a substrate with an insulating film was obtained.

(比較例1)
膜形成用組成物として、前記調製例24で得られたものを用いた以外は、それぞれ、前記実施例と同様にして絶縁膜付き基板を得た。
(Comparative Example 1)
A substrate with an insulating film was obtained in the same manner as in the above example, except that the composition for film formation was the same as that obtained in Preparation Example 24.

(比較例2)
膜形成用組成物として、前記調製例25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。
(Comparative Example 2)
As the film forming composition, the film forming composition as the organic insulating film varnish obtained in Preparation Example 25 was used, and an insulating film was formed as follows.

まず、有機絶縁膜用ワニスとしての膜形成用組成物を、スピンコーターにより、シリコンウエハ上に塗布した。この際、熱処理後の絶縁膜の厚さが、150nmとなるように、スピンコーターの回転数と時間を設定した。   First, a film forming composition as a varnish for an organic insulating film was applied on a silicon wafer by a spin coater. At this time, the rotation speed and time of the spin coater were set so that the thickness of the insulating film after the heat treatment was 150 nm.

次に、上記のようにして塗膜が設けられたシリコンウエハを、窒素気流下110℃のホットプレート上に1分30秒間置いた後、窒素気流下250℃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(シクロヘキサノン)を除去した。   Next, the silicon wafer provided with the coating film as described above was placed on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute and 30 seconds under a nitrogen stream, and then placed on a hot plate at 250 ° C. for 1 minute under a nitrogen stream, The solvent (cyclohexanone) contained in the coating film was removed.

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、電子線照射(Ar雰囲気、圧力20kPa、基板温度350℃、電子加速電圧20kV:電子線ドーズ量1μCcm−2:ウシオ電機社製Mini−EB)を行い、絶縁膜付き基板を得た。 Thereafter, for the silicon wafer provided with the dried coating film, electron beam irradiation (Ar atmosphere, pressure 20 kPa, substrate temperature 350 ° C., electron acceleration voltage 20 kV: electron beam dose 1 μC cm −2 : Mini-EB manufactured by USHIO INC.) Then, a substrate with an insulating film was obtained.

[4]絶縁膜(絶縁膜付き基板)についての評価
[4.1]誘電率
誘電率は、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495を用いて評価した。
[4] Evaluation of Insulating Film (Substrate with Insulating Film) [4.1] Dielectric Constant The dielectric constant was evaluated using an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd.

[4.2]面方向での線膨張係数
上記[3]で述べた絶縁膜の形成方法に従って、各実施例および各比較例について、絶縁膜の形成(絶縁膜付き基板の作製)を行い、各絶縁膜の面方向での線膨張係数を求めた。すなわち、前記各調製例で得られた膜形成用組成物を、それぞれ、直径300mmのシリコンウエハ上に塗布し、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。
[4.2] Linear expansion coefficient in plane direction In accordance with the method for forming an insulating film described in [3] above, an insulating film is formed (production of a substrate with an insulating film) for each example and each comparative example The linear expansion coefficient in the surface direction of each insulating film was determined. That is, each of the film forming compositions obtained in each of the above preparation examples was applied on a silicon wafer having a diameter of 300 mm, placed on a hot plate at 200 ° C. for 1 minute, and the solvent (cyclopenta Non) was removed.

比較例2については、窒素気流下110℃のホットプレート上に1分30秒間置いた後、窒素気流下250℃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(シクロヘキサノン)を除去した。   For Comparative Example 2, after being placed on a hot plate at 110 ° C. for 1 minute and 30 seconds under a nitrogen stream, it was placed on a hot plate at 250 ° C. under a nitrogen stream for 1 minute to remove the solvent (cyclohexanone) contained in the coating film. did.

溶媒除去後の、シリコンウエハの反り量を、表面粗さ測定器(株式会社小坂研究所製サーフコーダSE3500)により測定した。続いて、同じシリコンウエハに対し、400℃のオーブン中で窒素雰囲気下10分間の熱処理(焼成処理)を施した後、再度、表面粗さ計で反り量を測定した。比較例2については、電子線照射後、表面粗さ計で反り量を測定した。   The amount of warpage of the silicon wafer after removal of the solvent was measured with a surface roughness measuring instrument (Surfcoder SE3500 manufactured by Kosaka Laboratory Ltd.). Subsequently, the same silicon wafer was subjected to heat treatment (baking treatment) in a 400 ° C. oven in a nitrogen atmosphere for 10 minutes, and then the warpage amount was measured again with a surface roughness meter. For Comparative Example 2, the amount of warpage was measured with a surface roughness meter after electron beam irradiation.

それぞれの反り量から、下記式(A)および式(B)を用いて応力σを求めた。
σ=DSi/(6Rt(1−ν)) (A)
R(曲率半径)=(a+4X)/8X (B)
From each warpage amount, the stress σ was determined using the following formula (A) and formula (B).
σ = D 2 E Si / (6Rt (1-ν)) (A)
R (curvature radius) = (a 2 + 4X 2 ) / 8X (B)

それぞれの応力値から、下記式(C)、および式(D)を用いて絶縁膜の面方向での線膨張係数αを求めた。 From the respective stress values, the linear expansion coefficient α k in the plane direction of the insulating film was determined using the following formula (C) and formula (D).

Δσ=(σ400℃−σ200℃)×(400−200) (C)
σ=Δσ/ΔT=(ESi(α−αSi))/(1−ν) (D)
Δσ = (σ 400 ° C.− σ 200 ° C. ) × (400−200) (C)
σ = Δσ / ΔT = (E Sik −α Si )) / (1-ν) (D)

上記式中、σは応力、Δσは温度変化に対する内部応力変化、σ400℃は400℃熱処理後の内部応力、σ200℃は200℃熱処理後の内部応力、Dはシリコンウエハの厚み、ESiはシリコンウエハの弾性率、νはポアッソン比、Rは曲率半径、aは長さ、Xは反り量、αSiはシリコンウエハの線膨張係数、αは絶縁膜の線膨張係数を示す。また、図4に、絶縁膜の面方向での線膨張係数を求めるための方法を示した。 In the above formula, σ is stress, Δσ is internal stress change with respect to temperature change, σ 400 ° C. is internal stress after heat treatment at 400 ° C., σ 200 ° C. is internal stress after heat treatment at 200 ° C., D is silicon wafer thickness, E Si Is the elastic modulus of the silicon wafer, ν is the Poisson's ratio, R is the radius of curvature, a is the length, X is the amount of warpage, α Si is the linear expansion coefficient of the silicon wafer, and α k is the linear expansion coefficient of the insulating film. FIG. 4 shows a method for obtaining the linear expansion coefficient in the surface direction of the insulating film.

[4.3]積層ウエハの歩留り
直径300mmのシリコン基板を用意し、当該シリコン基板上にCVD法により30nm厚のSiCN膜を形成し、次に、上記[3]で述べた方法に従って各実施例および各比較例についてそれぞれ得られた膜形成用組成物を用い、150nmの絶縁膜を形成した。この絶縁膜上に、CVD法により30nm厚のSiO膜を形成した。次にバリアメタルとして、PVD法によりTaN膜およびTa膜を併せて20nm厚で形成した。更に銅シード膜をPVD法により堆積させた後、電解めっき法により、銅を成膜した。銅の厚みが100nmになるまでCMPにより除去・平坦化を行った。CMP完了後、CVD法により30nm厚のSiCN膜を成膜し、積層ウエハの1層目とした。さらに上記[3]で述べた方法に従って150nmの絶縁膜の形成からCVD法による30nm厚のSiCN膜の成膜までの工程を5回繰り返して、歩留り評価用の積層ウエハを作製した。積層ウエハの歩留りの評価については、シリコン基板の中心座標を(0,0)、ノッチ部分を(0,−150)とし、座標(0,0)から3cm×3cm角の正方形を仮想1チップ領域として(外周部分の欠けた正方形も1チップとして)、それぞれのチップについて積層後の剥がれの有無を確認した。(剥がれありチップ数)/(剥がれなしチップ数)の値を積層ウエハの歩留りとして、評価した。当該値が大きいほど、積層ウエハの歩留りが低いといえる。
[4.3] Yield of Laminated Wafer A silicon substrate having a diameter of 300 mm is prepared, a SiCN film having a thickness of 30 nm is formed on the silicon substrate by a CVD method, and then each example is performed according to the method described in [3] above. And the insulating film of 150 nm was formed using the film-forming composition obtained for each of the comparative examples. A 30 nm thick SiO 2 film was formed on this insulating film by CVD. Next, as a barrier metal, a TaN film and a Ta film were formed in a thickness of 20 nm by PVD method. Furthermore, after depositing a copper seed film by the PVD method, a copper film was formed by the electrolytic plating method. Removal and planarization were performed by CMP until the copper thickness reached 100 nm. After the completion of CMP, a SiCN film having a thickness of 30 nm was formed by a CVD method to form the first layer of the laminated wafer. Further, according to the method described in [3] above, the steps from the formation of the 150 nm insulating film to the formation of the 30 nm thick SiCN film by the CVD method were repeated five times to produce a laminated wafer for yield evaluation. For the evaluation of the yield of the laminated wafer, the center coordinate of the silicon substrate is (0, 0), the notch portion is (0, -150), and a square of 3 cm × 3 cm square from the coordinate (0, 0) is a virtual one-chip area. (Square with a missing outer peripheral part is also regarded as one chip), each chip was checked for peeling after lamination. The value of (number of chips with peeling) / (number of chips without peeling) was evaluated as the yield of the laminated wafer. It can be said that the larger the value, the lower the yield of the laminated wafer.

[4.4]テープテスト
上記[3]で作製した各実施例および各比較例にかかる膜付き基板(シリコンウエハ/有機絶縁膜の積層体)について、JIS K 5600−5−6 付着性(クロスカット法)に従い、テープテストにより密着性を評価した。すなわち、カッターナイフで、絶縁膜に1mm角の正方形の升目を100個作り、その上にセロテープ(登録商標)を張った。1分後、基板を抑えてセロテープを剥がし、基板から樹脂膜がいくつ剥がれるかを数えた。絶縁膜の膜厚は100nmとした。
[4.4] Tape Test JIS K 5600-5-6 Adhesiveness (Cross) for the substrate with film (laminated body of silicon wafer / organic insulating film) according to each Example and each Comparative Example prepared in [3] According to the cutting method), adhesion was evaluated by a tape test. That is, 100 square squares of 1 mm square were formed on the insulating film with a cutter knife, and cello tape (registered trademark) was stretched thereon. After 1 minute, the substrate was held down and the tape was peeled off, and the number of resin films peeled off from the substrate was counted. The thickness of the insulating film was 100 nm.

これらの結果を、表2に示した。なお、表2には、各絶縁膜について、温度可変X線反射率法により求められた、厚さ方向での線膨張係数もあわせて示した。   These results are shown in Table 2. Table 2 also shows the linear expansion coefficient in the thickness direction obtained by the temperature variable X-ray reflectivity method for each insulating film.

Figure 2012077176
Figure 2012077176

表2から明らかなように、面方向での線膨張係数が9×10−6−1以上25×10−6−1以下である本発明の絶縁膜では、密着性に優れ、信頼性が高く、製造時の歩留まりに優れた結果が得られたのに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。 As is clear from Table 2, the insulating film of the present invention having a linear expansion coefficient in the plane direction of 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less has excellent adhesion and reliability. However, in the comparative example, a satisfactory result was not obtained, whereas a high result was obtained with a high yield during production.

1 半導体基板
2 バリア膜
3 層間絶縁膜
4 キャップ層
5 バリアメタル
6 配線層
7 レジスト膜
10 積層体
100 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Barrier film 3 Interlayer insulating film 4 Cap layer 5 Barrier metal 6 Wiring layer 7 Resist film 10 Laminated body 100 Semiconductor device

Claims (15)

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重合性化合物および/または当該重合性化合物が部分的に重合した重合体を含む組成物を用いて形成された絶縁膜であって、
面方向での線膨張係数が9×10−6−1以上25×10−6−1以下であることを特徴とする絶縁膜。
A composition comprising a polymerizable compound having in its molecule a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction, and / or a polymer obtained by partially polymerizing the polymerizable compound. An insulating film formed using
An insulating film having a linear expansion coefficient in a plane direction of 9 × 10 −6 K −1 or more and 25 × 10 −6 K −1 or less.
前記重合性化合物の前記重合性反応基は、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下である請求項1に記載の絶縁膜。
The polymerizable reactive group of the polymerizable compound has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring,
2. The insulating film according to claim 1, wherein in the polymerizable compound, the number of carbons derived from the aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the entire polymerizable compound.
前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである請求項2に記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 2, 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2または3に記載の絶縁膜。   3. The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and one of the ethynyl groups or the vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or the vinyl group. Or the insulating film of 3. 2つの前記エチニル基または前記ビニル基は、いずれも、前記芳香環が前記かご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものである請求項4に記載の絶縁膜。   5. The insulating film according to claim 4, wherein each of the two ethynyl groups or the vinyl group is present at a meta position of a site where the aromatic ring is bonded to the cage structure. 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5のいずれかに記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 1, wherein the partial structure has an adamantane structure. 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである請求項6に記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 6, wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent. 前記重合性化合物は、下記式(1)で示される構造または下記式(5)で示される構造を有するものである請求項7に記載の絶縁膜。
Figure 2012077176
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2012077176
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
The insulating film according to claim 7, wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1) or a structure represented by the following formula (5).
Figure 2012077176
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]
Figure 2012077176
[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5のいずれかに記載の絶縁膜。   6. The insulating film according to claim 1, wherein the partial structure has a diamantane structure. 前記重合性化合物は、前記重合性反応基を2つ有し、前記部分構造を中心に、当該重合性反応基が対称的に結合した構造をなしているものである請求項1ないし9のいずれかに記載の絶縁膜。   10. The polymerizable compound according to claim 1, wherein the polymerizable compound has two polymerizable reactive groups, and has a structure in which the polymerizable reactive groups are symmetrically bonded around the partial structure. An insulating film according to the above. 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前記組成物を用いて形成されたものである請求項1ないし10のいずれかに記載の絶縁膜。   The insulating material according to any one of claims 1 to 10, wherein the insulating film is formed by using the composition that does not include a hole forming material having a function of forming holes in the film by thermal decomposition during film formation. film. 重量平均分子量が90000以上110000以下の前記重合体を含む組成物を用いて形成されたものである請求項1ないし11のいずれかに記載の絶縁膜。   The insulating film according to any one of claims 1 to 11, wherein the insulating film is formed using a composition containing the polymer having a weight average molecular weight of 90000 or more and 110,000 or less. 誘電率が1.80以上2.30以下である請求項1ないし12のいずれかに記載の絶縁膜。   The insulating film according to claim 1, which has a dielectric constant of 1.80 or more and 2.30 or less. 請求項1ないし13のいずれかに記載の絶縁膜と、当該絶縁膜に接触して設けられたSiO、SiN、SiC、SiCNおよびSiOCよりなる群から選択される少なくとも1種の材料で構成されたキャップ層とを備えたことを特徴とする積層体。   An insulating film according to any one of claims 1 to 13, and at least one material selected from the group consisting of SiO, SiN, SiC, SiCN, and SiOC provided in contact with the insulating film. A laminate comprising a cap layer. 請求項1ないし13のいずれかに記載の絶縁膜と、当該絶縁膜に接触して設けられたSiO、SiN、SiC、SiCNおよびSiOCよりなる群から選択される少なくとも1種の材料で構成されたキャップ層とを備えたことを特徴とする半導体装置。   An insulating film according to any one of claims 1 to 13, and at least one material selected from the group consisting of SiO, SiN, SiC, SiCN, and SiOC provided in contact with the insulating film. A semiconductor device comprising a cap layer.
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