JP2006182811A - Coating liquid for forming silica-based film - Google Patents

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昌 高濱
Yoshikane Sakamoto
好謙 坂本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating liquid for forming a silica-based film which gives an interlayer insulation film having a low dielectric constant. <P>SOLUTION: The coating liquid comprises a siloxane polymer, a basic compound and an organic solvent, where the basic compound is at least one selected from among organic ammonium salts and silazanes in an amount of 0.2-10 mass% based on the siloxane polymer and the siloxane polymer is a reaction product obtained by a hydrolysis reaction of at least one selected from among silane compounds represented by the formula: R<SB>4-n</SB>Si(OR')<SB>n</SB>(wherein R is a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group and at least one of Rs is an alkyl group or a phenyl group; R' is an alkyl group or a phenyl group; and n is an integer of 2-4). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリカ系被膜形成用塗布液に関する。   The present invention relates to a coating liquid for forming a silica-based film.

従来より、半導体素子や液晶素子の基板製造において使用される平坦化膜や層間絶縁膜として、SOG(スピンオングラス)法によるシリカ系被膜がよく用いられる。この手法は、アルコキシシランの加水分解物等を含む塗布液を、基材上にスピンコート法等により塗布した後、加熱処理することによりシリカ系被膜を形成する方法である。   Conventionally, silica-based coatings by the SOG (spin on glass) method are often used as planarization films and interlayer insulating films used in the manufacture of substrates for semiconductor elements and liquid crystal elements. This technique is a method in which a silica-based coating is formed by applying a coating solution containing a hydrolyzate of alkoxysilane or the like on a substrate by a spin coating method or the like, followed by heat treatment.

かかるSOG法によりシリカ系被膜を形成するための塗布液(シリカ系被膜形成用塗布液)に関して種々の提案がなされている(例えば、下記特許文献1,2,3)。   Various proposals have been made regarding coating solutions (silica-based coating forming coating solutions) for forming a silica-based coating by the SOG method (for example, Patent Documents 1, 2, and 3 below).

特開2001−131479号公報JP 2001-131479 A 特開2001−115029号公報JP 2001-115029 A 特開2004−96076号公報JP 2004-96076 A

近年、半導体素子や液晶素子の分野においては、高集積化、高速化、多機能化等の要求に応えるために、層間絶縁膜にあっては、より低誘電率のものが要求されている。
しかしながら、従来の、アルコキシシランの加水分解物等を含む塗布液を塗布して成膜されたシリカ系被膜では、十分な低誘電率が得られないことがあった。
本発明は、上記の従来技術の問題点を克服し、課題を解決するためになされたものであって、従来のものよりもより低誘電率な層間絶縁膜を得ることができるシリカ系被膜形成用塗布液を提供することを目的とする。
In recent years, in the field of semiconductor elements and liquid crystal elements, in order to meet the demands for higher integration, higher speed, more functions, etc., an interlayer insulating film having a lower dielectric constant is required.
However, a conventional silica-based film formed by applying a coating solution containing an alkoxysilane hydrolyzate or the like may not have a sufficiently low dielectric constant.
The present invention has been made to overcome the above-mentioned problems of the prior art and to solve the problems, and is capable of forming an interlayer insulating film having a lower dielectric constant than the conventional one. An object of the present invention is to provide an application liquid.

上記の目的を達成するために、本発明のシリカ系被膜形成用塗布液は、シロキサンポリマー、塩基性化合物および有機溶剤を含むことを特徴とする。
これにより、該塗布液を塗布した後の加熱処理時に、該塩基性化合物がシロキサンポリマー同士の縮重合を促進するため、形成されるシリカ系被膜中の有機成分が従来のものよりも多くなり低誘電率化を達成することができたものと推測される。
In order to achieve the above object, the coating liquid for forming a silica-based film of the present invention comprises a siloxane polymer, a basic compound, and an organic solvent.
As a result, during the heat treatment after applying the coating liquid, the basic compound promotes the condensation polymerization of the siloxane polymers, so that the organic component in the formed silica-based film is higher than that of the conventional one. It is presumed that the dielectric constant could be achieved.

本発明によれば、塩基性化合物を含むことにより、成膜されるシリカ系被膜の誘電率を十分に低くすることができる。   According to this invention, the dielectric constant of the silica-type film formed into a film can be made low enough by including a basic compound.

本発明のシリカ系被膜形成用塗布液に含まれる塩基性化合物は、使用するシロキサンポリマーおよび有機溶剤との相溶性に問題がないものであれば特に限定されないが、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環式アミン等の有機アミン化合物、第四級アンモニウムヒドロキシド等の有機アンモニウム塩、シラザン等が挙げられる。
前記脂肪族アミンとしては、具体的にモノエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、tert−ブチルアミン、ペンチルアミン、イソペンチルアミン、tert−ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリtert−ブチルアミン、トリペンチルアミン、トリイソペンチルアミン、トリtert−ペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミンなどが挙げられる。
The basic compound contained in the coating solution for forming a silica-based film of the present invention is not particularly limited as long as there is no problem in compatibility with the siloxane polymer and the organic solvent to be used, but aliphatic amine, aromatic amine, Examples include organic amine compounds such as heterocyclic amines, organic ammonium salts such as quaternary ammonium hydroxides, and silazanes.
Specific examples of the aliphatic amine include monoethanolamine, triethanolamine, methylamine, ethylamine, propylamine, isopropylamine, butylamine, isobutylamine, tert-butylamine, pentylamine, isopentylamine, tert-pentylamine, Hexylamine, heptylamine, octylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, diisopropylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropylamine, tributylamine, triisobutylamine, tritert-butylamine, tripentylamine, tripentylamine Isopentylamine, tritert-pentylamine, trihexylamine, triheptylamine, trioctylamine, etc. It is below.

芳香族アミンとしては、具体的にベンジルアミン、アニリン、N−メチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、o−メチルアニリン、m−メチルアニリン、p−メチルアニリン、N,N−ジエチルアニリン、ジフェニルアミン、ジ−p−トリルアミンなどが挙げられる。
複素環式アミンとしては、具体的にピリジン、o−メチルピリジン、o−エチルピリジン、2,3−ジメチルピリジン、4−エチル−2−メチルピリジン、3−エチル−4−メチルピリジンなどが挙げられる。
第四級アンモニウムヒドロキシドとしては、具体的に例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシド、ジメチルジ(ヒドロキシエチル)アンモニウムヒドロキシドなどが挙げられる。
シラザンとしては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)などが挙げられる。
Specific examples of the aromatic amine include benzylamine, aniline, N-methylaniline, N, N-dimethylaniline, o-methylaniline, m-methylaniline, p-methylaniline, N, N-diethylaniline, diphenylamine, Examples thereof include di-p-tolylamine.
Specific examples of the heterocyclic amine include pyridine, o-methylpyridine, o-ethylpyridine, 2,3-dimethylpyridine, 4-ethyl-2-methylpyridine, and 3-ethyl-4-methylpyridine. .
Specific examples of the quaternary ammonium hydroxide include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, dimethyldiethylammonium hydroxide, trimethyl (hydroxyethyl) ammonium hydroxide, dimethyldi ( Hydroxyethyl) ammonium hydroxide and the like.
Examples of silazane include hexamethyldisilazane (HMDS).

この中でも、テトラメチルアンモニウムハイドロオキシド(TMAH)、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)が好ましいものとして挙げられる。
これらの塩基性化合物は、単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。
本発明のシリカ系被膜形成用塗布液において、前記塩基性化合物は、シロキサンポリマーに対して0.2〜10質量%であることが好ましく、より好ましくは1〜10質量%であり、さらに好ましくは2〜10質量%である。
0.2質量%より少ないと誘電率を下げる効果が低すぎ、10質量%以下にすることにより組成物のゲル化を防止することができる。
Among these, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and hexamethyldisilazane (HMDS) are preferable.
These basic compounds may be used alone or in combination of two or more.
In the coating liquid for forming a silica-based film of the present invention, the basic compound is preferably 0.2 to 10% by mass, more preferably 1 to 10% by mass, and still more preferably based on the siloxane polymer. 2 to 10% by mass.
If the amount is less than 0.2% by mass, the effect of lowering the dielectric constant is too low, and by making it 10% by mass or less, gelation of the composition can be prevented.

本発明のシリカ系被膜形成用塗布液に含まれるシロキサンポリマーは、SOG法によるシリカ系被膜の形成材料として知られているものを適宜用いることができる。好ましくは下記一般式(I)で表されるシラン化合物から選択される少なくとも1種を加水分解反応させて得られる反応生成物が用いられる。   As the siloxane polymer contained in the coating solution for forming a silica-based film of the present invention, those known as a material for forming a silica-based film by the SOG method can be appropriately used. Preferably, a reaction product obtained by hydrolyzing at least one selected from silane compounds represented by the following general formula (I) is used.

4−nSi(OR’) …(I) R 4-n Si (OR ′) n (I)

一般式(I)において、Rは水素原子、アルキル基またはフェニル基を表し、R’はアルキル基またはフェニル基を表し、nは2〜4の整数を表す。Siに複数のRが結合している場合、該複数のRは同じであっても異なっていてもよい。またSiに結合している複数の(OR’)基は同じであっても異なっていてもよい。
Rとしてのアルキル基は、好ましくは炭素数1〜20の直鎖状または分岐状のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基である。Rのうち少なくとも1つはアルキル基またはフェニル基である。
R’としてのアルキル基は好ましくは炭素数1〜5の直鎖状または分岐状のアルキル基である。R’としてのアルキル基は、特に加水分解速度の点から炭素数1または2が好ましい。
In general formula (I), R represents a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group, R ′ represents an alkyl group or a phenyl group, and n represents an integer of 2 to 4. When a plurality of R are bonded to Si, the plurality of R may be the same or different. The plurality of (OR ′) groups bonded to Si may be the same or different.
The alkyl group as R is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and more preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. At least one of R is an alkyl group or a phenyl group.
The alkyl group as R ′ is preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. The alkyl group as R ′ preferably has 1 or 2 carbon atoms from the viewpoint of hydrolysis rate.

上記シラン化合物を加水分解反応させて得られる反応生成物には、低分子量の加水分解物、および加水分解反応と同時に分子間で脱水縮合反応を生じて生成された縮合物(シロキサンオリゴマー)が含まれ得る。本発明におけるシロキサンポリマーとは、かかる加水分解物または縮合物を含む場合、これらをも含む全体を指す。
本発明のシリカ系被膜形成用塗布液に含まれるシロキサンポリマーの質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準、以下同様、)は、1000〜3000が好ましい。より好ましい範囲は1200〜2700であり、さらに好ましい範囲は1500〜2000である。該シロキサンポリマーのMwを上記範囲の下限値以上とすることにより良好な膜形成能が得られ、上記範囲の上限値以下とすることにより良好な埋め込み性および平坦性が得られる。
The reaction product obtained by hydrolyzing the silane compound includes a low molecular weight hydrolyzate and a condensate (siloxane oligomer) produced by causing a dehydration condensation reaction between molecules simultaneously with the hydrolysis reaction. Can be. When the siloxane polymer in the present invention includes such a hydrolyzate or condensate, it refers to the whole including these.
The mass average molecular weight (Mw) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography, the same shall apply hereinafter) of the siloxane polymer contained in the coating solution for forming a silica-based film of the present invention is preferably 1000 to 3000. A more preferable range is 1200 to 2700, and a further preferable range is 1500 to 2000. When the Mw of the siloxane polymer is at least the lower limit of the above range, good film forming ability is obtained, and when the Mw is at most the upper limit of the above range, good embedding and flatness are obtained.

上記一般式(I)におけるnが4の場合のシラン化合物(i)は下記一般式(II)で表される。   The silane compound (i) when n in the general formula (I) is 4 is represented by the following general formula (II).

Si(OR(OR(OR(OR …(II) Si (OR 1 ) a (OR 2 ) b (OR 3 ) c (OR 4 ) d (II)

式中、R、R、R及びRは、それぞれ独立に上記R’と同じアルキル基またはフェニル基を表す。
a、b、c及びdは、0≦a≦4、0≦b≦4、0≦c≦4、0≦d≦4であって、かつa+b+c+d=4の条件を満たす整数である。
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent the same alkyl group or phenyl group as the above R ′.
a, b, c and d are integers satisfying the condition of 0 ≦ a ≦ 4, 0 ≦ b ≦ 4, 0 ≦ c ≦ 4, 0 ≦ d ≦ 4 and a + b + c + d = 4.

一般式(I)におけるnが3の場合のシラン化合物(ii)は下記一般式(III)で表される。   The silane compound (ii) when n in the general formula (I) is 3 is represented by the following general formula (III).

Si(OR(OR(OR …(III) R 5 Si (OR 6 ) e (OR 7 ) f (OR 8 ) g (III)

式中、Rは上記Rと同じアルキル基、またはフェニル基を表す。R、R、及びRは、それぞれ独立に上記R’と同じアルキル基またはフェニル基を表す。
e、f、及びgは、0≦e≦3、0≦f≦3、0≦g≦3であって、かつ
e+f+g=3の条件を満たす整数である。
In the formula, R 5 represents the same alkyl group as the above R or a phenyl group. R 6 , R 7 , and R 8 each independently represent the same alkyl group or phenyl group as R ′ described above.
e, f, and g are integers that satisfy 0 ≦ e ≦ 3, 0 ≦ f ≦ 3, 0 ≦ g ≦ 3, and satisfy the condition of e + f + g = 3.

一般式(I)におけるnが2の場合のシラン化合物(iii)は下記一般式(IV)で表される。   The silane compound (iii) when n is 2 in the general formula (I) is represented by the following general formula (IV).

10Si(OR11(OR12 …(IV) R 9 R 10 Si (OR 11 ) h (OR 12 ) i (IV)

式中、R及びR10は水素原子、上記Rと同じアルキル基、またはフェニル基を表す。ただし、R及びR10のうちの少なくとも1つは上記Rと同じアルキル基またはフェニル基を表す。R11、及びR12は、それぞれ独立に上記R’と同じアルキル基またはフェニル基を表す。
h及びiは、0≦h≦2、0≦i≦2であって、かつh+i=2の条件を満たす整数である。
In the formula, R 9 and R 10 represent a hydrogen atom, the same alkyl group as that of R, or a phenyl group. However, at least one of R 9 and R 10 represents the same alkyl group or phenyl group as R. R 11 and R 12 each independently represents the same alkyl group or phenyl group as the above R ′.
h and i are integers that satisfy 0 ≦ h ≦ 2, 0 ≦ i ≦ 2, and satisfy the condition of h + i = 2.

シラン化合物(i)の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラペンチルオキシシラン、テトラフェニルオキシシラン、トリメトキシモノエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリエトキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノメトキシトリペンチルオキシシラン、モノメトキシトリフェニルオキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、トリプロポキシモノメトキシシラン、トリメトキシモノブトキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、トリエトキシモノプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、トリブトキシモノプロポキシシラン、ジメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジエトキシモノプロポキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジプロポキシモノメトキシモノブトキシシラン、ジプロポキシモノエトキシモノブトキシシラン、ジブトキシモノメトキシモノエトキシシラン、ジブトキシモノエトキシモノプロポキシシラン、モノメトキシモノエトキシモノプロポキシモノブトキシシランなどのテトラアルコキシシランが挙げられ、中でもテトラメトキシシラン、テトラエトキシシランが好ましい。   Specific examples of the silane compound (i) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, tetrabutoxysilane, tetrapentyloxysilane, tetraphenyloxysilane, trimethoxymonoethoxysilane, dimethoxydiethoxysilane, and triethoxy. Monomethoxysilane, trimethoxymonopropoxysilane, monomethoxytributoxysilane, monomethoxytripentyloxysilane, monomethoxytriphenyloxysilane, dimethoxydipropoxysilane, tripropoxymonomethoxysilane, trimethoxymonobutoxysilane, dimethoxydibutoxy Silane, triethoxymonopropoxysilane, diethoxydipropoxysilane, tributoxymonopropoxysilane, dimethoxymonoethoxymonobutyl Xysilane, diethoxymonomethoxymonobutoxysilane, diethoxymonopropoxymonobutoxysilane, dipropoxymonomethoxymonoethoxysilane, dipropoxymonomethoxymonobutoxysilane, dipropoxymonoethoxymonobutoxysilane, dibutoxymonomethoxymonoethoxysilane, Examples thereof include tetraalkoxysilanes such as dibutoxymonoethoxymonopropoxysilane and monomethoxymonoethoxymonopropoxymonobutoxysilane, among which tetramethoxysilane and tetraethoxysilane are preferable.

シラン化合物(ii)の具体例としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリペンチルオキシシラン、エチルトリフェニルオキシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリペンチルオキシシラン、プロピルトリフェニルオキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリペンチルオキシシラン、ブチルトリフェニルオキシシラン、メチルモノメトキシジエトキシシラン、エチルモノメトキシジエトキシシラン、プロピルモノメトキシジエトキシシラン、ブチルモノメトキシジエトキシシラン、メチルモノメトキシジプロポキシシラン、メチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、メチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、エチルモノメトキシジプロポキシシラン、エチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、エチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、プロピルモノメトキシジプロポキシシラン、プロピルモノメトキシジペンチルオキシシラン、プロピルモノメトキシジフェニルオキシシラン、ブチルモノメトキシジプロポキシシラン、ブチルモノメトキシジペンチルオキシシラン、ブチルモノメトキシジフェニルオキシシラン、メチルメトキシエトキシプロポキシシラン、プロピルメトキシエトキシプロポキシシラン、ブチルメトキシエトキシプロポキシシラン、メチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、エチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、プロピルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシラン、ブチルモノメトキシモノエトキシモノブトキシシランなどが挙げられ、中でもメチルトリアルコキシシラン(特にメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン)が好ましい。   Specific examples of the silane compound (ii) include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltripentyloxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyltripentyloxysilane, ethyltripentylsilane. Phenyloxysilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane, propyltripentyloxysilane, propyltriphenyloxysilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltripropoxysilane, butyltripentyloxysilane, butyltriphenyl Oxysilane, methylmonomethoxydiethoxysilane, ethylmonomethoxydiethoxysilane, propylmonomethoxydiethoxysilane, butylmonomethoxydie Xysilane, methylmonomethoxydipropoxysilane, methylmonomethoxydipentyloxysilane, methylmonomethoxydiphenyloxysilane, ethylmonomethoxydipropoxysilane, ethylmonomethoxydipentyloxysilane, ethylmonomethoxydiphenyloxysilane, propylmonomethoxydipropoxysilane , Propylmonomethoxydipentyloxysilane, propylmonomethoxydiphenyloxysilane, butylmonomethoxydipropoxysilane, butylmonomethoxydipentyloxysilane, butylmonomethoxydiphenyloxysilane, methylmethoxyethoxypropoxysilane, propylmethoxyethoxypropoxysilane, butylmethoxy Ethoxypropoxysilane, methyl monomethoxy monoethoxy monobut Examples include xyloxysilane, ethylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane, propylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane, and butylmonomethoxymonoethoxymonobutoxysilane. Among them, methyltrialkoxysilane (especially methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane) Is preferred.

シラン化合物(iii)の具体例としては、メチルジメトキシシラン、メチルメトキシエトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルメトキシプロポキシシラン、メチルメトキシペンチルオキシシラン、メチルメトキシフェニルオキシシラン、エチルジプロポキシシラン、エチルメトキシプロポキシシラン、エチルジペンチルオキシシラン、エチルジフェニルオキシシラン、プロピルジメトキシシラン、プロピルメトキシエトキシシラン、プロピルエトキシプロポキシシラン、プロピルジエトキシシラン、プロピルジペンチルオキシシラン、プロピルジフェニルオキシシラン、ブチルジメトキシシラン、ブチルメトキシエトキシシラン、ブチルジエトキシシラン、ブチルエトキシプロポキシシシラン、ブチルジプロポキシシラン、ブチルメチルジペンチルオキシシラン、ブチルメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルメトキシエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジペンチルオキシシラン、ジメチルジフェニルオキシシラン、ジメチルエトキシプロポキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルメトキシプロポキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルエトキシプロポキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルジエトキシシラン、ジプロピルジペンチルオキシシラン、ジプロピルジフェニルオキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルメトキシペンチルオキシシラン、ジブチルメトキシフェニルオキシシラン、メチルエチルジメトキシシラン、メチルエチルジエトキシシラン、メチルエチルジプロポキシシラン、メチルエチルジペンチルオキシシラン、メチルエチルジフェニルオキシシラン、メチルプロピルジメトキシシラン、メチルプロピルジエトキシシラン、メチルブチルジメトキシシラン、メチルブチルジエトキシシラン、メチルブチルジプロポキシシラン、メチルエチルエトキシプロポキシシラン、エチルプロピルジメトキシシラン、エチルプロピルメトキシエトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラン、ジプロピルメトキシエトキシシラン、プロピルブチルジメトキシシラン、プロピルブチルジエトキシシラン、ジブチルメトキシエトキシシラン、ジブチルメトキシプロポキシシラン、ジブチルエトキシプロポキシシランなどが挙げられ、中でもメチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシランが好ましい。   Specific examples of the silane compound (iii) include methyldimethoxysilane, methylmethoxyethoxysilane, methyldiethoxysilane, methylmethoxypropoxysilane, methylmethoxypentyloxysilane, methylmethoxyphenyloxysilane, ethyldipropoxysilane, ethylmethoxypropoxy. Silane, ethyldipentyloxysilane, ethyldiphenyloxysilane, propyldimethoxysilane, propylmethoxyethoxysilane, propylethoxypropoxysilane, propyldiethoxysilane, propyldipentyloxysilane, propyldiphenyloxysilane, butyldimethoxysilane, butylmethoxyethoxysilane, Butyldiethoxysilane, Butylethoxypropoxysilane, Butyldipropoxysilane, Butylmethyl Dipentyloxysilane, butylmethyldiphenyloxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethylmethoxyethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldipentyloxysilane, dimethyldiphenyloxysilane, dimethylethoxypropoxysilane, dimethyldipropoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethylmethoxy Propoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethylethoxypropoxysilane, dipropyldimethoxysilane, dipropyldiethoxysilane, dipropyldipentyloxysilane, dipropyldiphenyloxysilane, dibutyldimethoxysilane, dibutyldiethoxysilane, dibutyldipropoxysilane, Dibutylmethoxypentyloxysilane, dibutylmethoxyphenyloxysilane , Methylethyldimethoxysilane, methylethyldiethoxysilane, methylethyldipropoxysilane, methylethyldipentyloxysilane, methylethyldiphenyloxysilane, methylpropyldimethoxysilane, methylpropyldiethoxysilane, methylbutyldimethoxysilane, methylbutyldi Ethoxysilane, methylbutyldipropoxysilane, methylethylethoxypropoxysilane, ethylpropyldimethoxysilane, ethylpropylmethoxyethoxysilane, dipropyldimethoxysilane, dipropylmethoxyethoxysilane, propylbutyldimethoxysilane, propylbutyldiethoxysilane, dibutylmethoxy Examples include ethoxysilane, dibutylmethoxypropoxysilane, dibutylethoxypropoxysilane, etc. Of these, methyldimethoxysilane and methyldiethoxysilane are preferred.

上記反応生成物を得るのに用いるシラン化合物は、上記シラン化合物(i)〜(iii)の中から適宜選択することができる。
より好ましい組み合わせはシラン化合物(i)とシラン化合物(ii)との組み合わせである。シラン化合物(i)とシラン化合物(ii)とを用いる場合、これらの使用割合はシラン化合物(i)が10〜60モル%で、シラン化合物(ii)が90〜40モル%の範囲内が好ましく、シラン化合物(i)が15〜50モル%で、シラン化合物(ii)が85〜50モル%の範囲内がより好ましい。またシラン化合物(ii)は、上記一般式(III)におけるRがアルキル基またはフェニル基、好ましくはアルキル基であるものがより好ましい。
The silane compound used to obtain the reaction product can be appropriately selected from the silane compounds (i) to (iii).
A more preferred combination is a combination of silane compound (i) and silane compound (ii). When silane compound (i) and silane compound (ii) are used, these silane compounds (i) are preferably used in a range of 10 to 60 mol% and silane compound (ii) in a range of 90 to 40 mol%. More preferably, the silane compound (i) is 15 to 50 mol% and the silane compound (ii) is 85 to 50 mol%. The silane compound (ii) is more preferably one in which R 5 in the general formula (III) is an alkyl group or a phenyl group, preferably an alkyl group.

上記反応生成物は、例えば、上記シラン化合物(i)〜(iii)の中から選ばれる1種以上を、酸触媒、水、有機溶剤の存在下で加水分解、縮合反応せしめる方法で調製することができる。   The reaction product is prepared, for example, by a method in which one or more selected from the silane compounds (i) to (iii) are hydrolyzed and condensed in the presence of an acid catalyst, water, and an organic solvent. Can do.

上記酸触媒は有機酸、無機酸のいずれも使用できる。
無機酸としては、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸などが使用でき、中でも、リン酸、硝酸が好適である。
上記有機酸としては、ギ酸、シュウ酸、フマル酸、マレイン酸、氷酢酸、無水酢酸、プロピオン酸、n−酪酸などのカルボン酸及び硫黄含有酸残基をもつ有機酸が用いられる。上記硫黄含有酸残基をもつ有機酸としては、有機スルホン酸が挙げられ、それらのエステル化物としては有機硫酸エステル、有機亜硫酸エステルなどが挙げられる。これらの中で、特に有機スルホン酸、例えば、下記一般式(V)で表わされる化合物が好ましい。
As the acid catalyst, either an organic acid or an inorganic acid can be used.
As the inorganic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid and the like can be used, among which phosphoric acid and nitric acid are preferable.
Examples of the organic acid include carboxylic acids such as formic acid, oxalic acid, fumaric acid, maleic acid, glacial acetic acid, acetic anhydride, propionic acid, and n-butyric acid, and organic acids having sulfur-containing acid residues. Examples of the organic acid having a sulfur-containing acid residue include organic sulfonic acids, and examples of esterified products thereof include organic sulfates and organic sulfites. Among these, organic sulfonic acids, for example, compounds represented by the following general formula (V) are particularly preferable.

13−X …(V) R 13 -X (V)

(式中、R13は、置換基を有していてもよい炭化水素基、Xはスルホン酸基である。) (In the formula, R 13 is a hydrocarbon group which may have a substituent, and X is a sulfonic acid group.)

上記一般式(V)において、R13としての炭化水素基は、炭素数1〜20の炭化水素基が好ましく、この炭化水素基は飽和のものでも、不飽和のものでもよいし、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよい。
13の炭化水素基が環状の場合、例えばフェニル基、ナフチル基、アントリル基などの芳香族炭化水素基がよく、中でもフェニル基が好ましい。この芳香族炭化水素基における芳香環には置換基として炭素数1〜20の炭化水素基が1個又は複数個結合していてもよい。該芳香環上の置換基としての炭化水素基は飽和のものでも、不飽和のものでもよいし、直鎖状、枝分かれ状、環状のいずれであってもよい。
また、R13としての炭化水素基は1個又は複数個の置換基を有していてもよく、該置換基としては、例えばフッ素原子等のハロゲン原子、スルホン酸基、カルボキシル基、水酸基、アミノ基、シアノ基などが挙げられる。
上記一般式(V)で表わされる有機スルホン酸としては、レジストパターン下部の形状改善効果の点から、特にノナフルオロブタンスルホン酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸又はこれらの混合物などが好ましい。
In the general formula (V), the hydrocarbon group as R 13 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and this hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, or linear. , May be branched or cyclic.
When the hydrocarbon group of R 13 is cyclic, an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a naphthyl group, and an anthryl group is preferable, and a phenyl group is particularly preferable. One or more hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms may be bonded to the aromatic ring in the aromatic hydrocarbon group as a substituent. The hydrocarbon group as a substituent on the aromatic ring may be saturated or unsaturated, and may be linear, branched or cyclic.
Further, the hydrocarbon group as R 13 may have one or more substituents. Examples of the substituent include halogen atoms such as fluorine atoms, sulfonic acid groups, carboxyl groups, hydroxyl groups, amino Group, cyano group and the like.
The organic sulfonic acid represented by the general formula (V) is particularly nonafluorobutanesulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, dodecylbenzenesulfonic acid or a mixture thereof from the viewpoint of the effect of improving the shape of the lower part of the resist pattern. Etc. are preferable.

上記酸触媒は、水の存在下でシラン化合物を加水分解するときの触媒として作用するが、使用する酸触媒の量は、加水分解反応の反応系中の濃度が1〜1000ppm、特に5〜800ppmの範囲になるように調製するのがよい。
水の添加量は、これによってシロキサンポリマーの加水分解率が変わるので、得ようとする加水分解率に応じて決められる。
本明細書におけるシロキサンポリマーの加水分解率とは、該シロキサンポリマーを合成するための加水分解反応の反応系中に存在する、シラン化合物中のアルコキシ基の数(モル数)に対する水分子の数(モル数)の割合(単位:%)である。
本発明において、シロキサンポリマーの加水分解率は50〜200%が好ましく、より好ましい範囲は75〜180%である。該加水分解率を上記範囲の下限値以上とすることによりシリカ系被膜における良好な膜質が安定して得られる。上記範囲の上限値以下とすることによりシリカ系被膜形成用塗布液の保存安定性が良好となる。
The acid catalyst acts as a catalyst when the silane compound is hydrolyzed in the presence of water. The amount of the acid catalyst used is 1 to 1000 ppm, particularly 5 to 800 ppm, in the reaction system of the hydrolysis reaction. It is good to prepare so that it may become the range of.
The amount of water added is determined according to the hydrolysis rate to be obtained because the hydrolysis rate of the siloxane polymer changes accordingly.
In this specification, the hydrolysis rate of the siloxane polymer refers to the number of water molecules relative to the number of alkoxy groups (in moles) in the silane compound present in the reaction system of the hydrolysis reaction for synthesizing the siloxane polymer ( The number of moles) (unit:%).
In the present invention, the hydrolysis rate of the siloxane polymer is preferably 50 to 200%, and more preferably 75 to 180%. By setting the hydrolysis rate to be equal to or higher than the lower limit of the above range, good film quality in the silica-based film can be stably obtained. By making it to be not more than the upper limit of the above range, the storage stability of the coating solution for forming a silica-based film is improved.

加水分解反応の反応系における有機溶剤は、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール(IPA)、n−ブタノールのような一価アルコール、メチル−3−メトキシプロピオネート、エチル−3−エトキシプロピオネートのようなアルキルカルボン酸エステル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等の多価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル類あるいはこれらのモノアセテート類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルのようなエステル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトンのようなケトン類、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、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ジメチルエーテル、プロピ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メチルエチルエーテルのような多価アルコールの水酸基をすべてアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類などが挙げられる。
上記有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the organic solvent in the reaction system of the hydrolysis reaction include methanol, ethanol, propanol, isopropanol (IPA), monohydric alcohols such as n-butanol, methyl-3-methoxypropionate, and ethyl-3-ethoxypropionate. Alkylcarboxylic acid esters such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, hexanetriol and other polyhydric alcohols, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol mono Butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether , Monoethers of polyhydric alcohols such as diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether or monoacetates thereof, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate Esters such as acetone, methyl ethyl ketone, ketones such as methyl isoamyl ketone, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether , Diethylene Recall diethyl ether, and the like diethylene glycol methyl ethyl polyhydric alcohol ethers which all alkyl-etherified hydroxyl of polyhydric alcohols such as ether.
The said organic solvent may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.

このような反応系で加水分解反応させることによりシロキサンポリマーが得られる。該加水分解反応は、通常5〜100時間程度で完了するが、反応時間を短縮させるには、80℃を超えない温度範囲で加熱するのがよい。   A siloxane polymer is obtained by performing a hydrolysis reaction in such a reaction system. The hydrolysis reaction is usually completed in about 5 to 100 hours, but in order to shorten the reaction time, it is preferable to heat in a temperature range not exceeding 80 ° C.

反応終了後、合成されたシロキサンポリマーと、反応に用いた有機溶剤を含む反応溶液が得られる。該反応溶液は、前述の塩基性化合物を添加・溶解させる等により、本発明のシリカ系被膜形成用塗布液とすることができるが、好ましい固形分濃度に調整する場合には、さらに希釈溶剤を加えて希釈したものをシリカ系被膜形成用塗布液とする。
該希釈溶剤としては、シロキサンポリマーを合成するための加水分解反応の反応系に用いる有機溶剤と同様のものを用いることができる。
また、固形分濃度が低い場合には、濃縮して固形分濃度を調整してもよい。
また、本発明のシリカ系被膜形成用塗布液のSiO換算濃度は特に限定されないが、1〜30質量%程度が好ましく、5〜25質量%程度がより好ましい。
After completion of the reaction, a reaction solution containing the synthesized siloxane polymer and the organic solvent used for the reaction is obtained. The reaction solution can be made into the coating solution for forming a silica-based film of the present invention by adding or dissolving the above-mentioned basic compound. However, when adjusting to a preferable solid content concentration, a dilution solvent is further added. In addition, the diluted solution is used as a coating solution for forming a silica-based film.
As the diluting solvent, the same organic solvent used in the reaction system of the hydrolysis reaction for synthesizing the siloxane polymer can be used.
Moreover, when solid content concentration is low, you may concentrate and adjust solid content concentration.
Although SiO 2 concentration in terms of the silica-based film-forming coating liquid of the present invention is not particularly limited, but is preferably about 1 to 30 wt%, more preferably about 5 to 25 wt%.

上記反応溶液を含むシリカ系被膜形成用塗布液中には、シラン化合物の加水分解反応により生成するアルコールが含まれるが、アルコールが過剰に混入した場合には減圧蒸留で除去すればよい。減圧蒸留は真空度39.9×10〜39.9×10Pa、好ましくは66.5×10〜26.6×10Pa、温度20〜50℃で2〜6時間の範囲内で行うのがよい。 The silica-based coating-forming coating solution containing the reaction solution contains alcohol produced by the hydrolysis reaction of the silane compound. If the alcohol is excessively mixed, it may be removed by distillation under reduced pressure. The vacuum distillation has a degree of vacuum of 39.9 × 10 2 to 39.9 × 10 3 Pa, preferably 66.5 × 10 2 to 26.6 × 10 3 Pa, and a temperature of 20 to 50 ° C. within a range of 2 to 6 hours. It is better to do it.

本発明のシリカ系被膜形成用塗布液は、平坦化膜や層間絶縁膜としてのシリカ系被膜を形成するのに好適に用いられる。本発明のシリカ系被膜形成用塗布液を用いてシリカ系被膜を形成する方法としては、該塗布液を基体上に塗布し、焼成する方法が挙げられる。   The coating liquid for forming a silica-based film of the present invention is suitably used for forming a silica-based film as a planarizing film or an interlayer insulating film. Examples of a method for forming a silica-based coating using the coating solution for forming a silica-based coating according to the present invention include a method in which the coating solution is applied onto a substrate and fired.

例えば、まず基体上にシリカ系被膜形成用塗布液を所定の膜厚となるように、回転塗布、流延塗布、ロール塗布等の塗布方法により塗布して塗膜を形成する。塗膜の厚さは適用する基体の種類により適宜選択される。
次いでホットプレート上でベークする。このときのベーク温度は、例えば80〜500℃程度であり、より好ましくは80〜300℃程度である。通常、このベークに要する時間は、10〜360秒、好ましくは90〜210秒である。ベーク処理はベーク温度を変えつつ複数段階で行ってもよい。
この後、高温で焼成することによりシリカ系被膜が得られる。焼成温度は、通常、350℃以上で行われ、350〜450℃程度が好ましい。
For example, first, a coating film is formed by applying a coating solution for forming a silica-based film on a substrate by a coating method such as spin coating, cast coating, or roll coating so as to have a predetermined film thickness. The thickness of the coating film is appropriately selected depending on the type of substrate to be applied.
It is then baked on a hot plate. The baking temperature at this time is about 80-500 degreeC, for example, More preferably, it is about 80-300 degreeC. Usually, the time required for this baking is 10 to 360 seconds, preferably 90 to 210 seconds. The baking process may be performed in a plurality of stages while changing the baking temperature.
Then, a silica-type film is obtained by baking at high temperature. The firing temperature is usually 350 ° C. or higher, preferably about 350 to 450 ° C.

本発明のシリカ系被膜形成用塗布液は、誘電率が十分に低いシリカ系被膜を形成することができる。   The coating liquid for forming a silica-based film of the present invention can form a silica-based film having a sufficiently low dielectric constant.

(実施例1)
20%TMAH 170mg、IPA 8.5g、アセトン 4.2gを混合撹拌し、混合物Aとした。
別の容器で、CHSi(OCH3:Si(OCH4=1:1(モル比)をIPA:アセトン=2:1の混合溶媒中で加水分解縮合させた溶液(SiO換算固形分値7%)47.1gに60%硝酸 28μLを加え撹拌した。そこに前述の混合物Aを撹拌しながら加えた。その後、さらに3時間撹拌して、シリカ系被膜形成用塗布液を得た。
得られたシリカ系被膜形成用塗布液をスピンコートによりシリコンウエハ上に塗布し、80−150−200℃のホットプレートで各1分間ずつ加熱した。さらに350℃で焼成し、シリカ系被膜を形成した。
その誘電率を測定したところ3.7であった。
Example 1
170% 20% TMAH, 8.5 g of IPA, and 4.2 g of acetone were mixed and stirred to obtain a mixture A.
In a separate container, a solution (SiO 2 ) obtained by hydrolytic condensation of CH 3 Si (OCH 3 ) 3 : Si (OCH 3 ) 4 = 1: 1 (molar ratio) in a mixed solvent of IPA: acetone = 2: 1. 28% of 60% nitric acid was added to 47.1 g of the converted solid content (7%) and stirred. The aforementioned mixture A was added thereto with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 3 hours to obtain a coating solution for forming a silica-based film.
The obtained coating liquid for forming a silica-based film was applied onto a silicon wafer by spin coating and heated on a hot plate at 80 to 150 to 200 ° C. for 1 minute each. Furthermore, it baked at 350 degreeC and formed the silica-type film.
The dielectric constant was measured and found to be 3.7.

(実施例2)
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)330mg、IPA8.2g、アセトン4.1gを混合撹拌し、混合物Bとした。
別の容器でCHSi(OCH3:Si(OCH4=1:1をIPA:アセトン=2:1の混合溶媒中で加水分解縮合させた溶液(SiO換算固形分値7%)47.1gに60%硝酸160μLを加え撹拌した。そこに前述の混合物Bを撹拌しながら加えた。その後、さらに3時間撹拌し、シリカ系被膜形成用塗布液を得た。
得られたシリカ系被膜形成用塗布液をスピンコートによりシリコンウエハ上に塗布し、80−150−200℃のホットプレートで各1分間ずつ加熱した。さらに350℃で焼成し、シリカ系被膜を形成した。
誘電率を測定したところ4.7であった。
(Example 2)
Hexamethyldisilazane (HMDS) 330 mg, IPA 8.2 g, and acetone 4.1 g were mixed and stirred to obtain a mixture B.
In another container, a solution obtained by hydrolytic condensation of CH 3 Si (OCH 3 ) 3 : Si (OCH 3 ) 4 = 1: 1 in a mixed solvent of IPA: acetone = 2: 1 (SiO 2 conversion solid content value 7 %) 160 μL of 60% nitric acid was added to 47.1 g and stirred. The above-mentioned mixture B was added thereto with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 3 hours to obtain a coating solution for forming a silica-based film.
The obtained coating liquid for forming a silica-based film was applied onto a silicon wafer by spin coating and heated on a hot plate at 80 to 150 to 200 ° C. for 1 minute each. Furthermore, it baked at 350 degreeC and formed the silica-type film.
The dielectric constant was measured to be 4.7.

(実施例3)
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)66mg、IPA8.5g、アセトン4.2gを混合撹拌し、混合物Cとした。
別の容器でCHSi(OCH3:Si(OCH4=1:1をIPA:アセトン=2:1の混合溶媒中で加水分解縮合させた溶液(SiO換算固形分値7%)47.1gに60%硝酸32μLを加え撹拌した。そこに前述の混合物Cを撹拌しながら加えた。その後、さらに3時間撹拌し、シリカ系被膜形成用塗布液を得た。
得られたシリカ系被膜形成用塗布液をスピンコートによりシリコンウエハ上に塗布し、80−150−200℃のホットプレートで各1分間ずつ加熱した。さらに350℃で焼成し、シリカ系被膜を形成した。
誘電率を測定したところ5.2であった。
(Example 3)
Hexamethyldisilazane (HMDS) 66 mg, IPA 8.5 g, and acetone 4.2 g were mixed and stirred to obtain a mixture C.
In another container, a solution obtained by hydrolytic condensation of CH 3 Si (OCH 3 ) 3 : Si (OCH 3 ) 4 = 1: 1 in a mixed solvent of IPA: acetone = 2: 1 (SiO 2 conversion solid content value 7 %) 47.1 g of 60% nitric acid 32 μL was added and stirred. The above-mentioned mixture C was added there with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 3 hours to obtain a coating solution for forming a silica-based film.
The obtained coating liquid for forming a silica-based film was applied onto a silicon wafer by spin coating and heated on a hot plate at 80 to 150 to 200 ° C. for 1 minute each. Furthermore, it baked at 350 degreeC and formed the silica-type film.
The dielectric constant was measured and found to be 5.2.

(実施例4)
ヘキサメチルジシラザン(HMDS)33mg、IPA8.6g、アセトン4.3gを混合撹拌し、混合物Dとした。
別の容器でCHSi(OCH3:Si(OCH4=1:1をIPA:アセトン=2:1の混合溶媒中で加水分解縮合させた溶液(SiO2換算固形分値7%)47.1gに60%硝酸 16μLを加え撹拌した。そこに前述の混合物Dを撹拌しながら加えた。その後、さらに3時間撹拌し、シリカ系被膜形成用塗布液を得た。
得られたシリカ系被膜形成用塗布液をスピンコートによりシリコンウエハ上に塗布し、80−150−200℃のホットプレートで各1分間ずつ加熱した。さらに350℃で焼成し、シリカ系被膜を形成した。
誘電率を測定したところ5.5であった。
Example 4
Hexamethyldisilazane (HMDS) 33 mg, IPA 8.6 g, and acetone 4.3 g were mixed and stirred to obtain a mixture D.
In another container, a solution obtained by hydrolytic condensation of CH 3 Si (OCH 3 ) 3 : Si (OCH 3 ) 4 = 1: 1 in a mixed solvent of IPA: acetone = 2: 1 (SiO 2 conversion solid content value 7 %) 47.1 g of 60% nitric acid 16 μL was added and stirred. The above-mentioned mixture D was added there with stirring. Thereafter, the mixture was further stirred for 3 hours to obtain a coating solution for forming a silica-based film.
The obtained coating solution for forming a silica-based film was applied onto a silicon wafer by spin coating and heated on a hot plate at 80 to 150 to 200 ° C. for 1 minute each. Furthermore, it baked at 350 degreeC and formed the silica-type film.
The dielectric constant was measured to be 5.5.

(比較例1)
CHSi(OCH3:Si(OCH4=1:1をIPA:アセトン=2:1の混合溶媒中で加水分解縮合させた溶液(SiO2換算固形分値7%)をスピンコートのよりシリコンウウエハに塗布し、80−150−200℃のホットプレートで各1分間ずつ加熱した。さらに350℃で焼成し、シリカ系被膜を形成した。
誘電率を測定したところ5.7であった。
(Comparative Example 1)
Spin a solution obtained by hydrolytic condensation of CH 3 Si (OCH 3 ) 3 : Si (OCH 3 ) 4 = 1: 1 in a mixed solvent of IPA: acetone = 2: 1 (SiO 2 conversion solid content value 7%) The coat was applied to a silicon wafer and heated on a hot plate at 80-150-200 ° C. for 1 minute each. Furthermore, it baked at 350 degreeC and formed the silica-type film.
The dielectric constant was measured and found to be 5.7.

Figure 2006182811
Figure 2006182811

〔温脱離ガス分析(TDS:Thermal Desorption Spectroscopy)〕
前記実施例1及び比較例1の各々のシリカ系被膜形成用塗布液により形成されたシリカ系被膜中の有機成分をTDSにより検出、比較した。
その結果を図1および図2に示す。図1は実施例1の塗布液により形成されたシリカ系被膜のTDS分析結果を示すものであり、図2は比較例1の塗布液により形成されたシリカ系被膜のTDS分析結果を示すものである。
図1および図2に示されるように、実施例1の塗布液により形成されたシリカ系被膜は、比較例1の塗布液による被膜よりも、M/z 28(C2H4等に基づく), 44(C3H8等に基づく)の脱ガスが増加し、また、M/z 17(OHに基づく), M/z18(H2Oに基づく)の脱ガスが減少していた。
[Thermal Desorption Spectroscopy (TDS)]
The organic components in the silica-based coatings formed by the silica-based coating forming coating solutions of Example 1 and Comparative Example 1 were detected and compared by TDS.
The results are shown in FIG. 1 and FIG. FIG. 1 shows the TDS analysis result of the silica-based coating formed with the coating solution of Example 1, and FIG. 2 shows the TDS analysis result of the silica-based coating formed with the coating solution of Comparative Example 1. is there.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the silica-based film formed with the coating solution of Example 1 is M / z 28 (based on C 2 H 4 or the like) than the coating with the coating solution of Comparative Example 1. , 44 (based on C 3 H 8 etc.) increased, and M / z 17 (based on OH) and M / z 18 (based on H 2 O) decreased.

実施例1のシリカ系被膜形成用塗布液により形成されたシリカ系被膜のTDSの結果を示す図である。FIG. 3 is a graph showing TDS results of a silica-based coating formed with the coating solution for forming a silica-based coating in Example 1. 比較例1のシリカ系被膜形成用塗布液により形成されたシリカ系被膜のTDSの結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing TDS results of a silica-based coating formed with a coating solution for forming a silica-based coating according to Comparative Example 1.

Claims (8)

シロキサンポリマー、塩基性化合物および有機溶剤を含むことを特徴とするシリカ系被膜形成用塗布液。   A coating liquid for forming a silica-based film, comprising a siloxane polymer, a basic compound, and an organic solvent. 前記塩基性化合物が、有機アンモニウム塩およびシラザンから選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載のシリカ系被膜形成用塗布液。   The coating liquid for forming a silica-based film according to claim 1, wherein the basic compound is at least one selected from an organic ammonium salt and a silazane. 前記塩基性化合物は、シロキサンポリマーに対して0.2〜10質量%であることを特徴とする請求項1または2に記載のシリカ系被膜形成用塗布液。   The said basic compound is 0.2-10 mass% with respect to a siloxane polymer, The coating liquid for silica type film formation of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned. 上記シロキサンポリマーは、下記一般式(I)
4−nSi(OR’) …(I)
(式中、Rは水素原子、アルキル基またはフェニル基を表し、Rのうち少なくとも1つはアルキル基またはフェニル基であり、R’はアルキル基またはフェニル基を表し、nは2〜4の整数を表す。)
で表されるシラン化合物から選択される少なくとも1種を加水分解反応させて得られる反応生成物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシリカ系被膜形成用塗布液。
The siloxane polymer has the following general formula (I)
R 4-n Si (OR ′) n (I)
Wherein R represents a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group, at least one of R is an alkyl group or a phenyl group, R ′ represents an alkyl group or a phenyl group, and n is an integer of 2 to 4 Represents.)
The coating solution for forming a silica-based film according to any one of claims 1 to 3, which is a reaction product obtained by subjecting at least one selected from the silane compounds represented by the above to a hydrolysis reaction.
上記シロキサンポリマーは、RSi(OR’)とSi(OR’)との混合物の加水分解物および/またはそれらの部分縮合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のシリカ系被膜形成用塗布液。 The siloxane polymer is a hydrolyzate and / or a partial condensate of a mixture of RSi (OR ') 3 and Si (OR') 4. 2. A coating solution for forming a silica-based film according to 1. RSi(OR’):Si(OR’)=40:60〜90:10(モル比)であることを特徴とする請求項4記載のシリカ系被膜形成用塗布液。 It is RSi (OR ') 3 : Si (OR') 4 = 40: 60-90: 10 (molar ratio), The coating liquid for silica-type film formation of Claim 4 characterized by the above-mentioned. 上記シロキサンポリマーは、質量平均分子量が1000〜3000であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のシリカ系被膜形成用塗布液。   The said siloxane polymer is 1000-3000 in mass mean molecular weight, The coating liquid for silica-type film formation in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 上記シロキサンポリマーは、加水分解率が50〜200%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のシリカ系被膜形成用塗布液。   The coating liquid for forming a silica-based film according to any one of claims 1 to 7, wherein the siloxane polymer has a hydrolysis rate of 50 to 200%.
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