JP2013147537A - Polymer, film-forming composition, insulating film, semiconductor device and method for producing polymer - Google Patents

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JP2013147537A JP2012007423A JP2012007423A JP2013147537A JP 2013147537 A JP2013147537 A JP 2013147537A JP 2012007423 A JP2012007423 A JP 2012007423A JP 2012007423 A JP2012007423 A JP 2012007423A JP 2013147537 A JP2013147537 A JP 2013147537A
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浩司 中谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polymer and a composition which are useful to form an insulating film having a combination of low dielectric constant, high glass transition temperature and high elastic modulus, and to provide an insulating film obtained therefrom, and an electronic device having the film.SOLUTION: A polymer is obtained by polymerizing a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type polyhedral structure and a polymerizable reactive group contributing to polymerization reaction in a molecule. The polymer has a molecular form parameter α value, which is the power of molecular weight determined using the Mark-Houwink-Sakurada equation, of 0.1 or more and 0.5 or less. A film-forming composition including the polymer, and an insulating film formed using the film-forming composition are also provided.

Description

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

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

絶縁膜を低誘電率化するためには、材料の極性を低減する、あるいは絶縁膜の密度を下げる、といった手法が主に検討されている。例えば、極性を低減するために、極性の高い窒素などの元素を含まない材料とすることが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、密度を下げるために、アダマンタン等の分子内に空間を有する嵩高い構造を導入することが知られている(例えば、特許文献2参照。)。また、3次元構造を有する化合物と2次元構造を有する化合物を重合させ、分子レベルの空孔を形成することが知られている(例えば、特許文献3参照。)。さらには、空孔形成剤を用いて膜を多孔質化することが知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、微粒子を含む組成物用いて成膜して多孔質膜を形成することが知られている(例えば、特許文献4参照。)。   In order to reduce the dielectric constant of the insulating film, methods such as reducing the polarity of the material or reducing the density of the insulating film are mainly studied. For example, in order to reduce the polarity, it is known to use a material that does not contain a highly polar element such as nitrogen (see, for example, Patent Document 1). In order to reduce the density, it is known to introduce a bulky structure having a space in a molecule such as adamantane (see, for example, Patent Document 2). In addition, it is known that a compound having a three-dimensional structure and a compound having a two-dimensional structure are polymerized to form molecular-level pores (see, for example, Patent Document 3). Furthermore, it is known to make a film porous by using a pore forming agent (for example, see Patent Document 1). It is also known to form a porous film by forming a film using a composition containing fine particles (see, for example, Patent Document 4).

しかしながら、空孔形成剤により膜を多孔質化させて形成された材料は、単膜の誘電率としては、2.2あるいはそれ以下の値を示すものの、機械的強度が低く、また空孔内にメタルや各種薬液等の浸透が起こりやすく、半導体デバイスの信頼性において大きな問題となっている。また、空孔形成剤を用いずに、密度を低減させるためにアダマンタンのような構造を導入したもの、あるいは極性の高い窒素等の元素を含まない材料では、誘電率が2.3台の値まで低減されているものはあるものの、半導体分野で求められている2.3以下の誘電率は実現していない。もう1つの例として前述した、2種(以上)の化合物を重合させ、分子レベルの空孔を形成させた材料においては、誘電率が、2.3以下のものはあるが、複数の化合物を重合させる反応が、酸−塩基の反応などによるものであることから、これにより得られた材料の保存性が悪く、また反応条件(成膜条件)により、反応の進行度、均一性が異なるため、安定した膜特性を発現させることが困難という問題があった。さらに、数ナノメートルの粒子を含む組成物を成膜させ、多孔質の低誘電率膜を形成させるものも、ナノ構造的には空孔形成剤を用いて多孔質化したものと同じであり、さらに組成物(塗布溶液)が微粒子を分散させたものであることから、微粒子の凝集等により固形分の析出等が起こりやすく、保存性に劣るものである。   However, the material formed by making the film porous with a pore-forming agent shows a value of 2.2 or less as the dielectric constant of the single film, but has low mechanical strength, In particular, metal and various chemicals are likely to permeate, which is a serious problem in the reliability of semiconductor devices. In addition, a material having a structure such as adamantane in order to reduce the density without using a pore forming agent, or a material that does not contain an element such as nitrogen having a high polarity has a dielectric constant of 2.3. However, the dielectric constant of 2.3 or less required in the semiconductor field has not been realized. As another example, a material in which two (or more) compounds described above are polymerized to form molecular-level vacancies has a dielectric constant of 2.3 or less. Since the polymerization reaction is based on an acid-base reaction or the like, the storage stability of the resulting material is poor, and the degree of progress and uniformity of the reaction vary depending on the reaction conditions (film formation conditions). There is a problem that it is difficult to develop stable film characteristics. Furthermore, the one that forms a composition containing particles of several nanometers to form a porous low dielectric constant film is the same as that made porous with a pore-forming agent in terms of nanostructure. Furthermore, since the composition (coating solution) is a dispersion of fine particles, solids are likely to precipitate due to aggregation of the fine particles, and the storage stability is poor.

特開2006−265513号公報JP 2006-265513 A 特開平11−214382号公報JP-A-11-214382 特開2001−332543号公報JP 2001-332543 A 特開2007−77289号公報JP 2007-77289 A

本発明はこのような事情のもとで、低誘電率、高ガラス転移温度及び高弾性率を兼ね備えた絶縁膜の形成に有用な重合体及び組成物、並びにそれから得られた絶縁膜及びそれを有する電子デバイスを提供することを目的とする。   Under such circumstances, the present invention provides a polymer and a composition useful for forming an insulating film having a low dielectric constant, a high glass transition temperature and a high elastic modulus, and an insulating film obtained therefrom and the same. It is an object of the present invention to provide an electronic device.

このような目的は、下記第(1)項〜第(18)項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を重合することにより得られる重合体であって、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下を有するものであることを特徴とする重合体。
Such an object is achieved by the present invention described in the following items (1) to (18).
(1) A polymer obtained by polymerizing a polymerizable compound having in its molecule a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group that contributes to the polymerization reaction, and the Mark-Houwink A polymer having a molecular form parameter α value of 0.1 or more and 0.5 or less, which is a power of a molecular weight determined using the Sakurada formula.

(2) 前記重合体のべき数である分子形態パラメータα値が0.1以上0.4以下である第(1)項に記載の重合体。 (2) The polymer according to item (1), wherein a molecular form parameter α value which is a power number of the polymer is 0.1 or more and 0.4 or less.

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

(4) 前記重合性化合物の重合性反応基が、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることを特徴とする第(1)項ないし第(3)項のいずれか1項に記載の重合体。
(4) The polymerizable reactive group 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) The polymer according to any one of items.

(5) 前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである第(4)項に記載の重合体。 (5) The polymer according to item (4), wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure.

(6) 前記重合性反応基は、2つのエチニル基またはビニル基を有し、一方の前記エチニル基または前記ビニル基は、他方の前記エチニル基または前記ビニル基のメタ位に存在するものである第(4)項または第(5)項に記載の重合体。 (6) The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and the one ethynyl group or the vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or the vinyl group. The polymer according to item (4) or (5).

(7) 2つの前記エチニル基または前記ビニル基は、いずれも、前記芳香環が前記かご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものである第(6)項に記載の重合体。 (7) The polymer according to item (6), wherein each of the two ethynyl groups or the vinyl group is present at a meta position of a site where the aromatic ring is bonded to the cage structure.

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

(9) 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである第(8)項に記載の重合体。 (9) The polymer according to item (8), wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent.

(10) 前記重合性化合物は、下記式(1)または(2)で表される構造を有するものである第(9)項に記載の重合体。 (10) The polymer according to item (9), wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1) or (2).

Figure 2013147537
Figure 2013147537

Figure 2013147537
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2013147537
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

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

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

(13) 膜形成に際して熱分解することにより、膜中に空孔を形成する機能を有する空孔形成材を含まない第(12)項に記載の膜形成用組成物。 (13) The film-forming composition according to item (12), which does not contain a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation.

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

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

(16) 窒素雰囲気下で、400℃1時間の熱処理を加えた後の、誘電率が変化率が3%以下である第(14)項または第(15)項に記載の絶縁膜。 (16) The insulating film according to (14) or (15), wherein the dielectric constant has a rate of change of 3% or less after heat treatment at 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere.

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

(18) 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と水とを必須成分として、懸濁重合または乳化重合することを特徴とする、第(1)項ないし第(11)項のいずれか1項に記載の重合体の製造方法。 (18) Suspension polymerization or emulsion polymerization using a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction and water as essential components in the molecule. The method for producing a polymer according to any one of items (1) to (11), wherein:

本発明によれば、低誘電率、高ガラス転移温度及び高弾性率を兼ね備えた絶縁膜を形成させることができる。また、前記絶縁膜を備えた信頼性に優れた半導体装置を提供することができる。   According to the present invention, an insulating film having a low dielectric constant, a high glass transition temperature, and a high elastic modulus can be formed. In addition, a highly reliable semiconductor device including the insulating film can be provided.

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

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<重合体>
本発明の重合体は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有する重合性化合物を重合することにより得られ、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下を有するものであることを特徴とする。これにより、本発明の重合体は分子形態パラメータαの値から、溶液中で、より球状に近い分子形態をしているため、本発明の重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜は、球状に近い形状の分子形態を有する高分子構造が並んだ膜構造となり、分子間に均一な空隙が生じることとなり、低誘電率、高ガラス転移温度及び高弾性率を兼ね備え、これらの特性は熱処理を繰返しても変化率が低いものとなる。
<Polymer>
The polymer of the present invention is obtained by polymerizing a polymerizable compound having a partial structure containing an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule. Mark-Houwink- It is characterized by having a molecular form parameter α value of 0.1 or more and 0.5 or less, which is a power of the molecular weight determined using the Sakurada equation. As a result, the polymer of the present invention has a more nearly spherical molecular form in the solution from the value of the molecular form parameter α, and thus is formed using the film-forming composition containing the polymer of the present invention. The insulating film has a film structure in which a polymer structure having a molecular shape close to a spherical shape is arranged, and uniform voids are generated between the molecules, and has a low dielectric constant, a high glass transition temperature, and a high elastic modulus. These characteristics have a low rate of change even when heat treatment is repeated.

本発明において、重合体は、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下を有するものであり、0.1以上0.4以下であることが好ましい。   In the present invention, the polymer has a molecular form parameter α value that is a power of the molecular weight determined using the Mark-Houwink-Sakurada equation, and is 0.1 or more and 0.5 or less. .4 or less is preferable.

ここで、下記Mark−Houwink−Sakurada式において、分子量のべき数αは、高分子溶液の固有粘度[η]と絶対分子量Mとの間における絶対分子量Mのべき数である。
[η]=KMα
上記式におけるK及びαは高分子の種類、溶媒の種類及び温度によって定まる定数であり、溶液中での高分子鎖の分子形態が球状に近ければ、αは0に近い値となり、棒状に近ければ、αは1よりも大きな値となる。
Here, in the following Mark-Houwink-Sakurada formula, the power α of the molecular weight is a power of the absolute molecular weight M between the intrinsic viscosity [η] of the polymer solution and the absolute molecular weight M.
[η] = KM α
K and α in the above formula are constants determined by the type of polymer, the type of solvent, and the temperature. If the molecular form of the polymer chain in the solution is close to a sphere, α will be close to 0 and close to a rod shape. For example, α is a value larger than 1.

上記分子形態パラメータα値分子形態パラメータα値の測定法の例としては、まず、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒として、前記重合体を0.1質量%の溶液を準備する。次に、前記重合体溶液について、高速液体クロマトグラフィー及び低角度光散乱検出器を用いて、温度(カラム高温槽)を40℃とし、重合体の絶対分子量と固有粘度を測定する。ここで得られた絶対分子量と固有粘度から、絶対分子量と固有粘度の対数との関係をプロットして得られる傾きの値をα値として算出することができる。   As an example of a method for measuring the molecular shape parameter α value, first, a 0.1% by mass solution of the polymer is prepared using tetrahydrofuran (THF) as a solvent. Next, for the polymer solution, the absolute molecular weight and intrinsic viscosity of the polymer are measured using high-performance liquid chromatography and a low-angle light scattering detector at a temperature (column hot bath) of 40 ° C. From the absolute molecular weight and intrinsic viscosity obtained here, the value of the slope obtained by plotting the relationship between the absolute molecular weight and the logarithm of intrinsic viscosity can be calculated as the α value.

本発明の重合体は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ(GPC)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量が、15,000以上200,000以下が好ましい。前記範囲外でも、使用できるが、前記範囲内であると、重合体は有機溶剤への溶解性が高く、外観が良好で耐熱性に優れた絶縁膜を得ることができる。   The polymer of the present invention preferably has a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 15,000 or more and 200,000 or less as measured by gel permeation chromatography (GPC). Although it can be used outside the above range, the polymer is highly soluble in an organic solvent, has a good appearance, and has excellent heat resistance.

以下、本発明の重合体が得られる、重合性化合物および、該重合体を含む膜形成用組成物について詳細に説明する。   Hereinafter, the polymerizable compound and the film-forming composition containing the polymer from which the polymer of the present invention can be obtained will be described in detail.

以下、まず重合性化合物について説明する。
[1]重合性化合物
本発明に用いる、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としては、下記部分構造Aと、重合性反応基Bとを有するものが挙げられる。また、前記重合性化合物は、重合性反応基Bが、部分構造Aに直接結合した芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基を有するものが好ましく、前記芳香環由来の炭素数が、当該かご構造を有する化合物全体の炭素数に対して15%以上、38%以下である構造を有するものがより好ましい。
Hereinafter, the polymerizable compound will be described first.
[1] Polymerizable compound As the polymerizable compound having a partial structure A including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group B contributing to the polymerization reaction in the molecule, the following partial structure is used. Examples thereof include those having A and a polymerizable reactive group B. The polymerizable compound preferably has an aromatic ring in which the polymerizable reactive group B is directly bonded to the partial structure A and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring. Those having a structure in which the number is 15% or more and 38% or less with respect to the total number of carbon atoms of the compound having the cage structure are more preferable.

[1.1]部分構造A
かご構造を有する化合物が有する部分構造Aとしては、アダマンタン型のかご型構造を含むものである。これにより、本発明により得られる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成される膜を、低密度のものとすることができ、形成される膜の誘電率を低いものとすることができる。また、後に詳述するような重合性反応基Bを備える、重合性化合物の反応性を適切なものとすることができるため、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとし、最終的に形成される膜の強度を優れたものとすることができる。
[1.1] Partial structure A
The partial structure A possessed by the compound having a cage structure includes an adamantane cage structure. Thereby, the film formed using the film-forming composition containing the polymer obtained by the present invention can have a low density, and the dielectric constant of the formed film can be reduced. it can. Moreover, since the reactivity of a polymeric compound provided with the polymeric reactive group B which is explained in full detail later can be made appropriate, film | membrane formation on the member (for example, semiconductor substrate) which should form a film | membrane When the composition for application is applied, the viscosity of the film-forming composition is surely suitable, and the strength of the finally formed film can be made excellent.

ここで部分構造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、ヘプタアダマンタン、ヘキサアダマンタン等)、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)、これらの部分構造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部分構造等の二価基(上記部分構造を構成する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(C−1)〜式(C−7)中、置換基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。 Here, as the partial structure A, for example, adamantane, polyadamantane (eg, biadamantane, triadamantane, tetraadamantane, heptaadamantane, hexaadamantane, etc.), polyamantane (eg, diamantane, triamantane, tetramantane, pentamantane, hexaxane) A divalent group (part excluding two hydrogen atoms constituting the partial structure) such as a partial structure obtained by substituting at least a part of hydrogen atoms constituting these partial structures with an alkyl group or a halogen atom. Structure having two or more of these divalent groups (for example, a structure in which a plurality of diamantane skeletons such as a bi (diamantane) skeleton, a tri (diamantane) skeleton, and a tetra (diamantane) skeleton are linked (poly ( (Diamantane) having a skeleton); A structure in which a plurality of triamantane skeletons such as a (triamantane) skeleton, a tri (triamantane) skeleton, and a tetra (triamantane) skeleton are connected (having a poly (triamantane) skeleton); an adamantane skeleton (or a polyadamantane skeleton) And a polyamantane skeleton, etc.). 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 (C-1) to (C-7), the substituents 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 represents an integer of 1 or more.

Figure 2013147537
Figure 2013147537

また、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のが好ましい。これにより、有機溶媒への溶解性を向上させることができる。   The adamantane structure preferably has a methyl group as a substituent. Thereby, the solubility to an organic solvent can be improved.

部分構造Aとしては、特に、下記式(1)で示される構造を有するものであるのが好ましい。   In particular, the partial structure A preferably has a structure represented by the following formula (1).

Figure 2013147537
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2013147537
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

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。これらの部分構造Aとすることにより、膜形成用組成物を用いて形成される膜の誘電率を特に低いものとすることができる。また、重合性化合物の反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The partial structure A may have a diamantane structure. By using these partial structures A, the dielectric constant of the film formed using the film forming composition can be made particularly low. Moreover, when the reactivity of a polymeric compound can be made more suitable and it provides the film forming composition on the member (for example, semiconductor substrate) which should form a film | membrane, the said film forming composition The viscosity of the product can be made more suitable and the strength of the finally formed film can be made particularly excellent.

[1.1]重合性反応基B
本発明に用いるかご構造を有する化合物は、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。重合性反応基Bとしては、反応基として重合性の官能基を有するものであれば、限定されるものではないが、例えば、炭素−炭素二重結合を有する基、炭素−炭素三重結合を有する基などの炭素−炭素不飽和結合の重合性官能基を有する基、マレイミド基、ナジイミド基、ビフェニレン基、シアナト基及びシクロペンタジエニル基などが挙げられ、反応性が高く、より耐熱性が高まる点から、炭素−炭素二重結合を有する基、炭素−炭素三重結合を有する基、炭素−炭素二重結合と炭素−炭素三重結合を両方有する基などの炭素−炭素不飽和結合を有する基が好ましい。
[1.1] Polymerizable reactive group B
The compound having a cage structure used in the present invention has a polymerizable reactive group B that contributes to the polymerization reaction in addition to the partial structure A as described above. The polymerizable reactive group B is not limited as long as it has a polymerizable functional group as a reactive group. For example, the polymerizable reactive group B has a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. Examples include groups having a carbon-carbon unsaturated bond polymerizable functional group such as a group, maleimide group, nadiimide group, biphenylene group, cyanato group, and cyclopentadienyl group, and have high reactivity and higher heat resistance. In view of the above, a group having a carbon-carbon unsaturated bond, such as a group having a carbon-carbon double bond, a group having a carbon-carbon triple bond, a group having both a carbon-carbon double bond and a carbon-carbon triple bond, preferable.

前記炭素−炭素二重結合を有する基としては、ビニル基を有するものが好ましく、ビニル基以外のアルケニル基であっても良い。このようなアルケニル基の具体例としては、1,3−ブタジエニル基などの無置換アルケニル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、1−ヘキセニル基及び1−デセニル基などの鎖状脂肪族置換アルケニル基、2−シクロヘキシルビニル基及び2−(ビシクロ[2,2,1]ヘプチル)ビニル基などの環状脂肪族置換アルケニル基及びスチリル基、2−トリルビニル基、2−キシリルビニル基、2−ナフチルビニル基及び2−アントラセニルビニル基などの芳香族置換アルケニル基、などが挙げられるが、これらに限定されない。また、前記炭素−炭素三重結合を有する基としては、エチニル基が好ましく、エチニル基以外のアルキニル基であっても良い。このようなアルキニル基の具体例としては、1,3−ブタジイニル基などの無置換アルケニル基、1−プロピニル基、1−ブチニル基、1−ヘキシニル基及び1−デシニル基などの鎖状脂肪族置換アルキニル基、2−シクロヘキシルエチニル基及び2−(ビシクロ[2,2,1]ヘプチル)エチニル基などの環状脂肪族置換アルキニル基及び芳香族置換アルキニル基、2−トリルエチニル基、2−キシリルエチニル基、2−ナフチルエチニル基及び2−アントラセニルエチニル基などの芳香族置換アルキニル基、などが挙げられるが、これらに限定されない。   The group having a carbon-carbon double bond is preferably a group having a vinyl group, and may be an alkenyl group other than a vinyl group. Specific examples of such alkenyl groups include linear aliphatic substitution such as unsubstituted alkenyl groups such as 1,3-butadienyl group, 1-propenyl group, 1-butenyl group, 1-hexenyl group and 1-decenyl group. Cycloaliphatic substituted alkenyl groups such as alkenyl groups, 2-cyclohexylvinyl groups and 2- (bicyclo [2,2,1] heptyl) vinyl groups and styryl groups, 2-tolylvinyl groups, 2-xylylvinyl groups, 2-naphthylvinyls. Groups, aromatic substituted alkenyl groups such as 2-anthracenyl vinyl group, and the like, but are not limited thereto. The group having a carbon-carbon triple bond is preferably an ethynyl group, and may be an alkynyl group other than an ethynyl group. Specific examples of such alkynyl groups include chain aliphatic substitution such as unsubstituted alkenyl groups such as 1,3-butadiynyl group, 1-propynyl group, 1-butynyl group, 1-hexynyl group and 1-decynyl group. Cycloaliphatic substituted alkynyl groups and aromatic substituted alkynyl groups such as alkynyl group, 2-cyclohexylethynyl group and 2- (bicyclo [2,2,1] heptyl) ethynyl group, 2-tolylethynyl group, 2-xylylethynyl Groups, aromatic substituted alkynyl groups such as 2-naphthylethynyl group and 2-anthracenylethynyl group, but are not limited thereto.

重合性化合物が、このような重合性反応基Bを有することにより、重合性化合物の反応性を適切なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度を確実に好適なものとし、最終的に形成される膜の強度を優れたものとすることができる。   When the polymerizable compound has such a polymerizable reactive group B, the reactivity of the polymerizable compound can be made appropriate, and a film on a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. When the forming composition is applied, the viscosity of the film forming composition is surely suitable and the strength of the finally formed film can be made excellent.

前記重合性反応基Bは、上記重合性反応基に芳香環を有するものを用いることができ、このような芳香環としては、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、テルフェニル環及び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、キノリン環及びテルチエニル環等の複素環式芳香環等が挙げられる。中でも、芳香環としては、ベンゼン環が好ましい。これにより、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物の付与をより容易に行うことができる。また、膜形成用組成物を用いて形成される膜の弾性率を好適なものとすることができ、形成される膜の強度、前記部材(半導体基板等)への密着性等を特に優れたものとすることができる。   As the polymerizable reactive group B, one having an aromatic ring in the polymerizable reactive group can be used, and examples of such an aromatic ring include a benzene ring, a naphthalene ring, an anthracene ring, a naphthacene ring, a phenanthrene ring, Hydrocarbon aromatic rings such as chrysene ring, pyrene ring, perylene ring, coronene ring, biphenyl ring, terphenyl ring and azulene ring, pyridine ring, furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, oxazole ring, indole ring, purine And heterocyclic aromatic rings such as a ring, benzofuran ring, benzothiophene ring, carbazole ring, imidazole ring, thiazole ring, pyrazole ring, isoxazole ring, isothiazole ring, quinoline ring, and terthienyl ring. Of these, a benzene ring is preferred as the aromatic ring. Thereby, application | coating of the composition for film formation on the member (for example, semiconductor substrate) which should form a film | membrane can be performed more easily. Also, the elastic modulus of the film formed using the film forming composition can be made suitable, and the strength of the formed film, the adhesion to the member (semiconductor substrate, etc.), etc. are particularly excellent. Can be.

また、重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素数が、当該かご構造を有する化合物全体の炭素数に対して、15%以上、38%以下である構造を有するものが好ましい。これにより、かご構造を有する化合物の反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   Moreover, in a polymeric compound, what has a structure whose carbon number derived from the said aromatic ring is 15% or more and 38% or less with respect to the carbon number of the whole compound which has the said cage structure is preferable. Thereby, the reactivity of the compound having a cage structure can be made more suitable, and when the film forming composition is applied onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which the film is to be formed, the film The viscosity of the composition for forming can be made more suitable and the strength of the finally formed 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、かご構造を有する化合物の反応性をより好適なものとすることができ、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに際し、当該膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。   The aromatic ring constituting the polymerizable reactive group B may be bonded to the cage structure constituting the partial structure A via at least one other atom, but the cage structure constituting the partial structure A It is preferable that it is directly bonded to. Thereby, the reactivity of the compound having a cage structure can be made more suitable, and when the film forming composition is applied onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which the film is to be formed, the film The viscosity of the composition for forming can be made more suitable and the strength of the finally formed film can be made particularly excellent.

上記のように、重合性化合物を構成する重合性反応基Bは、芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基を有するものが好ましく、重合性反応基Bにおいて、芳香環上のビニル基は、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のがより好ましい。これにより、重合性反応基Bが有する2つのエチニル基またはビニル基のうち一方のエチニル基またはビニル基が反応(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、他方のエチニル基またはビ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、他方のエチニル基またはビニル基(未反応のエチニル基またはビニル基)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つのエチニル基またはビニル基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、膜を形成するための焼成工程を、より好適な条件(半導体基板へのダメージを防止しつつ、優れた生産性で膜を形成することができる条件)で行うことができる。   As described above, the polymerizable reactive group B constituting the polymerizable compound preferably has an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring. In the polymerizable reactive group B, the vinyl group on the aromatic ring is More preferably, it 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. Thereby, in the state in which one ethynyl group or vinyl group of the two ethynyl groups or vinyl groups of the polymerizable reactive group B has reacted (polymerization reaction), the electronic effect of the aromatic ring or the like is more prominently exhibited. , The reactivity of the other ethynyl group or vinyl group can be reduced more effectively, and the reacted site becomes an appropriate steric hindrance, and the other ethynyl group or vinyl group (unreacted ethynyl group or The reactivity of the vinyl group can be controlled more suitably. As a result, the selectivity of the reactivity with respect to the two ethynyl groups or vinyl groups of the polymerizable reactive group B can be increased, and the firing step for forming the film can be performed under more suitable conditions ( The film can be formed under conditions capable of forming a film with excellent productivity while preventing damage to the semiconductor substrate.

また、重合性反応基Bが有していてもよい2つのエチニル基またはビニル基は、いずれも、前記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が有していてもよい2つのエチニル基またはビニル基のうち一方のエチニル基またはビニル基が反応(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、他方のビ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、他方のエチニル基またはビニル基(未反応のエチニル基またはビニル基)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つのエチニル基またはビニル基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、膜を形成する焼成工程を、より好適な条件(半導体基板へのダメージを防止しつつ、優れた生産性で膜を形成することができる条件)で行うことができる。   Moreover, it is preferable that the two ethynyl groups or vinyl groups that the polymerizable reactive group B may have are both present at the meta position of the site where the aromatic ring is bonded to the cage structure. Thereby, in the state in which one ethynyl group or vinyl group of two ethynyl groups or vinyl groups that the polymerizable reactive group B may have reacted (polymerization reaction), an electronic effect such as an aromatic ring is obtained. It is exhibited more remarkably, and the reactivity of the other vinyl group can be reduced more effectively, and the reacted site and the partial structure A described above become an appropriate steric hindrance, and the other ethynyl group Alternatively, the reactivity of the vinyl group (unreacted ethynyl group or vinyl group) can be controlled more suitably. As a result, the selectivity of the reactivity with respect to the two ethynyl groups or vinyl groups of the polymerizable reactive group B can be increased, and the baking step for forming the film can be performed under more suitable conditions (semiconductor substrate). Under the condition that a film can be formed with excellent productivity while preventing damage to the substrate.

上記のような条件を満足するかご型構造を有する化合物としては、例えば、下記式(1)または(2)で示される構造を有するものが挙げられる。   Examples of the compound having a cage structure that satisfies the above conditions include those having a structure represented by the following formula (1) or (2).

Figure 2013147537
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2013147537
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

Figure 2013147537
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
Figure 2013147537
[Wherein n represents an integer of 1 to 5. ]

次に本発明の重合体の製造方法について述べる。
本発明の重合体は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有する重合性化合物を重合することにより得られる、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下を有し、例えば、重合方法として、ラジカル重合、熱重合、懸濁重合および乳化重合などによる溶液重合などが挙げられるが、これらの中でも、乳化重合が好ましい。
Next, the method for producing the polymer of the present invention will be described.
The polymer of the present invention is obtained by polymerizing a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction in the molecule, Mark-Houwink- It has a molecular form parameter α value of 0.1 to 0.5, which is the power of the molecular weight determined using the Sakurada equation. For example, radical polymerization, thermal polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, etc. as polymerization methods Among these, emulsion polymerization is preferable.

以下、重合方法の具体例を説明する。
前記溶液重合を用いる場合、重合性化合物を溶媒に溶解した状態で、重合性化合物に対して加熱処理、光照射処理等を施すことにより、好適に調製することができる。この場合、前記処理の条件としては、例えば、触媒を用いないで加熱して反応させる熱重合による方法、過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等のラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法、光照射等を用いた光ラジカル重合による方法、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(II)、ビス(ベンゾニトリル)パラジウム(II)ジクロリド及びテトラキス(トリフェニルフォスフィン)パラジウム(0)などのパラジウム触媒を用いた重合による方法、酢酸銅(II)などの遷移金属触媒を用いた重合による方法、塩化モリブデン(V)、塩化タングステン(VI)及び塩化タンタル(V)などの遷移金属塩化物を用いた重合による方法などを挙げることができる。これらの中でも、反応を制御しやすく所望の重合体が得られ、また、金属触媒等の残存による不純物除去が不要なことから、熱重合やラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法が望ましい。
Hereinafter, specific examples of the polymerization method will be described.
In the case of using the solution polymerization, it can be suitably prepared by subjecting the polymerizable compound to a heat treatment, a light irradiation treatment or the like in a state where the polymerizable compound is dissolved in a solvent. In this case, as the treatment conditions, for example, a method of thermal polymerization in which the reaction is performed without using a catalyst, a radical initiator such as benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, or the like is used. Radical polymerization method, photo radical polymerization method using light irradiation, etc., dichlorobis (triphenylphosphine) palladium (II), bis (benzonitrile) palladium (II) dichloride and tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0 ), A method using polymerization using a palladium catalyst, a method using polymerization using a transition metal catalyst such as copper (II) acetate, transition metals such as molybdenum chloride (V), tungsten chloride (VI) and tantalum chloride (V) Examples thereof include a method by polymerization using a chloride. Among these, since a desired polymer can be easily obtained by controlling the reaction, and impurities need not be removed by remaining a metal catalyst or the like, a method by thermal polymerization or radical polymerization using a radical initiator is desirable.

前記熱重合の方法で調製する場合、熱処理の条件としては、加熱温度:120〜190℃、加熱時間:3〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:140〜180℃、加熱時間:3〜9時間であるのがより好ましい。ラジカル開始剤を使用する場合は、熱処理の条件としては、加熱温度:40〜190℃、加熱時間:0.5〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:60〜180℃、加熱時間:0.5〜9時間がより好ましい。また、前記加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、熱重合においては、加熱温度:150〜190℃、加熱時間:1〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:120〜160℃、加熱時間:2〜9時間という条件で行う第2の熱処理、あるいは、さらに多段階の熱処理を施すことも適宜選択できる。ラジカル開始剤を使用する場合においても、例えば、加熱温度:60〜190℃、加熱時間:0.5〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:40〜160℃、加熱時間:0.5〜9時間という条件で行う第2の熱処理、あるいは、さらに多段階の熱処理を施すことも適宜選択できる。なお、上記のような加熱処理は、重合性化合物を溶媒に溶解した状態で行うのが好ましい。また、上記のような加熱処理による重合体の合成は、調製すべき膜形成用組成物の構成成分としての溶媒中で行うものであってもよいし、膜形成用組成物の構成成分とは異なる組成の溶媒中で行うものであってもよい。すなわち、所定の溶媒を用いて化合物Cを含む重合性化合物を重合させ重合体を得た後、当該溶媒を、目的とする膜形成用組成物の構成成分としての溶媒に置換してもよい。   When preparing by the thermal polymerization method, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 120 to 190 ° C., heating time: 3 to 11 hours, heating temperature: 140 to 180 ° C., heating time: 3 to 3 hours. More preferably, it is 9 hours. When a radical initiator is used, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 40 to 190 ° C., heating time: 0.5 to 11 hours, heating temperature: 60 to 180 ° C., heating time: 0. More preferably, 5 to 9 hours. The heat treatment may be performed by combining different conditions. For example, in thermal polymerization, the first heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 150 to 190 ° C., heating time: 1 to 6 hours, and heating temperature: 120 to 160 ° C., heating time: 2 to 9 hours. A second heat treatment to be performed or a multistage heat treatment can be appropriately selected. Even in the case of using a radical initiator, for example, a first heat treatment performed under the conditions of heating temperature: 60 to 190 ° C., heating time: 0.5 to 6 hours, heating temperature: 40 to 160 ° C., heating time: A second heat treatment performed under a condition of 0.5 to 9 hours or a multistage heat treatment can be appropriately selected. In addition, it is preferable to perform the above heat processing in the state which melt | dissolved the polymeric compound in the solvent. Further, the synthesis of the polymer by the heat treatment as described above may be performed in a solvent as a constituent of the film-forming composition to be prepared, and what is a constituent of the film-forming composition? You may perform in the solvent of a different composition. That is, after a polymerizable compound containing compound C is polymerized using a predetermined solvent to obtain a polymer, the solvent may be replaced with a solvent as a constituent of the target film-forming composition.

本発明の重合体の合成に用いることのできる溶媒(反応溶媒)としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−ブタノール、2−ブタノール等のアルコール系溶剤;アセトン、アセチルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、2−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン系溶剤;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、アニソール、1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、1,4−ジメトキシベンゼン等のエーテル系溶剤;ベンゼン、トルエン、メシチレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、プロピルベンゼン、ヘプタン、ヘキサン、n−オクタン等の芳香族および脂肪族炭化水素系溶剤;クロロメタン、ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン、四塩化炭素等のハロゲン化物系溶剤;N−メチルピロリドン等のアミド系溶剤等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of the solvent (reaction solvent) that can be used for the synthesis of the polymer of the present invention include alcohol solvents such as methanol, ethanol, isopropanol, 1-butanol, and 2-butanol; acetone, acetylacetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Ketone solvents such as cyclohexanone, cyclopentanone, 2-pentanone and 2-heptanone; ester solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, pentyl acetate and propylene glycol monomethyl ether acetate; diisopropyl ether, dibutyl ether, diphenyl ether Ether solvents such as tetrahydrofuran, anisole, 1,2-dimethoxybenzene, 1,3-dimethoxybenzene, 1,4-dimethoxybenzene; benzene, toluene, mesithi Aromatic and aliphatic hydrocarbon solvents such as ethylene, ethylbenzene, diethylbenzene, propylbenzene, heptane, hexane and n-octane; halide solvents such as chloromethane, dichloromethane, chloroform, dichloroethane and carbon tetrachloride; N-methyl Examples include amide solvents such as pyrrolidone, and one or more selected from these may be used in combination.

なお、本発明の重合体を含む膜形成用組成物については、未反応の重合性化合物は精製により除去し(未反応の重合性化合物が可能な限り含まれていない)分子形態パラメータα値が0.1以上0.5以下の重合体を得てもよい。これにより、物理的影響および化学的影響により生じる膜の高誘電率化を、本発明の重合体の分子形態パラメータα値が0.1以上0.5以下の範囲内に設定することにより、かかる重合体を含む膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜の構造が、球状に近い形状の分子形態を有する高分子構造が並んだ膜構造となり、分子間に均一な空隙が生じることとなり、低誘電率、高ガラス転移温度及び高弾性率を兼ね備え、これらの特性は熱処理を繰返しても変化しないものとなる。   In addition, about the film formation composition containing the polymer of this invention, the unreacted polymerizable compound is removed by refinement | purification (an unreacted polymerizable compound is not contained as much as possible), and the molecular form parameter alpha value is A polymer of 0.1 or more and 0.5 or less may be obtained. This increases the dielectric constant of the film caused by physical and chemical influences by setting the molecular shape parameter α value of the polymer of the present invention within the range of 0.1 to 0.5. The structure of the insulating film formed by using the film-forming composition containing the polymer becomes a film structure in which polymer structures having molecular shapes having a nearly spherical shape are arranged, and uniform voids are generated between the molecules. It has a low dielectric constant, a high glass transition temperature, and a high elastic modulus, and these characteristics do not change even when heat treatment is repeated.

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

前記懸濁重合の方法で調製する場合、熱処理の条件としては、上記の溶液重合の方法で重合する場合のラジカル開始剤を使用する場合と同様の条件を用いることができる。前記重合反応で、重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分として懸濁重合を行った場合は、用いる有機溶剤としては、重合性化合物を溶解させることができるものであれば、特に限定されないが、オクタノール/水分配係数が3以下である1種以上の有機溶剤が好ましい。例えば、オクタノール/水分配係数が3以下である有機溶剤としてはトルエン、塩化メチレン、クロロホルム等が挙げられるが、これらの中でも特にトルエンがより好適に使用できる。   In the case of preparing by the suspension polymerization method, the conditions for the heat treatment can be the same conditions as in the case of using the radical initiator for the polymerization by the solution polymerization method. In the polymerization reaction, when suspension polymerization is performed using a solution in which a polymerizable compound is dissolved in a solvent and water as essential components, the organic solvent to be used is one that can dissolve the polymerizable compound. Although not particularly limited, one or more organic solvents having an octanol / water partition coefficient of 3 or less are preferable. For example, examples of the organic solvent having an octanol / water partition coefficient of 3 or less include toluene, methylene chloride, chloroform, and the like. Among these, toluene can be more preferably used.

前記のように重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と、水とを必須成分として懸濁重合を行った場合は、重合後、二層に分離した有機層のほうを抽出し、貧溶媒によって再沈殿を行い、析出した樹脂を、洗浄、脱水、乾燥することによって、本発明の重合体が得られる。
また、溶媒を用いず、重合性化合物と水で懸濁重合を行う場合、重合後の水性懸濁液を濾過、洗浄、脱水、乾燥することによって、本発明の重合体が得られる。
As described above, when suspension polymerization is performed using a solution in which a polymerizable compound is dissolved in a solvent and water as essential components, the organic layer separated into two layers after the polymerization is extracted, and the poor solvent is used. The polymer of the present invention is obtained by performing reprecipitation and washing, dehydrating and drying the precipitated resin.
In addition, when suspension polymerization is performed with a polymerizable compound and water without using a solvent, the polymer of the present invention can be obtained by filtering, washing, dehydrating and drying the aqueous suspension after polymerization.

また、他の好ましい重合方法の態様として、乳化重合を用いる場合、重合性化合物あるいは該重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液と水とを必須成分として、界面活性剤と、必要に応じて分散剤とを混合し、激しく攪拌あるいは超音波ホモジナイザー等による超音波処理等のエネルギーの印加を行い、乳化させた状態すなわち前記重合性化合物あるいは該重合性化合物を溶媒に溶解させた溶液の周囲に、界面活性剤が配列した二分子膜、ベシクル、ミセルを形成させ、重合性化合物に対して加熱処理を施すことにより、好適に調製することができる。   As another preferred method of polymerization, when emulsion polymerization is used, a polymerizable compound or a solution obtained by dissolving the polymerizable compound in a solvent and water as essential components, a surfactant, and optionally dispersed. Mixing with the agent, applying energy such as sonication by vigorous stirring or ultrasonic homogenizer, etc., in an emulsified state, that is, around the polymerizable compound or a solution in which the polymerizable compound is dissolved in a solvent, It can be suitably prepared by forming a bilayer film, vesicles, and micelles in which surfactants are arranged, and subjecting the polymerizable compound to heat treatment.

また、激しく攪拌あるいは超音波処理等のエネルギーを印加しながら加熱・攪拌工程を行っても良く、ミセル等を形成するためのエネルギーを印加する工程が製造工程内で実施されていれば、工程の順番は特に限定されない。
この場合、熱処理の条件としては、例えば、前記ラジカル重合における条件等の当業者で一般的に用いられる条件を採用すればよく、開始剤として、過硫酸カリウム、過酸化水素水等の水溶性開始剤を用いたラジカル重合による方法や過酸化ベンゾイル、t−ブチルパーオキシド、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性ラジカル開始剤を用いたラジカル重合による方法などを挙げることができる。
In addition, the heating / stirring step may be performed while applying energy such as vigorous stirring or sonication. If the step of applying energy for forming micelles is performed in the manufacturing process, The order is not particularly limited.
In this case, as the conditions for the heat treatment, for example, conditions generally used by those skilled in the art such as the conditions in the radical polymerization may be adopted, and water-soluble initiators such as potassium persulfate and hydrogen peroxide are used as initiators. Examples thereof include a method by radical polymerization using an agent and a method by radical polymerization using an oil-soluble radical initiator such as benzoyl peroxide, t-butyl peroxide, azobisisobutyronitrile, and the like.

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

本発明に用いる界面活性剤としては、疎水性部位及び親水性部位を有するものであり、前記界面活性剤を反応系中に所望の条件で添加すると、界面活性剤が有する性質により、二分子膜、ベシクル、ミセルを形成することができる。これらの中でも、より重合収率を向上させる上で、ミセルを形成するものが好ましく、ミセルは、疎水性部位を中心としたミセル、親水性部位を中心とした逆ミセルが挙げられるが、本発明の実施形態としては、疎水性部位を中心としたミセル構造であることがより好ましい。   The surfactant used in the present invention has a hydrophobic site and a hydrophilic site. When the surfactant is added to the reaction system under desired conditions, the surfactant has a bimolecular film due to the properties of the surfactant. , Vesicles and micelles can be formed. Among these, in order to further improve the polymerization yield, those that form micelles are preferred. Examples of micelles include micelles centered on hydrophobic sites and reverse micelles centered on hydrophilic sites. In this embodiment, a micelle structure centered on a hydrophobic site is more preferable.

このような界面活性剤としては、例えばアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界面活性剤等が挙げられる。より具体的には、例えば、前記アニオン界面活性剤としては、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキル硫酸塩、脂肪酸アルカリ塩、アルキルリン酸塩、アルキルホスホン酸塩などが挙げられる。これらの中でも、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキルアリールスルホン酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18のアルキル硫酸塩、アルキル基の炭素数が8〜18の脂肪酸アルカリ塩が好ましく、特にドデシル硫酸ナトリウムが好適に使用できる。また、界面活性剤のHLB値が18以上、42以下のものが、分散安定化とミセル形成の観点から好ましく、例えば、分散後1時間静置した状態あっても懸濁もしくは乳化状態を保つことができ、製造上の利便性から好ましい。このような界面活性剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。またカチオン界面活性剤としては、水中で解離したとき陽イオンとなるものであればよいが、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩などが例示され、さらに、両性界面活性剤としては、分子内にアニオン性部位とカチオン性部位の両方をもっているものであればよいが、例えばアルキルジメチルアミンオキシド、アルキルカルボキシベタインなどが例示され、ノニオン界面活性剤としては、親水部が非電解質、つまりイオン化しない親水性部分を持つものであればよいが、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、脂肪酸ソルビタンエステル 、アルキルポリグルコシド、脂肪酸ジエタノールアミド、アルキルモノグリセリルエーテルなどが例示される。これらの中でもアニオン界面活性剤が好ましく、具体的には、ドデシル硫酸ナトリウムが特に好ましい。   Examples of such surfactants include anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, and nonionic surfactants. More specifically, examples of the anionic surfactant include alkyl aryl sulfonates, alkyl sulfates, fatty acid alkali salts, alkyl phosphates, and alkyl phosphonates. Among these, alkyl aryl sulfonates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, alkyl sulfates having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group, and fatty acid alkali salts having 8 to 18 carbon atoms in the alkyl group are preferable, In particular, sodium dodecyl sulfate can be preferably used. In addition, surfactants having an HLB value of 18 or more and 42 or less are preferable from the viewpoints of dispersion stabilization and micelle formation. For example, even if the surfactant is allowed to stand for 1 hour after dispersion, it remains suspended or emulsified. This is preferable from the viewpoint of manufacturing convenience. Such surfactant may be used independently and may be used in combination of 2 or more type. The cationic surfactant is not particularly limited as long as it becomes a cation when dissociated in water, and examples thereof include alkyltrimethylammonium salts, dialkyldimethylammonium salts, alkylbenzyldimethylammonium salts, and the like. The activator is not particularly limited as long as it has both an anionic site and a cationic site in the molecule. Examples thereof include alkyldimethylamine oxide and alkylcarboxybetaine. Nonionic surfactants have a hydrophilic portion. Any non-electrolytes, that is, those having a non-ionized hydrophilic portion may be used. Examples include polyoxyethylene alkyl ethers, fatty acid sorbitan esters, alkyl polyglucosides, fatty acid diethanolamides, and alkyl monoglyceryl ethers. The Among these, an anionic surfactant is preferable, and specifically, sodium dodecyl sulfate is particularly preferable.

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

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

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

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

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

本発明の重合体の製造方法で得られる反応溶液は、例えば、これに食塩を加えて攪拌した後、メタノールなどの溶媒を注ぐことにより反応物を析出させ、得られた析出物を濾別し、エタノールと水の混合溶媒(体積比1:1)などで洗浄した後、減圧乾燥することにより、精製することができる。   The reaction solution obtained by the method for producing a polymer of the present invention is, for example, added with sodium chloride and stirred, and then poured into a solvent such as methanol to precipitate the reaction product, and the resulting precipitate is filtered off. It can be purified by washing with a mixed solvent of ethanol and water (volume ratio 1: 1) and then drying under reduced pressure.

以下、本発明の重合体を含む膜形成用組成物について詳細に説明する。
[1]重合体
上述したように、本発明の重合体は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有する重合性化合物を重合することにより得られる、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下の重合体であるが、膜形成用組成物中における本発明の重合体の含有率は、1wt%〜30wt%あるのが好ましい。
Hereinafter, the film forming composition containing the polymer of the present invention will be described in detail.
[1] Polymer As described above, the polymer of the present invention polymerizes a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane cage structure in the molecule and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction. Is a polymer having a molecular form parameter α value of 0.1 or more and 0.5 or less, which is a power of the molecular weight obtained using the Mark-Houwink-Sakurada formula. The content of the polymer of the present invention in is preferably 1 wt% to 30 wt%.

[2]溶媒
膜形成用組成物は、本発明の重合体を含むものであればよいが、通常、これらを溶解する溶媒を含むものである。
溶媒としては、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、メチル−1,3−ブチレングリコールアセテート、1,3−ブチレングリコール−3−モノメチルエーテル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メチル−3−メトキシプロピオネート、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、アニソール、メシチレン、トルエン等が挙げられ、これらから選択される1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。中でも、溶媒としては、シクロペンタノンおよびシクロヘキサノンが好ましい。膜形成用組成物を構成する溶媒としては、例えば、重合性化合物の合成や上述した重合体の合成に用いた溶媒(反応溶媒)等を含むものであってもよい。
[2] Solvent The film-forming composition may contain the polymer of the present invention, but usually contains a solvent that dissolves them.
Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, γ-butyrolactone, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Propylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, methyl-1,3-butylene glycol acetate, 1,3-butylene glycol-3-monomethyl ether, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl-3-methoxy Propionate, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, tetrahydro Orchids, anisole, mesitylene, toluene. Can be used singly or in combination of two or more selected from these. Of these, cyclopentanone and cyclohexanone are preferable as the solvent. As a solvent which comprises the composition for film formation, the solvent (reaction solvent) etc. which were used for the synthesis | combination of a polymeric compound, the synthesis | combination of the polymer mentioned above, etc. may be included, for example.

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、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、界面活性剤;シランカップリンク剤等のカップリング剤;ラジカル開始剤、ジスルフィド類等の触媒等が挙げられる。
また、膜形成用組成物は、感光剤としてのナフトキノンジアジド化合物等を含むものであってもよい。これにより、膜形成用組成物を、感光性を有する表面保護膜の形成に好適に用いることができる。
[3] Other components The film-forming composition may contain components other than those described above. Examples of such components include a polymerizable compound having a partial structure containing an adamantane-type cage structure in the molecule and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction, a surfactant; a silane coupling agent, and the like. Coupling agents; radical initiators, catalysts such as disulfides, and the like.
The film-forming composition may contain a naphthoquinone diazide compound as a photosensitizer. Thereby, the composition for film formation can be used suitably for formation of the surface protection film which has photosensitivity.

なお、本発明では、膜形成用組成物は、熱分解性により発泡し、形成される膜中に空孔を形成する空孔形成材を含まないものであるのが好ましい。従来、膜の誘電率を低下させる目的で空孔形成材が用いられていたが、このような空孔形成材を用いた場合、形成される膜の強度が低下したり、膜の各部位での不本意な厚さのばらつき、特性のばらつきを招く等の問題があったが、本発明の膜形成用組成物は、分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有する重合性化合物を重合することにより得られる、分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下の重合体を含むものであるため、空孔形成材を用いなくても、形成される膜の誘電率を十分に低いものとすることができる。そして、空孔形成材を含まないことにより、上記のような問題の発生を確実に防止することができる。   In the present invention, it is preferable that the film-forming composition does not contain a pore-forming material that foams due to thermal decomposability and forms pores in the formed film. Conventionally, a pore forming material has been used for the purpose of reducing the dielectric constant of the film. However, when such a pore forming material is used, the strength of the formed film is reduced, or at each part of the film. However, the film-forming composition of the present invention has a partial structure containing an adamantane cage structure in the molecule and a polymerization reaction. Since it contains a polymer having a molecular form parameter α value of 0.1 or more and 0.5 or less obtained by polymerizing a polymerizable compound having a polymerizable reactive group contributing to the In addition, the dielectric constant of the formed film can be made sufficiently low. And generation | occurrence | production of the above problems can be prevented reliably by not containing a void | hole formation material.

上記のような膜形成用組成物は、そのまま、膜の形成に用いるものであってもよいが、必要に応じて、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上に付与するのに先立ち、加熱処理に供されるものであってもよい。これにより、膜形成用組成物の粘度をより確実に好適なものとし、形成される膜の各部位での厚さや特性の不本意なばらつきをより効果的に抑制することができるとともに、最終的に形成される膜の強度を特に優れたものとすることができる。また、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに先立って膜形成用組成物に加熱処理を施すことにより、形成すべき膜が比較的厚いものであっても好適に形成することができる。また、膜を形成すべき部材(例えば、半導体基板)上への膜形成用組成物を付与するのに先立って膜形成用組成物に加熱処理を施すことにより、当該部材上において加える熱量を少なくすることができるため、当該部材への加熱によるダメージをより確実に防止することができる。このような熱処理を施す場合、熱処理の条件としては、加熱温度:120〜190℃、加熱時間:3〜11時間であるのが好ましく、加熱温度:140〜180℃、加熱時間:3〜9時間であるのがより好ましい。また、上記のような加熱処理は、異なる条件を組み合わせて行ってもよい。例えば、加熱温度:150〜190℃、加熱時間:1〜6時間という条件で行う第1の熱処理と、加熱温度:120〜160℃、加熱時間:2〜9時間という条件で行う第2の熱処理とを施してもよい。ここでは、膜形成用組成物の加熱処理によるダメージを防止する方法を述べたが、本発明の重合体を用いた膜形成用樹脂組成物は、これらの熱処理を繰り返し行っても、誘電率、ガラス転位温度及び弾性率等の膜特性のダメージを受けにくいものである。   The film-forming composition as described above may be used as it is for film formation, but if necessary, prior to application onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed. It may be subjected to heat treatment. As a result, the viscosity of the film-forming composition is more surely suitable, and it is possible to more effectively suppress unintentional variations in the thickness and characteristics of each part of the film to be formed. The strength of the film formed can be made particularly excellent. In addition, the film forming composition is subjected to heat treatment prior to applying the film forming composition onto the member (for example, a semiconductor substrate) on which the film is to be formed, so that the film to be formed is relatively thick. Even if it is a thing, it can form suitably. In addition, by applying a heat treatment to the film-forming composition prior to applying the film-forming composition onto a member (for example, a semiconductor substrate) on which a film is to be formed, the amount of heat applied on the member is reduced. Therefore, damage to the member due to heating can be prevented more reliably. When performing such heat treatment, the heat treatment conditions are preferably heating temperature: 120 to 190 ° C., heating time: 3 to 11 hours, heating temperature: 140 to 180 ° C., heating time: 3 to 9 hours. It is more preferable that Moreover, you may perform the above heat processing combining a different condition. For example, the 1st heat processing performed on the conditions of heating temperature: 150-190 degreeC, heating time: 1-6 hours, and the 2nd heat processing performed on the conditions of heating temperature: 120-160 degreeC and heating time: 2-9 hours And may be given. Here, a method for preventing damage due to heat treatment of the film-forming composition has been described, but the film-forming resin composition using the polymer of the present invention has a dielectric constant, even if these heat treatments are repeated. It is not easily damaged by film properties such as glass transition temperature and elastic modulus.

<絶縁膜>
本発明の絶縁膜は、上述したような膜形成用組成物を用いて形成されるものであり、絶縁膜の誘電率は、2.40以下であるのが好ましく、2.35以下であるのがより好ましく、2.30以下であるのがさらに好ましく、1.80以上2.30以下であるのが最も好ましい。これにより、半導体デバイスのさらなる高速化を図ることができる。なお、絶縁膜の誘電率は、例えば、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495等を用いて求めることができる。
<Insulating film>
The insulating film of the present invention is formed using the film forming composition as described above, and the dielectric constant of the insulating film is preferably 2.40 or less, and 2.35 or less. Is more preferably 2.30 or less, and most preferably 1.80 or more and 2.30 or less. Thereby, it is possible to further increase the speed of the semiconductor device. Note that the dielectric constant of the insulating film can be obtained using, for example, an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd.

絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、0.01〜20μmであるのが好ましく、0.02〜10μmであるのがより好ましく、0.03〜0.7μmであるのがさらに好ましい。   Although the thickness of an insulating film is not specifically limited, It is preferable that it is 0.01-20 micrometers, It is more preferable that it is 0.02-10 micrometers, It is further more preferable that it is 0.03-0.7 micrometers.

さらに、本発明の絶縁膜の製造方法について、前記膜形成用組成物ワニスを用いる場合の具体例を説明すると、まず、前記膜形成用組成物ワニスを、適当な支持体、例えば、ポリエステルフィルムなどの有機基材、銅箔などの金属板、シリコンウエハやセラミック基板などの半導体基板等の基材に、塗布して塗膜を形成する。塗布方法としては、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の方法が挙げられる。その後、塗膜を乾燥し、加熱等の処理をして、溶媒除去に続いて、加熱による方法や活性エネルギー線を照射する方法、これら両方の方法を用いる方法などにより硬化させて、機械特性に優れる有機膜とすることができる。ここで言う硬化とは、上記で得られた重合体において、重合反応において未反応で残存した反応性基が反応することにより架橋構造等を形成する、あるいは該重合体同士が凝集することにより相互作用が増大する、等の現象を総称するものである。   Furthermore, with respect to the method for producing an insulating film of the present invention, a specific example in the case of using the film-forming composition varnish will be described. First, the film-forming composition varnish is used as an appropriate support, such as a polyester film. An organic base material, a metal plate such as copper foil, and a base material such as a semiconductor substrate such as a silicon wafer or a ceramic substrate are applied to form a coating film. Examples of the coating method include spin coating using a spinner, spray coating using a spray coater, dipping, printing, roll coating, and the like. After that, the coating film is dried, subjected to treatment such as heating, followed by solvent removal, followed by curing by a method using heating, a method of irradiating active energy rays, a method using both of these methods, etc. An excellent organic film can be obtained. The term “curing” as used herein means that a cross-linked structure or the like is formed by the reaction of unreacted reactive groups in the polymerization reaction, or agglomeration between the polymers. It is a general term for phenomena such as an increase in action.

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

本発明の絶縁膜は、例えば、上述したような膜形成用組成物を、半導体基板等の部材上に付与し、これに対し、必要により加熱や活性エネルギー線の照射等の処理(焼成処理)を施すことにより形成される。
このような焼成処理を行うことにより、残存する重合性基を確実に反応させることができ、三次元的な架橋反応が十分になり、形成される膜は十分な耐熱性を有するものとなる。
The insulating film of the present invention is provided, for example, with a film forming composition as described above on a member such as a semiconductor substrate, and on the other hand, a treatment such as heating or irradiation with active energy rays (firing treatment) if necessary. It is formed by applying.
By performing such a baking treatment, the remaining polymerizable group can be surely reacted, the three-dimensional crosslinking reaction is sufficient, and the formed film has sufficient heat resistance.

膜形成用組成物を部材上に付与する方法としては、例えば、スピンナーを用いた回転塗布、スプレーコーターを用いた噴霧塗布、浸漬、印刷、ロールコーティング等による方法が挙げられる。
焼成処理に先立ち、例えば、部材上に付与された膜形成用組成物から溶媒を除去する処理(脱溶媒処理)を施してもよい。このような脱溶媒処理は、例えば、加熱処理、減圧処理などにより行うことができる。
焼成処理は、例えば、処理温度:200〜450度、処理時間:1〜60分間という条件で行うのが好ましく、処理温度:250〜400度、処理時間:5〜30分間という条件で行うのがより好ましい。また、焼成工程では、異なる条件の加熱処理を組み合わせて行ってもよい。
Examples of the method for applying the film-forming composition onto the member include a spin coating method using a spinner, a spray coating method using a spray coater, dipping, printing, and roll coating.
Prior to the firing treatment, for example, a treatment (desolvation treatment) for removing the solvent from the film-forming composition applied on the member may be performed. Such solvent removal treatment can be performed, for example, by heat treatment, reduced pressure treatment, or the like.
For example, the baking treatment is preferably performed under the conditions of treatment temperature: 200 to 450 degrees, treatment time: 1 to 60 minutes, and treatment temperature: 250 to 400 degrees, treatment time: 5 to 30 minutes. More preferred. In the baking step, heat treatments with different conditions may be combined.

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

このように所定形状をなす層間絶縁膜は、例えば、次のようにして形成することができる。
まず、バリア膜2が形成された半導体基板1を用意し、このバリア膜2上に、層間絶縁膜3、ハードマスク層4およびフォトレジスト層8をこの順で形成する(図1(a)参照。)。
なお、層間絶縁膜3は、本発明の膜形成用組成物を用いて上述した方法により形成される。
次に、フォトマスクを用いてフォトレジスト層8を露光・現像することにより、ビア(導体ポスト)や配線溝を形成する位置に開口部を有する形状にパターニングされたフォトレジスト層8を得る(図1(b)参照。)
次に、処理ガスとしてCFのようなフッ素系ガス等のハードマスク材質のパターニングに一般的に用いられるガスによるリアクティブイオンエッチング法により、フォトレジスト層8をマスクとして用いてハードマスク層4をエッチングすることにより、所定形状をなすハードマスク層4を形成する(図1(c)参照。)
次に、処理ガスとして有機膜等のエッチングに一般的に用いられる窒素と水素の混合ガス、またはアンモニアガス等を用いたリアクティブイオンエッチング法により、ハードマスク層4をマスクとして用いて層間絶縁膜3をエッチングすることにより、所定形状をなす層間絶縁膜3を形成する(図1(d)参照。)
The interlayer insulating film having a predetermined shape as described above can be formed as follows, for example.
First, a semiconductor substrate 1 on which a barrier film 2 is formed is prepared, and an interlayer insulating film 3, a hard mask layer 4, and a photoresist layer 8 are formed in this order on the barrier film 2 (see FIG. 1A). .)
The interlayer insulating film 3 is formed by the above-described method using the film forming composition of the present invention.
Next, the photoresist layer 8 is exposed and developed using a photomask to obtain a photoresist layer 8 patterned into a shape having an opening at a position where a via (conductor post) or a wiring groove is to be formed (see FIG. (See 1 (b).)
Next, the hard mask layer 4 is formed using the photoresist layer 8 as a mask by a reactive ion etching method using a gas generally used for patterning a hard mask material such as a fluorine-based gas such as CF 4 as a processing gas. By etching, a hard mask layer 4 having a predetermined shape is formed (see FIG. 1C).
Next, an interlayer insulating film using the hard mask layer 4 as a mask by a reactive ion etching method using a mixed gas of nitrogen and hydrogen generally used for etching of an organic film or the like as a processing gas, or ammonia gas, etc. 3 is etched to form an interlayer insulating film 3 having a predetermined shape (see FIG. 1D).

以上のようにして所定形状をなす層間絶縁膜3が得られるが、本発明では、層間絶縁膜3が上記のように本発明の膜形成用組成物を用いて形成されている絶縁膜であり、例えば、400℃1時間の熱処理を行っても、誘電率の変化率が5%以下である絶縁膜であるので、層間絶縁膜3が高誘電率化してしまうのをより的確に抑制または防止することができ、この膜の特性を確実に維持させることができる。   The interlayer insulating film 3 having a predetermined shape is obtained as described above. In the present invention, the interlayer insulating film 3 is an insulating film formed using the film forming composition of the present invention as described above. For example, even if a heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour, since the dielectric film has a change rate of the dielectric constant of 5% or less, the interlayer dielectric film 3 can be more appropriately suppressed or prevented from having a high dielectric constant. And the characteristics of the film can be reliably maintained.

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

絶縁膜の厚さは、特に限定されないが、当該絶縁膜を半導体用層間絶縁膜として用いる場合においては、0.01〜20μmであるのが好ましく、0.02〜10μmであるのがより好ましく、0.05〜0.7μmであるのがさらに好ましい。
また、絶縁膜を半導体用の保護膜として用いる場合においては、当該絶縁膜の厚さは、0.01〜70μmであるのが好ましく、0.05〜50μmであるのがより好ましい。
The thickness of the insulating film is not particularly limited, but when the insulating film is used as an interlayer insulating film for a semiconductor, it is preferably 0.01 to 20 μm, more preferably 0.02 to 10 μm, More preferably, it is 0.05-0.7 micrometer.
In the case where the insulating film is used as a protective film for a semiconductor, the thickness of the insulating film is preferably 0.01 to 70 μm, and more preferably 0.05 to 50 μm.

<半導体装置>
次に、本発明の半導体装置について好適な実施の形態に基づいて例示、説明する。
図2は、本発明の半導体装置の一例を模式的に示す縦断面図である。
図2に示すように、半導体装置100は、素子が形成された半導体基板1と、半導体基板1の上側(図2上側)に設けられたバリア膜2と、バリア膜2の上に設けられた層間絶縁膜3およびバリアメタル層6で覆われた銅配線層7を有している。本実施形態の半導体装置100は、本発明の絶縁膜として、層間絶縁膜3を備えている。
層間絶縁膜3には、配線すべきパターンに対応した凹部が形成されており、その凹部内には銅配線層7が設けられている。
また、層間絶縁膜3と、銅配線層7との間には、改質処理層5が設けられている。
また、層間絶縁膜3の上側(バリア膜2と反対側面)には、ハードマスク層4が形成されている。
上記のような半導体装置100は、例えば、以下のようにして製造することができる。
まず、上記絶縁膜で説明した方法を用いて、層間絶縁膜3とハードマスク層4とで構成される絶縁膜の所定の位置に、貫通した配線溝が形成された所定形状をなす絶縁膜を形成する。
次に、前記配線溝の内面に、プラズマ処理等により、改質処理層5を形成し、さらにPVD法やCVD法等の方法により、Ta、Ti、TaN、TiN、WN等で構成されるバリアメタル層6を形成する。
さらに、電解めっき法等により、配線層となる銅配線層7を形成し、その後、CMP法により配線部以外の銅配線層およびバリアメタル層を研磨除去、平坦化することで、半導体装置100を得ることができる。
<Semiconductor device>
Next, the semiconductor device of the present invention will be illustrated and described based on preferred embodiments.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the semiconductor device of the present invention.
As shown in FIG. 2, the semiconductor device 100 is provided on the semiconductor substrate 1 on which elements are formed, the barrier film 2 provided on the upper side (upper side in FIG. 2) of the semiconductor substrate 1, and the barrier film 2. A copper wiring layer 7 covered with an interlayer insulating film 3 and a barrier metal layer 6 is provided. The semiconductor device 100 of this embodiment includes an interlayer insulating film 3 as an insulating film of the present invention.
A recess corresponding to the pattern to be wired is formed in the interlayer insulating film 3, and a copper wiring layer 7 is provided in the recess.
In addition, a modified treatment layer 5 is provided between the interlayer insulating film 3 and the copper wiring layer 7.
A hard mask layer 4 is formed on the upper side of the interlayer insulating film 3 (on the side surface opposite to the barrier film 2).
The semiconductor device 100 as described above can be manufactured, for example, as follows.
First, by using the method described in the above insulating film, an insulating film having a predetermined shape in which a penetrating wiring groove is formed at a predetermined position of the insulating film composed of the interlayer insulating film 3 and the hard mask layer 4 is formed. Form.
Next, a modified treatment layer 5 is formed on the inner surface of the wiring groove by plasma treatment or the like, and further a barrier composed of Ta, Ti, TaN, TiN, WN or the like by a method such as PVD method or CVD method. A metal layer 6 is formed.
Further, a copper wiring layer 7 to be a wiring layer is formed by an electrolytic plating method or the like, and then the copper wiring layer and the barrier metal layer other than the wiring portion are polished and removed and planarized by a CMP method. Can be obtained.

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

上述した本発明の半導体装置は、上記のような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)を用いているので寸法精度に優れ、絶縁性を十分に発揮できるので、それにより接続信頼性が優れている。
また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、配線層との密着性に優れるので、半導体装置の接続信頼性をさらに向上できる。
また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、弾性率に優れているので、半導体装置の配線を形成するプロセス(例えば、焼成工程)に好適に適合することができる。
また、上述したように層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、配線加工時のエッチングダメージを抑制・または防止することができるため、半導体装置作製時の絶縁膜の特性変化を抑制・防止することができる。
また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、誘電特性に優れているので、半導体装置の信号損失を低下することができる。
また、上述したような層間絶縁膜(本発明の絶縁膜)は、誘電特性に優れているので、配線遅延を低下することができる。
Since the semiconductor device of the present invention described above uses the interlayer insulating film (insulating film of the present invention) as described above, it has excellent dimensional accuracy and can sufficiently exhibit insulation, thereby providing excellent connection reliability. Yes.
In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above has excellent adhesion to the wiring layer, the connection reliability of the semiconductor device can be further improved.
In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above has an excellent elastic modulus, it can be suitably adapted to a process for forming a wiring of a semiconductor device (for example, a baking process).
In addition, as described above, the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) can suppress or prevent etching damage during wiring processing, thereby suppressing or preventing changes in the characteristics of the insulating film during semiconductor device fabrication. be able to.
In addition, since the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above is excellent in dielectric characteristics, signal loss of the semiconductor device can be reduced.
In addition, the interlayer insulating film (the insulating film of the present invention) as described above is excellent in dielectric characteristics, so that the wiring delay can be reduced.

以上、本発明について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上記の説明においては、本発明の絶縁膜としての層間絶縁膜3をバリア膜2の上に形成する例について代表的に説明したが、絶縁膜を形成する位置はこれに限定されない。
また、上述した実施形態では、本発明の絶縁膜として層間絶縁膜を備えたものについて代表的に説明したが、本発明の絶縁膜は、層間絶縁膜以外に適用されるものであってもよい。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on suitable embodiment, this invention is not limited to these.
For example, in the above description, the example in which the interlayer insulating film 3 as the insulating film of the present invention is formed on the barrier film 2 has been representatively described, but the position where the insulating film is formed is not limited thereto.
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。添加終了後、温度が上昇しなくなってから、さらに1時間反応させた。その後、冷水:約2000mLに注いで、粗生成物を濾別し、純水で洗い、乾燥した。
さらに粗生成物を、熱エタノールにより再結晶した。得られた再結晶物を、減圧乾燥することにより、生成物:37.4gを得た。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1に見られること、質量分析による分子量が322である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタンであることが示された。
次に、フラスコ内で、上記で得た3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタン:33.2g(103.2mmol)および1,3−ジブロモベンゼン:1217g(5161.6mmol)を攪拌し、乾燥窒素下25℃において、臭化アルミニウム(III):24.8g(93.0mmol)を少量ずつ添加した。これを60℃に昇温して8時間攪拌した後、室温に戻し、反応液を得た。5%塩酸水溶液:700mlに、反応液を投入し、攪拌した。水層を除去し、有機層をアセトン:2000mlに投入した。析出物をろ過し、アセトン:1000mlで3回洗浄することにより、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:57gを得た。質量分析による分子量が632である結果より、生成物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンであることが示された。
[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. After the addition was completed, the reaction was continued for another hour after the temperature did not rise. Then, it poured into about 2000 mL of cold water, and the crude product was separated by filtration, washed with pure water, and dried.
The crude product was recrystallized from hot ethanol. The obtained recrystallized product was dried under reduced pressure to obtain 37.4 g of a product. IR analysis shows absorption of bromo group at 690-515 cm −1 and results of mass analysis 322 molecular weight indicate that the product is 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane. It was.
Next, 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane: 33.2 g (103.2 mmol) and 1,3-dibromobenzene: 1217 g (5161.6 mmol) obtained above were stirred in the flask, At 25 ° C. under dry nitrogen, 24.8 g (93.0 mmol) of aluminum (III) bromide was added in small portions. This was heated to 60 ° C. and stirred for 8 hours, and then returned to room temperature to obtain a reaction solution. The reaction solution was added to 700 ml of 5% aqueous hydrochloric acid solution and stirred. The aqueous layer was removed, and the organic layer was put into 2000 ml of acetone. The precipitate was filtered and washed with acetone: 1000 ml three times to obtain 57 g of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane. From the result of the molecular weight by mass spectrometry being 632, it was shown that the product was 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane.

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、化合物Cとしての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン:15.0gを得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):413(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.16、H;6.84、実測値(/%)C;93.11、H;6.82
Furthermore, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane obtained above: 32.3 g (46.1 mmol) and potassium carbonate: 1.46 g (10.6 mmol) Were stirred in a mixed solvent of tetrahydrofuran: 600 ml and methanol: 300 ml under a nitrogen atmosphere at room temperature for 4 hours. This was poured into 10% aqueous hydrochloric acid solution: 1000 ml, the precipitate was filtered, and the resulting precipitate was washed with water: 1000 ml, further washed with acetone: 1000 ml, and then dried to give 3, 5-Dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane: 15.0 g was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 413 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.16, H; 6.84, Measured value (/%) C; 93.11, H; 6.82

(合成例2〜4)
ジメチルアダマンタンに代えて、テトラメチルビアダマンタン、デカメチルペンタアダマンタン、ドデカメチルヘキサアダマンタンを用意したこと以外は、前記合成例1と同様にして、重合性化合物を得た。
なお、合成例1〜4で得られた重合性化合物の構造式を下記式(4)に示す。下記式(4)中、nは1、2、5、6の整数を表す。
(Synthesis Examples 2 to 4)
A polymerizable compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that tetramethylbiadamantane, decamethylpentaadamantane, and dodecamethylhexaadamantane were prepared instead of dimethyladamantane.
The structural formula of the polymerizable compounds obtained in Synthesis Examples 1 to 4 is shown in the following formula (4). In the following formula (4), n represents an integer of 1, 2, 5, or 6.

Figure 2013147537
Figure 2013147537

なお、上記式(4)中のn=2の重合性化合物(合成例2)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):574(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.93、H;8.07、実測値(/%)C;91.87、H;8.00
The appearance of n = 2 polymerizable compound (Synthesis Example 2) in the above formula (4), the results of mass spectrometry, and elemental analysis are shown.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 574 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.93, H; 8.07, Actual value (/%) C; 91.87, H; 8.00

また、上記式(4)n=5の重合性化合物(合成例3)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1062(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.51、H;9.49、実測値(/%)C;90.49、H;9.47
In addition, the appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound of Formula (4) n = 5 (Synthesis Example 3) are shown.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1062 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.51, H; 9.49, actual measurement value (/%) C; 90.49, H; 9.47

さらに、上記式(4)n=6の重合性化合物(合成例4)の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1223(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.28、H;9.72、実測値(/%)C;90.26、H;9.70
Furthermore, the external appearance, mass analysis, and elemental analysis results of the polymerizable compound of Formula (4) n = 6 (Synthesis Example 4) are shown.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1223 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.28, H; 9.72, Actual value (/%) C; 90.26, H; 9.70

(合成例5)
ジアマンタンを原料に用いて、Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、重合性化合物である4,9−ジエチニルジアマンタンを合成した。
得られた生成物の外観、質量分析、及び元素分析の結果を示す。これらのデータは、得られた生成物が4,9−ジエチニルジアマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):236(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.47、H;8.53、実測値(/%)C;91.45、H;8.57
(Synthesis Example 5)
Using diamantane as a raw material, Macromolecules. , 5262, 5266 (1991), 4,9-diethynyldiamantane, which is a polymerizable compound, was synthesized.
The appearance of the obtained product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown. These data indicate that the product obtained is 4,9-diethynyldiamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 236 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.47, H; 8.53, measured value (/%) C; 91.45, H; 8.57

(合成例6)
まず、前記合成例1と同様にして、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンを合成した
次に、上記で得られた3,5,−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタン:39.8g(62.9mmol)、ジクロロビストリフェニルホスフィンパラジウム:3.53g(5.0mmol)、トリフェニルホスフィン:6.60g(25.2mmol)、ヨウ化銅(II):4.79g(25.2mmol)、トリエチルアミン:750ml、エチニルベンゼン:38.5g(377.7mmol)をフラスコに添加し、95℃で6時間攪拌した。反応液をアセトン1Lに投入し、析出固体を2mol/L塩酸水溶液1L、アセトン1Lで洗浄後、減圧乾燥させることで、重合性化合物としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)アダマンタン:37.4gを得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ビス(フェニルエチニル)フェニル)アダマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):717(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.81、H;6.19、実測値(/%)C;93.75、H;6.15
(Synthesis Example 6)
First, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane was synthesized in the same manner as in Synthesis Example 1. Next, 3,5, -dimethyl-1 obtained above was synthesized. , 7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane: 39.8 g (62.9 mmol), dichlorobistriphenylphosphine palladium: 3.53 g (5.0 mmol), triphenylphosphine: 6.60 g (25.2 mmol) , Copper (II) iodide: 4.79 g (25.2 mmol), triethylamine: 750 ml, ethynylbenzene: 38.5 g (377.7 mmol) were added to the flask and stirred at 95 ° C. for 6 hours. The reaction solution was poured into 1 L of acetone, and the precipitated solid was washed with 1 L of 2 mol / L hydrochloric acid aqueous solution and 1 L of acetone, and then dried under reduced pressure, whereby 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,3) as a polymerizable compound was obtained. 5-bis (phenylethynyl) phenyl) adamantane: 37.4 g was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-bis (phenylethynyl) phenyl) adamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 717 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.81, H; 6.19, Measured value (/%) C; 93.75, H; 6.15

(合成例7)
5Lナスフラスコに、前記合成例1で得られた3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン14.4g(34.9mmol)、キノリン67.4g(522mmol)、5%パラジウム−炭酸カルシウム0.37g(0.174mmol)、テトラヒドロフラン(1000mL)及び攪拌子を投入し、水素気流下、室温で攪拌を開始した。水素3.35L(139mmol)が消費された時点で、窒素を導入して反応を停止させた。反応液を濾過後、濾液を減圧留去し、得られた個体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製することで、重合性化合物としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタン18.1gを得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタン(式(5)におけるn=1)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):420(M+)
元素分析:理論値(/%)C;91.37、H;8.63、実測値(/%)C;91.35、H;8.60
(Synthesis Example 7)
In a 5-L eggplant flask, 14.4 g (34.9 mmol) of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane obtained in Synthesis Example 1 and 67.4 g (522 mmol) of quinoline were obtained. 5% palladium-calcium carbonate 0.37 g (0.174 mmol), tetrahydrofuran (1000 mL) and a stirrer were added, and stirring was started at room temperature under a hydrogen stream. When 3.35 L (139 mmol) of hydrogen was consumed, nitrogen was introduced to stop the reaction. After filtering the reaction solution, the filtrate was distilled off under reduced pressure, and the resulting solid was purified by silica gel column chromatography to obtain 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-divinyl as a polymerizable compound. 18.1 g of phenyl) adamantane was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-divinylphenyl) adamantane (n = 1 in formula (5)).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 420 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 91.37, H; 8.63, Actual value (/%) C; 91.35, H; 8.60

Figure 2013147537
Figure 2013147537

(合成例8)
3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンに代えて、前記合成例2で得られた3,3’,5,5’−テトラメチル−7,7’−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)−1,1’−ビアダマンタンを用意した以外は、前記合成例7と同様にして重合性化合物を得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,3’,5,5’−テトラメチル−7,7’−ビス(3,5−ジビニルフェニル)−1,1’−ビアダマンタン(式(5)におけるn=2)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):583(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.66、H;9.34、実測値(/%)C;90.61、H;9.29
(Synthesis Example 8)
Instead of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-7,7 ′ obtained in Synthesis Example 2 was used. A polymerizable compound was obtained in the same manner as in Synthesis Example 7 except that -bis (3,5-diethynylphenyl) -1,1'-biadamantane was prepared.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl-7,7′-bis (3,5-divinylphenyl) -1,1′-biadamantane (formula ( It is shown that n = 2) in 5).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 583 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.66, H; 9.34, Measured value (/%) C; 90.61, H; 9.29

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

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

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

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

(合成例13)
前記合成例7と同様にして、水素1.68L(79.5mmol)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、重合性化合物としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3−ビニルフェニル−5−エチニルフェニル)アダマンタン18.1gを得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が3,5−ジメチル−1,7−ビス(3−ビニルフェニル−5−エチニルフェニル)アダマンタン(式(6)におけるn=1)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):416(M+)
元素分析:理論値(/%)C;92.26、H;7.74、実測値(/%)C;92.27、H;7.72
(Synthesis Example 13)
In the same manner as in Synthesis Example 7, when 1.68 L (79.5 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-vinylphenyl-) as a polymerizable compound. 18.1 g of 5-ethynylphenyl) adamantane was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 3,5-dimethyl-1,7-bis (3-vinylphenyl-5-ethynylphenyl) adamantane (n = 1 in formula (6)). ing.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 416 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 92.26, H; 7.74, Actual value (/%) C; 92.27, H; 7.72

Figure 2013147537
Figure 2013147537

(合成例14)
まず、Journal of Organic Chemistry.,39,2987-3003(1974)に記載の合成法に従って、4,9−ジブロモジアマンタンを合成した。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1に見られること、質量分析による分子量が346である結果より、生成物が4,9−ジブロモジアマンタンであることが示された。
次に、合成例1での合成中間体としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタンに代えて4,9−ジブロモジアマンタン:35.7g(103.1mmol)を用いた以外は、前記合成例1と同様な方法で反応させることにより、4,9−ビス(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタン:56gを得た。質量分析による分子量が656である結果より、生成物が4,9−ビス(3,5−ジブロモフェニル)ジアマンタンであることが示された。
(Synthesis Example 14)
First, 4,9-dibromodiamantane was synthesized according to the synthesis method described in Journal of Organic Chemistry., 39, 2987-3003 (1974). Absorption of bromo group was observed at 690 to 515 cm −1 by IR analysis, and the result of molecular weight 346 by mass spectrometry indicated that the product was 4,9-dibromodiamantane.
Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane as a synthesis intermediate in Synthesis Example 1, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane, Instead, 4,9-bis (3,5-dibromophenyl) was reacted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 3,5.7 g (103.1 mmol) of 4,9-dibromodiamantane was used. ) Diamantane: 56 g was obtained. From the result of the molecular weight of 656 by mass spectrometry, it was shown that the product was 4,9-bis (3,5-dibromophenyl) diamantane.

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、4,9−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタン:14.3gを得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が4,9−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ジアマンタンであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):436(M+)
元素分析:理論値(/%)C;93.54、H;6.46、実測値(/%)C;93.46、H;6.38
Further, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane as the final product in Synthesis Example 1, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3, Synthetic Example 1 except that instead of 5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane, 38.8 g (53.5 mmol) of 4,9-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) diamantane obtained above was used. By making it react by the same reaction, 4,9-bis (3,5-diethynylphenyl) diamantane: 14.3g was obtained.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is 4,9-bis (3,5-diethynylphenyl) diamantane.
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 436 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 93.54, H; 6.46, Actual value (/%) C; 93.46, H; 6.38

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

Figure 2013147537
Figure 2013147537

(合成例15)
ジアマンタンに代えて、ヘキサ(ジアマンタン)を用意したこと以外は、前記合成例13と同様にして、ジブロモヘキサ(ジアマンタン)を得た。IR分析によりブロモ基の吸収が690〜515cm−1にみられること、質量分析による分子量が1278である結果より、生成物がジブロモヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。
次に合成例1での合成中間体としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ジブロモアダマンタンに代えてジブロモヘキサ(ジアマンタン):131.7g(103.1mmol)を用いた以外は、前記合成例1と同様な方法で反応させることにより、ビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):134gを得た。質量分析による分子量が1587である結果より、生成物がビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。
(Synthesis Example 15)
Dibromohexa (diamantane) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 13 except that hexa (diamantane) was prepared instead of diamantane. Absorption of bromo group was observed at 690 to 515 cm −1 by IR analysis and the molecular weight by mass spectrometry was 1278, indicating that the product was dibromohexa (diamantane).
Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-dibromophenyl) adamantane as a synthetic intermediate in Synthesis Example 1, in place of 3,5-dimethyl-1,7-dibromoadamantane Bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane): 134 g by reacting in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 131.7 g (103.1 mmol) was used. Got. The result of the molecular weight by mass spectrometry being 1587 showed that the product was bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane).

次に、合成例1での合成中間体としての3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンの合成において、3,5,−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジブロモフェニル)アダマンタンに代えて、上記で得られたビス(3,5−ジブロモフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):99.7g(62.8mmol)を用いた以外は合成例1と同様な反応で反応させることにより、ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):76gを得た。質量分析による分子量が1656である結果より、生成物がビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)であることが示された。   Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) adamantane as a synthesis intermediate in Synthesis Example 1, 3,5, -dimethyl-1,7- Synthetic Example 1 except that bis (3,5-dibromophenyl) hexa (diamantane): 99.7 g (62.8 mmol) obtained above was used instead of bis (3,5-dibromophenyl) adamantane By reacting in the same manner, 76 g of bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane) was obtained. From the result of the molecular weight by mass spectrometry being 1656, it was shown that the product was bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane).

さらに合成例1での3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)アダマンタンに代えて、上記で得られたビス(3,5−ジトリメチルシリルエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)88.6g(53.5mmol)を用いた以外は合成例1と同様な反応で反応させることにより、ビス(3,5−ジエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):44gを得た。   Further, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane in Synthesis Example 1, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-ditrimethylsilylethynyl) The reaction is conducted in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 88.6 g (53.5 mmol) of bis (3,5-ditrimethylsilylethynylphenyl) hexa (diamantane) obtained above is used instead of (phenyl) adamantane. This gave 44 g of bis (3,5-diethynylphenyl) hexa (diamantane).

次に、合成例7での3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジビニルフェニル)アダマンタンの合成において、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタンに代えて、上記で得られたビス(3,5−ジエチニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):47.7g(34.9mmol)を用いた以外は合成例7と同様な反応で反応させることにより、重合体化合物としてビス(3,5−ジビニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン):34.2gを得た。
以下に生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物がビス(3,5−ジビニルフェニル)ヘキサ(ジアマンタン)(式(6)におけるn=6)であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1378(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.77、H;9.23、実測値(/%)C;90.71、H;9.14
Next, in the synthesis of 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-divinylphenyl) adamantane in Synthesis Example 7, 3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynyl) Instead of (phenyl) adamantane, the reaction is carried out in the same manner as in Synthesis Example 7, except that 47.7 g (34.9 mmol) of bis (3,5-diethynylphenyl) hexa (diamantane) obtained above is used. As a result, 34.2 g of bis (3,5-divinylphenyl) hexa (diamantane) was obtained as a polymer compound.
The appearance of the product, the results of mass spectrometry and elemental analysis are shown below. These data indicate that the compound obtained above is bis (3,5-divinylphenyl) hexa (diamantane) (n = 6 in formula (6)).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1378 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 90.77, H; 9.23, Measured value (/%) C; 90.71, H; 9.14

(合成例16)
Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、原料にジアマンタンでなく、ヘキサアダマンタンを使用し、生成物(重合体化合物)を得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が式(8)におけるn=6で示される化合物Cであることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1023(M+)
元素分析:理論値(/%)C;89.17、H;10.83、実測値(/%)C;89.11、H;10.78
(Synthesis Example 16)
Macromolecules. , 5262, 5266 (1991), hexaadamantane was used instead of diamantane as a raw material to obtain a product (polymer compound).
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 compound C represented by n = 6 in formula (8).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1023 (M +)
Elemental analysis: Theoretical value (/%) C; 89.17, H; 10.83, Actual value (/%) C; 89.11, H; 10.78

Figure 2013147537
Figure 2013147537

(合成例17)
Macromolecules., 5262, 5266 (1991)に記載の合成法に従って、原料にジアマンタンでなく、ヘキサジアマンタンを使用し、生成物(重合体化合物)を得た。
以下に、生成物の外観、質量分析および元素分析の結果を示す。これらのデータは、上記で得られた化合物が式(9)で示される化合物であることを示している。
外観:白色固体
MS(FD)(m/z):1167(M+)
元素分析:理論値(/%)C;90.51、H;9.49、実測値(/%)C;90.49、H;9.47
(Synthesis Example 17)
Macromolecules. , 5262, 5266 (1991), hexadiamantane was used instead of diamantane as a raw material to obtain a product (polymer compound).
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 a compound represented by the formula (9).
Appearance: White solid MS (FD) (m / z): 1167 (M +)
Elemental analysis: theoretical value (/%) C; 90.51, H; 9.49, actual measurement value (/%) C; 90.49, H; 9.47

Figure 2013147537
Figure 2013147537

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

Figure 2013147537
Figure 2013147537

[2]重合体の合成
以降の絶縁膜の評価で必要となる重合体化は前記合成例、後述する実施例、比較例に従い、適宜必要な量を確保した。
[2] Polymer synthesis Polymerization required in the subsequent evaluation of the insulating film was appropriately secured in accordance with the synthesis examples, examples described later, and comparative examples.

(実施例1)
前記合成例1で得られた重合体化合物である、3,5−ジメチル−1,7−ビス(3,5−ジエチニルフェニル)アダマンタン5.00g(12.1mmol)、トルエン 276g、ドデシル硫酸ナトリウム(HLB値40)44.2g(153mmol)、水447gを1000mLビーカーに入れ、高圧ホモジナイザー(NIRO SOAVI社製PANDA2K型)を用いて、60barの圧力で、1時間循環させて、乳化液を調整した。この乳化液に、アゾビスイソブチロニトリル0.600g(3.64mmol)を加えて、85℃で8時間攪拌することにより乳化重合を行った。GPCによりポリマー面積比が99%以上(モノマー面積比が1%以下)であることを確認した。この溶液に食塩111gを加えて30分間攪拌した後、メタノール3000mLを注いだ。得られた析出物を濾別し、エタノールと水の混合溶媒(体積比1:1)500mLで洗浄した後、減圧乾燥することにより重合体の固形物4.6g(収率92%)を得た。GPCにより得られた樹脂の重量平均分子量(Mw)は28,000、数平均分子量(Mn)は14,700であった。
また、絶対分子量と固有粘度を測定し、絶対分子量と固有粘度の対数をプロットすることで得られる傾きの値である分子形態パラメータαを算出したところ、α=0.15であった。
Example 1
3,5-dimethyl-1,7-bis (3,5-diethynylphenyl) adamantane 5.00 g (12.1 mmol), toluene 276 g, sodium dodecyl sulfate, which are the polymer compounds obtained in Synthesis Example 1 (HLB value 40) 44.2 g (153 mmol) and 447 g of water were placed in a 1000 mL beaker and circulated for 1 hour at a pressure of 60 bar using a high pressure homogenizer (NIDO SOAVI PANDA2K type) to prepare an emulsion. . Emulsion polymerization was performed by adding 0.600 g (3.64 mmol) of azobisisobutyronitrile to this emulsion and stirring at 85 ° C. for 8 hours. It was confirmed by GPC that the polymer area ratio was 99% or more (monomer area ratio was 1% or less). After adding 111 g of salt to this solution and stirring for 30 minutes, 3000 mL of methanol was poured. The obtained precipitate was separated by filtration, washed with 500 mL of a mixed solvent of ethanol and water (volume ratio 1: 1), and then dried under reduced pressure to obtain 4.6 g of a polymer solid (yield 92%). It was. The weight average molecular weight (Mw) of the resin obtained by GPC was 28,000, and the number average molecular weight (Mn) was 14,700.
Moreover, when the absolute molecular weight and the intrinsic viscosity were measured, and the molecular morphology parameter α, which was a slope value obtained by plotting the logarithm of the absolute molecular weight and the intrinsic viscosity, was calculated, α = 0.15.

なお、本実施例および後述する他の実施例、比較例における重合体の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、分散比(Mw/Mn)については、ゲルパーミュエーションクロマトグラフ(GPC)装置(東ソー株式会社製、HLC−8220GPC)を用い、また、カラムとして、TSKgel GMHXL(ポリスチレン換算排除限界4×10(推定))×2本およびTSKgel G2000HXL(ポリスチレン換算排除限界1×10)×2本を直列接続して、検出器として、屈折率計(RI)または紫外・可視検出器(UV(254nm))を用いて測定を行い、RIまたはUVで得られた結果を解析することにより求めた。また、測定条件としては、移動相:テトラヒドロフラン、温度:40℃、流量:1.00mL/min、試料濃度:0.1wt%テトラヒドロフラン溶液とした。 In addition, about the weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and dispersion ratio (Mw / Mn) of the polymer in this example and other examples and comparative examples described later, gel permeation chromatograph ( GPC) apparatus (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220GPC), and as columns, two TSKgel GMHXL (polystyrene conversion exclusion limit 4 × 10 2 (estimated)) and TSKgel G2000HXL (polystyrene conversion exclusion limit 1 × 10) 4 ) Connect x2 in series, measure using refractometer (RI) or ultraviolet / visible detector (UV (254nm)) as detector, and analyze results obtained by RI or UV Was determined by The measurement conditions were mobile phase: tetrahydrofuran, temperature: 40 ° C., flow rate: 1.00 mL / min, sample concentration: 0.1 wt% tetrahydrofuran solution.

さらに、分子形態パラメータαを求めるのに必要な絶対分子量と固有粘度は、測定機種に東ソー(株)製HLC−8220GPCと、検出器にViscotec製 TriSEC302TDを用いて測定し、移動相:テトラヒドロフラン、温度:40℃、光散乱角度:7度、試料濃度0.1wt%テトラヒドロフラン溶液とした。   Further, the absolute molecular weight and intrinsic viscosity necessary for determining the molecular form parameter α were measured using an HLC-8220GPC manufactured by Tosoh Corporation as a measurement model and TriSEC302TD manufactured by Viscotec as a detector, and a mobile phase: tetrahydrofuran, temperature. : 40 ° C., light scattering angle: 7 °, sample concentration 0.1 wt% tetrahydrofuran solution.

(実施例2〜15)
合成例2〜15で得た重合性化合物を用い、実施例1と同様に重合を行い、表2に示す特性の重合体を得た。
(Examples 2 to 15)
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 using the polymerizable compounds obtained in Synthesis Examples 2 to 15, and polymers having the characteristics shown in Table 2 were obtained.

(比較例1)
前記合成例16で合成された重合性化合物:5gを1,3−ジメトキシベンゼン:45gに溶解させ、乾燥窒素下170℃で3時間反応させた。その後、150℃で6時間反応させ、反応液を、10倍の体積のメタノール/テトラヒドロフラン=3/1の混合溶媒に滴下して沈殿物を集めて乾燥し、2.8gの重合体を得た。
前記手順で得た重合体の特性を表2に示す。
(Comparative Example 1)
The polymerizable compound synthesized in Synthesis Example 16: 5 g was dissolved in 1,3-dimethoxybenzene: 45 g and reacted at 170 ° C. for 3 hours under dry nitrogen. Thereafter, the mixture was reacted at 150 ° C. for 6 hours. The reaction solution was dropped into a mixed solvent of 10 times volume of methanol / tetrahydrofuran = 3/1, and the precipitate was collected and dried to obtain 2.8 g of a polymer. .
The properties of the polymer obtained by the above procedure are shown in Table 2.

(比較例2)
合成例17で得た化合物を比較例2に用い、比較例1と同様に重合を行い、表2に示す特性の重合体を得た。
(Comparative Example 2)
Using the compound obtained in Synthesis Example 17 in Comparative Example 2, polymerization was performed in the same manner as in Comparative Example 1 to obtain a polymer having the characteristics shown in Table 2.

(比較例3)
合成例11で合成された重合性化合物:5gとアゾビスイソブチロニトリル:0.12gとをトルエン:250gに溶解させ、乾燥窒素下80℃で3時間反応させた。その後、反応液を、10倍の体積のメタノール/テトラヒドロフラン=3/1の混合溶媒に滴下して沈殿物を集めて乾燥し、2.5gの表2に示す特性の重合体を得た。
(Comparative Example 3)
The polymerizable compound synthesized in Synthesis Example 11: 5 g and azobisisobutyronitrile: 0.12 g were dissolved in toluene: 250 g and reacted at 80 ° C. for 3 hours under dry nitrogen. Thereafter, the reaction solution was dropped into a 10-fold volume of a mixed solvent of methanol / tetrahydrofuran = 3/1, and the precipitate was collected and dried to obtain 2.5 g of a polymer having the characteristics shown in Table 2.

Figure 2013147537
Figure 2013147537

[3]膜形成用組成物の調製
(実施例16)
上記実施例1で得た重合体2gを、シクロペンタノン:18gに溶解させ、フィルターでろ過することにより、膜形成用ワニスとしての膜形成用組成物とした。
[3] Preparation of film-forming composition (Example 16)
2 g of the polymer obtained in Example 1 was dissolved in 18 g of cyclopentanone and filtered through a filter to obtain a film-forming composition as a film-forming varnish.

(実施例17〜30、比較例4〜6)
実施例2〜15(それぞれ実施例17〜30に対応)、および比較例1〜3(それぞれ比較例4〜6に対応)の重合体2gを用いる以外、実施例16と同様にして、膜形成用ワニスとしての膜形成用組成物を得た。
(Examples 17-30, Comparative Examples 4-6)
Film formation in the same manner as in Example 16 except that the polymer 2g of Examples 2 to 15 (corresponding to Examples 17 to 30 respectively) and Comparative Examples 1 to 3 (corresponding to Comparative Examples 4 to 6 respectively) is used. A film-forming composition as a varnish was obtained.

[4]絶縁膜の形成(膜付き基板の作製)
前記実施例16〜30および比較例4〜6で得られた膜形成用ワニスとしての膜形成用組成物を用い、以下のようにして絶縁膜を形成した。
まず、膜形成用ワニスとしての膜形成用組成物を、スピンコーターにより、シリコンウエハ上に塗布した。この際、熱処理後の絶縁膜の厚さが、1000nmとなるように、スピンコーターの回転数と時間を設定した。
次に、上記のようにして塗膜が設けられたシリコンウエハを、200℃のホットプレート上に1分間置き、塗膜中に含まれる溶媒(シクロペンタノン)を除去した。
その後、乾燥した塗膜が設けられたシリコンウエハについて、400℃のオーブン中で窒素雰囲気下30分間の熱処理(焼成処理)を施すことにより、塗膜を構成するプレポリマーを硬化させ、絶縁膜を形成し、膜付き基板(絶縁膜付き基板)を得た。
[4] Formation of insulating film (production of substrate with film)
Using the film forming compositions as the film forming varnishes obtained in Examples 16 to 30 and Comparative Examples 4 to 6, insulating films were formed as follows.
First, a film forming composition as a film forming varnish was applied onto a silicon wafer by a spin coater. At this time, the rotation speed and time of the spin coater were set so that the thickness of the insulating film after the heat treatment was 1000 nm.
Next, the silicon wafer provided with the coating film as described above was placed on a hot plate at 200 ° C. for 1 minute to remove the solvent (cyclopentanone) contained in the coating film.
Thereafter, the silicon wafer provided with the dried coating film is subjected to a heat treatment (baking treatment) for 30 minutes in a nitrogen atmosphere in an oven at 400 ° C., thereby curing the prepolymer constituting the coating film, Thus, a substrate with a film (substrate with an insulating film) was obtained.

[5]絶縁膜(膜付き基板)についての評価
前記実施例および比較例にかかる絶縁膜(膜付き基板)の誘電率、破壊電圧、リーク電流および熱分解温度のそれぞれの特性を、下記の評価方法により評価した。
[5] Evaluation of Insulating Film (Substrate with Film) Each characteristic of dielectric constant, breakdown voltage, leakage current, and thermal decomposition temperature of the insulating film (substrate with film) according to the examples and comparative examples is evaluated as follows. The method was evaluated.

(1)誘電率
誘電率は、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495を用いて評価した。なお、400℃1時間の熱処理による誘電率の変化率は、((熱処理後の値)−(熱処理前の値)/(熱処理前の値))×100の計算式で求めた。
(1) Dielectric constant The dielectric constant was evaluated using an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd. Note that the change rate of the dielectric constant by heat treatment at 400 ° C. for 1 hour was obtained by a calculation formula of ((value after heat treatment) − (value before heat treatment) / (value before heat treatment)) × 100.

(2)破壊電圧、リーク電流
破壊電圧、リーク電流は、誘電率と同様に、日本エス・エス・エム(株)製、自動水銀プローブCV測定装置SSM495を用いて評価した。
破壊電圧は、1×10−2Aの電流が流れた時に印加した電圧を破壊電圧とし、電界強度(1×10−2Aの電流が流れた時に印加した電圧(MV)を膜厚(cm)で除した値。単位:MV/cm)で示した。なお、破壊電圧の変化率は、値が正の値になるように、((熱処理後の値)−(熱処理前の値)/(熱処理前の値))×100、あるいは、((熱処理前の値)−(熱処理後の値)/(熱処理前の値))×100の計算式で求めた。
リーク電流は、1MV/cmの電界強度の時に流れる電流値をリーク電流とし、電流密度(1MV/cmの電界強度の時に流れる電流値(A)を、自動水銀プローブCV測定装置の水銀電極面積(cm)で除した値。単位:A/cm)で示した。なお、リーク電流の変化は、熱処理後の値を熱処理前の値で除し、熱処理前の何倍に変化したかを求めた。
(2) Breakdown voltage and leakage current The breakdown voltage and leakage current were evaluated using an automatic mercury probe CV measuring device SSM495 manufactured by Nippon SSM Co., Ltd., as with the dielectric constant.
The breakdown voltage is a voltage applied when a current of 1 × 10 −2 A flows, and a breakdown voltage, and the electric field strength (voltage (MV) applied when a current of 1 × 10 −2 A flows) is expressed as a film thickness (cm The value divided by), expressed in units of MV / cm). The change rate of the breakdown voltage is ((value after heat treatment) − (value before heat treatment) / (value before heat treatment)) × 100 or ((before heat treatment) so that the value becomes a positive value. Value) − (value after heat treatment) / (value before heat treatment)) × 100.
The leakage current is defined as a leakage current that flows when the electric field intensity is 1 MV / cm, and the current density (A) that flows when the electric field intensity is 1 MV / cm is the mercury electrode area of the automatic mercury probe CV measuring device ( the value obtained by dividing the cm 2) unit:. shown in A / cm 2). The change in leakage current was determined by dividing the value after heat treatment by the value before heat treatment to determine how many times it changed before heat treatment.

(3)ガラス転移温度
上記で得た400℃1時間の熱処理前後のシリコンウエハ上の絶縁膜を削り取り、これをそれぞれ測定試料として、ティー・エイ・インスツルメント社製の示差走査熱量計DSC−Q1000装置で評価した。測定温度範囲を、250〜450℃とし、昇温速度を2℃/分とした。ガラス転移温度の評価は、250〜450℃の温度範囲においてリバースヒートフローでの変極点から解析して求めた。
ガラス転移温度の変化率は、破壊電圧の変化率と同様に、((熱処理後の値)−(熱処理前の値)/(熱処理前の値))×100の計算式で求めた。
(3) Glass transition temperature The above-obtained insulating film on the silicon wafer before and after the heat treatment at 400 ° C. for 1 hour was scraped off, and this was used as a measurement sample, respectively, as a differential scanning calorimeter DSC- manufactured by TA Instruments Inc. Evaluation was performed with a Q1000 apparatus. The measurement temperature range was 250 to 450 ° C., and the temperature increase rate was 2 ° C./min. The glass transition temperature was evaluated by analyzing from the inflection point in reverse heat flow in the temperature range of 250 to 450 ° C.
The change rate of the glass transition temperature was determined by a calculation formula of ((value after heat treatment) − (value before heat treatment) / (value before heat treatment)) × 100, similarly to the change rate of breakdown voltage.

(4)弾性率
弾性率は、MTS社製薄膜機械的特性測定装置ナノインデンターで薄膜測定用プログラムを用いて、押し込み深さが膜厚の10分の1までの信号が安定した領域で評価した。
弾性率の変化率は、破壊電圧の変化率と同様に、((熱処理後の値)−(熱処理前の値)/(熱処理前の値))×100の計算式で求めた。
前記評価結果を表3、4、5に示す。
(4) Modulus of elasticity Modulus of elasticity is evaluated in a region where the signal with an indentation depth of up to one-tenth of the film thickness is stable by using a thin film measuring program with a thin film mechanical property measuring device Nanoindenter manufactured by MTS. did.
The change rate of the elastic modulus was obtained by the calculation formula of ((value after heat treatment) − (value before heat treatment) / (value before heat treatment)) × 100, similarly to the change rate of the breakdown voltage.
The evaluation results are shown in Tables 3, 4, and 5.

Figure 2013147537
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Figure 2013147537
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Figure 2013147537
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表3、4、5で明らかなように、各実施例では、誘電率、破壊電圧、リーク電流、ガラス転位温度および弾性率の各評価項目について、400℃1時間の熱処理前から熱処理後への変化率が低く抑制されており、特にこのような傾向は、誘電率において特に顕著に認められ、その変化率が加熱前後においても5%以下に抑制されていた。
これに対して、各比較例では、前記各評価項目について、熱処理前から熱処理後への変化率が大きく、特にこのような傾向は、誘電率において特に顕著に認められた。また、加熱前後においても特性値の変化は大きかった。
As is apparent from Tables 3, 4, and 5, in each example, each evaluation item of dielectric constant, breakdown voltage, leakage current, glass transition temperature, and elastic modulus was evaluated from before heat treatment at 400 ° C. for 1 hour to after heat treatment. The rate of change was suppressed to a low level. Such a tendency was particularly noticeable in the dielectric constant, and the rate of change was suppressed to 5% or less even before and after heating.
On the other hand, in each comparative example, the rate of change from before heat treatment to after heat treatment was large for each of the evaluation items, and such a tendency was particularly noticeable in the dielectric constant. Moreover, the change of the characteristic value was large before and after heating.

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

Claims (18)

分子内に、アダマンタン型のかご型構造を含む部分構造と、重合反応に寄与する重合性反応基とを有する重合性化合物を重合することにより得られる重合体であって、Mark−Houwink−Sakurada式を用いて求められた分子量のべき数である分子形態パラメータα値0.1以上0.5以下を有するものであることを特徴とする重合体。 A polymer obtained by polymerizing a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane-type cage structure in the molecule and a polymerizable reactive group that contributes to the polymerization reaction, the Mark-Houwink-Sakurada formula A polymer having a molecular form parameter α value of 0.1 or more and 0.5 or less, which is a power of a molecular weight obtained using 前記重合体のべき数である分子形態パラメータα値が0.1以上0.4以下である請求項1に記載の重合体。 2. The polymer according to claim 1, wherein a molecular form parameter α value which is a power of the polymer is 0.1 or more and 0.4 or less. 前記重合体の重量平均分子量が15,000以上200,000以下である請求項1または請求項2に記載の重合体。 The polymer according to claim 1 or 2, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 15,000 or more and 200,000 or less. 前記重合性化合物の重合性反応基が、芳香環と、当該芳香環に直接結合するエチニル基またはビニル基とを有するものであり、
前記重合性化合物において、前記芳香環由来の炭素の数は、当該重合性化合物全体の炭素の数に対して、15%以上、38%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の重合体。
The polymerizable reactive group of the polymerizable compound has an aromatic ring and an ethynyl group or a vinyl group directly bonded to the aromatic ring,
The number of carbons derived from the aromatic ring in the polymerizable compound is 15% or more and 38% or less with respect to the number of carbons in the entire polymerizable compound. The polymer of any one of these.
前記芳香環は、前記かご型構造に直接結合したものである請求項4に記載の重合体。 The polymer according to claim 4, wherein the aromatic ring is directly bonded to the cage structure. 前記重合性反応基は、2つのエチニル基またはビニル基を有し、一方の前記エチニル基または前記ビニル基は、他方の前記エチニル基または前記ビニル基のメタ位に存在するものである請求項4または5に記載の重合体。 5. The polymerizable reactive group has two ethynyl groups or vinyl groups, and the one ethynyl group or vinyl group is present at the meta position of the other ethynyl group or vinyl group. Or 5. The polymer according to 5. 2つの前記エチニル基または前記ビニル基は、いずれも、前記芳香環が前記かご型構造に結合する部位のメタ位に存在するものである請求項6に記載の重合体。 The polymer according to claim 6, wherein each of the two ethynyl groups or the vinyl group is present at a meta position of a site where the aromatic ring is bonded to the cage structure. 前記部分構造は、アダマンタン構造を有するものである請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の重合体。 The polymer according to any one of claims 1 to 7, wherein the partial structure has an adamantane structure. 前記アダマンタン構造は、置換基としてメチル基を有するものである請求項8に記載の重合体。 The polymer according to claim 8, wherein the adamantane structure has a methyl group as a substituent. 前記重合性化合物は、下記式(1)または(2)で表される構造を有するものである請求項9に記載の重合体。
Figure 2013147537
Figure 2013147537
[式中、nは1〜5の整数を表す。]
The polymer according to claim 9, wherein the polymerizable compound has a structure represented by the following formula (1) or (2).
Figure 2013147537
Figure 2013147537
[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ないし請求項7のいずれか1項に記載の重合体。 The polymer according to any one of claims 1 to 7, wherein the partial structure has a diamantane structure. 請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の重合体を含む膜形成用組成物。 The composition for film formation containing the polymer of any one of Claim 1 thru | or 11. 膜形成に際して熱分解することにより、膜中に空孔を形成する機能を有する空孔形成材を含まない請求項12に記載の膜形成用組成物。 The film-forming composition according to claim 12, which does not contain a pore-forming material having a function of forming pores in the film by thermal decomposition during film formation. 請求項12または請求項13に記載の膜形成用組成物を用いて形成された絶縁膜。 An insulating film formed using the film-forming composition according to claim 12. 誘電率が1.80以上2.30以下である請求項14に記載の絶縁膜。 The insulating film according to claim 14, wherein the dielectric constant is 1.80 or more and 2.30 or less. 窒素雰囲気下で、400℃1時間の熱処理を加えた後の、誘電率の変化率が3%以下である第(14)項または第(15)項に記載の絶縁膜。 The insulating film according to (14) or (15), wherein the rate of change in dielectric constant is 3% or less after a heat treatment at 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere. 請求項14ないし請求項16のいずれか1項に記載の絶縁膜を備えたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising the insulating film according to claim 14. 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と水とを必須成分として、懸濁重合または乳化重合することを特徴とする、請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の重合体の製造方法。 Suspension polymerization or emulsion polymerization using a polymerizable compound having a partial structure including an adamantane cage structure in the molecule and a polymerizable reactive group contributing to the polymerization reaction and water as essential components The method for producing a polymer according to any one of claims 1 to 11, wherein:
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