JP4158001B2

JP4158001B2 - Film-forming composition, film-forming method, and low-density film

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Publication number: JP4158001B2
Application number: JP36706299A
Authority: JP
Inventors: 孝彦黒澤; 英治林; 淳塩田; 欣司山田
Original assignee: JSR Corp
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2019-12-24
Also published as: JP2001181570A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、層間絶縁膜形成用組成物に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜材料として、誘電率特性、吸水性特性などに優れ、かつ空隙サイズが小さく、ＣＭＰ耐性が良好な塗膜が形成可能な層間絶縁膜形成用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、ＣＶＤ法などの真空プロセスで形成されたシリカ（ＳｉＯ₂）膜が多用されている。そして、近年、より均一な層間絶縁膜を形成することを目的として、ＳＯＧ（ＳｐｉｎｏｎＧｌａｓｓ）膜と呼ばれるテトラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とする塗布型の絶縁膜も使用されるようになっている。また、半導体素子などの高集積化に伴い、有機ＳＯＧと呼ばれるポリオルガノシロキサンを主成分とする低誘電率の層間絶縁膜が開発されている。
しかしながら、半導体素子などのさらなる高集積化や多層化に伴い、より優れた導体間の電気絶縁性が要求されており、したがって、より低誘電率でかつクラック耐性に優れる層間絶縁膜材料が求められるようになっている。
【０００３】
そこで、特開平６−１８１２０１号公報には、層間絶縁膜材料として、より低誘電率の絶縁膜形成用塗布型組成物が開示されている。この塗布型組成物は、吸水性が低く、耐クラック性に優れた半導体装置の絶縁膜を提供することを目的としており、その構成は、チタン、ジルコニウム、ニオブおよびタンタルから選ばれる少なくとも１種の元素を含む有機金属化合物と、分子内にアルコキシ基を少なくとも１個有する有機ケイ素化合物とを縮重合させてなる、数平均分子量が５００以上のオリゴマーを主成分とする絶縁膜形成用塗布型組成物である。
しかしながら、従来の無機系層間絶縁膜材料の誘電率は、３．０以上であり、高集積化には不充分である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するための層間絶縁膜形成用組成物に関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、膜厚均一性に優れた塗膜が形成可能で、誘電率特性、耐吸水性に優れ、またＣＭＰ耐性に優れ、かつ組成物の基板への塗布性が改良された層間絶縁膜形成用組成物を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（Ａ）下記一般式（１）で表される化合物（以下「化合物（１）」ともいう）、下記一般式（２）で表される化合物（以下「化合物（２）」ともいう）、および下記一般式（３）で表される化合物（以下「化合物（３）」ともいう）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物をアルカリ触媒の存在下で加水分解し、縮合してなる重量平均分子量が１０万〜９００万の加水分解縮合物（以下「（Ａ）加水分解縮合物」ともいう）、ならびに
Ｒ_aＳｉ（ＯＲ¹）_4-a・・・・・（１）
（式中、Ｒは水素原子、フッ素原子または１価の有機基、Ｒ¹は１価の有機基、ａは１〜２の整数を示す。）
Ｓｉ（ＯＲ²）₄・・・・・（２）
（式中、Ｒ²は１価の有機基を示す。）
Ｒ³ _b（Ｒ⁴Ｏ）_3-bＳｉ−（Ｒ⁷）_d−Ｓｉ（ＯＲ⁵）_3-cＲ⁶ _c・・・・・（３)
〔式中、Ｒ³〜Ｒ⁶は同一または異なり、それぞれ１価の有機基、ｂおよびｃは同一または異なり、０〜２の数を示し、Ｒ⁷は酸素原子、フェニレン基または−（ＣＨ₂）_n−で表される基（ここで、ｎは１〜６の整数である）、ｄは０または１を示す。〕
（Ｂ）成分；界面活性剤
を含有することを特徴とする層間絶縁膜形成用組成物（以下「膜形成用組成物」ともいう）に関する。
ここで、上記（Ｂ）成分は、シリコーン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、およびアクリル系界面活性剤の群から選ばれた少なくとも１種の界面活性剤が好ましい。
次に、本発明は、上記膜形成用組成物を基板に塗布し、加熱することを特徴とする層間絶縁膜の形成方法に関する。
次に、本発明は、上記層間絶縁膜の形成方法によって得られる低密度化層間絶縁膜に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、膜を形成するベースポリマーとして、（Ａ）成分〔化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物を、アルカリ触媒の存在下で加水分解、縮合した加水分解縮合物（加水分解物および／またはその縮合物）を用い、また、塗布性を改良するために、（Ｂ）界面活性剤を用いる。かくて、（Ａ）〜（Ｂ）成分を含有する本発明の組成物を、浸漬またはスピンコート法などにより、シリコンウエハなどの基材に塗布すると、塗布性（膜厚均一性）に優れ、加熱により、（Ａ）成分の熱重縮合を行なうと、（Ａ）成分がガラス質または巨大高分子の膜を形成する。得られる膜は、空隙サイズが小さい多孔質の低密度膜であり、ＣＭＰ耐性に優れ、誘電率が低く、低吸水性のため電気的特性の安定性に優れ、層間絶縁膜材料を形成することができる。
【０００７】
ここで、（Ａ）加水分解縮合物とは、上記化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種の加水分解物および／またはその縮合物である。
ここで、（Ａ）成分における加水分解物とは、上記（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）に含まれるＲ¹Ｏ−基，Ｒ²Ｏ−基，Ｒ⁴Ｏ−基およびＲ⁵Ｏ−基のすべてが加水分解されている必要はなく、例えば、１個だけが加水分解されているもの、２個以上が加水分解されているもの、あるいは、これらの混合物であってもよい。
また、（Ａ）成分における縮合物は、（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）の加水分解物のシラノール基が縮合してＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を形成したものであるが、本発明では、シラノール基がすべて縮合している必要はなく、僅かな一部のシラノール基が縮合したもの、縮合の程度が異なっているものの混合物などをも包含した概念である。
【０００８】
以下、本発明に用いられる（Ａ）〜（Ｂ）成分などについて説明し、次いで、本発明の組成物の調製方法などについて詳述する。
【０００９】
（Ａ）加水分解縮合物
（Ａ）加水分解縮合物は、上記化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物をアルカリ触媒の存在下に、加水分解・縮合して得られる。
化合物（１）；
上記一般式（１）において、ＲおよびＲ¹の１価の有機基としては、アルキル基、アリール基、アリル基、グリシジル基などを挙げることができる。また、一般式（１）において、Ｒは１価の有機基、特にアルキル基またはフェニル基であることが好ましい。
ここで、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくは炭素数１〜５であり、これらのアルキル基は鎖状でも、分岐していてもよく、さらに水素原子がフッ素原子などに置換されていてもよい。
一般式（１）において、アリール基としては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【００１０】
一般式（１）で表される化合物の具体例としては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリ−ｎ−プロポキシシラン、トリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、トリ−ｎ−ブトキシシラン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、トリフェノキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、フルオロトリ−ｎ−プロポキシシラン、フルオロトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、フルオロトリ−ｎ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フルオロトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フルオロトリフェノキシシランなど；
【００１１】
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−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、メチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、エチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、エチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、エチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ビニルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ビニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ビニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ビニルトリフェノキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−プロピルトリフェノキシシラン、ｉ−プロピルトリメトキシシラン、ｉ−プロピルトリエトキシシラン、ｉ−プロピルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｉ−プロピルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ｉ−プロピルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｉ−プロピルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｉ−プロピルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｉ−プロピルトリフェノキシシラン、ｎ−ブチルトリメトキシシラン、ｎ−ブチルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｎ−ブチルトリフェノキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリメトキシシラン、ｓｅｃ−ブチルトリエトキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリ−ｎ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリ−ｎ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｓｅｃ−ブチル−トリフェノキシシラン、ｔ−ブチルトリメトキシシラン、ｔ−ブチルトリエトキシシラン、ｔ−ブチルトリ−ｎ−プロポキシシラン、ｔ−ブチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ｔ−ブチルトリ−ｎ−ブトキシシラン、ｔ−ブチルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ｔ−ブチルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ｔ−ブチルトリフェノキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−ｎ−プロポキシシラン、フェニルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、フェニルトリ−ｎ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、フェニルトリ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、γ−トリフロロプロピルトリエトキシシランなど；
【００１２】
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジメチル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｎ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピルジメトキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピルジエトキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｉｓｏ−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｎ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｎ−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジメトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルジエトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−ジ−フェノキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニル−ジ−エトキシシラン、ジフェニル−ジ−ｎ−プロポキシシラン、ジフェニル−ジ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、ジフェニル−ジ−ｎ−ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジビニルトリメトキシシランなど；
を挙げることができる。
【００１３】
好ましくは、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−ｎ−プロポキシシラン、メチルトリ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシランである。
これらは、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
【００１４】
化合物（２）；
上記一般式（２）において、Ｒ²で表される１価の有機基としては、先の一般式（１）と同様な有機基を挙げることができる。
一般式（２）で表される化合物の具体例としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシランなどが挙げられる。
【００１５】
化合物（３）；
上記一般式（３）において、Ｒ³〜Ｒ⁶で表される１価の有機基としては、先の一般式（１）と同様な有機基を挙げることができる。
一般式（３）のうち、Ｒ⁷が酸素原子の化合物としては、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、ヘキサフェノキシジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタメトキシ−３−メチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタエトキシ−３−メチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタフェノキシ−３−メチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタメトキシ−３−エチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタエトキシ−３−エチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタフェノキシ−３−エチルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタメトキシ−３−フェニルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタエトキシ−３−フェニルジシロキサン、１，１，１，３，３−ペンタフェノキシ−３−フェニルジシロキサン、１，１，３，３−テトラメトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラフェノキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラメトキシ−１，３−ジエチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジエチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラフェノキシ−１，３−ジエチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラメトキシ−１，３−ジフェニルジシロキサン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジフェニルジシロキサン、１，１，３，３−テトラフェノキシ−１，３−ジフェニルジシロキサン、１，１，３−トリメトキシ−１，３，３−トリメチルジシロキサン、１，１，３−トリエトキシ−１，３，３−トリメチルジシロキサン、１，１，３−トリフェノキシ−１，３，３−トリメチルジシロキサン、１，１，３−トリメトキシ−１，３，３−トリエチルジシロキサン、１，１，３−トリエトキシ−１，３，３−トリエチルジシロキサン、１，１，３−トリフェノキシ−１，３，３−トリエチルジシロキサン、１，１，３−トリメトキシ−１，３，３−トリフェニルジシロキサン、１，１，３−トリエトキシ−１，３，３−トリフェニルジシロキサン、１，１，３−トリフェノキシ−１，３，３−トリフェニルジシロキサン、１，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジエトキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジフェノキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラエチルジシロキサン、１，３−ジエトキシ−１，１，３，３−テトラエチルジシロキサン、１，３−ジフェノキシ−１，１，３，３−テトラエチルジシロキサン、１，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラフェニルジシロキサン、１，３−ジエトキシ−１，１，３，３−テトラフェニルジシロキサン、１，３−ジフェノキシ−１，１，３，３−テトラフェニルジシロキサンなどを挙げることができる。
【００１６】
これらのうち、ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキサン、１，１，３，３−テトラメトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラエトキシ−１，３−ジメチルジシロキサン、１，１，３，３−テトラメトキシ−１，３−ジフェニルジシロキサン、１，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジエトキシ−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラフェニルジシロキサン、１，３−ジエトキシ−１，１，３，３−テトラフェニルジシロキサンなどを、好ましい例として挙げることができる。
【００１７】
また、一般式（３）において、ｄが０の化合物としては、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、ヘキサフェノキシジシラン、１，１，１，２，２−ペンタメトキシ−２−メチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタエトキシ−２−メチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタフェノキシ−２−メチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタメトキシ−２−エチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタエトキシ−２−エチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタフェノキシ−２−エチルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタメトキシ−２−フェニルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタエトキシ−２−フェニルジシラン、１，１，１，２，２−ペンタフェノキシ−２−フェニルジシラン、１，１，２，２−テトラメトキシ−１，２−ジメチルジシラン、１，１，２，２−テトラエトキシ−１，２−ジメチルジシラン、１，１，２，２−テトラフェノキシ−１，２−ジメチルジシラン、１，１，２，２−テトラメトキシ−１，２−ジエチルジシラン、１，１，２，２−テトラエトキシ−１，２−ジエチルジシラン、１，１，２，２−テトラフェノキシ−１，２−ジエチルジシラン、１，１，２，２−テトラメトキシ−１，２−ジフェニルジシラン、１，１，２，２−テトラエトキシ−１，２−ジフェニルジシラン、１，１，２，２−テトラフェノキシ−１，２−ジフェニルジシラン、１，１，２−トリメトキシ−１，２，２−トリメチルジシラン、１，１，２−トリエトキシ−１，２，２−トリメチルジシラン、１，１，２−トリフェノキシ−１，２，２−トリメチルジシラン、１，１，２−トリメトキシ−１，２，２−トリエチルジシラン、１，１，２−トリエトキシ−１，２，２−トリエチルジシラン、１，１，２−トリフェノキシ−１，２，２−トリエチルジシラン、１，１，２−トリメトキシ−１，２，２−トリフェニルジシラン、１，１，２−トリエトキシ−１，２，２−トリフェニルジシラン、１，１，２−トリフェノキシ−１，２，２−トリフェニルジシラン、１，２−ジメトキシ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン、１，２−ジエトキシ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン、１，２−ジフェノキシ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン、１，２−ジメトキシ−１，１，２，２−テトラエチルジシラン、１，２−ジエトキシ−１，１，２，２−テトラエチルジシラン、１，２−ジフェノキシ−１，１，２，２−テトラエチルジシラン、１，２−ジメトキシ−１，１，２，２−テトラフェニルジシラン、１，２−ジエトキシ−１，１，２，２−テトラフェニルジシラン、１，２−ジフェノキシ−１，１，２，２−テトラフェニルジシランなどを挙げることができる。
【００１８】
これらのうち、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキシジシラン、１，１，２，２−テトラメトキシ−１，２−ジメチルジシラン、１，１，２，２−テトラエトキシ−１，２−ジメチルジシラン、１，１，２，２−テトラメトキシ−１，２−ジフェニルジシラン、１，２−ジメトキシ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン、１，２−ジエトキシ−１，１，２，２−テトラメチルジシラン、１，２−ジメトキシ−１，１，２，２−テトラフェニルジシラン、１，２−ジエトキシ−１，１，２，２−テトラフェニルジシランなどを、好ましい例として挙げることができる。
【００１９】
さらに、一般式（３）において、Ｒ⁷が−（ＣＨ₂）_n−で表される基の化合物としては、ビス（トリメトキシシリル）メタン、ビス（トリエトキシシリル）メタン、ビス（トリ−ｎ−プロポキシシリル）メタン、ビス（トリ−ｉ−プロポキシシリル）メタン、ビス（トリ−ｎ−ブトキシシリル）メタン、ビス（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）メタン、ビス（トリ−ｔ−ブトキシシリル）メタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリ−ｎ−プロポキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリ−ｉ−プロポキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリ−ｎ−ブトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリ−ｔ−ブトキシシリル）エタン、１−（ジメトキシメチルシリル）−１−（トリメトキシシリル）メタン、１−（ジエトキシメチルシリル）−１−（トリエトキシシリル）メタン、１−（ジ−ｎ−プロポキシメチルシリル）−１−（トリ−ｎ−プロポキシシリル）メタン、１−（ジ−ｉ−プロポキシメチルシリル）−１−（トリ−ｉ−プロポキシシリル）メタン、１−（ジ−ｎ−ブトキシメチルシリル）−１−（トリ−ｎ−ブトキシシリル）メタン、１−（ジ−ｓｅｃ−ブトキシメチルシリル）−１−（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）メタン、１−（ジ−ｔ−ブトキシメチルシリル）−１−（トリ−ｔ−ブトキシシリル）メタン、１−（ジメトキシメチルシリル）−２−（トリメトキシシリル）エタン、１−（ジエトキシメチルシリル）−２−（トリエトキシシリル）エタン、１−（ジ−ｎ−プロポキシメチルシリル）−２−（トリ−ｎ−プロポキシシリル）エタン、１−（ジ−ｉ−プロポキシメチルシリル）−２−（トリ−ｉ−プロポキシシリル）エタン、１−（ジ−ｎ−ブトキシメチルシリル）−２−（トリ−ｎ−ブトキシシリル）エタン、１−（ジ−ｓｅｃ−ブトキシメチルシリル）−２−（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）エタン、１−（ジ−ｔ−ブトキシメチルシリル）−２−（トリ−ｔ−ブトキシシリル）エタン、ビス（ジメトキシメチルシリル）メタン、ビス（ジエトキシメチルシリル）メタン、ビス（ジ−ｎ−プロポキシメチルシリル）メタン、ビス（ジ−ｉ−プロポキシメチルシリル）メタン、ビス（ジ−ｎ−ブトキシメチルシリル）メタン、ビス（ジ−ｓｅｃ−ブトキシメチルシリル）メタン、ビス（ジ−ｔ−ブトキシメチルシリル）メタン、１，２−ビス（ジメトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジエトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジ−ｎ−プロポキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジ−ｉ−プロポキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジ−ｎ−ブトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジ−ｓｅｃ−ブトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジ−ｔ−ブトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリ−ｎ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリ−ｉ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリ−ｎ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリ-t- ブトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリ−ｎ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリ−ｉ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリ−ｎ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリ−ｔ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリ−ｎ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリ−ｉ−プロポキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリ−ｎ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリ−ｓｅｃ−ブトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリ−ｔ−ブトキシシリル）ベンゼンなど挙げることができる。
【００２０】
これらのうち、ビス（トリメトキシシリル）メタン、ビス（トリエトキシシリル）メタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、１−（ジメトキシメチルシリル）−１−（トリメトキシシリル）メタン、１−（ジエトキシメチルシリル）−１−（トリエトキシシリル）メタン、１−（ジメトキシメチルシリル）−２−（トリメトキシシリル）エタン、１−（ジエトキシメチルシリル）−２−（トリエトキシシリル）エタン、ビス（ジメトキシメチルシリル）メタン、ビス（ジエトキシメチルシリル）メタン、１，２−ビス（ジメトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（ジエトキシメチルシリル）エタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，３−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼンなどを好ましい例として挙げることができる。
【００２１】
本発明において、（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）としては、上記化合物（１）、（２）および（３）の１種もしくは２種以上を用いることができる。
【００２２】
なお、上記（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物を加水分解、縮合させる際に、Ｒ¹Ｏ−基，Ｒ²Ｏ−基，Ｒ⁴Ｏ−基およびＲ⁵Ｏ−基の総量１モル当たり、５〜５０モルの水を用いることが好ましく、７〜３０モルの水を加えることが特に好ましい。添加する水の量が５モルより少ない場合は、十分な誘電率と弾性率が得られない場合があり、一方、５０モルより多い場合は、加水分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化が生じる場合がある。
【００２３】
アルカリ触媒；
本発明の（Ａ）加水分解縮合物を製造するに際しては、上記化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物を加水分解、縮合させる際に、アルカリ触媒を用いる。アルカリ触媒を用いることにより、低誘電率かつ高弾性率の塗膜を得ることができる。
アルカリ触媒としては、無機塩基のほか、有機塩基などが挙げられる。
ここで、無機塩基としては、例えば、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウムなどを挙げることができる。
また、有機塩基としては、例えば、メタノールアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、Ｎ−メチルメタノールアミン、Ｎ−エチルメタノールアミン、Ｎ−プロピルメタノールアミン、Ｎ−ブチルメタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−プロピルエタノールアミン、Ｎ−ブチルエタノールアミン、Ｎ−メチルプロパノールアミン、Ｎ−エチルプロパノールアミン、Ｎ−プロピルプロパノールアミン、Ｎ−ブチルプロパノールアミン、Ｎ−メチルブタノールアミン、Ｎ−エチルブタノールアミン、Ｎ−プロピルブタノールアミン、Ｎ−ブチルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルメタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルメタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルメタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルプロパノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルブタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルブタノールアミン、Ｎ−メチルジメタノールアミン、Ｎ−エチルジメタノールアミン、Ｎ−プロピルジメタノールアミン、Ｎ−ブチルジメタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ−プロピルジエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、Ｎ−メチルジプロパノールアミン、Ｎ−エチルジプロパノールアミン、Ｎ−プロピルジプロパノールアミン、Ｎ−ブチルジプロパノールアミン、Ｎ−メチルジブタノールアミン、Ｎ−エチルジブタノールアミン、Ｎ−プロピルジブタノールアミン、Ｎ−ブチルジブタノールアミン、Ｎ−（アミノメチル）メタノールアミン、Ｎ−（アミノメチル）エタノールアミン、Ｎ−（アミノメチル）プロパノールアミン、Ｎ−（アミノメチル）ブタノールアミン、Ｎ−（アミノエチル）メタノールアミン、Ｎ−（アミノエチル）エタノールアミン、Ｎ−（アミノエチル）プロパノールアミン、Ｎ−（アミノエチル）ブタノールアミン、Ｎ−（アミノプロピル）メタノールアミン、Ｎ−（アミノプロピル）エタノールアミン、Ｎ−（アミノプロピル）プロパノールアミン、Ｎ−（アミノプロピル）ブタノールアミン、Ｎ−（アミノブチル）メタノールアミン、Ｎ−（アミノブチル）エタノールアミン、Ｎ−（アミノブチル）プロパノールアミン、Ｎ−（アミノブチル）ブタノールアミン、メトキシメチルアミン、メトキシエチルアミン、メトキシプロピルアミン、メトキシブチルアミン、エトキシメチルアミン、エトキシエチルアミン、エトキシプロピルアミン、エトキシブチルアミン、プロポキシメチルアミン、プロポキシエチルアミン、プロポキシプロピルアミン、プロポキシブチルアミン、ブトキシメチルアミン、ブトキシエチルアミン、ブトキシプロピルアミン、ブトキシブチルアミン、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジブチルアミン、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、トリブチルアミン、テトラメチルアンモニウムハイドロキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロキサイド、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、テトラプロピルエチレンジアミン、テトラブチルエチレンジアミン、メチルアミノメチルアミン、メチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミン、メチルアミノブチルアミン、エチルアミノメチルアミン、エチルアミノエチルアミン、エチルアミノプロピルアミン、エチルアミノブチルアミン、プロピルアミノメチルアミン、プロピルアミノエチルアミン、プロピルアミノプロピルアミン、プロピルアミノブチルアミン、ブチルアミノメチルアミン、ブチルアミノエチルアミン、ブチルアミノプロピルアミン、ブチルアミノブチルアミン、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モルホリン、メチルモルホリン、ジアザビシクロオクラン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセンなどを挙げることができる。
これらのアルカリ触媒は、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
【００２４】
上記アルカリ触媒の使用量は、化合物（１）〜（３）中のＲ¹Ｏ−基，Ｒ²Ｏ−基，Ｒ⁴Ｏ−基およびＲ⁵Ｏ−基で表される基の総量１モルに対して、通常、０．００００１〜０．５モル、好ましくは０．００００５〜０．１モルである。アルカリ触媒の使用量が上記範囲内であれば、反応中のポリマーの析出やゲル化の恐れが少ない。
【００２５】
このようにして得られる（Ａ）加水分解縮合物の分子量は、ＧＰＣ（屈折率，粘度，光散乱測定）法による重量平均分子量で、１０万〜９００万、好ましくは２０万〜８００万である。１０万未満では、十分な誘電率と弾性率が得られない場合があり、一方、９００万より大きい場合は、塗膜の均一性が低下する場合がある。また、このようにして得られる（Ａ）加水分解縮合物は、粒子状の形態をとっていないことにより、基板状への塗布性が優れるという特徴を有している。粒子状の形態をとっていないことは、例えば透過型電子顕微鏡観察（ＴＥＭ）により確認される。
【００２６】
なお、（Ａ）成分中、各成分を完全加水分解縮合物に換算したときに、化合物（２）は、化合物（１）〜（３）の総量中、５〜７５重量％、好ましくは１０〜７０重量％、さらに好ましくは１５〜７０重量％である。また、化合物（１）および／または（３）は、化合物（１）〜（３）の総量中、９５〜２５重量％、好ましくは９０〜３０重量％、さらに好ましくは８５〜３０重量％である。化合物（２）が、化合物（１）〜（３）の総量中、５〜７５重量％であることが、得られる塗膜の弾性率が高く、かつ低誘電性に特に優れる。
ここで、本発明において、完全加水分解縮合物とは、化合物（１）〜（３）中のＲ¹Ｏ−基，Ｒ²Ｏ−基，Ｒ⁴Ｏ−基およびＲ⁵Ｏ−基が１００％加水分解してＳｉＯＨ基となり、さらに完全に縮合してシロキサン構造となったものをいう。
また、（Ａ）成分としては、得られる組成物の貯蔵安定性がより優れるので、化合物（１）および化合物（２）の加水分解縮合物であることが好ましい。
【００２７】
さらに、（Ａ）加水分解縮合物では、化合物（１）〜（３）の群から選ばれた少なくとも１種のシラン化合物を、アルカリ触媒の存在下に加水分解・縮合して、加水分解縮合物とし、その重量平均分子量を１０万〜９００万となすが、その後、組成物のｐＨを７以下に調整することが好ましい。
ｐＨを調整する方法としては、
（１）ｐＨ調整剤を添加する方法、
（２）常圧または減圧下で、組成物中よりアルカリ触媒を留去する方法、
（３）窒素、アルゴンなどのガスをバブリングすることにより、組成物中からアルカリ触媒を除去する方法、
（４）イオン交換樹脂により、組成物中からアルカリ触媒を除く方法、
などが挙げられる。これらの方法は、それぞれ、組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
ここで、上記ｐＨ調整剤としては、無機酸や有機酸が挙げられる。
無機酸としては、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸、シュウ酸などを挙げることができる。
また、有機酸としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキドン酸、シキミ酸、２−エチルヘキサン酸、オレイン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチル酸、安息香酸、ｐ−アミノ安息香酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、コハク酸などを挙げることができる。
【００２９】
上記ｐＨ調整剤による組成物のｐＨは、７以下、好ましくは１〜６に調整される。このように、加水分解縮合物の重量平均分子量を５万〜１，０００万となしたのち、上記ｐＨ調整剤により上記範囲内にｐＨを調整することにより、得られる組成物の貯蔵安定性が向上するという効果が得られる。
ｐＨ調整剤の使用量は、組成物のｐＨが上記範囲内となる量であり、その使用量は、適宜選択される。
【００３０】
（Ｂ）界面活性剤
本発明に用いられる界面活性剤としては特に制限はないが、例えば、シリコーン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、アクリル系界面活性剤などが挙げられ、これらは、１種単独であるいは２種以上を併用することができる。
（Ｂ）界面活性剤としては、シリコーン系、ノニオン系、フッ素系、アクリル系界面活性剤が好ましく、なかでも成膜性に優れ、金属腐食性ガスが発生しないことから、シリコーン系界面活性剤が特に好ましい。
【００３１】
ここで、シリコーン系界面活性剤としては、特に制限はないが、例えば、下記一般式（３）で表されるジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体を挙げることができる。
【００３２】
【化１】

【００３３】
〔一般式（３）中、Ｒ⁸は水素原子または炭素数１〜５のアルキル基であり、ｕは１〜２０の整数であり、ｖおよびｗはそれぞれ独立に５〜５０の整数である。〕
ここで、Ｒ⁸の炭素数１〜５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基などが挙げられる。
シリコーン系界面活性剤の市販品としては、オルガノシロキサンポリマーＫＰ３４１〔信越化学工業（株）製〕、ＳＨ７ＰＡ、ＳＨ２１ＰＡ、ＳＨ２８ＰＡ、ＳＨ３０ＰＡ、ＳＴ９４ＰＡ（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン製）などを挙げることができる。
【００３４】
また、カチオン系界面活性剤としては、アルキルアミン塩、第４級アンモニウム塩、ポリオキシアルキルアミンなどが挙げられる。
さらに、アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩、高級アルコール硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジフェニルエーテルジスルホン酸塩、ジアルキルジスルホサクシネート、アルキルホスフェート塩、ポリオキシエチレンサルフェート塩などが挙げられる。
【００３５】
さらに、ノニオン系界面活性剤としては、特に制限はないが、例えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル類；ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルなどのポリオキシエチレンアリールエーテル類；ポリオキシエチレンジラウレート、ポリオキシエチレンジステアレートなどのポリオキシエチレンジアルキルエステル類；ソルビタン脂肪酸エステル類；脂肪酸変性ポリオキシエチレン類；ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などを挙げることができる。
【００３６】
さらに、両性界面活性剤としては、特に制限はないが、先に挙げたアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤の２つ以上が組み合わされた構造のものが挙げられる。
【００３７】
フッ素系界面活性剤としては、例えば１，１，２，２−テトラフロロオクチル（１，１，２，２−テトラフロロプロピル）エーテル、１，１，２，２−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ（１，１，２，２−テトラフロロブチル）エーテル、ヘキサエチレングリコール（１，１，２，２，３，３−ヘキサフロロペンチル）エーテル、オクタプロピレングリコールジ（１，１，２，２−テトラフロロブチル）エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ（１，１，２，２，３，３−ヘキサフロロペンチル）エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、１，１，２，２，８，８，９，９，１０，１０−デカフロロドデカン、１，１，２，２，３，３−ヘキサフロロデカン、Ｎ−［３−（パーフルオロオクタンスルホンアミド）プロピル］- Ｎ，Ｎ′−ジメチル−Ｎ−カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、パーフルオロアルキルスルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル−Ｎ−エチルスルホニルグリシン塩、リン酸ビス（Ｎ−パーフルオロオクチルスルホニル−Ｎ−エチルアミノエチル）、モノパーフルオロアルキルエチルリン酸エステルなどの末端、主鎖および側鎖の少なくとも何れかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物からなるフッ素系界面活性剤を挙げることができる。
【００３８】
フッ素系界面活性剤の市販品としては、メガファックＦ１４２Ｄ、同Ｆ１７２、同Ｆ１７３、同Ｆ１８３〔以上、大日本インキ化学工業（株）製〕、エフトップＥＦ３０１、同３０３、同３５２〔新秋田化成（株）製〕、フロラードＦＣ−４３０、同ＦＣ−４３１〔住友スリーエム（株）製〕、アサヒガードＡＧ７１０、サーフロンＳ−３８２、同ＳＣ−１０１、同ＳＣ−１０２、同ＳＣ−１０３、同ＳＣ−１０４、同ＳＣ−１０５、同ＳＣ−１０６〔旭硝子（株）製〕、ＢＭ−１０００、ＢＭ−１１００〔裕商（株）製〕、ＮＢＸ−１５〔（株）ネオス〕などの名称で市販されているフッ素系界面活性剤を挙げることができる。これらの中でも、上記メガファックＦ１７２，ＢＭ−１０００，ＢＭ−１１００，ＮＢＸ−１５が特に好ましい。
【００３９】
本発明で使用することのできるアクリル系界面活性剤としては、（メタ）アクリル酸系共重合体などを挙げることができ、ポリフローNo. ５７，９５〔共栄社油脂化学工業（株）製〕などの名称で市販されているものを挙げることができる。
【００４０】
本発明において、上記（Ｂ）成分を用いることで、塗膜の均一性がさらに良好となり好ましい。
（Ｂ）成分の使用量は、（Ａ）成分（完全加水分解縮合物換算）１００重量部に対し、通常、０．０００１〜８０重量部、好ましくは０．０００２〜６５重量部である。０．０００１重量部未満では、塗膜の均一性の改善効果が少なく、一方、８０重量部を超えると、機械的強度が低下する。
【００４１】
（Ｃ）溶媒
本発明の膜形成用組成物は、（Ａ）成分および（Ｂ）成分を、通常、（Ｃ）溶媒に溶解または分散してなる。
この（Ｃ）溶媒としては、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒およびエステル系溶媒の群から選ばれた少なくとも１種が挙げられる。
ここで、アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｉ−ペンタノール、２−メチルブタノール、ｓｅｃ−ペンタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、ｓｅｃ−ヘキサノール、２−エチルブタノール、ｓｅｃ−ヘプタノール、ヘプタノール−３、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｓｅｃ−オクタノール、ｎ−ノニルアルコール、２，６−ジメチルヘプタノール−４、ｎ−デカノール、ｓｅｃ−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、ｓｅｃ−テトラデシルアルコール、ｓｅｃ−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、３，３，５−トリメチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコールなどのモノアルコール系溶媒；
【００４２】
エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、ペンタンジオール−２，４、２−メチルペンタンジオール−２，４、ヘキサンジオール−２，５、ヘプタンジオール−２，４、２−エチルヘキサンジオール−１，３、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコールなどの多価アルコール系溶媒；
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、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、エチレングリコールモノ−２−エチルブチルエーテル、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、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、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、ジ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エチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルなどの多価アルコール部分エーテル系溶媒；
などを挙げることができる。
これらのアルコール系溶媒は、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
【００４３】
これらアルコールのうち、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ペンタノール、ｉ−ペンタノール、２−メチルブタノール、ｓｅｃ−ペンタノール、ｔ−ペンタノール、３−メトキシブタノール、ｎ−ヘキサノール、２−メチルペンタノール、ｓｅｃ−ヘキサノール、２−エチルブタノール、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などが好ましい。
【００４４】
ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−ｎ−プロピルケトン、メチル−ｎ−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−ｉ−ブチルケトン、メチル−ｎ−ペンチルケトン、エチル−ｎ−ブチルケトン、メチル−ｎ−ヘキシルケトン、ジ−ｉ−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、２−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、２，４−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、フェンチョンなどのほか、アセチルアセトン、２，４−ヘキサンジオン、２，４−ヘプタンジオン、３，５−ヘプタンジオン、２，４−オクタンジオン、３，５−オクタンジオン、２，４−ノナンジオン、３，５−ノナンジオン、５−メチル−２，４−ヘキサンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１，５，５，５−ヘキサフルオロ−２，４−ヘプタンジオンなどのβ−ジケトン類などが挙げられる。
これらのケトン系溶媒は、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
【００４５】
アミド系溶媒としては、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−エチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−エチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ−メチルプロピオンアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−ホルミルモルホリン、Ｎ−ホルミルピペリジン、Ｎ−ホルミルピロリジン、Ｎ−アセチルモルホリン、Ｎ−アセチルピペリジン、Ｎ−アセチルピロリジンなどが挙げられる。
これらアミド系溶媒は、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
【００４６】
エステル系溶媒としては、ジエチルカーボネート、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、酢酸ｎ−プロピル、酢酸ｉ−プロピル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｉ−ブチル、酢酸ｓｅｃ−ブチル、酢酸ｎ−ペンチル、酢酸ｓｅｃ−ペンチル、酢酸３−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸２−エチルブチル、酢酸２−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ｎ−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ｎ−ブチル、プロピオン酸ｉ−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−ｎ−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ｎ−ブチル、乳酸ｎ−アミル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチルなどが挙げられる。
これらエステル系溶媒は、１種あるいは２種以上を同時に使用してもよい。
以上の（Ｃ）溶媒は、１種あるいは２種以上を混合して使用することができる。
【００４７】
本発明の膜形成用組成物は、（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）を加水分解および／または縮合する際に、同様の溶媒を使用することができる。
【００４８】
具体的には、（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）を溶解させた溶媒中に水または上記（Ｃ）溶媒中で希釈した水を断続的あるいは連続的に添加する。この際、アルカリ触媒は、溶媒中に予め添加しておいてもよいし、水添加時に水中に溶解あるいは分散させておいてもよい。この際の反応温度としては、通常、０〜１００℃、好ましくは１５〜９０℃である。
【００４９】
その他の添加剤
本発明の膜形成用組成物には、さらにコロイド状シリカなどの成分を添加してもよい。
コロイド状シリカとは、例えば、高純度の無水ケイ酸を上記親水性有機溶媒に分散した分散液であり、通常、平均粒径が５〜３０ｍμ、好ましくは１０〜２０ｍμ、固形分濃度が１０〜４０重量％程度のものである。このような、コロイド状シリカとしては、例えば、日産化学工業（株）製、メタノールシリカゾルおよびイソプロパノールシリカゾル；触媒化成工業（株）製、オスカルなどが挙げられる。
【００５０】
膜形成用組成物の調製方法
本発明の膜形成用組成物を調製するに際しては、例えば、（Ｃ）溶媒中、（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）を混合して、水を連続的または断続的に添加して、加水分解し、縮合し、（Ａ）成分を調製したのち、これに（Ｂ）成分を添加すればよく、特に限定されない。
【００５１】
本発明の組成物の調製方法の具体例としては、下記▲１▼〜▲４▼の方法などを挙げることができる。
▲１▼（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）、アルカリ触媒および（Ｃ）溶媒からなる混合物に、所定量の水を加えて、加水分解・縮合反応を行ったのち、（Ｂ）成分を混合する方法。
▲２▼（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）、アルカリ触媒および（Ｃ）成分からなる混合物に、所定量の水を連続的あるいは断続的に添加して、加水分解、縮合反応を行なったのち、（Ｂ）成分を混合する方法。
▲３▼（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）、アルカリ触媒、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分からなる混合物に、所定量の水を加えて加水分解・縮合反応を行う方法。
▲４▼（Ａ）成分を構成する化合物（１）〜（３）、アルカリ触媒、（Ｂ）成分および（Ｃ）成分からなる混合物に、所定量の水を連続的あるいは断続的に添加して、加水分解、縮合反応を行なう方法。
【００５２】
このようにして得られる本発明の組成物の全固形分濃度は、好ましくは、２〜３０重量％であり、使用目的に応じて適宜調整される。組成物の全固形分濃度が２〜３０重量％であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、保存安定性もより優れるものである。
なお、この全固形分濃度の調整は、必要であれば、濃縮および上記（Ｃ）溶媒による希釈によって行われる。
【００５３】
本発明の組成物を用いて膜を形成するには、まず本発明の組成物を基板に塗布し、塗膜を形成する。
ここで、本発明の組成物を塗布することができる基板としては、半導体、ガラス、セラミックス、金属などが挙げられる。
また、塗布方法としては、スピンコート、ディッピング、ローラーブレードなどが挙げられる。
本発明の組成物は、特にシリコンウエハ、ＳｉＯ₂ウエハ、ＳｉＮウエハなどの上に塗布され、絶縁膜とすることに適している。
【００５４】
この際の膜厚は、乾燥膜厚として、１回塗りで厚さ０．０５〜１．５μｍ程度、２回塗りでは厚さ０．１〜３μｍ程度の塗膜を形成することができる。
形成する塗膜の厚さは、通常、０．２〜２０μｍである。
この際の加熱方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネスなどを使用することができ、加熱雰囲気としては、大気下、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、真空下、酸素濃度をコントロールした減圧下などで行なうことができる。
【００５５】
また、上記の（Ａ）成分の硬化速度を制御するため、必要に応じて、段階的に加熱したり、窒素、空気、酸素、減圧などの雰囲気を選択することができる。
【００５６】
このようにして得られる本発明の低密度化膜は、膜密度が、通常、０．３５〜１．２ｇ／ｃｍ³、好ましくは０．４〜１．１ｇ／ｃｍ³、さらに好ましくは０．５〜１．０ｇ／ｃｍ³である。膜密度が０．３５ｇ／ｃｍ³未満では、塗膜の機械的強度が低下し、一方、１．２ｇ／ｃｍ³を超えると、低誘電率が得られない。
この膜密度の調整は、本発明における膜形成用組成物中の（Ｂ）成分の含有量により、容易に調整することができる。
【００５７】
また、本発明の低密度化膜は、ＢＪＨ法による細孔分布測定において、１０ｎｍ以上の空孔が認められず、微細配線間の層間絶縁膜材料として好ましい。
この塗膜中の微細孔は、本発明の（Ｂ）成分を用いることで達成できる。
【００５８】
さらに、本発明の低密度化膜は、吸水性が低い点に特徴を有し、例えば、塗膜を１２７℃、２．５ａｔｍ、１００％ＲＨの環境に１時間放置した場合、放置後の塗膜のＩＲスペクトル観察からは塗膜への水の吸着は認められない。
この吸水性は、本発明における膜形成用組成物に用いられる化合物（１）のテトラアルコキシシラン類の量により、調整することができる。
【００５９】
さらに、本発明の低密度化膜の誘電率は、低誘電率であり、通常、２．６〜１．２、好ましくは２．５〜１．２、さらに好ましくは２．４〜１．２である。
この誘電率は、本発明の塗膜形成用組成物中の（Ｂ）成分の含有量により調整することができる。
【００６０】
本発明の低密度膜は、絶縁性に優れ、塗布膜の均一性、誘電率特性、塗膜の耐クラック性、塗膜の表面硬度に優れることから、ＬＳＩ、システムＬＳＩ、ＤＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、ＲＤＲＡＭ、Ｄ−ＲＤＲＡＭなどの半導体素子用層間絶縁膜、半導体素子の表面コート膜などの保護膜、多層配線基板の層間絶縁膜、液晶表示素子用の保護膜や絶縁防止膜などの用途に有用である。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、以下の記載は、本発明の態様例を概括的に示すものであり、特に理由なく、かかる記載により本発明は限定されるものではない。
なお、実施例および比較例中の部および％は、特記しない限り、それぞれ重量部および重量％であることを示している。
また、各種の評価は、次のようにして行なった。
【００６２】
重量平均分子量
下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（屈折率，粘度，光散乱測定）法により測定した。
試料溶液：シラン化合物の加水分解縮合物を、固形分濃度が０．２５％となるように、１０ｍＭのＬｉＢｒを含むメタノールで希釈し、ＧＰＣ（屈折率，粘度，光散乱測定）用試料溶液とした。
装置：東ソー（株）製、ＧＰＣシステムモデルＧＰＣ−８０２０
東ソー（株）製、カラムＡｌｐｈａ５０００／３０００
ビスコテック社製、粘度検出器および光散乱検出器
モデルＴ−６０デュアルメーター
キャリア溶液：１０ｍＭのＬｉＢｒを含むメタノール
キャリア送液速度：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃
【００６３】
貯蔵安定性
本発明の組成物８０ｍｌを容量１００ｍｌのガラス製ねじ口瓶に入れて密閉し、４０℃オートクレーブ中で１ヶ月放置した。放置前後のサンプルを２，５００ｒｐｍ、３１秒のスピンコート条件で塗布し、実施例の方法で焼成したときの膜厚を光学式膜厚計（ＲｕｄｏｌｐｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、ＳｐｅｃｔｒａＬａｓｅｒ２００）にて測定し、その変化率｛〔（放置後のサンプルの膜厚−放置前のサンプルの膜厚）／放置前のサンプルの膜厚〕×１００｝を算出し、下記基準にて評価した。
◎：膜厚変化率＜５％
○：膜厚変化率＜１０％
×：膜厚変化率≧１０％
【００６４】
誘電率
得られた膜に対して蒸着法によりアルミニウム電極パターンを形成させ誘電率測定用サンプルを作成した。該サンプルを周波数１００ｋＨｚの周波数で、横河・ヒューレットパッカード（株）製、ＨＰ１６４５１Ｂ電極およびＨＰ４２８４ＡプレシジョンＬＣＲメータを用いてＣＶ法により当該塗膜の誘電率を測定した。
弾性率（ヤング率）
得られた膜を、ナノインデンターＸＰ（ナノインスツルメント社製）を用いて、連続剛性測定法により測定した。
【００６５】
膜密度
密度は、膜の膜厚と膜の面積から求めた体積と、膜の重量から算出した。
細孔分布
得られた硬化物の細孔分布を、ＣＯＵＬＴＥＲ社製ＯＭＮＩＳＯＲＰ１００／３６０ＳＥＲＩＥＳを用いてＢＪＨ法で測定し、下記基準に従って評価した。
○：１０ｎｍ以上の細孔が５％以下。
×：１０ｎｍ以上の細孔が５％を超える。
【００６６】
吸水性
得られた塗膜を、１２７℃、２．５ａｔｍ、１００％ＲＨの環境に１時間放置し、放置後の塗膜のＩＲスペクトルを観察した。放置前の塗膜のＩＲスペクトルと比較して、３，５００ｃｍ^-1付近のＨ₂Ｏに起因する吸収の有無を観察し、吸水性を下記基準に従い評価した。
○：吸収無し
×：吸収有り
【００６７】
膜厚均一性
膜形成用組成物を、８インチシリコンウエハ上に、スピンコーターを用いて、回転数１，０００ｒｐｍ、１５秒の条件で塗布した。その後、８０℃に保持したホットプレートを用いて、膜形成用組成物を塗布したシリコンウエハを５分間加熱し、有機溶媒を飛散させた。
次いで、２００℃の温度に保持したホットプレートを用いて、膜形成用組成物を塗布したシリコンウエハを５分間加熱し、さらに真空下で３４０℃，３６０℃，３８０℃の順で、それぞれ３０分間ずつ加熱し、さらに真空下、４２５℃で１時間加熱し、シリコンウエハ上に塗膜を形成させた。
このようにして得られた塗膜の膜厚を、光学式膜厚計（ＲｕｄｏｌｐｈＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製、ＳｐｅｃｔｒａＬａｓｅｒ２００）を用いて、塗膜面内で５０点測定した。
得られた膜厚の３σを計算し、下記基準で評価した。
○；塗膜の３σが０．５％未満
△；塗膜の３σが０．５％以上、１％未満
×；塗膜の３σが１％以上
【００６８】
参考例１〔（Ａ）成分の調製〕
２５％アンモニア水溶液５ｇ、超純水３２０ｇおよびエタノール６００ｇの混合溶液中に、メチルトリメトキシシラン１５ｇ（完全加水分解縮合物換算７．４ｇ）とテトラエトキシシラン２０ｇ（完全加水分解縮合物５．８ｇ）を加えて、６０℃で３時間反応させたのち、プロピレングリコールモノプロピルエーテル２００ｇを加え、その後、減圧下で全溶液量１４０ｇとなるまで濃縮し、その後、酢酸の１０％プロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液１０ｇを添加し、固形分含有量８．３％の組成物溶液を得た。得られた（Ａ）成分の重量平均分子量は、５２０万であった。
【００６９】
参考例２〔（Ａ）成分の調製〕
２５％アンモニア水溶液５ｇの代わりに、４０％メチルアミン水溶液５ｇを用いた以外は、参考例１と同様の操作を行ない、固形分含有量８．８％の組成物溶液を得た。得られた（Ａ）成分の重量平均分子量は、１００万であった。
【００７０】
実施例１
参考例１で得られた（Ａ）成分溶液１００．００ｇと、（Ｂ）成分として、シリコーン系界面活性剤ＳＨ２８ＰＡ〔東レダウコーニングシリコーン（株）製〕０．０２ｇとを混合し、固形分含有量８．８％の組成物溶液を得た。
得られた組成物を、８インチシリコンウエハ上にスピンコート法により塗布し、大気中８０℃で５分間、次いで窒素下２００℃で５分間加熱したのち、さらに真空下で３４０℃、３６０℃、３８０℃の順でそれぞれ３０分間ずつ加熱し、さらに真空下４２５℃で１時間加熱し、無色透明の膜を形成した。結果を表１に示す。
【００７１】
実施例２
参考例１で得られた（Ａ）成分溶液に代わりに、参考例２で得られた（Ａ）成分溶液を用い、またシリコーン系界面活性剤の代わりに、フッ素系界面活性剤として、メガファックＦ１７２〔大日本インキ化学工業（株）製〕を０．０２ｇ用いる以外は、実施例１と同様にして、組成物溶液を調製した。得られた組成物を、８インチシリコンウエハ上にスピンコート法により塗布し、大気中８０℃で５分間、次いで窒素下２００℃で５分間加熱したのち、さらに真空下で３４０℃、３６０℃、３８０℃の順でそれぞれ３０分間ずつ加熱し、さらに真空下４２５℃で１時間加熱し、無色透明の膜を形成した。結果を表１に示す。
【００７２】
実施例３
シリコーン系界面活性剤の代わりに、アクリル系界面活性剤として、ポリフローＮｏ．５７〔共栄社油脂化学工業（株）製〕を０．０２ｇ用いる以外は、実施例１と同様にして、組成物溶液を調製した。得られた組成物を、８インチシリコンウエハ上にスピンコート法により塗布し、大気中８０℃で５分間、次いで窒素下２００℃で５分間加熱したのち、さらに真空下で３４０℃、３６０℃、３８０℃の順でそれぞれ３０分間ずつ加熱し、さらに真空下４２５℃で１時間加熱し、無色透明の膜を形成した。結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】

【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、膜厚均一性に優れた塗膜が形成可能で、誘電率特性、耐吸水性に優れ、またＣＭＰ耐性に優れ、かつ組成物の基板への塗布性が改良された膜形成用組成物を提供することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionInterlayer insulationMore specifically, the film-forming composition is capable of forming a coating film having excellent dielectric constant characteristics, water absorption characteristics, etc., a small void size, and good CMP resistance as an interlayer insulating film material in semiconductor elements and the like.Interlayer insulationThe present invention relates to a film forming composition.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, silica (SiO2) formed by a vacuum process such as a CVD method as an interlayer insulating film in a semiconductor element or the like.₂) Membranes are frequently used. In recent years, for the purpose of forming a more uniform interlayer insulating film, a coating type insulating film called a SOG (Spin on Glass) film containing a hydrolysis product of tetraalkoxylane as a main component has been used. It has become. In addition, with high integration of semiconductor elements and the like, an interlayer insulating film having a low dielectric constant, which is mainly composed of polyorganosiloxane called organic SOG, has been developed.
However, with further higher integration and multi-layering of semiconductor elements and the like, better electrical insulation between conductors is required, and therefore an interlayer insulation film material having a lower dielectric constant and excellent crack resistance is required. It is like that.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-181001 discloses a coating composition for forming an insulating film having a lower dielectric constant as an interlayer insulating film material. This coating-type composition is intended to provide an insulating film of a semiconductor device having low water absorption and excellent crack resistance, and has a constitution of at least one selected from titanium, zirconium, niobium and tantalum. A coating composition for forming an insulating film comprising, as a main component, an oligomer having a number average molecular weight of 500 or more, obtained by polycondensing an organometallic compound containing an element and an organosilicon compound having at least one alkoxy group in the molecule. It is.
However, the dielectric constant of the conventional inorganic interlayer insulating film material is 3.0 or more, which is insufficient for high integration.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention is to solve the above problems.Interlayer insulationMore specifically, the film-forming composition can form a coating film with excellent film thickness uniformity as an interlayer insulating film in a semiconductor element, etc., has excellent dielectric constant characteristics, water absorption resistance, and excellent CMP resistance. And improved application of the composition to the substrateInterlayer insulationIt aims at providing the composition for film formation.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention includes (A) a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter also referred to as “compound (1)”) and a compound represented by the following general formula (2) (hereinafter referred to as “compound (2)”). And at least one silane compound selected from the group of compounds represented by the following general formula (3) (hereinafter also referred to as “compound (3)”) in the presence of an alkali catalyst,Hydrolyzed condensate having a weight average molecular weight of 100,000 to 9 million formed by condensation(Hereinafter also referred to as “(A) hydrolysis condensate”), and
  R_aSi (OR¹)_4-a(1)
(Wherein R is a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group, R¹Represents a monovalent organic group, and a represents an integer of 1 to 2. )
  Si (OR²)_Four(2)
(Wherein R²Represents a monovalent organic group. )
  R^Three _b(R^FourO)_3-bSi- (R⁷)_d-Si (OR^Five)_3-cR⁶ _c(3)
[In the formula, R^Three~ R⁶Are the same or different, and each is a monovalent organic group, b and c are the same or different, and represent a number of 0 to 2, R⁷Is an oxygen atom, a phenylene group or-(CH₂)_nA group represented by-(wherein n is an integer of 1 to 6), d represents 0 or 1; ]
  (B) component; surfactant
ContainsThe present invention relates to an interlayer insulating film forming composition (hereinafter also referred to as “film forming composition”).
  Here, the component (B) includes a silicone surfactant, a cationic surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, a fluorine surfactant, and an acrylic surfactant. At least one surfactant selected from the group of agents is preferred.
  Next, this invention relates to the formation method of the interlayer insulation film characterized by apply | coating the said composition for film formation to a board | substrate, and heating.
  Next, the present invention relates to a low-density interlayer insulating film obtained by the method for forming an interlayer insulating film.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, as a base polymer for forming a film, component (A) [at least one silane compound selected from the group of compounds (1) to (3) was hydrolyzed and condensed in the presence of an alkali catalyst. A hydrolyzate condensate (hydrolyzate and / or condensate thereof) is used, and (B) a surfactant is used to improve coatability. Thus, when the composition of the present invention containing the components (A) to (B) is applied to a substrate such as a silicon wafer by dipping or spin coating, the coating property (film thickness uniformity) is excellent. When thermal polycondensation of the component (A) is performed by heating, the component (A) forms a glassy or giant polymer film. The resulting film is a porous low-density film with a small void size, excellent CMP resistance, low dielectric constant, low water absorption, and excellent electrical property stability, and forms an interlayer insulating film material. Can do.
[0007]
Here, (A) hydrolysis condensate is at least one hydrolyzate selected from the group of compounds (1) to (3) and / or a condensate thereof.
Here, the hydrolyzate in the component (A) is R contained in the compounds (1) to (3) constituting the component (A).¹O-group, R²O-group, R^FourO-group and R^FiveIt is not necessary that all of the O-groups are hydrolyzed. For example, only one of them may be hydrolyzed, two may be hydrolyzed, or a mixture thereof.
Moreover, the condensate in the component (A) is a product in which the silanol groups of the hydrolyzates of the compounds (1) to (3) constituting the component (A) are condensed to form a Si—O—Si bond. In the present invention, it is not necessary that all the silanol groups are condensed, and it is a concept including a mixture of a small part of the silanol groups or a mixture of those having different degrees of condensation.
[0008]
Hereinafter, the components (A) to (B) used in the present invention will be described, and then the preparation method of the composition of the present invention will be described in detail.
[0009]
(A) Hydrolysis condensate
(A) The hydrolysis-condensation product is obtained by hydrolysis / condensation of at least one silane compound selected from the group consisting of the compounds (1) to (3) in the presence of an alkali catalyst.
Compound (1);
In the general formula (1), R and R¹Examples of the monovalent organic group include an alkyl group, an aryl group, an allyl group, and a glycidyl group. In the general formula (1), R is preferably a monovalent organic group, particularly an alkyl group or a phenyl group.
Here, examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and preferably 1 to 5 carbon atoms. These alkyl groups may be linear or branched, Further, a hydrogen atom may be substituted with a fluorine atom or the like.
In the general formula (1), examples of the aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, a methylphenyl group, an ethylphenyl group, a chlorophenyl group, a bromophenyl group, and a fluorophenyl group.
[0010]
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) include trimethoxysilane, triethoxysilane, tri-n-propoxysilane, tri-iso-propoxysilane, tri-n-butoxysilane, tri-sec-butoxy. Silane, tri-tert-butoxysilane, triphenoxysilane, fluorotrimethoxysilane, fluorotriethoxysilane, fluorotri-n-propoxysilane, fluorotri-iso-propoxysilane, fluorotri-n-butoxysilane, fluorotri- sec-butoxysilane, fluorotri-tert-butoxysilane, fluorotriphenoxysilane and the like;
[0011]
Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, methyltri-sec-butoxysilane, methyltri-tert-butoxysilane, methyltriphenoxysilane, Ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane, ethyltri-sec-butoxysilane, ethyltri-tert-butoxysilane, ethyltriphenoxysilane, Vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri-n-propoxysilane, vinyltri-iso-propoxysilane, vinyltri-n-butoxy Vinyltri-sec-butoxysilane, vinyltri-tert-butoxysilane, vinyltriphenoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltri-n-propoxysilane, n-propyltri- iso-propoxysilane, n-propyltri-n-butoxysilane, n-propyltri-sec-butoxysilane, n-propyltri-tert-butoxysilane, n-propyltriphenoxysilane, i-propyltrimethoxysilane, i -Propyltriethoxysilane, i-propyltri-n-propoxysilane, i-propyltri-iso-propoxysilane, i-propyltri-n-butoxysilane, i-propyltri-sec-butoxysilane, i-propyltri -Ter -Butoxysilane, i-propyltriphenoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-butyltri-n-propoxysilane, n-butyltri-iso-propoxysilane, n-butyltri-n-butoxy Silane, n-butyltri-sec-butoxysilane, n-butyltri-tert-butoxysilane, n-butyltriphenoxysilane, sec-butyltrimethoxysilane, sec-butyltriethoxysilane, sec-butyl-tri-n-propoxy Silane, sec-butyl-tri-iso-propoxysilane, sec-butyl-tri-n-butoxysilane, sec-butyl-tri-sec-butoxysilane, sec-butyl-tri-tert-butoxysilane, sec-butyl- Triphenoki Sisilane, t-butyltrimethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, t-butyltri-n-propoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, t-butyltri-n-butoxysilane, t-butyltri-sec-butoxy Silane, t-butyltri-tert-butoxysilane, t-butyltriphenoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, phenyltri-n-butoxy Silane, phenyltri-sec-butoxysilane, phenyltri-tert-butoxysilane, phenyltriphenoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ- Aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-trifluoropropyltriethoxysilane, and the like;
[0012]
Dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyl-di-n-propoxysilane, dimethyl-di-iso-propoxysilane, dimethyl-di-n-butoxysilane, dimethyl-di-sec-butoxysilane, dimethyl-di-tert -Butoxysilane, dimethyldiphenoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyl-di-n-propoxysilane, diethyl-di-iso-propoxysilane, diethyl-di-n-butoxysilane, diethyl-di-sec -Butoxysilane, diethyl-di-tert-butoxysilane, diethyldiphenoxysilane, di-n-propyldimethoxysilane, di-n-propyldiethoxysilane, di-n-propyl-di-n-propoxysilane, di- n-propyl- -Iso-propoxysilane, di-n-propyl-di-n-butoxysilane, di-n-propyl-di-sec-butoxysilane, di-n-propyl-di-tert-butoxysilane, di-n-propyl Di-phenoxysilane, di-iso-propyldimethoxysilane, di-iso-propyldiethoxysilane, di-iso-propyl-di-n-propoxysilane, di-iso-propyl-di-iso-propoxysilane, di -Iso-propyl-di-n-butoxysilane, di-iso-propyl-di-sec-butoxysilane, di-iso-propyl-di-tert-butoxysilane, di-iso-propyl-di-phenoxysilane, di -N-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-butyl-di-n-pro Xysilane, di-n-butyl-di-iso-propoxysilane, di-n-butyl-di-n-butoxysilane, di-n-butyl-di-sec-butoxysilane, di-n-butyl-di-tert -Butoxysilane, di-n-butyl-di-phenoxysilane, di-sec-butyldimethoxysilane, di-sec-butyldiethoxysilane, di-sec-butyl-di-n-propoxysilane, di-sec-butyl -Di-iso-propoxysilane, di-sec-butyl-di-n-butoxysilane, di-sec-butyl-di-sec-butoxysilane, di-sec-butyl-di-tert-butoxysilane, di-sec -Butyl-di-phenoxysilane, di-tert-butyldimethoxysilane, di-tert-butyldiethoxysilane, di-tert -Butyl-di-n-propoxysilane, di-tert-butyl-di-iso-propoxysilane, di-tert-butyl-di-n-butoxysilane, di-tert-butyl-di-sec-butoxysilane, di -Tert-butyl-di-tert-butoxysilane, di-tert-butyl-di-phenoxysilane, diphenyldimethoxysilane, diphenyl-di-ethoxysilane, diphenyl-di-n-propoxysilane, diphenyl-di-iso-propoxy Silane, diphenyl-di-n-butoxysilane, diphenyl-di-sec-butoxysilane, diphenyl-di-tert-butoxysilane, diphenyldiphenoxysilane, divinyltrimethoxysilane and the like;
Can be mentioned.
[0013]
Preferably, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, phenyltrimethoxy Silane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, and diphenyldiethoxysilane.
These may be used alone or in combination of two or more.
[0014]
Compound (2);
In the general formula (2), R²As the monovalent organic group represented by formula (1), the same organic group as in the general formula (1) can be exemplified.
Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, and tetra-sec-butoxysilane. , Tetra-tert-butoxysilane, tetraphenoxysilane, and the like.
[0015]
  Compound (3);
  In the general formula (3), R^Three~ R⁶As the monovalent organic group represented by formula (1), the same organic group as in the general formula (1) can be exemplified.
  R in general formula (3)⁷Examples of the compound having an oxygen atom include hexamethoxydisiloxane, hexaethoxydisiloxane, hexaphenoxydisiloxane, 1,1,1,3,3-pentamethoxy-3-methyldisiloxane, 1,1,1,3, 3-pentaethoxy-3-methyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentaphenoxy-3-methyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentamethoxy-3-ethyldisiloxane, 1 1,1,1,3,3-pentaethoxy-3-ethyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentaphenoxy-3-ethyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentamethoxy- 3-phenyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentaethoxy-3-phenyldisiloxane, 1,1,1,3,3-pentaphenoxy-3-phenyldisiloxane, , 1,3,3-tetramethoxy-1,3-dimethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-dimethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraphenoxy-1, 3-dimethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethoxy-1,3-diethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-diethyldisiloxane, 1,1,3, 3-tetraphenoxy-1,3-diethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetramethoxy-1,3-diphenyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-diphenyldisiloxane 1,1,3,3-tetraphenoxy-1,3-diphenyldisiloxane, 1,1,3-trimethoxy-1,3,3-trimethyldisiloxane, 1,1,3-triethoxy-1,3 - trimethyldisiloxane, 1,1,3 Torifenokishi 1,3,3-trimethyl-disiloxane, 1,1,3-trimethoxy-1,3,3-triethyl disiloxane,1,1,3-triethoxy-1,3,3-triethyldisiloxane,1,1,3-triphenoxy-1,3,3-triethyldisiloxane,1,1,3-trimethoxy-1,3,3-triphenyldisiloxane, 1,1,3-triethoxy-1,3,3-triphenyldisiloxane, 1,1,3-triphenoxy-1,3 , 3-triphenyldisiloxane, 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3- Diphenoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetraethyldisiloxane, 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetraethyldisiloxane 1,3-diphenoxy-1,1,3,3-tetraethyldisiloxane, 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane, 1,3-diethoxy-1,1,3 - it can be given tetraphenyl disiloxane, etc. 1,3-diphenoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane.
[0016]
Of these, hexamethoxydisiloxane, hexaethoxydisiloxane, 1,1,3,3-tetramethoxy-1,3-dimethyldisiloxane, 1,1,3,3-tetraethoxy-1,3-dimethyldisiloxane Siloxane, 1,1,3,3-tetramethoxy-1,3-diphenyldisiloxane, 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3-diethoxy-1,1, 3,3-tetramethyldisiloxane, 1,3-dimethoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane, 1,3-diethoxy-1,1,3,3-tetraphenyldisiloxane and the like are preferable. As an example.
[0017]
  In addition, in the general formula (3), as the compound in which d is 0, hexamethoxydisilane, hexaethoxydisilane, hexaphenoxydisilane, 1,1,1,2,2-pentamethoxy-2-methyldisilane, 1,1 1,1,2,2-pentaethoxy-2-methyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-methyldisilane, 1,1,1,2,2-pentamethoxy-2-ethyldisilane 1,1,1,2,2-pentaethoxy-2-ethyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-ethyldisilane, 1,1,1,2,2-pentamethoxy- 2-phenyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaethoxy-2-phenyldisilane, 1,1,1,2,2-pentaphenoxy-2-phenyldisilane, 1,1,2,2-tetramethyl Xyl-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraphenoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2, , 2-tetramethoxy-1,2-diethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-diethyldisilane, 1,1,2,2-tetraphenoxy-1,2-diethyldisilane, , 1,2,2-tetramethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,1,2,2-tetraphenoxy-1,2- Diphenyldisilane, 1,1,2-trimethoxy-1,2,2-trimethyldisilane, 1,1,2-triethoxy-1,2,2-trimethyldisilane, 1,1,2-triphenoxy-1,2, 2- Li disilane, 1,1,2-trimethoxy-1,2,2 triethyl disilane,1,1,2-triethoxy-1,2,2-triethyldisilane,1,1,2-triphenoxy-1,2,2-triethyldisilane,1,1,2-trimethoxy-1,2,2-triphenyldisilane, 1,1,2-triethoxy-1,2,2-triphenyldisilane,1,1,2-triphenoxy-1,2,2-triphenyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2,2 -Tetramethyldisilane, 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1, 2,2-tetraethyldisilane, 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetraethyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,2-diethoxy-1, Examples include 1,2,2-tetraphenyldisilane and 1,2-diphenoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane.
[0018]
Of these, hexamethoxydisilane, hexaethoxydisilane, 1,1,2,2-tetramethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1,1,2,2-tetraethoxy-1,2-dimethyldisilane, 1, 1,2,2-tetramethoxy-1,2-diphenyldisilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetramethyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2,2-tetramethyl Preferred examples include disilane, 1,2-dimethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, 1,2-diethoxy-1,1,2,2-tetraphenyldisilane, and the like.
[0019]
Furthermore, in general formula (3), R⁷Is-(CH₂)_nExamples of the compound represented by-include bis (trimethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, bis (tri-n-propoxysilyl) methane, bis (tri-i-propoxysilyl) methane, bis (Tri-n-butoxysilyl) methane, bis (tri-sec-butoxysilyl) methane, bis (tri-t-butoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis ( Triethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-n-propoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-i-propoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) ethane 1,2-bis (tri-sec-butoxysilyl) ethane, 1,2-bis (tri-t-butoxysilyl) ethane, 1- (dimethoxymethylsilyl) ) -1- (trimethoxysilyl) methane, 1- (diethoxymethylsilyl) -1- (triethoxysilyl) methane, 1- (di-n-propoxymethylsilyl) -1- (tri-n-propoxysilyl) ) Methane, 1- (di-i-propoxymethylsilyl) -1- (tri-i-propoxysilyl) methane, 1- (di-n-butoxymethylsilyl) -1- (tri-n-butoxysilyl) methane 1- (di-sec-butoxymethylsilyl) -1- (tri-sec-butoxysilyl) methane, 1- (di-t-butoxymethylsilyl) -1- (tri-t-butoxysilyl) methane, -(Dimethoxymethylsilyl) -2- (trimethoxysilyl) ethane, 1- (diethoxymethylsilyl) -2- (triethoxysilyl) ethane, 1- (di-n-propoxy) Methylsilyl) -2- (tri-n-propoxysilyl) ethane, 1- (di-i-propoxymethylsilyl) -2- (tri-i-propoxysilyl) ethane, 1- (di-n-butoxymethylsilyl) 2- (tri-n-butoxysilyl) ethane, 1- (di-sec-butoxymethylsilyl) -2- (tri-sec-butoxysilyl) ethane, 1- (di-t-butoxymethylsilyl) -2 -(Tri-t-butoxysilyl) ethane, bis (dimethoxymethylsilyl) methane, bis (diethoxymethylsilyl) methane, bis (di-n-propoxymethylsilyl) methane, bis (di-i-propoxymethylsilyl) Methane, bis (di-n-butoxymethylsilyl) methane, bis (di-sec-butoxymethylsilyl) methane, bis (di-t-butoxyme) Tilsilyl) methane, 1,2-bis (dimethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (diethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-n-propoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (Di-i-propoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-n-butoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di-sec-butoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di -T-butoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-n-propoxysilyl) benzene, 1, 2-bis (tri-i-propoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) benzene, 1,2-bis (tri-sec-butoxysilyl) , 1,2-bis (tri-t-butoxysilyl) benzene, 1,3-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-n) -Propoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-i-propoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-n-butoxysilyl) benzene, 1,3-bis (tri-sec-butoxysilyl) benzene 1,3-bis (tri-t-butoxysilyl) benzene, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-n- Propoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-i-propoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-n-butoxysilyl) benzene, 1,4-bis (tri-s c- butoxysilyl) benzene, can be cited such as 1,4-bis (tri -t- butoxysilyl) benzene.
[0020]
Of these, bis (trimethoxysilyl) methane, bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethane, 1- (dimethoxymethylsilyl) ) -1- (trimethoxysilyl) methane, 1- (diethoxymethylsilyl) -1- (triethoxysilyl) methane, 1- (dimethoxymethylsilyl) -2- (trimethoxysilyl) ethane, 1- (di Ethoxymethylsilyl) -2- (triethoxysilyl) ethane, bis (dimethoxymethylsilyl) methane, bis (diethoxymethylsilyl) methane, 1,2-bis (dimethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (di Ethoxymethylsilyl) ethane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,2-bis (triethoxy) Silyl) benzene, 1,3-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,3-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (trimethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (triethoxysilyl) Benzene etc. can be mentioned as a preferable example.
[0021]
In the present invention, as the compounds (1) to (3) constituting the component (A), one or more of the above compounds (1), (2) and (3) can be used.
[0022]
In addition, when hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from the group of the compounds (1) to (3) constituting the component (A), R¹O-group, R²O-group, R^FourO-group and R^FiveIt is preferable to use 5 to 50 moles of water per mole of the total amount of O-groups, and it is particularly preferable to add 7 to 30 moles of water. When the amount of water to be added is less than 5 mol, sufficient dielectric constant and elastic modulus may not be obtained. On the other hand, when the amount is more than 50 mol, polymer precipitation or gelation during hydrolysis and condensation reactions may occur. May occur.
[0023]
Alkaline catalyst;
In producing the hydrolyzed condensate (A) of the present invention, an alkali catalyst is used when hydrolyzing and condensing at least one silane compound selected from the group of the compounds (1) to (3). . By using an alkali catalyst, a coating film having a low dielectric constant and a high elastic modulus can be obtained.
Examples of the alkali catalyst include inorganic bases and organic bases.
Here, examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide, and the like.
Examples of the organic base include methanolamine, ethanolamine, propanolamine, butanolamine, N-methylmethanolamine, N-ethylmethanolamine, N-propylmethanolamine, N-butylmethanolamine, N-methylethanolamine. N-ethylethanolamine, N-propylethanolamine, N-butylethanolamine, N-methylpropanolamine, N-ethylpropanolamine, N-propylpropanolamine, N-butylpropanolamine, N-methylbutanolamine, N -Ethylbutanolamine, N-propylbutanolamine, N-butylbutanolamine, N, N-dimethylmethanolamine, N, N-diethylmethanolamine, N, N-dipropylmethanol Min, N, N-dibutylmethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dipropylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, N, N-dimethylpropanolamine N, N-diethylpropanolamine, N, N-dipropylpropanolamine, N, N-dibutylpropanolamine, N, N-dimethylbutanolamine, N, N-diethylbutanolamine, N, N-dipropylbutanolamine N, N-dibutylbutanolamine, N-methyldimethanolamine, N-ethyldimethanolamine, N-propyldimethanolamine, N-butyldimethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, N-propyl Gietano Ruamine, N-butyldiethanolamine, N-methyldipropanolamine, N-ethyldipropanolamine, N-propyldipropanolamine, N-butyldipropanolamine, N-methyldibutanolamine, N-ethyldibutanolamine, N -Propyldibutanolamine, N-butyldibutanolamine, N- (aminomethyl) methanolamine, N- (aminomethyl) ethanolamine, N- (aminomethyl) propanolamine, N- (aminomethyl) butanolamine, N -(Aminoethyl) methanolamine, N- (aminoethyl) ethanolamine, N- (aminoethyl) propanolamine, N- (aminoethyl) butanolamine, N- (aminopropyl) methanolamine, N- (aminopropyl) Eta Nolamine, N- (aminopropyl) propanolamine, N- (aminopropyl) butanolamine, N- (aminobutyl) methanolamine, N- (aminobutyl) ethanolamine, N- (aminobutyl) propanolamine, N- ( Aminobutyl) butanolamine, methoxymethylamine, methoxyethylamine, methoxypropylamine, methoxybutylamine, ethoxymethylamine, ethoxyethylamine, ethoxypropylamine, ethoxybutylamine, propoxymethylamine, propoxyethylamine, propoxypropylamine, propoxybutylamine, butoxymethyl Amine, butoxyethylamine, butoxypropylamine, butoxybutylamine, methylamine, ethylamine, propylamine, buty Amine, N, N-dimethylamine, N, N-diethylamine, N, N-dipropylamine, N, N-dibutylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium Hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, tetrapropylethylenediamine, tetrabutylethylenediamine, methylaminomethylamine, methylaminoethylamine, methylaminopropylamine, methylaminobutylamine , Ethylaminomethylamine, ethylaminoethylamine, ethylaminopropylamine, ethyl Minobutylamine, propylaminomethylamine, propylaminoethylamine, propylaminopropylamine, propylaminobutylamine, butylaminomethylamine, butylaminoethylamine, butylaminopropylamine, butylaminobutylamine, pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline , Morpholine, methylmorpholine, diazabicycloocrane, diazabicyclononane, diazabicycloundecene and the like.
These alkali catalysts may be used alone or in combination of two or more.
[0024]
The amount of the alkali catalyst used is R in the compounds (1) to (3).¹O-group, R²O-group, R^FourO-group and R^FiveThe amount is usually 0.00001 to 0.5 mol, preferably 0.00005 to 0.1 mol, per 1 mol of the total amount of groups represented by O-groups. If the usage-amount of an alkali catalyst is in the said range, there is little possibility of polymer precipitation or gelation during reaction.
[0025]
  The molecular weight of the hydrolyzed condensate (A) thus obtained is a weight average molecular weight by GPC (refractive index, viscosity, light scattering measurement) method,100,000 to 9 million, preferably200,000 to 8 million.10If it is less than 10,000, sufficient dielectric constant and elastic modulus may not be obtained,9 millionIf it is larger, the uniformity of the coating film may decrease. In addition, the hydrolyzed condensate (A) obtained in this way has a feature that it is excellent in applicability to a substrate because it is not in a particulate form. The absence of the particulate form is confirmed, for example, by transmission electron microscope observation (TEM).
[0026]
In addition, when each component is converted into a complete hydrolysis condensate in the component (A), the compound (2) is 5 to 75% by weight, preferably 10 to 10% in the total amount of the compounds (1) to (3). 70% by weight, more preferably 15 to 70% by weight. Further, the compound (1) and / or (3) is 95 to 25% by weight, preferably 90 to 30% by weight, more preferably 85 to 30% by weight in the total amount of the compounds (1) to (3). . When the compound (2) is 5 to 75% by weight in the total amount of the compounds (1) to (3), the resulting coating film has a high elastic modulus and is particularly excellent in low dielectric constant.
Here, in the present invention, the completely hydrolyzed condensate means R in the compounds (1) to (3).¹O-group, R²O-group, R^FourO-group and R^FiveThe O-group is 100% hydrolyzed to become a SiOH group, and is further completely condensed to a siloxane structure.
The component (A) is preferably a hydrolytic condensate of the compound (1) and the compound (2) because the storage stability of the resulting composition is more excellent.
[0027]
  Further, in (A) the hydrolysis condensate, at least one silane compound selected from the group of the compounds (1) to (3) is hydrolyzed and condensed in the presence of an alkali catalyst to obtain a hydrolysis condensate.And the weight average molecular weight is 100,000 to 9 million.However, after that, it is preferable to adjust the pH of the composition to 7 or less.
  As a method of adjusting the pH,
  (1)a method of adding a pH adjusting agent,
  (2)A method of distilling off the alkali catalyst from the composition under normal pressure or reduced pressure;
  (3)A method for removing an alkali catalyst from a composition by bubbling a gas such as nitrogen or argon;
  (4)A method of removing an alkali catalyst from the composition by an ion exchange resin;
Etc. Each of these methods may be used in combination.
[0028]
Here, examples of the pH adjusting agent include inorganic acids and organic acids.
Examples of inorganic acids include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, boric acid, oxalic acid, and the like.
Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, adipic acid, and sebacic acid. Gallic acid, butyric acid, meritic acid, arachidonic acid, shikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, Examples thereof include benzenesulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, and succinic acid.
[0029]
The pH of the composition by the pH adjuster is adjusted to 7 or less, preferably 1 to 6. Thus, after the weight average molecular weight of the hydrolyzed condensate is 50,000 to 10,000,000, the storage stability of the resulting composition is improved by adjusting the pH within the above range with the above pH adjuster. The effect of improving is acquired.
The amount of the pH adjuster used is an amount that makes the pH of the composition within the above range, and the amount used is appropriately selected.
[0030]
(B) Surfactant
The surfactant used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include silicone surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, and fluorine-based interfaces. An activator, an acrylic surfactant, etc. are mentioned, These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
(B) As the surfactant, silicone-based, nonionic-based, fluorine-based, and acrylic-based surfactants are preferable. Among them, the film-forming property is excellent and the metal corrosive gas is not generated. Particularly preferred.
[0031]
Here, the silicone surfactant is not particularly limited, and examples thereof include a dimethylpolysiloxane-polyoxyalkylene copolymer represented by the following general formula (3).
[0032]
[Chemical 1]

[0033]
[In general formula (3), R⁸Is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, u is an integer of 1 to 20, and v and w are each independently an integer of 5 to 50. ]
Where R⁸Examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, t-butyl group, and n-pentyl group.
Examples of commercially available silicone surfactants include organosiloxane polymer KP341 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SH7PA, SH21PA, SH28PA, SH30PA, ST94PA (all manufactured by Toray Dow Corning Silicone). it can.
[0034]
Examples of the cationic surfactant include alkylamine salts, quaternary ammonium salts, polyoxyalkylamines and the like.
Furthermore, examples of the anionic surfactant include fatty acid salts, higher alcohol sulfates, alkylbenzene sulfonates, diphenyl ether disulfonates, dialkyl disulfosuccinates, alkyl phosphate salts, and polyoxyethylene sulfate salts.
[0035]
Further, the nonionic surfactant is not particularly limited. For example, polyoxyethylene alkyl ethers such as polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene stearyl ether, polyoxyethylene oleyl ether; polyoxyethylene octylphenyl ether Polyoxyethylene aryl ethers such as polyoxyethylene nonylphenyl ether; polyoxyethylene dialkyl esters such as polyoxyethylene dilaurate and polyoxyethylene distearate; sorbitan fatty acid esters; fatty acid-modified polyoxyethylenes; Examples thereof include an ethylene-polyoxypropylene block copolymer.
[0036]
Furthermore, the amphoteric surfactant is not particularly limited, and examples thereof include those having a structure in which two or more of the anionic surfactants, cationic surfactants, and nonionic surfactants listed above are combined. .
[0037]
Examples of the fluorosurfactant include 1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) ether, 1,1,2,2-tetrafluorooctyl hexyl ether, octa Ethylene glycol di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexaethylene glycol (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, octapropylene glycol di (1,1,2, , 2-tetrafluorobutyl) ether, hexapropylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, sodium perfluorododecyl sulfonate, 1,1,2,2,8,8 , 9,9,10,10-decafluorododecane, 1,1,2,2,3,3-hexafluorodecane, N- [3- (perfluoroo Tansulfonamido) propyl] -N, N'-dimethyl-N-carboxymethyleneammonium betaine, perfluoroalkylsulfonamidopropyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl-N-ethylsulfonylglycine salt, bis (N-perfluorophosphate) Octylsulfonyl-N-ethylaminoethyl), monoperfluoroalkylethyl phosphate ester and the like, a fluorosurfactant comprising a compound having a fluoroalkyl or fluoroalkylene group at at least one of its terminal, main chain and side chain Can be mentioned.
[0038]
Commercially available fluorosurfactants include Megafax F142D, F172, F173, F183 [above, Dainippon Ink & Chemicals, Ltd.], Ftop EF301, 303, 352 [Shin-Akita Kasei Co., Ltd.] Manufactured by], FLORARD FC-430, FC-431 (manufactured by Sumitomo 3M), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, SC-103, SC -104, SC-105, SC-106 (Asahi Glass Co., Ltd.), BM-1000, BM-1100 (Yusho Co., Ltd.), NBX-15 (Neos Co., Ltd.) Fluorosurfactants that have been used can be mentioned. Among these, the above-mentioned Megafac F172, BM-1000, BM-1100, and NBX-15 are particularly preferable.
[0039]
Examples of acrylic surfactants that can be used in the present invention include (meth) acrylic acid copolymers, such as Polyflow No. 57, 95 (manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.). What is marketed can be mentioned by name.
[0040]
In the present invention, the use of the component (B) is preferable because the uniformity of the coating film is further improved.
(B) The usage-amount of a component is 0.0001-80 weight part normally with respect to 100 weight part of (A) component (complete hydrolysis-condensation product conversion), Preferably it is 0.0002-65 weight part. If it is less than 0.0001 part by weight, the effect of improving the uniformity of the coating film is small, whereas if it exceeds 80 parts by weight, the mechanical strength decreases.
[0041]
(C) Solvent
The film-forming composition of the present invention is usually obtained by dissolving or dispersing the component (A) and the component (B) in the solvent (C).
Examples of the solvent (C) include at least one selected from the group consisting of alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents, and ester solvents.
Here, as the alcohol solvent, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methyl Butanol, sec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, heptanol-3, n-octanol, 2- Ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethylheptanol-4, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol Phenol, cyclohexanol, methyl cyclohexanol, 3,3,5-trimethyl cyclohexanol, benzyl alcohol, mono-alcohol solvents such as diacetone alcohol;
[0042]
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, pentanediol-2,4, 2-methylpentanediol-2,4, hexanediol-2,5, heptanediol-2,4, 2- Polyhydric alcohol solvents such as ethylhexanediol-1,3, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol;
Ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl Ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol Monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether;
And so on.
These alcohol solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0043]
Among these alcohols, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t -Pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, etc. Is preferred.
[0044]
Examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, diethyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, ethyl-n-butyl ketone, and methyl-n-hexyl. In addition to ketones, di-i-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, 2-hexanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, fenchon, acetylacetone, 2,4-hexanedione, 2 , 4-heptanedione, 3,5-heptanedione, 2,4-octanedione, 3,5-octanedione, 2,4-nonanedione, 3,5-nonanedione, 5-methyl-2,4-hexanedione, 2,2,6,6-tetramethyl-3, - heptanedione, 1,1,1,5,5,5 beta-diketones such as hexafluoro-2,4-heptane dione and the like.
These ketone solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0045]
Examples of amide solvents include formamide, N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N, N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide N, N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylmorpholine, N-acetylpiperidine, N-acetylpyrrolidine, etc. Can be mentioned.
These amide solvents may be used alone or in combination of two or more.
[0046]
Examples of ester solvents include diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, and i-acetate. -Butyl, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methyl pentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methylcyclohexyl acetate, n-acetate -Nonyl, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethyl acetate Glycol mono-n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, propylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monopropyl ether acetate, propylene glycol monobutyl ether acetate, dipropylene glycol monomethyl ether acetate, dipropylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene Glycol acetate, methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-lactate Examples include amyl, diethyl malonate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate.
These ester solvents may be used alone or in combination of two or more.
The above (C) solvent can be used 1 type or in mixture of 2 or more types.
[0047]
The film forming composition of the present invention can use the same solvent when hydrolyzing and / or condensing the compounds (1) to (3) constituting the component (A).
[0048]
Specifically, water or water diluted in the solvent (C) is intermittently or continuously added to a solvent in which the compounds (1) to (3) constituting the component (A) are dissolved. At this time, the alkali catalyst may be added in advance to the solvent, or may be dissolved or dispersed in water when water is added. As reaction temperature in this case, it is 0-100 degreeC normally, Preferably it is 15-90 degreeC.
[0049]
  Other additives
  The film-forming composition of the present invention further includes colloidalSuch as silicaIngredients may be added.
  Colloidal silica is, for example, a dispersion in which high-purity silicic acid is dispersed in the above hydrophilic organic solvent. Usually, the average particle diameter is 5 to 30 mμ, preferably 10 to 20 mμ, and the solid content concentration is 10 to 10 μm. About 40% by weight. Examples of such colloidal silica include Nissan Chemical Industries, Ltd., methanol silica sol and isopropanol silica sol; Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd., Oscar.Can be mentioned.
[0050]
Method for preparing film-forming composition
In preparing the film forming composition of the present invention, for example, the compounds (1) to (3) constituting the component (A) are mixed in the solvent (C), and water is continuously or intermittently mixed. After adding, hydrolyzing, condensing, and preparing (A) component, (B) component should just be added to this, and it is not specifically limited.
[0051]
Specific examples of the method for preparing the composition of the present invention include the following methods (1) to (4).
(1) A hydrolysis / condensation reaction is carried out by adding a predetermined amount of water to a mixture comprising the compounds (1) to (3) constituting the component (A), an alkali catalyst and a solvent (C), B) A method of mixing the components.
(2) Hydrolysis and condensation by adding a predetermined amount of water continuously or intermittently to a mixture comprising the compounds (1) to (3) constituting the component (A), the alkali catalyst and the component (C). A method of mixing the component (B) after the reaction.
(3) Hydrolysis / condensation reaction is carried out by adding a predetermined amount of water to a mixture comprising the compounds (1) to (3) constituting the component (A), an alkali catalyst, the component (B) and the component (C). Method.
(4) A predetermined amount of water is continuously or intermittently added to a mixture comprising the compounds (1) to (3) constituting the component (A), an alkali catalyst, the component (B) and the component (C). , Hydrolysis and condensation.
[0052]
The total solid concentration of the composition of the present invention thus obtained is preferably 2 to 30% by weight, and is appropriately adjusted according to the purpose of use. When the total solid concentration of the composition is 2 to 30% by weight, the film thickness of the coating film is in an appropriate range, and the storage stability is further improved.
In addition, adjustment of this total solid content density | concentration is performed by the concentration and dilution by the said (C) solvent as needed.
[0053]
In order to form a film using the composition of the present invention, first, the composition of the present invention is applied to a substrate to form a coating film.
Here, examples of the substrate to which the composition of the present invention can be applied include semiconductors, glasses, ceramics, metals, and the like.
Examples of the application method include spin coating, dipping, and roller blades.
The composition of the present invention is particularly suitable for silicon wafers, SiO₂It is suitable for coating on a wafer, SiN wafer or the like to form an insulating film.
[0054]
In this case, as a dry film thickness, it is possible to form a coating film having a thickness of about 0.05 to 1.5 μm by one coating and a thickness of about 0.1 to 3 μm by two coatings.
The thickness of the coating film to be formed is usually 0.2 to 20 μm.
As a heating method at this time, a hot plate, an oven, a furnace, or the like can be used, and a heating atmosphere is performed in the air, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, a vacuum, a reduced pressure with a controlled oxygen concentration, or the like. Can do.
[0055]
Moreover, in order to control the cure rate of said (A) component, it can heat in steps or can select atmospheres, such as nitrogen, air, oxygen, and pressure reduction, as needed.
[0056]
The density-reducing film of the present invention thus obtained has a film density of usually 0.35 to 1.2 g / cm.^Three, Preferably 0.4 to 1.1 g / cm^ThreeMore preferably, 0.5 to 1.0 g / cm^ThreeIt is. Film density is 0.35 g / cm^ThreeIs less than 1.2 g / cm.^ThreeIf it exceeds 1, a low dielectric constant cannot be obtained.
The film density can be easily adjusted by adjusting the content of the component (B) in the film-forming composition of the present invention.
[0057]
In addition, the low-density film of the present invention is preferable as an interlayer insulating film material between fine wirings because pores of 10 nm or more are not observed in the pore distribution measurement by the BJH method.
The micropores in the coating film can be achieved by using the component (B) of the present invention.
[0058]
Furthermore, the low-density film of the present invention is characterized by low water absorption. For example, when the coating film is left in an environment of 127 ° C., 2.5 atm, 100% RH for 1 hour, From the IR spectrum observation of the film, water adsorption to the coating film is not recognized.
This water absorption can be adjusted by the amount of the tetraalkoxysilane of the compound (1) used in the film-forming composition in the present invention.
[0059]
Furthermore, the dielectric constant of the low-density film of the present invention is a low dielectric constant, and is usually 2.6 to 1.2, preferably 2.5 to 1.2, and more preferably 2.4 to 1.2. It is.
This dielectric constant can be adjusted with content of (B) component in the composition for coating-film formation of this invention.
[0060]
The low-density film of the present invention has excellent insulation properties, coating film uniformity, dielectric constant characteristics, coating film crack resistance, and coating film surface hardness, so that LSI, system LSI, DRAM, SDRAM, RDRAM It is useful for applications such as interlayer insulating films for semiconductor elements such as D-RDRAM, protective films such as surface coating films for semiconductor elements, interlayer insulating films for multilayer wiring boards, protective films for liquid crystal display elements, and insulating prevention films. .
[0061]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the following description shows the example of an aspect of this invention generally, and this invention is not limited by this description without a particular reason.
In addition, unless otherwise indicated, the part and% in an Example and a comparative example have shown that they are a weight part and weight%, respectively.
Various evaluations were performed as follows.
[0062]
Weight average molecular weight
It was measured by gel permeation chromatography (GPC) (refractive index, viscosity, light scattering measurement) method under the following conditions.
Sample solution: A hydrolysis condensate of a silane compound is diluted with methanol containing 10 mM LiBr so that the solid content concentration is 0.25%, and a sample solution for GPC (refractive index, viscosity, light scattering measurement) did.
Equipment: GPC system model GPC-8020, manufactured by Tosoh Corporation
Tosoh Co., Ltd., Column Alpha5000 / 3000
Viscotec's viscosity detector and light scattering detector
Model T-60 Dual Meter
Carrier solution: methanol containing 10 mM LiBr
Carrier liquid feeding speed: 1 ml / min
Column temperature: 40 ° C
[0063]
Storage stability
80 ml of the composition of the present invention was put in a glass screw cap bottle having a capacity of 100 ml, sealed, and left in a 40 ° C. autoclave for 1 month. The sample before and after standing was applied at 2,500 rpm for 31 seconds with a spin coating condition, and the film thickness when baked by the method of the example was measured with an optical film thickness meter (Rudolph Technologies, Spectra Laser200), The rate of change {[(film thickness of the sample after standing-film thickness of the sample before standing) / film thickness of the sample before standing] × 100} was calculated and evaluated according to the following criteria.
A: Change rate of film thickness <5%
○: Change rate of film thickness <10%
×: Change rate of film thickness ≧ 10%
[0064]
Dielectric constant
A dielectric constant measurement sample was prepared by forming an aluminum electrode pattern on the obtained film by vapor deposition. The dielectric constant of the coating film was measured by the CV method using a HP16451B electrode and a HP4284A precision LCR meter manufactured by Yokogawa-Hewlett-Packard Co., Ltd. at a frequency of 100 kHz.
Elastic modulus (Young's modulus))
The obtained film was measured by a continuous stiffness measurement method using Nanoindenter XP (manufactured by Nano Instruments).
[0065]
Film density
The density was calculated from the volume obtained from the film thickness and the film area, and the weight of the film.
Pore distribution
The pore distribution of the obtained cured product was measured by a BJH method using OMISORP 100/360 SERIES manufactured by COULTER, and evaluated according to the following criteria.
A: Pore of 10 nm or more is 5% or less.
X: Fine pores of 10 nm or more exceed 5%.
[0066]
Water absorption
The obtained coating film was allowed to stand in an environment of 127 ° C., 2.5 atm, 100% RH for 1 hour, and the IR spectrum of the coating film after standing was observed. Compared to the IR spectrum of the coating film before standing, 3,500 cm^-1H nearby₂The presence or absence of absorption due to O was observed, and the water absorption was evaluated according to the following criteria.
○: No absorption
×: Absorption
[0067]
Film thickness uniformity
The film-forming composition was applied onto an 8-inch silicon wafer using a spin coater under the conditions of 1,000 rpm and 15 seconds. Thereafter, using a hot plate maintained at 80 ° C., the silicon wafer coated with the film forming composition was heated for 5 minutes to scatter the organic solvent.
Next, using a hot plate maintained at a temperature of 200 ° C., the silicon wafer coated with the film-forming composition is heated for 5 minutes, and further in the order of 340 ° C., 360 ° C., and 380 ° C. for 30 minutes under vacuum. The resulting mixture was heated at a time, and further heated under vacuum at 425 ° C. for 1 hour to form a coating film on the silicon wafer.
The film thickness of the coating film thus obtained was measured at 50 points within the coating film surface using an optical film thickness meter (Rudolph Technologies, Spectra Laser200).
3σ of the obtained film thickness was calculated and evaluated according to the following criteria.
○: 3σ of coating film is less than 0.5%
Δ: 3σ of coating film is 0.5% or more and less than 1%
X: 3σ of the coating film is 1% or more
[0068]
Reference Example 1 [Preparation of component (A)]
In a mixed solution of 5 g of 25% aqueous ammonia, 320 g of ultrapure water and 600 g of ethanol, 15 g of methyltrimethoxysilane (7.4 g in terms of complete hydrolysis condensate) and 20 g of tetraethoxysilane (5.8 g of complete hydrolysis condensate) The mixture is reacted at 60 ° C. for 3 hours, and then 200 g of propylene glycol monopropyl ether is added. Thereafter, the mixture is concentrated under reduced pressure to a total solution amount of 140 g, and then 10% propylene glycol monopropyl ether solution of acetic acid is added. 10 g was added to obtain a composition solution having a solid content of 8.3%. The weight average molecular weight of the obtained component (A) was 5.2 million.
[0069]
Reference Example 2 [Preparation of component (A)]
The same operation as in Reference Example 1 was carried out except that 5 g of 40% methylamine aqueous solution was used instead of 5 g of 25% aqueous ammonia solution to obtain a composition solution having a solid content of 8.8%. The weight average molecular weight of the obtained component (A) was 1,000,000.
[0070]
Example 1
100.00 g of the component solution (A) obtained in Reference Example 1 and 0.02 g of a silicone surfactant SH28PA [manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.] as the component (B) are mixed to contain a solid content. An amount of 8.8% composition solution was obtained.
The obtained composition was applied onto an 8-inch silicon wafer by spin coating, heated in the atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes, then under nitrogen at 200 ° C. for 5 minutes, and further under vacuum at 340 ° C., 360 ° C., Each was heated in the order of 380 ° C. for 30 minutes, and further heated at 425 ° C. for 1 hour under vacuum to form a colorless and transparent film. The results are shown in Table 1.
[0071]
Example 2
In place of the component solution (A) obtained in Reference Example 1, the component solution (A) obtained in Reference Example 2 was used, and in place of the silicone surfactant, a megafac was used as a fluorosurfactant. A composition solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.02 g of F172 (Dainippon Ink & Chemicals, Inc.) was used. The obtained composition was applied onto an 8-inch silicon wafer by spin coating, heated in the atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes, then under nitrogen at 200 ° C. for 5 minutes, and further under vacuum at 340 ° C., 360 ° C., Each was heated in the order of 380 ° C. for 30 minutes, and further heated at 425 ° C. for 1 hour under vacuum to form a colorless and transparent film. The results are shown in Table 1.
[0072]
Example 3
In place of the silicone-based surfactant, Polyflow No. A composition solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.02 g of 57 [manufactured by Kyoeisha Yushi Chemical Co., Ltd.] was used. The obtained composition was applied onto an 8-inch silicon wafer by spin coating, heated in the atmosphere at 80 ° C. for 5 minutes, then under nitrogen at 200 ° C. for 5 minutes, and further under vacuum at 340 ° C., 360 ° C., Each was heated in the order of 380 ° C. for 30 minutes, and further heated at 425 ° C. for 1 hour under vacuum to form a colorless and transparent film. The results are shown in Table 1.
[0073]
[Table 1]

[0074]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to form a coating film having excellent film thickness uniformity, excellent dielectric constant characteristics, water absorption resistance, excellent CMP resistance, and improved coating properties of the composition onto a substrate. A forming composition can be provided.

Claims

(A) At least one silane selected from the group consisting of a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), and a compound represented by the following general formula (3) Hydrolysis condensate having a weight average molecular weight of 100,000 to 9 million obtained by hydrolyzing and condensing a compound in the presence of an alkali catalyst , and R _a Si (OR ¹ ) _4-a (1)
(In the formula, R represents a hydrogen atom, a fluorine atom or a monovalent organic group, R ¹ represents a monovalent organic group, and a represents an integer of 1 to 2)
Si (OR ² ) ₄ (2)
(In the formula, R ² represents a monovalent organic group.)
R ³ _b (R ⁴ O) _3-b Si— (R ⁷ ) _d —Si (OR ⁵ ) _3-c R ⁶ _c (3)
[Wherein, R ^{3 to} R ⁶ are the same or different, each is a monovalent organic group, b and c are the same or different, and represent a number of 0 to 2, and R ⁷ represents an oxygen atom, a phenylene group, or — (CH ₂ ) A group represented by _n- (where n is an integer of 1 to 6), d represents 0 or 1. ]
(B) component; surfactant
A composition for forming an interlayer insulating film, comprising:

The component (B) is selected from the group consisting of silicone surfactants, cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, amphoteric surfactants, fluorosurfactants, and acrylic surfactants. The composition for forming an interlayer insulating film according to claim 1, which is at least one selected.

The composition for forming an interlayer insulating film according to claim 1 or 2, wherein the amount of component (B) used is 0.0001 to 80 parts by weight per 100 parts by weight of component (A) (in terms of complete hydrolysis condensate). .

A method for forming an interlayer insulating film, comprising applying the composition for forming an interlayer insulating film according to claim 1 to a substrate and heating the substrate.

A low-density interlayer insulating film obtained by the method for forming an interlayer insulating film according to claim 4.

6. The low-density interlayer insulating film according to claim 5, wherein the film density is 0.35 to 1.2 g / cm ³ .

The low-density interlayer insulating film according to claim 5 or 6, wherein the dielectric constant is 2.6 to 1.2.