JP2003115482A - Insulation film forming composition - Google Patents

Insulation film forming composition

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JP2003115482A
JP2003115482A JP2001310022A JP2001310022A JP2003115482A JP 2003115482 A JP2003115482 A JP 2003115482A JP 2001310022 A JP2001310022 A JP 2001310022A JP 2001310022 A JP2001310022 A JP 2001310022A JP 2003115482 A JP2003115482 A JP 2003115482A
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insulating film
composition
bis
dielectric constant
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Japanese (ja)
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Toru Araki
徹 荒木
Nobushi Tamura
信史 田村
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Asahi Kasei Corp
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Asahi Kasei Corp
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation film forming coat composition which has a low dielectric constant, a high mechanical strength such as modulus of elasticity and a superior storage stability, will not cause defects such as cracks even in thick films and obtains a low dielectric constant material at low temperature little in quantity of produced gas. SOLUTION: The insulation film forming composition contains an organic polymer, components A, B, C, and/or a hydrolysate or condensate of these components. The contents of silicon atoms originating from the components A, B, C, and/or a hydrolysate or condensate of these components are within such a range in atomicity ratio that the content of silicon atoms originating from the component A and/or its hydrolysate or condensate is 20 to 45%, the content of silicon atoms originating from the component B is 30 to 60%, and the content of silicon atoms originating from the component B is 10 to 30%. The component A: R1 Si(OR2 )3 wherein R1 and R2 are monovalent organic groups, the component B: (R3 O)3 Si-R5 -Si(OR4 )3 wherein R3 and R4 are monovalent organic groups and R5 is a bivalent organic group, and the component C: Si(OR6 )4 wherein R6 is a monovalent organic group.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子などに
用いる層間絶縁膜材料を形成するための絶縁膜形成用組
成物に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulating film forming composition for forming an interlayer insulating film material used for a semiconductor element or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の高速化及び微細化に
伴い、配線の抵抗及び配線間の容量に起因する信号伝播
の遅延を低減する要求が強まっている。そのための有力
な手段として、配線と配線を絶縁する層間絶縁層とし
て、従来から用いられてきた酸化ケイ素よりも低い比誘
電率を有する材料を使用する方法が提案されている。こ
のような低い比誘電率を有する層間絶縁層材料(以下単
に「低誘電率材料」と称する)としては、例えば酸化ケ
イ素中にフッ素や炭素を導入したもの、有機高分子、あ
るいはこれらに空孔を導入して密度を低減した材料(以
下「ポーラス材料」と称する)、さらにはこれらの混合
物などが知られている。特にポーラス材料は、酸化ケイ
素より大幅に低い2.3以下の比誘電率を達成できる低
誘電率材料として注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in speed and miniaturization of semiconductor devices, there is an increasing demand for reducing the delay of signal propagation due to the resistance of wiring and the capacitance between wirings. As a promising means for that purpose, a method of using a material having a relative dielectric constant lower than that of silicon oxide, which has been conventionally used, has been proposed as an interlayer insulating layer for insulating wires from each other. Examples of the material for the interlayer insulating layer having such a low relative dielectric constant (hereinafter simply referred to as “low dielectric constant material”) include, for example, a material in which fluorine or carbon is introduced into silicon oxide, an organic polymer, or voids in these materials. Materials having a reduced density by introducing (hereinafter referred to as “porous material”), and mixtures thereof are known. In particular, porous materials have attracted attention as low dielectric constant materials that can achieve a relative dielectric constant of 2.3 or less, which is significantly lower than that of silicon oxide.

【0003】ポーラス材料の代表的なものとしては、ア
ルコキシシランの加水分解物と有機高分子とを含む混合
物からなる材料がある。このような材料は、それ自身が
溶液であってそのまま塗布液として用いることができる
か、または適当な溶剤を用いることによって塗布液とす
ることができる。この特徴を利用し、上記塗布液を基板
上に塗布した後、適当な条件下で加熱焼結すれば、アル
コキシシランの加水分解物の縮合によるシロキサン結合
が生成するとともに、有機高分子は蒸発または熱分解し
て空孔となるので、容易にポーラス材料からなる低誘電
率材料を得ることができる。以下この目的に供するため
の塗布液を「絶縁膜形成用組成物」と称する。
A typical porous material is a material composed of a mixture containing a hydrolyzate of alkoxysilane and an organic polymer. Such a material itself is a solution and can be used as a coating solution as it is, or can be prepared as a coating solution by using an appropriate solvent. Taking advantage of this feature, if the coating solution is coated on a substrate and then heated and sintered under appropriate conditions, a siloxane bond is generated by condensation of a hydrolysis product of an alkoxysilane, and the organic polymer is evaporated or Since it is thermally decomposed to form pores, a low dielectric constant material made of a porous material can be easily obtained. Hereinafter, the coating liquid used for this purpose is referred to as "insulating film forming composition".

【0004】絶縁膜形成用組成物を用いて低誘電率材料
を得る場合、単に比誘電率が低いだけでなく、その目的
に応じていくつかの性能上の要求を満たすことが必要で
ある。例えば、この方法は溶液を塗布する工程を経由し
て低誘電率材料を得るものであるため、塗布時の膜厚均
一性が要求される。また、絶縁膜形成用組成物は保存安
定性を有することが求められ、保存中に特定の成分がゲ
ル化したり、特定の成分と他の成分とが分離するような
事態は望ましくない。さらに、得られる低誘電率材料は
薄膜であるので、必要な膜厚の範囲でクラックなどの機
械的欠陥を生じてはならない。また低誘電率材料を加工
する場合、主に熱による材料内部からのガスの発生があ
ると加工性能を損なうことがあるので、ガスの発生を極
力抑制しておく必要がある。
When a low dielectric constant material is obtained by using a composition for forming an insulating film, it is necessary not only to have a low relative dielectric constant but also to meet some performance requirements depending on the purpose. For example, since this method obtains a low dielectric constant material through the step of applying a solution, it requires uniform film thickness during application. Further, the composition for forming an insulating film is required to have storage stability, and it is not desirable that a specific component gels or a specific component separates from other components during storage. Further, since the obtained low dielectric constant material is a thin film, mechanical defects such as cracks should not occur within the required thickness range. Further, when a low dielectric constant material is processed, the generation of gas mainly from the inside of the material may impair the processing performance, so that the generation of gas must be suppressed as much as possible.

【0005】その方法としては、絶縁膜形成用組成物を
焼成する際に十分高い温度を加えるのが簡便であるが、
一般に半導体素子の形成プロセスは素子の信頼性確保な
どの理由から400℃を超える温度を加えることができ
ないので、絶縁膜形成用組成物自体の性能として発生す
るガスを低減する必要がある。さらに近年、半導体素子
に応用する場合には、素子の平坦化等の目的のために化
学機械研磨(CMP)を適用する場合があるが、その際
に膜破壊などの機械的欠陥を生じてはならない。加えて
得られた低誘電率材料は半導体素子の内部で使用される
ため、一般に重金属やアルカリ金属による汚染を低減す
る必要がある。
As a method, it is convenient to apply a sufficiently high temperature when firing the composition for forming an insulating film.
Generally, in the process of forming a semiconductor element, a temperature exceeding 400 ° C. cannot be applied for reasons such as ensuring the reliability of the element, so it is necessary to reduce the gas generated as the performance of the insulating film forming composition itself. Furthermore, in recent years, when it is applied to a semiconductor element, chemical mechanical polishing (CMP) may be applied for the purpose of flattening the element, but at that time, mechanical defects such as film destruction should not occur. I won't. In addition, since the obtained low dielectric constant material is used inside a semiconductor element, it is generally necessary to reduce the contamination by heavy metals and alkali metals.

【0006】以上の要求を満たすべく、これまでに数多
くの絶縁膜形成用組成物が提案されてきた。一例を挙げ
るならば、特開2001−106914号公報には、ア
ルコキシシラン等と脂肪族ポリエーテル等からなる組成
物であって、脂肪族ポリエーテル等の末端基の少なくと
も1つがアルキルエーテル等であるものが開示されてい
る。この絶縁膜形成用組成物を塗布した後、400℃で
焼成することにより、比誘電率2.0から2.5の低誘
電率材料を得ることができる。また、特開2001−4
9179号公報には、アルコキシシラン等とアルコキシ
シリルアルカン類、および末端基の1つが炭素数5から
30までの1価の有機基であるポリエーテルからなる組
成物が開示されている。この絶縁膜形成用組成物によれ
ば、比誘電率2.4もしくはそれ以下の低誘電率材料を
得ることができ、その弾性率として3.9〜4.7GP
aが得られる旨開示されている。また、40℃で放置し
た組成物を塗布後焼成した場合の膜厚変化で評価し、1
0%以内の変化率にとどまる旨も開示されている。
To meet the above requirements, many compositions for forming an insulating film have been proposed so far. To give an example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-106914 discloses a composition comprising an alkoxysilane or the like and an aliphatic polyether or the like, wherein at least one of the terminal groups of the aliphatic polyether or the like is an alkyl ether or the like. Things are disclosed. A low dielectric constant material having a relative dielectric constant of 2.0 to 2.5 can be obtained by applying the composition for forming an insulating film and baking it at 400 ° C. In addition, JP 2001-4
Japanese Patent No. 9179 discloses a composition comprising an alkoxysilane or the like, an alkoxysilylalkane, and a polyether in which one of the terminal groups is a monovalent organic group having 5 to 30 carbon atoms. According to this insulating film forming composition, a low dielectric constant material having a relative dielectric constant of 2.4 or lower can be obtained, and its elastic modulus is 3.9 to 4.7 GP.
It is disclosed that a is obtained. In addition, it was evaluated by the change in film thickness when the composition left to stand at 40 ° C. was baked after coating.
It is also disclosed that the rate of change remains within 0%.

【0007】しかしながら、従来知られた技術は、絶縁
膜形成用組成物に対する要求をすべて満たすものではな
い。たとえば前述の特開2001−106914号公報
に記載の技術によれば、低誘電率材料を焼成温度400
℃で作成することができるが、その膜厚は1.3μmま
でしか記載されておらず、また保存安定性については記
載されていない。また、特開2001−49179号公
報には、保存安定性や膜厚均一性、CMP耐性について
の記載がされているが、保存安定性はこの絶縁膜形成用
組成物を用いて得られた低誘電率材料の膜厚変化で評価
しており、組成物そのものの性状変化については記載さ
れていない。また、低誘電率材料を得るための焼成温度
は425℃であり、半導体素子の製造に必要とされる4
00℃以下で焼成した場合の特性については何ら記載が
されていない。
However, the conventionally known techniques do not meet all the requirements for the insulating film forming composition. For example, according to the technique described in JP 2001-106914 A mentioned above, a low dielectric constant material is fired at a firing temperature of 400.
Although it can be prepared at 0 ° C., its film thickness is described only up to 1.3 μm, and its storage stability is not described. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-49179 describes storage stability, film thickness uniformity, and CMP resistance, but storage stability is low when obtained using this insulating film forming composition. It is evaluated by the change in the film thickness of the dielectric constant material, and the change in the properties of the composition itself is not described. Further, the firing temperature for obtaining the low dielectric constant material is 425 ° C., which is required for manufacturing a semiconductor element.
There is no description about the characteristics when firing at 00 ° C. or lower.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は単に低誘電率
であるだけでなく、厚膜でもクラックなどの欠陥が発生
せず、弾性率などの機械強度が強く、ガスの発生量が少
ない低誘電率材料を低温で得ることができ、かつ保存安
定性にも優れた絶縁膜形成用塗布組成物を得ることを課
題とする。
The present invention not only has a low dielectric constant, but also does not cause defects such as cracks even in a thick film, has a high mechanical strength such as an elastic modulus, and has a low gas generation amount. An object is to obtain a coating composition for forming an insulating film, which can obtain a dielectric constant material at a low temperature and is excellent in storage stability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、有機ポリマー
と、下記成分A、B並びにCまたはこれら成分の加水分
解物または縮合物を含有する絶縁膜形成用組成物であっ
て、成分A、B並びにCの組成比が、それぞれに含まれ
るケイ素原子の原子数比で20%以上45%以下、30
%以上60%以下および10%以上30%以下の範囲に
ある絶縁膜形成用組成物である。ここで成分A、成分B
および成分Cとは、下記の一般式で表されるものであ
る。 成分A:R1 Si(OR2 3 (式中、R1 およびR2
は1価の有機基) 成分B:(R3 O)3 Si−R5 −Si(OR4
3(式中、R3 およびR4 は1価の有機基、R5 は2価
の有機基) 成分C:Si(OR6 4 (式中、R6 は1価の有機
基)
The present invention provides an insulating film-forming composition containing an organic polymer and the following components A, B and C, or a hydrolyzate or condensate of these components. The composition ratio of B and C is 20% or more and 45% or less in terms of the number ratio of silicon atoms contained in each, 30
% To 60% and 10% to 30%. Here, component A and component B
The component C and the component C are represented by the following general formula. Component A: R 1 Si (OR 2 ) 3 (wherein R 1 and R 2
A monovalent organic group) Component B: (R 3 O) 3 Si -R 5 -Si (OR 4)
3 (wherein R 3 and R 4 are monovalent organic groups, R 5 is a divalent organic group) Component C: Si (OR 6 ) 4 (In the formula, R 6 is a monovalent organic group)

【0010】なお、本発明の絶縁膜形成用組成物が含有
するのは上記各成分の加水分解物または縮合物であって
もよいので、絶縁膜形成用組成物に含まれる成分は必ず
しも成分A、BまたはCの化学構造式で表される化合物
のみであるとは限らない。そこで各成分の組成を、それ
ぞれに含まれるケイ素原子の原子数比をもって定義する
ことにする。成分Aは、その加水分解物あるいは縮合物
であっても、ケイ素原子の4価の結合のうちの1価のみ
が1価の有機基、他の3価が酸素原子と結合していると
いう特徴があるので、絶縁膜形成用組成物に含まれる成
分Aの組成比は、ケイ素原子の化学的環境を識別し得る
公知の分析方法、たとえば29Si−NMRによって分析
することができる。成分Bおよび成分Cについても同様
である。なお、成分Bは一般式(R3 O)3 Si−R5
−Si(OR4 3 からわかるように、一分子中に2個
のケイ素原子を有する。従って絶縁膜形成用組成物が一
般式(R3 O)3 Si−R5 −Si(OR4 3 で表さ
れる化合物をxモル含む場合は、ケイ素原子としては2
xモル含まれる。よって上記の定義に従って組成を算出
する際には、成分Bはxモルではなく、2xモルとして
計算する。また今後、成分AB、成分および成分C、及
び/又はこれら成分の加水分解物または縮合物であって
本発明の組成比にあるものを「本発明のアルコキシシラ
ン類」と称する。
Since the composition for forming an insulating film of the present invention may contain a hydrolyzate or a condensate of each of the above components, the component contained in the composition for forming an insulating film is not necessarily Component A. It is not always the only compound represented by the chemical structural formula of B, C or C. Therefore, the composition of each component will be defined by the atomic ratio of silicon atoms contained in each component. Component A, even if it is a hydrolyzate or a condensate thereof, is characterized in that only one of the tetravalent bonds of a silicon atom is a monovalent organic group and the other trivalent is bonded to an oxygen atom. Therefore, the composition ratio of the component A contained in the insulating film-forming composition can be analyzed by a known analysis method capable of identifying the chemical environment of silicon atoms, for example, 29 Si-NMR. The same applies to the components B and C. Incidentally, the component B formula (R 3 O) 3 Si- R 5
As can be seen from —Si (OR 4 ) 3 , it has two silicon atoms in one molecule. Therefore, when the insulating film-forming composition contains x mol of the compound represented by the general formula (R 3 O) 3 Si—R 5 —Si (OR 4 ) 3 , it is 2 as a silicon atom.
x mol is included. Therefore, when the composition is calculated according to the above definition, the component B is calculated as 2x mol instead of x mol. Further, hereinafter, component AB, component and component C, and / or a hydrolyzate or condensate of these components and having a composition ratio of the present invention are referred to as “alkoxysilanes of the present invention”.

【0011】本発明のアルコキシシラン類にあって、各
成分が満たすべき組成比の範囲は次のような理由によ
る。まず成分Aの組成比が45%を超えた場合、得られ
る低誘電率材料の機械強度が低下し、CMP耐性の低下
を招く。また、成分Aの組成比が20%未満の場合は吸
湿性が高くなり、半導体素子を加工する際の脱ガスの原
因となったり、低誘電率を維持できなくなったりする。
一方、成分Bの組成比が60%を超えた場合や成分Cの
組成比が30%を超えた場合は絶縁膜形成用組成物がゲ
ル化し、塗布することができなくなる。逆に成分Bの組
成比が30%未満であったり成分Cの組成比が10%未
満であった場合には、いずれも得られる低誘電率材料か
らなる薄膜の機械強度が低下する。既に述べたとおり、
この組成比の範囲外であっても、弾性率などの機械強度
に優れた低誘電率材料を得ることが可能な場合があるこ
とは従来知られているが、機械強度に加えて絶縁膜形成
用組成物の安定性を両立させるには、本発明のアルコキ
シシラン類の組成比の範囲にあることが必要である。
In the alkoxysilanes of the present invention, the composition ratio range to be satisfied by each component is as follows. First, when the composition ratio of the component A exceeds 45%, the mechanical strength of the obtained low dielectric constant material is lowered, and the CMP resistance is lowered. Further, when the composition ratio of the component A is less than 20%, the hygroscopicity becomes high, which may cause degassing when processing a semiconductor element and may not be able to maintain a low dielectric constant.
On the other hand, when the composition ratio of the component B exceeds 60% or when the composition ratio of the component C exceeds 30%, the insulating film forming composition is gelated and cannot be applied. On the contrary, when the composition ratio of the component B is less than 30% or the composition ratio of the component C is less than 10%, the mechanical strength of the obtained thin film made of the low dielectric constant material decreases. As I said,
It is conventionally known that it is possible to obtain a material having a low dielectric constant excellent in mechanical strength such as elastic modulus even if the composition ratio is out of this range. In order to achieve both stability of the composition for use, it is necessary that the composition ratio of the alkoxysilanes of the present invention is within the range.

【0012】この絶縁膜形成用組成物が含有する有機ポ
リマーとしてはポリエチレングリコールジメテルエーテ
ルが好適に用いられる。この有機ポリマーは先に述べた
特開2001−106914号公報に開示されている脂
肪族ポリエーテルの1種であるが、脂肪族ポリエーテル
の末端がメトキシ基であるこの有機ポリマーは、本発明
のアルコキシシラン類に対して特に好ましい。なぜなら
ばこの有機ポリマーは本発明のアルコキシシラン類に対
して相溶性が高く、低誘電率材料を得るために塗布およ
び焼成したときの応力発生が少ない。そのためクラック
等の欠陥を生じることなく厚膜を形成することができる
からである。また特開2001−49179号公報に開
示されている末端が炭素数5から30までの脂肪族ポリ
エーテルと比較した場合も、本発明のアルコキシシラン
類との相溶性が大幅に改善されるので、やはり厚膜の形
成が可能である。
As the organic polymer contained in the insulating film forming composition, polyethylene glycol dimeter ether is preferably used. This organic polymer is one of the aliphatic polyethers disclosed in the above-mentioned JP 2001-106914A, and the organic polymer in which the terminal of the aliphatic polyether is a methoxy group is the organic polymer of the present invention. Particularly preferred for alkoxysilanes. This organic polymer has a high compatibility with the alkoxysilanes of the present invention, and generates less stress when applied and baked to obtain a low dielectric constant material. Therefore, a thick film can be formed without causing defects such as cracks. Further, even when compared with the aliphatic polyether having a carbon number of 5 to 30 as disclosed in JP 2001-49179 A, the compatibility with the alkoxysilanes of the present invention is significantly improved, After all, it is possible to form a thick film.

【0013】本発明に用いるポリエチレングリコールジ
メテルエーテルの数平均分子量は400から1000の
範囲、より好ましくは500から800の範囲である。
数平均分子量が400未満では、この有機ポリマーが熱
分解ないし揮発する温度が低く、所望の低誘電率材料を
得るために焼成時の温度制御を厳密に行わなければなら
なくなる。一方、数平均分子量が1000を超えると、
低温で相分離を起こしやすくなる傾向があり、保存安定
性を確保できる温度範囲が狭くなる。数平均分子量が5
00から800の範囲であれば、上記のような問題が発
生しないほか、焼成時に有機ポリマーの熱分解等に関係
する因子、たとえば焼成雰囲気中の酸素濃度などに影響
されにくくなるのでより好ましい。
The number average molecular weight of the polyethylene glycol dimeter ether used in the present invention is in the range of 400 to 1000, more preferably 500 to 800.
When the number average molecular weight is less than 400, the temperature at which the organic polymer is thermally decomposed or volatilized is low, and the temperature control during firing must be strictly performed in order to obtain a desired low dielectric constant material. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 1,000,
Phase separation tends to occur at low temperatures, and the temperature range in which storage stability can be secured becomes narrow. Number average molecular weight is 5
The range of 00 to 800 is more preferable because the above-mentioned problems do not occur, and it is less affected by factors related to thermal decomposition of the organic polymer during firing, such as oxygen concentration in the firing atmosphere.

【0014】本発明のアルコキシシラン類のうち、一般
式(R3 O)3 Si−(CH2 m−Si(OR4 3
で表される成分Bはm=1または2であるのが好まし
い。m>2では絶縁膜形成用組成物自体がゲル化しやす
くなり、塗布に適した組成物を得るための合成条件の範
囲が狭くなる。その意味で最も好適なのはm=2であ
る。
Among the alkoxysilanes of the present invention, the general formula (R 3 O) 3 Si- (CH 2 ) m -Si (OR 4 ) 3
The component B represented by is preferably m = 1 or 2. When m> 2, the insulating film forming composition itself tends to gel, and the range of synthesis conditions for obtaining a composition suitable for coating becomes narrow. The most preferable in that sense is m = 2.

【0015】本発明の絶縁膜形成用組成物には、塗布性
能を向上する等の目的で溶媒又は添加剤を加えることが
できる。溶媒として水を加える場合、その添加量は絶縁
膜形成用組成物の全重量に対して5%以上40%以下で
あるのが好ましい。水の比率が5%未満であると塗布条
件によっては放射状の膜厚分布(いわゆるストライエー
ション)が出やすくなる傾向にあるため、塗布装置の条
件を精密に制御する必要が発生する。逆に水の比率が4
0%を超えると、水自身がもつ高い気化熱のためこれも
膜厚分布を悪化させる傾向がある。特に好ましい水の比
率は、特にその下限が本発明のアルコキシシラン類の組
成や有機ポリマーとの比率、さらには共存する他の溶媒
などに依存する。一例としてプロピレングリコールメチ
ルエーテルが溶媒として共存する場合であれば、20%
から35%の範囲が特に好ましい。特に25%から35
%の範囲は低温保存でも凍結しにくくなるので保存温度
の選択幅が広いという利点がある。
A solvent or an additive may be added to the composition for forming an insulating film of the present invention for the purpose of improving coating performance. When water is added as a solvent, the addition amount thereof is preferably 5% or more and 40% or less with respect to the total weight of the insulating film forming composition. If the ratio of water is less than 5%, a radial film thickness distribution (so-called striation) tends to occur depending on the coating conditions, so that it is necessary to precisely control the conditions of the coating device. On the contrary, the ratio of water is 4
If it exceeds 0%, the high heat of vaporization of water itself also tends to deteriorate the film thickness distribution. The particularly preferable ratio of water depends on the composition of the alkoxysilanes of the present invention, the ratio with the organic polymer, and other coexisting solvents. As an example, if propylene glycol methyl ether coexists as a solvent, 20%
To 35% is particularly preferred. Especially from 25% to 35
The range of% has an advantage that the range of storage temperature is wide because it becomes difficult to freeze even at low temperature storage.

【0016】本発明の絶縁膜形成用組成物に用いる他の
溶媒としては、プロピレングリコールメチルエーテルま
たはそのエステルあるいは乳酸エステルが特に好まし
い。この溶媒を共存させると本発明のアルコキシシラン
類との共存性が高くなり、保存安定性を向上させる効果
がある。本発明の絶縁膜形成用組成物は、さまざまな触
媒反応を経て得ることができる。例えば、酸触媒であれ
ば酢酸、プロピオン酸、マレイン酸などの有機酸、硝
酸、硫酸、リン酸などの無機酸を用いることもできる。
特に好ましいのはイオン交換樹脂を用いて得る方法であ
って、これによって得た絶縁膜形成用組成物は、半導体
素子が嫌うごく微量の金属を合成の段階で除去できると
いう利点を有する。また、最終的な組成物中に酸、アル
カリを含まないようにすることもできる。
As the other solvent used in the composition for forming an insulating film of the present invention, propylene glycol methyl ether or its ester or lactate ester is particularly preferable. The coexistence of this solvent increases the coexistence with the alkoxysilanes of the present invention and has the effect of improving the storage stability. The insulating film forming composition of the present invention can be obtained through various catalytic reactions. For example, if it is an acid catalyst, organic acids such as acetic acid, propionic acid, and maleic acid, and inorganic acids such as nitric acid, sulfuric acid, and phosphoric acid can be used.
A particularly preferable method is a method using an ion exchange resin, and the insulating film-forming composition thus obtained has an advantage that a very small amount of metal, which a semiconductor element dislikes, can be removed at the synthesis stage. It is also possible that the final composition does not contain acid or alkali.

【0017】その際に用いる溶媒は、沸点100℃以下
のアルコールであるのが好ましい。このようなアルコー
ルは本発明のアルコキシシラン類と合成反応時に相互作
用をしないため、得られた絶縁膜形成用組成物を塗布焼
成する際の有機ポリマーの熱分解を阻害せず、最終的に
得られる低誘電率材料中に存在する空孔の大きさが小さ
く、かつ均一になる。このような低誘電率材料は外力に
よる変形に強いため、CMP耐性が向上するという利点
を有する。なお、本発明は半導体素子に使用することを
目的とするが、他の用途、例えば光学素子、液晶表示素
子などにも使用することが可能である。
The solvent used at that time is preferably an alcohol having a boiling point of 100 ° C. or lower. Since such an alcohol does not interact with the alkoxysilanes of the present invention during the synthetic reaction, it does not inhibit the thermal decomposition of the organic polymer when the obtained composition for forming an insulating film is coated and baked, and finally obtained. The size of the pores present in the low dielectric constant material obtained is small and uniform. Since such a low dielectric constant material is resistant to deformation by an external force, it has an advantage of improving CMP resistance. Although the present invention is intended for use in semiconductor devices, it can also be used in other applications such as optical devices and liquid crystal display devices.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施するための形
態について説明する。即ち、本発明で用いることができ
るアルコキシシラン類、有機ポリマー、溶媒、触媒の種
類およびこれらを用いた調製法について説明した後、得
られた絶縁膜形成用組成物を用いて低誘電率材料を形成
する方法についても説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Modes for carrying out the present invention will be described below. That is, after explaining about alkoxysilanes, organic polymers, solvents, types of catalysts that can be used in the present invention and a preparation method using these, a low dielectric constant material is prepared by using the obtained insulating film forming composition. A method of forming the film will also be described.

【0019】本発明のアルコキシシラン類は、アルキル
トリアルコキシシランに代表される成分A、ビス(トリ
アルコキシシリル)アルカンに代表される成分B、テト
ラアルコキシシランに代表される成分Cを構成要件とし
て含むものである。本発明の絶縁膜形成用組成物を用い
て低誘電率材料を得るに当たって、これらの成分は加水
分解された後、最終的には縮合してシロキサン結合を形
成するが、絶縁膜形成用組成物の段階ではこれらの反応
は完全には進行していないのが通例である。よって本発
明の絶縁膜形成用組成物は、成分A、成分Bおよび成分
Cそれぞれ単独の加水分解物はもちろん、一般には各成
分単独または複数成分間の縮合物を含むものである。
The alkoxysilanes of the present invention include, as constituent elements, a component A represented by alkyltrialkoxysilane, a component B represented by bis (trialkoxysilyl) alkane, and a component C represented by tetraalkoxysilane. It is a waste. In obtaining a low dielectric constant material using the insulating film forming composition of the present invention, these components are hydrolyzed and then finally condensed to form a siloxane bond. It is customary that these reactions have not completely proceeded at the stage. Therefore, the composition for forming an insulating film of the present invention includes not only a hydrolyzate of each of Component A, Component B and Component C alone, but also generally a single component or a condensate between a plurality of components.

【0020】成分Aは、一般式R1 Si(OR2
3 (式中、R1 およびR2 は1価の有機基)で表され
る。ここでR1 とR2 は同一であっても異なっていても
良い。いずれも1価の有機基であればよく、R1 として
は脂肪族でも芳香族でも良い。R2も同様であるが、よ
り好ましくは炭素数1〜3の直鎖アルキル基である。こ
れらは加水分解の際低沸点のアルコールとなるため、そ
のまま合成溶媒として用いることができるという利点が
ある。
Component A has the general formula R 1 Si (OR 2 ).
3 (in the formula, R 1 and R 2 are monovalent organic groups). Here, R 1 and R 2 may be the same or different. Any of them may be a monovalent organic group, and R 1 may be aliphatic or aromatic. R 2 is the same, but more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. These have an advantage that they can be used as they are as a synthetic solvent as they are, since they become alcohols having a low boiling point during hydrolysis.

【0021】成分Aの具体的な例としては、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−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−ter
t−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−is
o−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、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、
Specific examples of the component A include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxysilane, methyltri-n-butoxysilane and methyltri-sec-butoxysilane. , Methyl tri-ter
t-butoxysilane, methyltriphenoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane,
Ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-is
o-propoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane, ethyltri-sec-butoxysilane, ethyltri-tert-butoxysilane, ethyltriphenoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltri-silane n-Propoxysilane, n-propyltri-iso-propoxysilane, n-propyltri-n-butoxysilane, n-propyltri-sec-butoxysilane, n-propyltri-tert-butoxysilane, n-propyltriphenoxy Silane,

【0022】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、
I-propyltrimethoxysilane, i-propyltriethoxysilane, i-propyltri-n-propoxysilane, i-propyltri-iso ^ propoxysilane, i-propyltri-n-butoxysilane, i
-Propyltri-sec-butoxysilane, i-propyltri-tert-butoxysilane, i-propyltriphenoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n
-Butyltriethoxysilane, n-butyltri-n-propoxysilane, n-butyltri-iso-propoxysilane, n-butyltri-n-butoxysilane, n-butyltri-sec-butoxysilane, n-butyltri-
tert-butoxysilane, n-butyltriphenoxysilane, sec-butyltrimethoxysilane, sec-
Butyl-triethoxysilane, sec-butyl-tri-
n-propoxysilane, sec-butyl-tri-iso
-Propoxysilane, sec-butyl-tri-n-butoxysilane, sec-butyl-tri-sec-butoxysilane, sec-butyl-tri-tert-butoxysilane, sec-butyl-triphenoxysilane,

【0023】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−te
rt−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などのほか、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が挙げられ
る。
T-Butyltrimethoxysilane, t-butyltriethoxysilane, t-butyltri-n-propoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, t-butyltri-n-butoxysilane, t-butyltri-sec- Butoxysilane, t-butyl tri-te
rt-Butoxysilane, t-butyltriphenoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, phenyltri-
In addition to n-butoxysilane, phenyltri-sec-butoxysilane, phenyltri-tert-butoxysilane, phenyltriphenoxysilane, etc., vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ-amino Propyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, γ-trifluoropropyltrimethoxysilane, γ-
Examples thereof include trifluoropropyltriethoxysilane.

【0024】成分Bは、一般式(R3 O)3 Si−R5
−Si(OR4 3 (式中、R3 およびR4 は1価の有
機基、R5 は2価の有機基)で表される。R3 とR4
同一であっても異なっていても良い。いずれも1価の有
機基であればよく、脂肪族でも芳香族でも良い。また成
分Aの場合と同様、炭素数1〜3の直鎖アルキル基であ
れば加水分解の際に低沸点アルコールを生じ、そのまま
溶媒として用いることもできる。
The component B is represented by the general formula (R 3 O) 3 Si-R 5
It is represented by —Si (OR 4 ) 3 (wherein R 3 and R 4 are monovalent organic groups, and R 5 is a divalent organic group). R 3 and R 4 may be the same or different. Any of them may be a monovalent organic group, and may be aliphatic or aromatic. Further, as in the case of the component A, a straight chain alkyl group having 1 to 3 carbon atoms produces a low boiling point alcohol upon hydrolysis and can be used as a solvent as it is.

【0025】成分Bの具体的な例としては、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)メタンなどのビス(トリアルコキシシリル)メ
タン類;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)エタンなどの1,2
−ビス(トリアルコキシシリル)エタン類;
Specific examples of the component B include bis (trimethoxysilyl) methane and 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 and other bis (trialkoxysilyl) methanes; 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-
1,2 such as bis (tri-t-butoxysilyl) ethane
-Bis (trialkoxysilyl) ethanes;

【0026】1,1−ビス(トリメトキシシリル)エタ
ン、1,1−ビス(トリエトキシシリル)エタン、1,
1−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エタン、1,
1−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)エタン、1,
1−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エタン、1,1
−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)エタン、1,
1−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)エタンなどの
1,1−ビス(トリアルコキシシリル)エタン類;1,
3−ビス(トリメトキシシリル)プロパン、1,3−ビ
ス(トリエトキシシリル)プロパン、1,3−ビス(ト
リ−n−プロポキシシリル)プロパン、1,3−ビス
(トリ−i−プロポキシシリル)プロパン、1,3−ビ
ス(トリ−n−ブトキシシリル)プロパン、1,3 -ビ
ス(トリ−sec−ブトキシシリル)プロパン、1,3
−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)プロパンなどの
1,3−ビス(トリアルコキシシリル)プロパン類;
1,1-bis (trimethoxysilyl) ethane, 1,1-bis (triethoxysilyl) ethane, 1,
1-bis (tri-n-propoxysilyl) ethane, 1,
1-bis (tri-i-propoxysilyl) ethane, 1,
1-bis (tri-n-butoxysilyl) ethane, 1,1
-Bis (tri-sec-butoxysilyl) ethane, 1,
1,1-bis (trialkoxysilyl) ethanes such as 1-bis (tri-t-butoxysilyl) ethane; 1,
3-bis (trimethoxysilyl) propane, 1,3-bis (triethoxysilyl) propane, 1,3-bis (tri-n-propoxysilyl) propane, 1,3-bis (tri-i-propoxysilyl) Propane, 1,3-bis (tri-n-butoxysilyl) propane, 1,3-bis (tri-sec-butoxysilyl) propane, 1,3
-1,3-bis (trialkoxysilyl) propanes such as bis (tri-t-butoxysilyl) propane;

【0027】1,2−ビス(トリメトキシシリル)プロ
パン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)プロパン、
1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)プロパ
ン、1,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)プロ
パン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)プロ
パン、1,2 -ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)
プロパン、1,2−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)
プロパンなどの1,2−ビス(トリアルコキシシリル)
プロパン類;2,2−ビス(トリメトキシシリル)プロ
パン、2,2−ビス(トリエトキシシリル)プロパン、
2,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)プロパ
ン、2,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)プロ
パン、2,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)プロ
パン、2,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)
プロパン、2,2−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)
プロパンなどの2,2−ビス(トリアルコキシシリル)
プロパン類;1,1−ビス(トリメトキシシリル)プロ
パン、1,1−ビス(トリエトキシシリル)プロパン、
1,1−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)プロパ
ン、1,1−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)プロ
パン、1,1−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)プロ
パン、1,1−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)
プロパン、1,1−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)
プロパンなどの1,1−ビス(トリアルコキシシリル)
プロパン類;
1,2-bis (trimethoxysilyl) propane, 1,2-bis (triethoxysilyl) propane,
1,2-bis (tri-n-propoxysilyl) propane, 1,2-bis (tri-i-propoxysilyl) propane, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) propane, 1,2-bis (Tri-sec-butoxysilyl)
Propane, 1,2-bis (tri-t-butoxysilyl)
1,2-bis (trialkoxysilyl) such as propane
Propanes; 2,2-bis (trimethoxysilyl) propane, 2,2-bis (triethoxysilyl) propane,
2,2-bis (tri-n-propoxysilyl) propane, 2,2-bis (tri-i-propoxysilyl) propane, 2,2-bis (tri-n-butoxysilyl) propane, 2,2-bis (Tri-sec-butoxysilyl)
Propane, 2,2-bis (tri-t-butoxysilyl)
2,2-bis (trialkoxysilyl) such as propane
Propanes; 1,1-bis (trimethoxysilyl) propane, 1,1-bis (triethoxysilyl) propane,
1,1-bis (tri-n-propoxysilyl) propane, 1,1-bis (tri-i-propoxysilyl) propane, 1,1-bis (tri-n-butoxysilyl) propane, 1,1-bis (Tri-sec-butoxysilyl)
Propane, 1,1-bis (tri-t-butoxysilyl)
1,1-bis (trialkoxysilyl) such as propane
Propanes;

【0028】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)
ベンゼンなどのビス(トリアルコキシシリル)ベンゼン
類;
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)
Benzene, 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-sec-butoxysilyl)
Benzene, 1,4-bis (tri-t-butoxysilyl)
Bis (trialkoxysilyl) benzenes such as benzene;

【0029】1,2−ビス(トリメトキシシリル)エチ
レン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エチレン、
1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エチレ
ン、1,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)エチ
レン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エチ
レン、1,2 -ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)
エチレン、1,2−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)
エチレンなどの1,2−ビス(トリアルコキシシリル)
エチレン類などが挙げられる。
1,2-bis (trimethoxysilyl) ethylene, 1,2-bis (triethoxysilyl) ethylene,
1,2-bis (tri-n-propoxysilyl) ethylene, 1,2-bis (tri-i-propoxysilyl) ethylene, 1,2-bis (tri-n-butoxysilyl) ethylene, 1,2-bis (Tri-sec-butoxysilyl)
Ethylene, 1,2-bis (tri-t-butoxysilyl)
1,2-bis (trialkoxysilyl) such as ethylene
Examples include ethylenes.

【0030】成分Cは、一般式Si(OR6 4 (式
中、R6 は1価の有機基)で表される。代表的なものは
テトラメトキシシランやテトラエトキシシランであり、
これらを含め、R6 が炭素数1〜3の直鎖アルキル基で
あると成分Aの場合と同様、加水分解で生じた低沸点ア
ルコールを溶媒として用いることができる。成分Cの具
体的な例としては、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−ter
t- 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。なお、必要に応じアルコキシシランとしてジ
アルキルジアルコキシシランに代表されるようなケイ素
原子の結合手のうち2価が1価の有機基、残りの2価が
アルコキシ基となっているものを添加しても良い。
The component C is represented by the general formula Si (OR 6 ) 4 (wherein R 6 is a monovalent organic group). Typical ones are tetramethoxysilane and tetraethoxysilane,
Including these, when R 6 is a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, the low boiling point alcohol generated by hydrolysis can be used as a solvent as in the case of the component A. Specific examples of the component C include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-
iso-propoxysilane, tetra-n-butoxylan, tetra-sec-butoxysilane, tetra-ter
Examples thereof include t-butoxysilane and tetraphenoxysilane. It should be noted that, if necessary, an alkoxysilane having a divalent monovalent organic group and a remaining divalent alkoxy group among the bonds of silicon atoms as represented by dialkyldialkoxysilane may be added. Is also good.

【0031】本発明の絶縁膜形成用組成物は、構成要件
としてさらに有機ポリマーを含有する。この有機ポリマ
ーは低誘電率材料を形成する過程で熱分解又は揮発する
ものである。有機ポリマーの例としては、脂肪族ポリエ
ーテル、脂肪族ポリエステル、脂肪族ポリカーボネー
ト、脂肪族ポリアンハイドライドなどを主なる構成成分
とするものを用いることができる。これらの有機ポリマ
ーは単独で用いても良いし、2種類以上を併用しても良
いし、また有機ポリマーの主鎖は、本発明の効果を損な
わない範囲で、上記以外の任意の繰り返し単位を有する
ポリマー鎖を含んでいてもよい。
The insulating film forming composition of the present invention further contains an organic polymer as a constituent factor. This organic polymer is thermally decomposed or volatilized in the process of forming the low dielectric constant material. As an example of the organic polymer, one having an aliphatic polyether, an aliphatic polyester, an aliphatic polycarbonate, an aliphatic polyanhydride or the like as a main constituent component can be used. These organic polymers may be used alone, or two or more kinds may be used in combination, and the main chain of the organic polymer may have any repeating unit other than those described above as long as the effects of the present invention are not impaired. It may include a polymer chain having.

【0032】具体的な脂肪族ポリエーテルの例として、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリイソブチレングリコール、ポリトリメチレングリコ
ール、ポリテトラメチレングリコール、ポリペンタメチ
レングリコール、ポリヘキサメチレングリコール、ポリ
ジオキソラン、ポリジオキセパン、ポリエチレングリコ
ール−ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコ
ール−ポリブチレングリコールのような2元ブロックコ
ポリマー、さらにポリエチレングリコール−ポリプロピ
レングリコール−ポリエチレングリコール、ポリプロピ
レングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピ
レングリコール、ポリエチレングリコール−ポリブチレ
ングリコール−ポリエチレングリコールなどの直鎖状の
3元ブロックコポリマーなどが挙げられる。
As a concrete example of the aliphatic polyether,
Polyethylene glycol, polypropylene glycol,
Binary block copolymers such as polyisobutylene glycol, polytrimethylene glycol, polytetramethylene glycol, polypentamethylene glycol, polyhexamethylene glycol, polydioxolane, polydioxepane, polyethylene glycol-polypropylene glycol, polyethylene glycol-polybutylene glycol, and Examples thereof include linear ternary block copolymers such as polyethylene glycol-polypropylene glycol-polyethylene glycol, polypropylene glycol-polyethylene glycol-polypropylene glycol, polyethylene glycol-polybutylene glycol-polyethylene glycol.

【0033】本発明の組成物の有機ポリマーとして、グ
リセロール、エリスリトール、ペンタエリスリトール、
ペンチトール、ペントース、ヘキシトール、ヘキソー
ス、ヘプトースなどに代表される糖鎖などに含まれるヒ
ドロキシル基のうちの少なくとも3つと有機ポリマー鎖
が結合した構造、及び/又はヒドロキシル酸に含まれる
ヒドロキシル基とカルボキシル基のうち少なくとも3つ
がブロックコポリマー鎖が結合した構造を含んでも良
い。本発明で用いられる有機ポリマーの末端基は特に限
定されないが水酸基はじめ、直鎖状および環状のアルキ
ルエーテル基、アルキルエステル基、アルキルアミド
基、アルキルカーボネート基、ウレタン基およびトリア
ルキルシリル基変性したものを用いることができる。脂
肪族ポリエーテルの末端基を変性した例としては、上記
アルキレングリコール類の少なくとも一つの末端を例え
ばメチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテ
ル、グリシジルエーテルなどでエーテルとしたものが挙
げられる。
As the organic polymer of the composition of the present invention, glycerol, erythritol, pentaerythritol,
A structure in which at least three of hydroxyl groups contained in sugar chains typified by pentitol, pentose, hexitol, hexose, heptose, etc. are bound to an organic polymer chain, and / or hydroxyl groups and carboxyl groups contained in hydroxyl acid. At least three of them may have a structure in which block copolymer chains are bonded. The terminal group of the organic polymer used in the present invention is not particularly limited, but it is modified with a hydroxyl group, a linear or cyclic alkyl ether group, an alkyl ester group, an alkylamide group, an alkyl carbonate group, a urethane group or a trialkylsilyl group. Can be used. Examples of modifying the terminal group of the aliphatic polyether include those in which at least one terminal of the above alkylene glycols is etherified with, for example, methyl ether, ethyl ether, propyl ether, glycidyl ether or the like.

【0034】具体的には、ポリエチレングリコールモノ
メチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエー
テル、ポリプロピレングリコールジメチルエーテル、ポ
リイソブチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチ
レングリコールジエチルエーテル、ポリエチレングリコ
ールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールジブ
チルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエー
テル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、
ポリエチレンポリプロピレングリコールジメチルエーテ
ル、グリセリンポリエチレングリコールトリメチルエー
テル、ペンタエリスリトールポリエチレングリールテト
ラメチルエーテル、ペンチトールポリエチレングリコー
ルペンタメチルエーテル、ソルビトールポリエチレング
リコールヘキサメチルエーテルなどが用いられる。本発
明に用いられる有機ポリマーは部分的または全体が環状
であるポリマーを用いても良く、環状ポリエーテル、環
状ポリエステルなどを用いることができる。
Specifically, polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol dimethyl ether, polypropylene glycol dimethyl ether, polyisobutylene glycol dimethyl ether, polyethylene glycol diethyl ether, polyethylene glycol monoethyl ether, polyethylene glycol dibutyl ether, polyethylene glycol monobutyl ether, polyethylene glycol diether. Glycidyl ether,
Polyethylene polypropylene glycol dimethyl ether, glycerin polyethylene glycol trimethyl ether, pentaerythritol polyethylene glycol trimethyl ether, pentitol polyethylene glycol pentamethyl ether, sorbitol polyethylene glycol hexamethyl ether and the like are used. The organic polymer used in the present invention may be a partially or wholly cyclic polymer, such as cyclic polyether and cyclic polyester.

【0035】添加することができる溶媒としては、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
テル系溶媒などが挙げられる。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、s
ec−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、s
ec−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;
Examples of the solvent that can be added include 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 are used. Butanol, s
ec-pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, s
ec-heptanol, heptanol-3, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, 2,6-dimethylheptanol-4, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, monoalcoholic solvents such as sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, 3,3,5-trimethylcyclohexanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol;

【0036】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。
Ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, pentanediol-2,4,2-methylpentanediol-2,
4, hexanediol-2,5, heptanediol-
Polyhydric alcohol solvents such as 2,4,2-ethylhexanediol-1,3, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol and 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,
Examples thereof include polyhydric alcohol partial ether solvents such as dipropylene glycol monopropyl ether. These alcohol solvents may be used alone or in combination.
More than one species may be used simultaneously.

【0037】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。
As the ketone solvent, 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, methyl-n-hexyl ketone, di-i-
Butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, 2-hexanone, methylcyclohexanone, 2,4
-Pentanedione, acetonylacetone, acetophenone, fenchon, etc., 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-3,5-heptanedione,
Examples include β-diketones such as 1,1,1,5,5,5-hexafluoro-2,4-heptanone. These ketone solvents may be used either individually or in combination of two or more.

【0038】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
のアミド系溶媒は、1種あるいは2種以上を同時に使用
してもよい。
As the amide solvent, formamide, N
-Methylformamide, N, N-dimethylformamide, N-ethylformamide, N, N-diethylformamide, acetamide, N-methylacetamide, N,
N-dimethylacetamide, N-ethylacetamide,
Examples include N, N-diethylacetamide, N-methylpropionamide, N-methylpyrrolidone, N-formylmorpholine, N-formylpiperidine, N-formylpyrrolidine, N-acetylmorpholine, N-acetylpiperidine, N-acetylpyrrolidine and the like. To be These amide solvents may be used either individually or in combination of two or more.

【0039】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。
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, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, acetic acid 2-ethylbutyl, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate,
Cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, n-nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monomethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoacetate
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, glycol diacetate, acetic acid Methoxytriglycol, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, malonic acid Examples thereof include diethyl, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate. These ester solvents are 1
One kind or two or more kinds may be used at the same time.

【0040】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などの溶媒は、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。成分A、
成分B、成分Cを加水分解、縮合させる際には、触媒を
使用してもよい。この際に使用する触媒としては、イオ
ン交換樹脂、有機酸、無機酸、有機塩基、無機塩基を挙
げることができる。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、乳酸、マロン
酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石
酸などを挙げることができる。無機酸としては、例え
ば、塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸などを
挙げることができる。
Solvents such as alcohol solvents, ketone solvents, amide solvents and ester solvents can be used alone or in admixture of two or more. Ingredient A,
A catalyst may be used when the components B and C are hydrolyzed and condensed. Examples of the catalyst used at this time include ion exchange resins, organic acids, inorganic acids, organic bases and inorganic bases. As the organic acid, for example, 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, sebacic acid, gallic acid, butyric acid, meritic acid, arachidonic acid, shikimic acid, 2-ethylhexanoic acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linoleic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, monochloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, lactic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, etc. Can be mentioned. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, boric acid and the like.

【0041】有機塩基としては、例えば、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、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノ
ールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタ
ノールアミン、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、テトラメチルア
ンモニウムハイドロオキサイドなどを挙げることができ
る。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。酸、塩基発生剤な
どを添加することもできる。2種類以上の触媒を段階的
に用いた反応、混合した反応なども用いることができ
る。
Examples of the organic base include pyridine, pyrrole, piperazine, pyrrolidine, piperidine, picoline, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, dimethylmonoethanolamine, monomethyldiethanolamine, triethanolamine, diazabicyclooclan, Examples thereof include diazabicyclononane, diazabicycloundecene, tetramethylammonium hydroxide and the like. Examples of the inorganic base include ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, barium hydroxide, calcium hydroxide and the like. An acid, a base generator, etc. can also be added. A reaction in which two or more kinds of catalysts are used stepwise, a mixed reaction, and the like can also be used.

【0042】次に本発明の絶縁膜形成用組成物の調製方
法について説明する。本発明の絶縁膜形成用組成物を必
要な組成にするための方法は、通常、成分A、成分B、
成分Cを反応する合成工程、溶媒、水、その他の過剰又
は不要な成分を取り除く除去工程、有機ポリマー、溶
媒、水、その他の成分を添加する調合工程、および濾過
工程などからなる。典型的な例としては、第一の工程と
して成分A、成分B、成分Cの混合物に、水および触媒
を添加して加水分解・縮合を行ったものに、第二の工程
として有機ポリマーおよび水を添加し、第三の工程とし
て水および溶媒を一旦除去した後、第四の工程として溶
媒、水を必要量添加する。これは典型的な例であり、必
要な工程、例えば濾過工程などを追加したり、不必要な
工程を省略したり、特定の工程を複数回行うこともでき
る。
Next, a method for preparing the insulating film-forming composition of the present invention will be described. The method for adjusting the composition for forming an insulating film of the present invention to the required composition is usually a component A, a component B,
It comprises a synthesis step of reacting the component C, a removal step of removing a solvent, water and other excess or unnecessary components, a preparation step of adding an organic polymer, a solvent, water and other components, and a filtration step. As a typical example, a mixture of component A, component B and component C is added with water and a catalyst for hydrolysis / condensation in the first step, and an organic polymer and water are used in the second step. Is added, and water and the solvent are once removed in the third step, and then the solvent and water are added in the required amounts in the fourth step. This is a typical example, and it is also possible to add a necessary step such as a filtration step, omit an unnecessary step, or perform a specific step multiple times.

【0043】特に好ましい方法を、触媒としてイオン交
換樹脂を用いた場合を例にとって詳しく述べるならば、
まず第一の工程として、成分A、成分B、成分Cの混合
物に、水とイオン交換樹脂を混合したものを滴下して反
応させる。次に、イオン交換樹脂のみを濾過により除去
する。次に第二の工程として有機ポリマーを添加する。
次に第三の工程として、過剰の合成溶媒または水、ある
いはその両方を所定量除去する。次に第四の工程とし
て、組成を所定の値にするために、溶媒又は水、あるい
はその両方を添加する。この調製方法によれば、均一性
に優れた組成物を容易に得ることが出来る。
A particularly preferred method will be described in detail with reference to the case where an ion exchange resin is used as a catalyst.
First, as a first step, a mixture of water and an ion exchange resin is added dropwise to a mixture of component A, component B, and component C to cause a reaction. Then, only the ion exchange resin is removed by filtration. Next, as a second step, an organic polymer is added.
Next, as a third step, a predetermined amount of excess synthetic solvent, water, or both are removed. Next, in a fourth step, a solvent, water, or both are added to bring the composition to a predetermined value. According to this preparation method, a composition having excellent uniformity can be easily obtained.

【0044】本発明の絶縁膜形成用組成物を調製する方
法は上記の方法には限定されない。必要に応じて、各工
程において、複数の方法の中から好適なものを選択する
ことが出来る。以下にその方法を例示する。成分A、成
分B、成分Cに水を添加する方法として、具体的には水
または水の混合物を一度に添加する方法、連続的に添加
する方法、断続的に添加する方法が挙げられる。逆に水
に成分A、成分B、成分Cを添加してもよい。また、溶
媒、有機ポリマーなどと混合して添加しても良い。
The method for preparing the insulating film-forming composition of the present invention is not limited to the above method. If necessary, a suitable method can be selected from a plurality of methods in each step. The method is illustrated below. Examples of the method of adding water to the components A, B, and C include a method of adding water or a mixture of water at once, a method of continuously adding, and a method of intermittently adding. Conversely, component A, component B, and component C may be added to water. Also, it may be added by mixing with a solvent, an organic polymer or the like.

【0045】成分A、成分B、成分Cの加水分解・縮合
反応温度は通常0〜100℃で行うことができ、連続
的、断続的に温度を変更することができる。たとえば3
0℃に保持して水を添加し、50℃で撹拌して、加水分
解・縮合反応を行う方法、30℃から50℃まで昇温す
る過程で水を連続的に滴下する方法などが用いられる。
必要に応じて添加する触媒を添加する方法としては、た
とえば、触媒を直接混合する方法、触媒を添加する水、
溶媒、有機ポリマーなどにあらかじめ分散または溶解さ
せたものを添加する方法がある。具体的には、イオン交
換樹脂を水で湿潤させ、水と同時に添加する方法、水湿
潤イオン交換樹脂をエタノールと混合して添加する方
法、リン酸水溶液を直接滴下する方法などが挙げられ
る。
The hydrolysis / condensation reaction temperature of the components A, B and C can be usually 0 to 100 ° C., and the temperature can be changed continuously or intermittently. For example 3
A method of adding water while maintaining it at 0 ° C., stirring at 50 ° C. to carry out a hydrolysis / condensation reaction, a method of continuously dropping water in the process of heating from 30 ° C. to 50 ° C., etc. are used. .
As a method of adding a catalyst added as necessary, for example, a method of directly mixing the catalyst, water to which the catalyst is added,
There is a method of adding what is previously dispersed or dissolved in a solvent, an organic polymer or the like. Specifically, a method of wetting the ion exchange resin with water and adding it at the same time as water, a method of mixing the water-wet ion exchange resin with ethanol and adding it, a method of directly dropping an aqueous phosphoric acid solution, and the like can be mentioned.

【0046】触媒としてイオン交換樹脂を用いる場合
は、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂のいずれも用
いることができる。例えば、スルホン酸基などをもつ強
酸性陽イオン交換樹脂、カルボン酸基などを持つ弱酸性
陽イオン交換樹脂、アミノ基などを持つ塩基性陰イオン
交換樹脂などが挙げられる。具体的には、オルガノ社製
アンバーライトIR120B、A26、MB2など、オ
ルガノ社製アンバーリストRCP−160M、15DR
Y、15WETなど、三菱化学社製ダイヤイオンPK2
20、SK112、WK100、PA412など、ダウ
ケミカル社製DOWEX50W−X2、50W−X4、
50W−X6、50W−X8などを用いることができ
る。またイオン交換樹脂は、乾燥した状態、水で湿潤し
た状態、有機溶剤で湿潤した状態などで用いることがで
きる。
When an ion exchange resin is used as the catalyst, either a cation exchange resin or an anion exchange resin can be used. For example, a strong acid cation exchange resin having a sulfonic acid group, a weak acid cation exchange resin having a carboxylic acid group, a basic anion exchange resin having an amino group and the like can be mentioned. Specifically, Organo Amberlite IR120B, A26, MB2, etc., Organo Amberlyst RCP-160M, 15DR
Y, 15WET, Mitsubishi Chemical's Diaion PK2
20, SK112, WK100, PA412 and the like, DOWEX50W-X2, 50W-X4, manufactured by Dow Chemical Co.,
50W-X6, 50W-X8, etc. can be used. The ion exchange resin can be used in a dry state, a wet state with water, a wet state with an organic solvent, or the like.

【0047】本発明の組成物の調製時、成分A、成分
B、成分Cを別々に加水分解・縮合反応させたものを、
混合しても良い。具体的には、成分Aを加水分解・縮合
反応させたもの、成分Bを加水分解・縮合反応させたも
の、成分Cを加水分解・縮合反応させたものを混合する
方法、また、成分Aと成分Bの混合物を加水分解・縮合
反応させたものと成分Cを加水分解・縮合させたものを
混合する方法、成分Aと成分Cの混合物を加水分解・縮
合反応させたものと成分Bを加水分解・縮合させたもの
反応を混合する方法、成分Bと成分Cの混合物を加水分
解・縮合反応させたもの成分Aを加水分解・縮合反応さ
せたものを混合する方法があげられる。また必要に応
じ、別々に反応したものを混合後、さらに加水分解・縮
合させてもよい。
When the composition of the present invention was prepared, the components A, B and C were separately hydrolyzed and condensed,
You may mix. Specifically, a method in which the component A is hydrolyzed / condensed, the component B is hydrolyzed / condensed, and the component C is hydrolyzed / condensed, and the component A and the component A are mixed. A method in which a mixture obtained by subjecting a mixture of component B to hydrolysis / condensation reaction and a mixture obtained by subjecting component C to hydrolysis / condensation are mixed, and a mixture obtained by subjecting a mixture of component A and component C to hydrolysis / condensation reaction and component B are hydrolyzed Examples thereof include a method of mixing the decomposed / condensed reaction, and a method of mixing a mixture of the component B and the component C by a hydrolysis / condensation reaction and a mixture of the component A's a hydrolyzed / condensed reaction. If necessary, the separately reacted products may be mixed and then further hydrolyzed and condensed.

【0048】成分A、成分B、成分Cの混合物、または
成分A、成分B、成分Cを別々に反応させたものに、成
分A、成分B、成分Cを1種類もしくは2種類以上混合
しても良い。また必要に応じ成分A、成分B、成分Cの
混合物、または成分A、成分B、成分Cを別々に反応さ
せたものに、成分A、成分B、成分Cを混合後、さらに
加水分解・縮合させてもよい。成分A、成分B、成分C
の加水分解・脱水縮合時には、加水分解によって生成す
るアルコール以外にも溶媒、有機ポリマーの存在下で行
っても良い。通常、本発明の組成物中の成分A、成分
B、成分Cの加水分解・脱水縮合物の重量平均分子量は
GPCによるポリエチレングリコール換算で300〜
1,000,000である。
Mixture of component A, component B and component C, or a mixture of component A, component B and component C reacted separately, and mixing component A, component B and component C in one or more types. Is also good. If necessary, a mixture of Component A, Component B, and Component C, or a mixture of Component A, Component B, and Component C separately reacted with Component A, Component B, and Component C, and then further hydrolyzed and condensed. You may let me. Ingredient A, Ingredient B, Ingredient C
The hydrolysis / dehydration condensation may be performed in the presence of a solvent and an organic polymer in addition to the alcohol produced by hydrolysis. Usually, the weight average molecular weight of the hydrolyzed / dehydrated condensate of the component A, the component B and the component C in the composition of the present invention is 300 to 300 in terms of polyethylene glycol by GPC.
It is 1,000,000.

【0049】本発明の組成物を所望の組成にするため
に、水および低沸溶媒などを除去することができる。具
体的には、減圧単蒸留法、精密蒸留法、アーサー蒸留
法、薄膜蒸留法などの留去法、抽出法、および限外ろ過
法などが挙げられる。留去法は、大気圧下または減圧下
いずれでも可能であるが、常圧であると留去温度が一般
的に高くなり、留去中にシリカ前駆体が固化する恐れが
あるので、減圧下で留去するのが好ましい。また必要に
応じて、ゲル化防止剤、粘度低下剤として、留去前及び
/又は留去後に有機ポリマー、溶剤などを混合すること
もできる。留去温度は0〜100℃である。
In order to obtain the desired composition of the composition of the present invention, water and a low boiling solvent can be removed. Specific examples thereof include a vacuum distillation method, a precision distillation method, an Arthur distillation method, a distillation method such as a thin film distillation method, an extraction method, and an ultrafiltration method. The distillation method can be carried out either under atmospheric pressure or under reduced pressure. However, under normal pressure, the distillation temperature generally rises, and the silica precursor may solidify during distillation. It is preferable to distill off with. If necessary, an organic polymer, a solvent and the like can be mixed as a gelation inhibitor and a viscosity reducing agent before and / or after the distillation. The distillation temperature is 0 to 100 ° C.

【0050】成分A、成分B、成分Cの加水分解・縮合
には水が必須であるが、本発明の組成物を所望の組成に
するための有機ポリマー、溶媒、水などは、いずれの調
製段階においても添加することができ、単独および2種
類以上を混合して添加することもできる。また、一度に
添加しても良いし、二度以上に分けて添加してもよい。
必要に応じて本発明の組成物のろ過を、フィルターを用
いて、いずれの工程においても行うことができる。例え
ば、イオン交換樹脂を用いて加水分解・縮合反応を行っ
た後、孔径10μmのPTFE製メンブレンフィルター
を用いた減圧ろ過、本発明の組成物を調製後に孔径0.
05μmのポリエチレン製カートリッジフィルターを用
いた加圧ろ過などを行うことができる。
Water is essential for the hydrolysis / condensation of the components A, B, and C, but any organic polymer, solvent, water, etc. for making the composition of the present invention into a desired composition can be prepared. It can be added also at a stage, and can be added alone or in a mixture of two or more kinds. Further, it may be added at once or may be added twice or more.
If necessary, the composition of the present invention can be filtered in any step using a filter. For example, after performing a hydrolysis / condensation reaction using an ion exchange resin, vacuum filtration using a PTFE membrane filter having a pore size of 10 μm is performed, and a pore size of 0.
For example, pressure filtration using a polyethylene cartridge filter of 05 μm can be performed.

【0051】次に本発明の絶縁膜形成用組成物を用いて
低誘電率材料を得る方法について説明する。本発明は半
導体素子に用いられる低誘電率材料を得ることを目的と
しており、半導体素子で通常用いられる基板、例えばシ
リコン基板や化合物半導体基板、これらの上にシリコン
酸化膜やシリコン窒化膜などの絶縁膜、アルミニウムや
銅、タングステン、チタン、タンタルあるいはこれらの
窒化物などを有するものの上に好適に塗布される。塗布
の方法として最も一般的に用いられるのは回転塗布法
(スピンコート)であるが、本発明に好適に用いられる
方法は必ずしもスピンコートに限定されない。
Next, a method for obtaining a low dielectric constant material by using the insulating film forming composition of the present invention will be described. An object of the present invention is to obtain a low dielectric constant material used for a semiconductor device, and a substrate usually used in a semiconductor device, such as a silicon substrate or a compound semiconductor substrate, on which an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed. It is preferably applied on a film, aluminum, copper, tungsten, titanium, tantalum, or a nitride thereof. The most commonly used coating method is the spin coating method (spin coating), but the method preferably used in the present invention is not necessarily limited to spin coating.

【0052】絶縁膜形成用組成物を塗布した後は、焼成
を行う。焼成は一段階で行っても多段階で行っても良
い。一般には熱板を用いて70℃から150℃程度の温
度で第一段階の加熱を行った後、さらに熱板を用いて1
50℃から400℃程度の焼成を一段または多段で行
う。また焼成は熱板だけでなく、電気炉やランプ加熱炉
で行うことも可能である。具体的な方法としては絶縁膜
形成用組成物の組成などに応じて好適な条件を選択する
ことができる。例えば有機ポリマーとして数平均分子量
700以上のポリエチレングリコールジメチルエーテル
を用いた場合は、一旦150℃から300℃の範囲で二
段以上の加熱を熱板上で行った後、400℃の熱板で有
機ポリマーを除去する方法を用いることができる。
After applying the composition for forming an insulating film, baking is performed. Firing may be performed in one step or in multiple steps. Generally, after performing the first-stage heating at a temperature of about 70 ° C. to 150 ° C. using a hot plate, 1
Firing at about 50 ° C. to 400 ° C. is performed in one or multiple steps. In addition, the firing can be performed not only with a hot plate but also with an electric furnace or a lamp heating furnace. As a specific method, suitable conditions can be selected according to the composition of the insulating film forming composition and the like. For example, when polyethylene glycol dimethyl ether having a number average molecular weight of 700 or more is used as the organic polymer, once the heating plate is heated in two or more steps in the range of 150 ° C to 300 ° C, the organic polymer is heated to 400 ° C. Can be used.

【0053】[0053]

【実施例】以下実施例を用いて本発明を実施するための
形態をより詳細に説明する。 組成物中における固形分濃度および有機ポリマー濃度の
規定:固形分濃度は、仕込みのアルコキシシランの全量
がシリカに転化した場合の重量から算出した。シリカに
転化した場合の重量とは、たとえばアルコキシシランと
してテトラメトキシシランを1モル使った場合、これが
完全に酸化されれば1モルのSiO2 のシリカに転化す
るので、その重量は60.1gである。複数のアルコキ
シシランを用いた場合には、各々のモル分率から算出さ
れるシリカの和の重量がシリカに転化した重量である。
有機ポリマー濃度は、仕込みの有機ポリマーの重量から
算出した。 組成物中における水およびエタノール量の測定:本発明
の塗布組成物1ml中に内部標準としてジメトキシエタ
ン0.2gを添加し、島津社製ガスクロマトグラフィー
GC−7Aを用いて該塗布組成物中の水およびエタノー
ルの量を測定した。カラムとしてGaskuropac
k56を用い、温度プログラムは導入100℃、2mi
n保持、昇温速度10℃/min、最終200℃、16
min保持とした。検出器にはTCDを用い、別に作成
した検量線を用いて内部標準との面積比より水およびア
ルコールの量を求めた。シリカ前駆体に対する水の重量
比は、シリカ前駆体の重量を便宜上、仕込みのアルコキ
シシランの全量がシリカに転化した場合の重量と上述の
ガスクロ法により求めた水の重量とから算出した。シリ
カに転化した場合の重量とは、たとえばアルコキシシラ
ンとしてテトラメトキシシランを1モル使った場合、1
モルのSiO 2 のシリカに転化するので、その重量は6
0.1gである。複数のアルコキシシランを用いた場合
には、おのおののモル分率から算出されるシリカの和の
重量がシリカに転化した重量である。
EXAMPLES The following examples are used to carry out the present invention.
The form will be described in more detail. Of the solid content and the organic polymer concentration in the composition
Regulation: Solid content concentration is the total amount of alkoxysilane charged
Was calculated from the weight of the case of conversion into silica. On silica
The weight when converted is, for example, alkoxysilane
Then, when 1 mol of tetramethoxysilane is used, this is
1 mol of SiO if completely oxidized2Convert to silica
Therefore, its weight is 60.1 g. Multiple arcoki
When silane is used, it is calculated from each mole fraction.
The total weight of the silicas is the weight converted to silica.
The organic polymer concentration is calculated from the weight of the charged organic polymer.
It was calculated. Determination of the amount of water and ethanol in a composition: the present invention
As an internal standard in 1 ml of the coating composition of
Gas chromatography by Shimadzu
Water and ethanol in the coating composition using GC-7A
The amount of leu was measured. Gaskuropac as column
Using k56, the temperature program was introduced at 100 ° C, 2 mi
n holding, temperature rising rate 10 ° C / min, final 200 ° C, 16
It was kept at min. TCD is used for the detector, and it is made separately.
From the area ratio with the internal standard,
The amount of rucor was calculated. Weight of water relative to silica precursor
The ratio is based on the weight of the silica precursor, for convenience,
If the total amount of silane is converted to silica,
It was calculated from the weight of water obtained by the gas chromatography method. Siri
When converted to mosquito, the weight is, for example, alkoxysila.
If 1 mol of tetramethoxysilane is used as the amine, 1
Mole of SiO 2Since it is converted to silica, its weight is 6
It is 0.1 g. When using multiple alkoxysilanes
Is the sum of silica calculated from the respective mole fractions.
The weight is the weight converted to silica.

【0054】比誘電率:低抵抗率(0.01〜0.1
Ω)シリコンウェハー上に本発明の組成物を用いた低誘
電率膜を形成し、SSM社製495型自動水銀CV測定
装置を用いて1MHzにおける比誘電率(k)を求め
た。 化学機械研磨(CMP)試験:絶縁膜形成用組成物を用
いて形成した低誘電率材料からなる薄膜を研磨スラリ
ー、研磨パッドを用いて、4.8psiの押圧を印可し
ながら回転数150rpmで2分間研磨した。研磨後の
低誘電率膜の表面を目視および光学顕微鏡にて観察を行
い、剥離の有無およびその程度を調べた。研磨スラリー
はシリカゾル系(シリカ濃度13%、一次粒径30n
m、pH=10.8(アンモニア性))のものを使用し
た。研磨パッドは発泡ポリウレタン系パッド(厚さ約
1.8mm)を使用した。 ○:研磨面に傷および剥離なし ×:研磨面に剥離、傷が見られる
Specific permittivity: low resistivity (0.01 to 0.1
Ω) A low dielectric constant film using the composition of the present invention was formed on a silicon wafer, and the relative dielectric constant (k) at 1 MHz was determined using an SSM 495 type automatic mercury CV measuring device. Chemical mechanical polishing (CMP) test: A thin film made of a low dielectric constant material formed by using a composition for forming an insulating film is used as a polishing slurry and a polishing pad while applying a pressure of 4.8 psi at a rotational speed of 150 rpm for 2 minutes. Polished for minutes. The surface of the low dielectric constant film after polishing was observed visually and with an optical microscope to examine the presence or absence of peeling and the extent of peeling. The polishing slurry is silica sol type (silica concentration 13%, primary particle size 30n
m, pH = 10.8 (ammoniacal)) was used. As the polishing pad, a polyurethane foam pad (thickness: about 1.8 mm) was used. ◯: No scratch or peeling on the polished surface ×: Peeling or scratch on the polished surface

【0055】保存安定性:本発明における膜形成用組成
物をガラス瓶に密栓して23℃で1ヶ月放置した。放置
前後のサンプルを2000rpm、60秒のスピンコー
ト条件で塗布し、上記実施例1記載の方法で焼成した時
の膜厚を分光エリプソメーター(Jovin Yvon社製UVISE
L)にてSiO2 −ボイドモデルを用いて測定し、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。 ○:変化率5%未満 ×:変化率5%以上
Storage stability: The film-forming composition of the present invention was sealed in a glass bottle and left at 23 ° C. for 1 month. The sample before and after standing was applied under spin coating conditions of 2000 rpm for 60 seconds, and the film thickness when baked by the method described in Example 1 above was measured by a spectroscopic ellipsometer (UVISE manufactured by Jovin Yvon).
L) was measured using a SiO 2 -void model, and the rate of change {[(thickness of sample after leaving-thickness of sample before leaving) / thickness of sample before leaving] × 100} It was calculated and evaluated according to the following criteria. ◯: Change rate of less than 5% ×: Change rate of 5% or more

【0056】冷凍安定性:ガラス瓶に密栓し、−20℃
で7日間静置した後、内容物の外観を観察した。 ○:透明で均一な溶液 △:相分離のある溶液 ×:固体 ヤング率:MTS Systems Corporation社製ナノインデ
ンター DCMで測定した。測定方法は、バーコビッチ型の
ダイヤモンド製圧子を試料に押し込み、一定荷重に達す
るまで負荷したのちそれを除き、変位をモニターするこ
とにより荷重―変位曲線を求めた。表面はコンタクトス
ティフネスが200N/mになる条件で認識した。硬度の算出
は、以下の式による。
Freezing stability: glass bottles were tightly stoppered, -20 ° C
After standing still for 7 days, the appearance of the contents was observed. ◯: Transparent and uniform solution Δ: Phase-separated solution ×: Solid Young's modulus: Measured with Nano Indenter DCM manufactured by MTS Systems Corporation. The measurement method was as follows: A Berkovich type diamond indenter was pressed into a sample, and after a certain load was applied, the load was removed and the load-displacement curve was obtained by monitoring the displacement. The surface was recognized under the condition that the contact stiffness was 200 N / m. The hardness is calculated by the following formula.

【0057】H=P/A ここで、Pは印加した荷重であり、接触面積Aは接触深
さhc の関数で次式により、実験的に求めた。 A=24.56hc 2 この接触深さは圧子の変位hと次の関係にある。 hc =h−εP/S ここでεは0.75、Sは除荷曲線の初期勾配である。
ヤングモジュラスの算出はスネドンの式によって求め
た。 Er =(√π・S) /2√A ここで、複合弾性率Er は次式で表される。 Er =[(1−νs2)/Es + (1−νi2)/Ei ]−
1 ここで、νはポアソン比、添字Sはサンプル、iは圧子
を表す。本発明ではνi =0.07、Ei =1141G
Pa、また本材料のポアッソン比は未知であるがνs =
0.18としてサンプルのヤングモジュラスEs を算出
した。尚、本発明におけるヤングモジュラスは、0.5
μ〜1μmの膜厚で測定した。
H = P / A Here, P is the applied load, and the contact area A is a function of the contact depth hc and is experimentally obtained by the following equation. A = 24.56 hc 2 This contact depth has the following relationship with the displacement h of the indenter. hc = h-εP / S where ε is 0.75 and S is the initial slope of the unloading curve.
The Young's modulus was calculated by Sneddon's formula. Er = (√π · S) / 2√A Here, the composite elastic modulus Er is expressed by the following equation. Er = [(1-νs2) / Es + (1-νi2) / Ei]-
1 Here, ν represents Poisson's ratio, subscript S represents a sample, and i represents an indenter. In the present invention, ν i = 0.07, Ei = 1141 G
Pa, and the Poisson's ratio of this material is unknown, but νs =
The Young's modulus Es of the sample was calculated as 0.18. The Young's modulus in the present invention is 0.5
It was measured at a film thickness of μ to 1 μm.

【0058】膜厚均一性:本発明の組成物から調製した
低誘電率膜を、目視による観察を行った結果を次のよう
に評価した。 ○:干渉縞、放射状縞などの模様のみられない均一な膜 △:面内に干渉縞のみえる膜 ×:放射状縞 耐熱性:本発明の組成物を用いて作成した低誘電率膜を
島津社製熱重量分析装置TA−50を用い、流量40m
l/minのAr雰囲気下、425℃において2時間保
持したときの重量減少率を測定した。
Uniformity of film thickness: The low dielectric constant film prepared from the composition of the present invention was visually observed, and the results were evaluated as follows. ◯: A uniform film without interference fringes, radial fringes, etc. Δ: A film with in-plane interference fringes ×: Radial fringe heat resistance: A low dielectric constant film prepared by using the composition of the present invention is manufactured by Shimadzu Corporation. Using thermogravimetric analyzer TA-50, flow rate 40m
The weight reduction rate was measured after holding at 425 ° C. for 2 hours in an Ar atmosphere of 1 / min.

【0059】膜厚:分光エリプソメーター(Jobin Yvon
製UVISEL)により、SiO2 −ボイドモデルを用いて測
定した。 微量金属分析:絶縁膜形成用組成物約10gを白金るつ
ぼに入れて精秤し、ヒーターで溶媒を蒸発させた後、酸
素気流中で500℃、2時間加熱した。これに48%フ
ッ酸を加えて得た残留物を硝酸で溶解した。これを水で
20ccに定容して作成した検液中のナトリウムおよび
鉄の量を日立製作所製フレームレス原子吸光光度計にて
分析し、絶縁膜形成用組成物中の濃度に換算した。
Film Thickness: Spectroscopic Ellipsometer (Jobin Yvon
Manufactured by UVISEL) using a SiO 2 -void model. Trace metal analysis: About 10 g of the composition for forming an insulating film was put in a platinum crucible and precisely weighed. After evaporating the solvent with a heater, the composition was heated in an oxygen stream at 500 ° C. for 2 hours. The residue obtained by adding 48% hydrofluoric acid was dissolved in nitric acid. The amounts of sodium and iron in the test solution prepared by adjusting the volume of this to 20 cc with water were analyzed by a flameless atomic absorption spectrophotometer manufactured by Hitachi Ltd. and converted into the concentration in the composition for forming an insulating film.

【0060】[0060]

【実施例1】第一の工程として、メチルトリエトキシシ
ラン71.3g、1,2−ビストリエトキシシリルエタ
ン70.9g、テトラエトキシシラン41.7gを混合
し、これに水57.6gおよび水湿潤スルホン酸型陽イ
オン交換樹脂(オルガノ社製アンバーリストRCP−1
60M)12ml(水9.2g含有)を混合したものを
室温で滴下した。滴下後、50℃、4時間攪拌して加水
分解および脱水縮合反応を行い、イオン交換樹脂をろ別
した。
Example 1 As a first step, 71.3 g of methyltriethoxysilane, 70.9 g of 1,2-bistriethoxysilylethane and 41.7 g of tetraethoxysilane were mixed, and 57.6 g of water and wet with water were mixed in the mixture. Sulfonic acid type cation exchange resin (Amberlist RCP-1 manufactured by Organo Corporation)
A mixture of 60 ml of 12 ml (containing 9.2 g of water) was added dropwise at room temperature. After the dropping, the mixture was stirred at 50 ° C. for 4 hours to carry out hydrolysis and dehydration condensation reaction, and the ion exchange resin was filtered off.

【0061】次に第二の工程として、ろ別した溶液10
0gに、有機ポリマーとして、ポリエチレングリコール
ジメチルエーテル(数平均分子量Mn=600:80w
t%水溶液)33.8gを加えた。これに第三の工程と
して、ロータリーエバポレーターで50℃、30分の減
圧処理を行うことで、水およびエタノールを留去した。
次いで第四の工程として、留去残留物に、プロピレング
リコールモノメチルエーテル83.6g、水108.9
gおよびエタノール3.7gを加えることで、固形分濃
度10wt%、有機ポリマー濃度10wt%、水30w
t%およびエタノール4wt%の本発明の組成物を作成
した。
Next, as a second step, the filtered solution 10
In 0 g, as an organic polymer, polyethylene glycol dimethyl ether (number average molecular weight Mn = 600: 80 w
t% aqueous solution) 33.8 g was added. As a third step, a reduced pressure treatment was carried out at 50 ° C. for 30 minutes with a rotary evaporator to distill off water and ethanol.
Then, as a fourth step, 83.6 g of propylene glycol monomethyl ether and 108.9 of water were added to the distillation residue.
g and ethanol 3.7g, solid content concentration 10wt%, organic polymer concentration 10wt%, water 30w
A composition of the present invention was made at t% and 4 wt% ethanol.

【0062】[0062]

【実施例2】実施例1の操作と比較して、留去残留物へ
の添加量を、プロピレングリコールモノメチルエーテル
174.6g、水115.5gおよびエタノール1.9
gに変えた以外、実施例1同様の操作で、固形分濃度5
wt%、有機ポリマー濃度5wt%、水30wt%およ
びエタノール4wt%である本発明の組成物を作成し
た。
Example 2 Compared to the procedure of Example 1, the amount added to the distillation residue was 174.6 g of propylene glycol monomethyl ether, 115.5 g of water and 1.9 of ethanol.
A solid content concentration of 5 was obtained by the same operation as in Example 1 except that g was changed to g.
A composition of the present invention was made having wt%, organic polymer concentration 5 wt%, water 30 wt% and ethanol 4 wt%.

【実施例3】実施例1の操作と比較して、留去残留物へ
の添加量を、プロピレングリコールモノメチルエーテル
4.9g、水38.4gに変え、エタノールを添加しな
かった以外、実施例1同様の操作で、固形分濃度14w
t%、有機ポリマー濃度14wt%、水30wt%およ
びエタノール4wt%である本発明の組成物を作成し
た。
Example 3 Compared to the operation of Example 1, except that the amount added to the distillation residue was changed to 4.9 g of propylene glycol monomethyl ether and 38.4 g of water, and ethanol was not added. 1 same operation, solid content concentration 14w
A composition of the present invention was prepared having t%, organic polymer concentration 14 wt%, water 30 wt% and ethanol 4 wt%.

【0063】[0063]

【実施例4】実施例1の操作と比較して、ポリエチレン
グリコールジメチルエーテル(数平均分子量Mn=60
0:80wt%水溶液)の添加量を20.3gに変えた
以外、実施例1同様の操作で、固形分濃度10wt%、
有機ポリマー濃度6wt%、水30wt%およびエタノ
ール4wt%である本発明の組成物を作成した。
Example 4 Compared to the operation of Example 1, polyethylene glycol dimethyl ether (number average molecular weight Mn = 60
(0:80 wt% aqueous solution), except that the addition amount was changed to 20.3 g, the solid content concentration was 10 wt%,
A composition of the present invention having an organic polymer concentration of 6 wt%, water of 30 wt% and ethanol of 4 wt% was prepared.

【実施例5】実施例1の操作と比較して、留去残留物に
添加した添加物をプロピレングリコールモノメチルエー
テルから乳酸エチルに変えた以外、実施例1同様の操作
で、固形分濃度10wt%、有機ポリマー濃度10wt
%、水30wt%およびエタノール4wt%である本発
明の組成物を作成した。
Example 5 Compared to the procedure of Example 1, the procedure of Example 1 was repeated except that the additive added to the distillation residue was changed from propylene glycol monomethyl ether to ethyl lactate, and the solid content concentration was 10 wt%. , Organic polymer concentration 10wt
%, 30 wt% water and 4 wt% ethanol were made.

【0064】[0064]

【実施例6】実施例5の操作と比較して、留去残留物へ
の添加量を、乳酸エチル88.6g、水9.5gおよび
エタノール1.9gに変えた以外、実施例5同様の操作
で、固形分濃度10wt%、有機ポリマー濃度10wt
%、水7wt%およびエタノール4wt%である本発明
の塗布組成物を作成した。
Example 6 The same as Example 5 except that the amount added to the distillation residue was changed to 88.6 g of ethyl lactate, 9.5 g of water and 1.9 g of ethanol in comparison with the operation of Example 5. By operation, solid concentration 10wt%, organic polymer concentration 10wt
%, 7 wt% water and 4 wt% ethanol were prepared.

【実施例7】実施例5の操作と比較して、留去残留物へ
の添加量を、乳酸エチル82.6g、水15.5gおよ
びエタノール1.9gに変えた以外、実施例5同様の操
作で、固形分濃度10t%、有機ポリマー濃度10wt
%、水10wt%およびエタノール4wt%である本発
明の塗布組成物を作成した。
[Example 7] The same as Example 5 except that the amount added to the distillation residue was changed to 82.6 g of ethyl lactate, 15.5 g of water and 1.9 g of ethanol in comparison with the operation of Example 5. By operation, solid concentration 10t%, organic polymer concentration 10wt
%, Water 10 wt% and ethanol 4 wt% were prepared.

【0065】[0065]

【実施例8】実施例1の操作と比較して、メチルトリエ
トキシシランおよび1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンの使用量をそれぞれ53.5gおよび88.6g、
にした以外、実施例1同様の操作で本発明の組成物を作
成した。
Example 8 Compared to the procedure of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane and 1,2-bistriethoxysilylethane used were 53.5 g and 88.6 g, respectively.
A composition of the present invention was prepared in the same manner as in Example 1, except that

【実施例9】実施例1の操作と比較して、1,2−ビス
トリエトキシシリルエタン70.9gの代わりにビスト
リメトキシシリルメタン51.3gを用いた以外、実施
例1と同様の操作で本発明の組成物を作成した。
[Example 9] The same procedure as in Example 1 was carried out except that 51.3 g of bistrimethoxysilylmethane was used instead of 70.9 g of 1,2-bistriethoxysilylethane in comparison with the operation of Example 1. A composition of the invention was made.

【0066】以上実施例1から実施例9までで得られた
絶縁膜形成用組成物について保存安定性、液均一性、冷
凍安定性の試験を行った。またこの絶縁膜形成用組成物
を用いて、下記のように低誘電率材料の作成を行った。
シリコン基板上に絶縁膜形成用組成物5ccを滴下後、
毎分2000回転で振り切り、回転塗布法により塗布を
行った。次にこれを120℃、空気中で1分間加熱して
溶媒を除去した。ここまでの工程は東京エレクトロン株
式会社製の塗布装置Cleantrack ACT8SODを使用して行っ
た。次にこれを1気圧の窒素中で150℃から400℃
まで毎分10℃の昇温速度で加熱後、400℃に保持し
て30分焼成し、低誘電率材料からなる薄膜を得た。こ
の処理は縦型熱処理炉(光洋リンドバーグ社製VF−1
000LP)で行った。
The above-mentioned compositions for forming an insulating film obtained in Examples 1 to 9 were tested for storage stability, liquid uniformity, and freezing stability. In addition, a low dielectric constant material was prepared as follows using this insulating film forming composition.
After dropping 5 cc of the composition for forming an insulating film on the silicon substrate,
The coating was applied by a spin coating method by shaking off at 2000 rpm. Next, this was heated at 120 ° C. in air for 1 minute to remove the solvent. The processes up to this point were performed using a coating device Cleantrack ACT8 SOD manufactured by Tokyo Electron Limited. Next, this is placed in nitrogen at 1 atm from 150 ° C to 400 ° C.
After heating at a temperature rising rate of 10 ° C. per minute, the temperature was kept at 400 ° C. and baked for 30 minutes to obtain a thin film made of a low dielectric constant material. This treatment is performed using a vertical heat treatment furnace (VF-1 manufactured by Koyo Lindbergh Co., Ltd.
000 LP).

【0067】[0067]

【実施例10】実施例3において作成した本発明の組成
物を、塗布回転数を1000rpmにした以外、実施例
1から9までと同様の方法で用いて、低誘電率材料から
なる薄膜を得た。
Example 10 A thin film made of a low dielectric constant material was obtained by using the composition of the present invention prepared in Example 3 in the same manner as in Examples 1 to 9 except that the coating rotation speed was 1000 rpm. It was

【実施例11】実施例3において、プロピレングリコー
ルメチルエーテルを乳酸エチルに変えた以外、実施例3
と同様に本発明の組成物を作成した。この組成物を、塗
布回転数を1000rpmにした以外、実施例1から9
までと同様の方法で用いて、低誘電率材料からなる薄膜
を得た。このようにして得た低誘電率材料薄膜につい
て、膜厚、比誘電率、ヤング率、CMP耐性、耐熱性評
価、膜厚均一性の評価を行った。結果を表1に示す。
Example 11 Example 3 was repeated except that propylene glycol methyl ether was changed to ethyl lactate in Example 3.
A composition of the present invention was prepared in the same manner as in. This composition was applied to Examples 1 to 9 except that the coating speed was 1000 rpm.
Using the same method as above, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained. The low dielectric constant material thin film thus obtained was evaluated for film thickness, relative dielectric constant, Young's modulus, CMP resistance, heat resistance evaluation, and film thickness uniformity. The results are shown in Table 1.

【0068】[0068]

【比較例1−1】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンの使用量をそれぞれ107.0g、35.5gにし
た以外、実施例1同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を
作成した。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法
で低誘電率材料からなる薄膜を得た。この薄膜について
ヤング率を測定したところ、1.4GPaであった。
Comparative Example 1-1 Same as Example 1 except that the amounts of methyltriethoxysilane and 1,2-bistriethoxysilylethane used were 107.0 g and 35.5 g, respectively, as compared with the operation of Example 1. A composition for forming an insulating film was prepared by the operation of. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. When the Young's modulus of this thin film was measured, it was 1.4 GPa.

【0069】[0069]

【比較例1−2】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンの使用量をそれぞれ107.0g、70.9gにし
て、テトラエトキシシランを使用しない以外、実施例1
同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成した。この組
成物を用いて、実施例1と同様の方法で低誘電率材料か
らなる薄膜を得た。この薄膜についてヤング率を測定し
たところ、1.8GPaであった。
[Comparative Example 1-2] Compared with the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane and 1,2-bistriethoxysilylethane used were 107.0 g and 70.9 g, respectively, and tetraethoxysilane was used. Example 1 except not
A composition for forming an insulating film was prepared by the same operation. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. The Young's modulus of this thin film was measured and found to be 1.8 GPa.

【0070】[0070]

【比較例1−3】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンの使用量をそれぞれ71.3g、106.4gにし
て、テトラエトキシシランを使用しない以外、実施例1
同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成した。この組
成物を用いて、実施例1と同様の方法で低誘電率材料か
らなる薄膜を得た。この薄膜についてヤング率を測定し
たところ、1.8GPaであった。比較例1−1から比
較例1−3までの低誘電率材料からなる薄膜について
は、実施例1から実施例11までのものより低いヤング
率しか得られなかった。
[Comparative Example 1-3] Compared with the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane and 1,2-bistriethoxysilylethane used were changed to 71.3 g and 106.4 g, respectively, and tetraethoxysilane was used. Example 1 except not
A composition for forming an insulating film was prepared by the same operation. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. The Young's modulus of this thin film was measured and found to be 1.8 GPa. Regarding the thin films of the low dielectric constant materials of Comparative Examples 1-1 to 1-3, the Young's modulus lower than those of Examples 1 to 11 was obtained.

【0071】[0071]

【比較例1−4】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンおよびテトラエトキシシランの使用量をそれぞれ1
7.8g、124.1gおよび41.7gにした以外、
実施例1同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成し
た。この絶縁膜形成用組成物は合成の段階で成分の一部
がゲル化したため、塗布・焼成により低誘電率材料から
なる薄膜を得ることができなかった。
[Comparative Example 1-4] Compared with the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane, 1,2-bistriethoxysilylethane and tetraethoxysilane used were each 1
Except for 7.8g, 124.1g and 41.7g,
A composition for forming an insulating film was prepared in the same manner as in Example 1. Since a part of the components of this composition for forming an insulating film gelled at the synthesis stage, it was not possible to obtain a thin film made of a low dielectric constant material by coating and baking.

【0072】[0072]

【比較例1−5】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンおよびテトラエトキシシランの使用量をそれぞれ1
7.8g、88.6gおよび83.4gにした以外、実
施例1同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成した。
この絶縁膜形成用組成物も合成の段階で成分の一部がゲ
ル化したため、塗布・焼成により低誘電率材料からなる
薄膜を得ることができなかった。
[Comparative Example 1-5] Compared to the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane, 1,2-bistriethoxysilylethane and tetraethoxysilane used were each 1
An insulating film forming composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amounts were changed to 7.8 g, 88.6 g and 83.4 g.
Since a part of the components of this composition for forming an insulating film gelled at the synthesis stage, it was not possible to obtain a thin film made of a low dielectric constant material by coating and baking.

【0073】[0073]

【比較例1−6】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンおよびテトラエトキシシランの使用量をそれぞれ7
1.3g、141.8gおよび83.4gにした以外、
実施例1同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成し
た。この絶縁膜形成用組成物について保存安定性を評価
したところ、表1に示すように、実施例1から実施例1
1までで得られた絶縁膜形成用組成物に比べて劣る結果
が得られた。
[Comparative Example 1-6] Compared to the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane, 1,2-bistriethoxysilylethane and tetraethoxysilane used were each 7
Except for 1.3g, 141.8g and 83.4g,
A composition for forming an insulating film was prepared in the same manner as in Example 1. When the storage stability of this insulating film forming composition was evaluated, as shown in Table 1, Examples 1 to 1
The results were inferior to those of the insulating film-forming compositions obtained up to 1.

【0074】[0074]

【比較例2−1】実施例1の操作と比較して、添加した
有機ポリマーをポリエチレングリコール−α−メチルエ
ーテル−ω−ペンチルエーテルに変えた以外、実施例1
同様の操作で絶縁膜形成用組成物を作成した。この組成
物を用いて、実施例1と同様の方法で低誘電率材料から
なる薄膜を得た。実施例1から実施例11までで得られ
た低誘電率材料からなる薄膜がいずれも3.5μm以上
の膜厚までクラックを発生しなかったのに対し、本比較
例の薄膜は1.5μmでクラックを発生した。
Comparative Example 2-1 Compared to the procedure of Example 1, Example 1 was repeated except that the added organic polymer was changed to polyethylene glycol-α-methyl ether-ω-pentyl ether.
A composition for forming an insulating film was prepared by the same operation. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. While the thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11 did not generate cracks up to a thickness of 3.5 μm or more, the thin film of this comparative example had a thickness of 1.5 μm. A crack has occurred.

【0075】[0075]

【比較例2−2】実施例1の操作と比較して、メチルト
リエトキシシラン、1,2−ビストリエトキシシリルエ
タンおよびテトラエトキシシランの使用量をそれぞれ8
9.1g、53.2gおよび41.7gにした以外、実
施例1同様の操作で、絶縁膜形成用組成物を作成した。
この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で低誘電率
材料からなる薄膜を得た。実施例1から実施例11まで
で得られた低誘電率材料からなる薄膜がいずれも3.5
μm以上の膜厚までクラックを発生しなかったのに対
し、本比較例の薄膜は1.4μmでクラックを発生し
た。
[Comparative Example 2-2] Compared to the operation of Example 1, the amounts of methyltriethoxysilane, 1,2-bistriethoxysilylethane and tetraethoxysilane used were each 8
An insulating film-forming composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the amounts were changed to 9.1 g, 53.2 g, and 41.7 g.
Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. The thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11 are all 3.5.
While no cracks were generated up to a film thickness of μm or more, the thin film of this comparative example was cracked at 1.4 μm.

【0076】[0076]

【比較例3−1】実施例1の操作と比較して、添加した
有機ポリマーの数平均分子量をMn600からMn25
0に変えた以外、実施例1同様の操作で絶縁膜形成用組
成物を作成した。この組成物を用いて、実施例1と同様
の方法で低誘電率材料からなる薄膜を得た。この薄膜に
ついて比誘電率を測定したところ、実施例1から実施例
11までで得られた低誘電率材料からなる薄膜に比べて
大幅に高い2.48という値が得られた。
[Comparative Example 3-1] Compared with the operation of Example 1, the number average molecular weight of the added organic polymer was changed from Mn600 to Mn25.
A composition for forming an insulating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that the composition was changed to 0. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. When the relative dielectric constant of this thin film was measured, a value of 2.48, which was significantly higher than that of the thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11, was obtained.

【0077】[0077]

【比較例3−2】実施例1の操作と比較して、添加した
有機ポリマーの数平均分子量をMn=1200に変えた
以外、実施例1と同様の操作で絶縁膜形成用組成物を作
成した。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で
低誘電率材料からなる薄膜を得た。この薄膜について耐
熱性を測定したところ、1.2%という値が得られた。
この値は実施例1から実施例11までで得られた低誘電
率材料からなる薄膜に比べて2倍ないし3倍まで悪化し
ている。
[Comparative Example 3-2] An insulating film-forming composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the number average molecular weight of the added organic polymer was changed to Mn = 1200 as compared with the operation in Example 1. did. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. When the heat resistance of this thin film was measured, a value of 1.2% was obtained.
This value is 2 to 3 times worse than the thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11.

【0078】[0078]

【比較例4−1】実施例1の操作と比較して、1,2−
ビストリエトキシシリルエタンの代わりに1,6−ビス
トリエトキシシリルヘキサンを用いた以外、実施例1と
同様の操作で絶縁膜形成用組成物を作成した。この組成
物について保存安定性を測定したところ、実施例1から
実施例11までで得られた絶縁膜形成用組成物より劣っ
た結果しか得られなかった。
[Comparative Example 4-1] Compared with the operation of Example 1, 1,2-
A composition for forming an insulating film was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1,6-bistriethoxysilylhexane was used instead of bistriethoxysilylethane. When the storage stability of this composition was measured, the results were inferior to those of the insulating film forming compositions obtained in Examples 1 to 11.

【0079】[0079]

【比較例5−1】実施例1の操作と比較して、留去残留
物への添加量を、プロピレングリコールモノメチルエー
テル94.6g、水3.5gおよびエタノール1.9g
に変えた以外、実施例1同様の操作で、固形分濃度10
wt%、有機ポリマー濃度10wt%、水4wt%およ
びエタノール4wt%である絶縁膜形成用組成物を作成
した。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で低
誘電率材料からなる薄膜を得た。この薄膜の膜厚均一性
を測定した結果を表1に示す。この薄膜には放射状の膜
厚不均一(いわゆるストライエーション)が発生してい
た。その結果、実施例1から実施例11までで得られた
低誘電率材料からなる薄膜に比べ均一性は大幅に悪化し
ている。
[Comparative Example 5-1] Compared with the operation of Example 1, the addition amount to the distillation residue was 94.6 g of propylene glycol monomethyl ether, 3.5 g of water and 1.9 g of ethanol.
With the same operation as in Example 1 except that the solid content concentration was changed to 10
A composition for forming an insulating film having a wt%, an organic polymer concentration of 10 wt%, water of 4 wt% and ethanol of 4 wt% was prepared. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results of measuring the film thickness uniformity of this thin film. Radial non-uniformity of film thickness (so-called striation) occurred in this thin film. As a result, the uniformity is significantly deteriorated as compared with the thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11.

【0080】[0080]

【比較例5−2】実施例1の操作と比較して、留去残留
物への添加量を、プロピレングリコールモノメチルエー
テル2.6g、水95.5gおよびエタノール1.9g
に変えた以外、実施例1同様の操作で、固形分濃度10
wt%、有機ポリマー濃度10wt%、水50wt%お
よびエタノール4wt%である絶縁膜形成用組成物を作
成した。この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で
低誘電率材料からなる薄膜を得た。この薄膜の膜厚均一
性を測定した結果を表1に示す。この薄膜にはストライ
エーションは発生していなかったが、実施例1から実施
例11までで得られた低誘電率材料からなる薄膜に比べ
均一性は大幅に悪化している。これは気化熱の大きい水
の比率が高いため、塗布時に基板上の温度分布が発生し
やすく、膜厚の不均一を招いたためと推定される。
[Comparative Example 5-2] Compared with the operation of Example 1, the addition amount to the distillation residue was 2.6 g of propylene glycol monomethyl ether, 95.5 g of water and 1.9 g of ethanol.
With the same operation as in Example 1 except that the solid content concentration was changed to 10
A composition for forming an insulating film having a wt%, an organic polymer concentration of 10 wt%, water of 50 wt% and ethanol of 4 wt% was prepared. Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results of measuring the film thickness uniformity of this thin film. Striation did not occur in this thin film, but the uniformity was significantly deteriorated as compared with the thin films made of the low dielectric constant materials obtained in Examples 1 to 11. It is presumed that this is because the ratio of water having a large heat of vaporization is high, so that the temperature distribution on the substrate is likely to occur during coating, which causes nonuniformity of the film thickness.

【0081】[0081]

【比較例6−1】実施例1の操作と比較して、留去残留
物に添加した添加物をプロピレングリコールモノメチル
エーテルからプロピレングリコールメチルエーテルアセ
テートに変えた以外、実施例1同様の操作で、固形分濃
度10wt%、有機ポリマー濃度10wt%、水30w
t%およびエタノール4wt%である絶縁膜形成用組成
物を作成した。この組成物は調製時に組成物の固化に起
因する白濁が発生したため、低誘電率材料からなる薄膜
を形成することができなかった。
COMPARATIVE EXAMPLE 6-1 Compared with the procedure of Example 1, the procedure of Example 1 was repeated except that the additive added to the distillation residue was changed from propylene glycol monomethyl ether to propylene glycol methyl ether acetate. Solid content concentration 10wt%, organic polymer concentration 10wt%, water 30w
An insulating film forming composition containing t% and ethanol 4 wt% was prepared. When this composition was prepared, white turbidity was generated due to solidification of the composition, so that a thin film made of a low dielectric constant material could not be formed.

【0082】[0082]

【比較例6−2】実施例1の操作と比較して、留去残留
物に添加した添加物をプロピレングリコールモノメチル
エーテルからシクロペンタノンに変えた以外、実施例1
同様の操作で、固形分濃度10wt%、有機ポリマー濃
度10wt%、水30wt%およびエタノール4wt%
である絶縁膜形成用組成物を作成した。この組成物の冷
凍安定性を測定した結果を表1に示す。実施例1から実
施例11までで得られた絶縁膜形成用組成物に比べ劣っ
た結果しか得られなかった。このため、この溶媒を使用
した場合は、絶縁膜形成用組成物の保管に好適な温度範
囲が狭くなる。
[Comparative Example 6-2] Compared with the operation of Example 1, Example 1 was repeated except that the additive added to the distillation residue was changed from propylene glycol monomethyl ether to cyclopentanone.
By the same operation, solid content concentration 10 wt%, organic polymer concentration 10 wt%, water 30 wt% and ethanol 4 wt%
The following composition for forming an insulating film was prepared. The results of measuring the freeze stability of this composition are shown in Table 1. Only inferior results were obtained as compared with the insulating film forming compositions obtained in Examples 1 to 11. Therefore, when this solvent is used, the temperature range suitable for storing the insulating film forming composition is narrowed.

【0083】[0083]

【比較例6−3】実施例1の操作と比較して、留去残留
物に添加した添加物をプロピレングリコールモノメチル
エーテルからエタノールに変えた以外、実施例1同様の
操作で、固形分濃度10wt%、有機ポリマー濃度10
wt%、水30wt%およびエタノール4wt%である
絶縁膜形成用組成物を作成した。この組成物を用いて、
実施例1と同様の方法で低誘電率材料からなる薄膜を得
た。この薄膜には顕著なストライエーションが発生して
いた。また膜厚均一性は21%であり、実施例1から実
施例11までで得られた薄膜と比較して大幅に悪化して
いた。
Comparative Example 6-3 Compared to the operation of Example 1, the procedure of Example 1 was repeated, except that the additive added to the distillation residue was changed from propylene glycol monomethyl ether to ethanol. %, Organic polymer concentration 10
An insulating film forming composition containing wt%, water 30 wt% and ethanol 4 wt% was prepared. With this composition,
In the same manner as in Example 1, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained. Significant striation occurred in this thin film. The film thickness uniformity was 21%, which was significantly worse than the thin films obtained in Examples 1 to 11.

【0084】[0084]

【比較例7−1】メチルトリエトキシシラン71.3
g、1,2−ビストリエトキシシリルエタン70.9
g、テトラエトキシシラン41.7gを混合し、これに
水66.8gおよび0.01mol/l硫酸0.06g
を混合したものを室温で滴下した。滴下後、50℃4時
間攪拌して加水分解および脱水縮合反応を行い、絶縁膜
形成用組成物を得た。この組成物中に含まれる微量金属
の濃度を実施例1と同様の方法で測定した結果を表1に
示す。実施例1と比較してナトリウムが約100倍、鉄
が約6倍に増加していた。
[Comparative Example 7-1] Methyltriethoxysilane 71.3
g, 1,2-bistriethoxysilylethane 70.9
g, and 41.7 g of tetraethoxysilane are mixed, and 66.8 g of water and 0.06 g of 0.01 mol / l sulfuric acid are mixed therein.
The mixture of was added dropwise at room temperature. After the dropping, the mixture was stirred at 50 ° C. for 4 hours to carry out hydrolysis and dehydration condensation reaction to obtain an insulating film forming composition. Table 1 shows the results of measuring the concentrations of trace metals contained in this composition by the same method as in Example 1. Compared with Example 1, sodium increased about 100 times and iron increased about 6 times.

【0085】[0085]

【比較例8−1】メチルトリエトキシシラン71.3
g、1,2−ビストリエトキシシリルエタン70.9
g、テトラエトキシシラン41.7gを混合したもの
に、プロピレングリコールモノメチルエーテル200.
0gを添加し、これに水57.6gおよび水湿潤スルホ
ン酸型陽イオン交換樹脂(オルガノ社製アンバーリスト
RCP−160M)12ml(水9.2g含有)を混合
したものを室温で滴下した。滴下後、50℃4時間攪拌
して加水分解および脱水縮合反応を行い、イオン交換樹
脂をろ別した。ろ別した溶液100gに有機ポリマーと
して、ポリエチレングリコールジメチルエーテル(数平
均分子量Mn=600:80wt%水溶液)18.8g
を加えたものから、ロータリーエバポレーターで50
℃、30分の減圧処理を行うことで、水およびエタノー
ルを留去した。留去残留物に、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル48.0gを水42.2gおよびエタ
ノール4.6gを加えることで、固形分濃度10wt
%、有機ポリマー濃度10wt%、水30wt%および
エタノール4wt%の絶縁膜形成用組成物を作成した。
この組成物を用いて、実施例1と同様の方法で低誘電率
材料からなる薄膜を得た。この薄膜についてCMP耐性
を測定したところ、実施例1から実施例11までで得ら
れた薄膜に比べ大幅に悪化していた。
[Comparative Example 8-1] Methyltriethoxysilane 71.3
g, 1,2-bistriethoxysilylethane 70.9
g and 41.7 g of tetraethoxysilane are mixed, and propylene glycol monomethyl ether 200.
0 g was added, and a mixture of 57.6 g of water and 12 ml of a water-wet sulfonic acid type cation exchange resin (Amberlyst RCP-160M manufactured by Organo Corporation) (containing 9.2 g of water) was added dropwise at room temperature. After the dropping, the mixture was stirred at 50 ° C. for 4 hours to carry out hydrolysis and dehydration condensation reaction, and the ion exchange resin was filtered off. 18.8 g of polyethylene glycol dimethyl ether (number average molecular weight Mn = 600: 80 wt% aqueous solution) as an organic polymer in 100 g of the filtered solution
From the one with the addition of 50 on a rotary evaporator.
Water and ethanol were distilled off by performing a reduced pressure treatment at 30 ° C. for 30 minutes. Propylene glycol monomethyl ether (48.0 g) and water (42.2 g) and ethanol (4.6 g) were added to the distillation residue to give a solid concentration of 10 wt.
%, Organic polymer concentration 10 wt%, water 30 wt%, and ethanol 4 wt%, an insulating film forming composition was prepared.
Using this composition, a thin film made of a low dielectric constant material was obtained in the same manner as in Example 1. When the CMP resistance of this thin film was measured, it was significantly deteriorated as compared with the thin films obtained in Examples 1 to 11.

【0086】[0086]

【表1】 [Table 1]

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明によれば、CMP耐性やクラック
耐性などの機械特性に優れ、かつ塗布特性にも優れた低
誘電率材料を形成するのに適した絶縁膜形成用組成物で
あって、保存安定性に優れた絶縁膜形成用組成物を得る
ことができる。
According to the present invention, a composition for forming an insulating film, which is suitable for forming a low dielectric constant material having excellent mechanical properties such as CMP resistance and crack resistance and excellent coating properties, is provided. A composition for forming an insulating film having excellent storage stability can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 183/02 C09D 183/02 183/04 183/04 183/14 183/14 H01L 21/768 H01L 21/90 S Fターム(参考) 4J002 CH02Y CH05Y CP03X CP08X CP09X 4J038 DF021 DF022 DF051 DF052 DL031 DL032 DL161 DL162 HA156 JA17 JA26 JA56 LA02 MA14 NA11 NA21 NA26 5F033 QQ48 QQ74 RR23 SS22 WW00 WW03 XX17 XX24 5F058 BA04 BA08 BA20 BC02 BF46 BH01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C09D 183/02 C09D 183/02 183/04 183/04 183/14 183/14 H01L 21/768 H01L 21 / 90 SF term (reference) 4J002 CH02Y CH05Y CP03X CP08X CP09X 4J038 DF021 DF022 DF051 DF052 DL031 DL032 DL161 DL162 HA156 JA17 JA26 JA56 LA02 MA14 NA11 NA21 NA26 5F033 QQ48 QQ74 RR23 SS22 BF58BA02 BA02 BA02 BA02 BA24 BA24 WH00 WW03 XX03

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機ポリマーと、下記成分A、B並びに
C、及び/又はこれら成分の加水分解物、縮合物を含有
する絶縁膜形成用組成物であって、成分A、B並びに
C、及び/又はこれら成分の加水分解物、縮合物に由来
するケイ素原子が原子数比でそれぞれ成分Aおよび/ま
たはその加水分解物、縮合物に由来するケイ素原子が2
0%以上45%以下、成分Bのケイ素原子が30%以上
60%以下および成分Cのケイ素原子が10%以上30
%以下の範囲にあることを特徴とする絶縁膜形成用組成
物。 成分A:R1 Si(OR2 3 (式中、R1 およびR2
は1価の有機基) 成分B:(R3 O)3 Si−R5 −Si(OR4
3(式中、R3 およびR4 は1価の有機基、R5 は2価
の有機基) 成分C:Si(OR6 4 (式中、R6 は1価の有機
基)
1. An insulating film forming composition comprising an organic polymer and the following components A, B and C, and / or a hydrolyzate or condensate of these components, wherein the components A, B and C, and / Or the silicon atom derived from the hydrolyzate or condensate of these components has a number of silicon atoms derived from the component A and / or its hydrolyzate or condensate in the atomic ratio of 2 respectively.
0% or more and 45% or less, the silicon atom of component B is 30% or more and 60% or less, and the silicon atom of component C is 10% or more and 30% or more
% Or less, the composition for forming an insulating film. Component A: R 1 Si (OR 2 ) 3 (wherein R 1 and R 2
A monovalent organic group) Component B: (R 3 O) 3 Si -R 5 -Si (OR 4)
3 (In the formula, R 3 and R 4 are monovalent organic groups, R 5 is a divalent organic group) Component C: Si (OR 6 ) 4 (In the formula, R 6 is a monovalent organic group)
【請求項2】 有機ポリマーがポリエチレングリコール
ジメチルエーテルであることを特徴とする請求項1に記
載の絶縁膜形成用組成物。
2. The insulating film-forming composition according to claim 1, wherein the organic polymer is polyethylene glycol dimethyl ether.
【請求項3】 ポリエチレングリコールジメチルエーテ
ルの数平均分子量が400以上1000以下であること
を特徴とする請求項2に記載の絶縁膜形成用組成物。
3. The insulating film-forming composition according to claim 2, wherein the number average molecular weight of polyethylene glycol dimethyl ether is 400 or more and 1000 or less.
【請求項4】 成分Bの構造が(R3 O)3 Si−(C
2 m −Si(OR4 3 (式中、m=1または2)
であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載
の絶縁膜形成用組成物。
4. The structure of component B is (R 3 O) 3 Si— (C
H 2) m -Si (OR 4 ) 3 ( where, m = 1 or 2)
The insulating film-forming composition according to claim 2 or 3, wherein
【請求項5】 絶縁膜形成用組成物全体に対する重量比
で5%以上40%以下の水を含有することを特徴とする
請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
5. The insulating film-forming composition according to claim 1, which contains 5% or more and 40% or less by weight of water relative to the entire insulating film-forming composition.
【請求項6】 プロピレングリコールメチルエーテルま
たはそのエステル、乳酸エステルのうち少なくとも1種
を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに
記載の絶縁膜形成用組成物。
6. The insulating film-forming composition according to claim 1, which contains at least one of propylene glycol methyl ether, its ester, and lactate ester.
【請求項7】 成分A、成分B並びに成分Cの加水分解
および縮合反応をイオン交換樹脂の存在下で行うことを
特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の絶縁膜形成
用組成物。
7. The insulating film-forming composition according to claim 1, wherein the hydrolysis and condensation reactions of the components A, B and C are carried out in the presence of an ion exchange resin. .
【請求項8】 成分A、成分B並びに成分Cの加水分解
および縮合反応を、沸点が100℃以下のアルコール中
で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載
の絶縁膜形成用組成物。
8. The insulating film formation according to claim 1, wherein the hydrolysis and condensation reactions of the component A, the component B and the component C are carried out in an alcohol having a boiling point of 100 ° C. or lower. Composition.
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