JP2000181069A - 感光性ポリシラザン組成物及びパタ―ン化されたポリシラザン膜の形成方法 - Google Patents

感光性ポリシラザン組成物及びパタ―ン化されたポリシラザン膜の形成方法

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Tatsuro Nagahara
達郎 長原
Hideki Matsuo
英樹 松尾
Tomoko Aoki
倫子 青木
Kazuhiro Yamada
一博 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポジ型レジストとして使用することができる
感光性ポリシラザン組成物を提供すること。 【解決手段】 ポリシラザン、特にポリメチルシラザン
又はポリフェニルシラザンと光酸発生剤とを含む感光性
ポリシラザン組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、感光性ポリシラザ
ン組成物、特に光による微細パターニング加工が可能な
膜を形成しうる光分解性ポリシラザン組成物、並びにこ
のような組成物を用いてパターン化されたポリシラザン
膜及び絶縁膜を形成する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製作工程にフォトレジ
ストが用いられることは周知である。フォトレジストに
は、光照射により現像液に溶けにくくなるネガ型と、逆
に光照射により現像液に溶けやすくなるポジ型とがあ
る。このようなフォトレジストには多くの高度な特性が
要求されている。特に、微細化の一途をたどっている半
導体デバイスの加工は、それに用いられるフォトレジス
トにも高い解像度を要求している。一般に、ネガ型に比
べてポジ型の方が高い解像度を達成することができる。
また、半導体デバイスの微細パターニング加工にはドラ
イエッチング法が用いられることが多く、フォトレジス
トには酸素プラズマに耐えること(耐酸素プラズマ性)
も要求される。フォトレジスト材料としては、一般にア
クリル系ポリマーをはじめ多種多様な有機材料が用いら
れている。フォトレジストは、パターニング加工(エッ
チング処理)の完了後に酸素プラズマによるアッシング
(灰化処理)及び/または適当な溶媒によって除去され
る。
【0003】一方、半導体デバイスや液晶表示装置の製
作においては、層間絶縁膜をはじめ様々な要素がパター
ニング加工されている。このような要素は、一般に半導
体デバイス等の製造工程(例えば、CVDによる配線蒸
着工程)において400℃を超える高温に晒される。従
って、有機材料では耐熱性が不十分であり、無機材料の
使用が望まれる。特に、パターン化されたシリカ系セラ
ミックス膜は、耐熱性の他、耐磨耗性、耐蝕性、絶縁
性、透明性、等にも優れた被膜として半導体デバイス、
液晶表示装置、プリント回路基板、等に有用であること
が知られている。例えば、特開平5−88373号公報
に、基板上にポリシラザンを含む塗布液を塗布して塗膜
を形成し、該塗膜に酸化雰囲気下で紫外線をパターン状
に照射して紫外線露光部分を硬化させた後、紫外線未露
光部分を除去することによりセラミックス膜パターンを
形成する方法が記載されている。上記のセラミックス膜
パターンは、光照射部分が硬化して残留するのでネガ型
のフォトレジストであると見ることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、半導
体デバイス等の加工は微細化の一途をたどっている。こ
のため、レジストのタイプとしては解像度の高いポジ型
であって耐酸素プラズマ性の高い材料が望まれる。ま
た、パターニングした被膜を層間絶縁膜として残留させ
て使用する場合には、上記の微細化に伴う要件の他、層
間絶縁膜として要求される高耐熱性、低誘電率、透明
性、等にも優れた材料が望まれる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
重ねた結果、ポリシラザンに光酸発生剤を添加すると、
意外にも光の照射によりポリシラザンが分解し、その後
の現像により光照射部分が除去されてパターン化された
ポリシラザン膜が得られることを見い出し、本発明に到
達した。
【0006】すなわち、本発明によると、 〔1〕ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシ
ラザン組成物、及び 〔2〕ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシ
ラザン組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光を
パターン状に照射する工程と、前記塗膜の照射された部
分を溶解除去する工程とを含んで成る、パターン化され
たポリシラザン膜の形成方法が提供される。本発明の好
ましい実施態様を以下に列挙する。 〔3〕前記ポリシラザンが主として下記一般式(I):
【0007】
【化1】
【0008】(上式中、R1 、R2 、R3 はそれぞれ独
立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアル
キル基、アリール基、これらの基以外でケイ素又は窒素
に直結する部分が炭素である基、アルキルシリル基、ア
ルキルアミノ基又はアルコキシ基を表す。)で表される
骨格を含む数平均分子量100〜50,000のポリシ
ラザン又はその変性物であることを特徴とする、〔1〕
項に記載の感光性ポリシラザン組成物。 〔4〕前記ポリシラザンが主として下記一般式(II): −(SiR4 (NR5 1.5 n − (II) (上式中、R4 及びR5 はそれぞれ独立に水素原子、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール
基、これらの基以外でケイ素又は窒素に直結する部分が
炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基又
はアルコキシ基を表し、ここでnは任意の整数であ
る。)で表される骨格を含む数平均分子量100〜10
0,000のポリシラザンであることを特徴とする、
〔1〕項に記載の感光性ポリシラザン組成物。 〔5〕前記式(II)中、R4 がメチル基又はフェニル基
であり且つR5 が水素であることを特徴とする、〔4〕
項に記載の感光性ポリシラザン組成物。 〔6〕前記ポリシラザンの変性物が、主たる繰り返し単
位として−(RSiN 3 )−、−(RSiN2 O)−、
−(RSiNO2 )−及び−(RSiO3 )−〔式中、
Rはアルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、ア
リール基、アルキルアミノ基又はアルキルシリル基であ
る〕を含む数平均分子量300〜100,000のポリ
オルガノシロキサザンであることを特徴とする、〔3〕
項に記載の感光性ポリシラザン組成物。
【0009】〔7〕前記光酸発生剤が過酸化物であるこ
とを特徴とする、〔1〕項又は〔3〕〜〔6〕項のいず
れか一項に記載の感光性ポリシラザン組成物。 〔8〕前記過酸化物がt−ブチルペルオキシベンゾエー
ト、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキ
シカルボニル)ベンゾフェノン、またはα,α’−ビス
(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼンであ
ることを特徴とする、〔7〕項に記載の感光性ポリシラ
ザン組成物。
〔9〕さらに増感色素を含むことを特徴とする、〔1〕
項又は〔3〕〜〔8〕項のいずれか一項に記載の感光性
ポリシラザン組成物。 〔10〕前記増感色素がクマリン、ケトクマリン及びそ
れらの誘導体並びにチオピリリウム塩の中から選ばれた
ことを特徴とする、
〔9〕項に記載の感光性ポリシラザ
ン組成物。 〔11〕さらに酸化触媒を含むことを特徴とする、
〔9〕又は〔10〕項に記載の感光性ポリシラザン組成
物。 〔12〕前記酸化触媒がプロピオン酸パラジウムである
ことを特徴とする、〔11〕項に記載の感光性ポリシラ
ザン組成物。
【0010】〔13〕前記溶解除去工程を弱アルカリ水
溶液を用いて行うことを特徴とする、〔2〕項に記載の
方法。 〔14〕〔2〕項に記載の方法により形成されたパター
ン化されたポリシラザン膜を、周囲雰囲気において放置
又は焼成することによりシリカ系セラミックス被膜に転
化させる工程を含んで成る、パターン化された絶縁膜の
形成方法。
【0011】本発明によると、ポリシラザンに光酸発生
剤を添加することにより、光をパターン状に照射するこ
とによりポリシラザンが分解し、その後の現像によりパ
ターン化されたポリシラザン膜が得られる。パターン化
されたポリシラザン膜は、そのままフォトレジストとし
て用いることができる。本発明によるフォトレジストは
ポジ型であるため解像度が高く、しかも有機材料系のレ
ジストよりも耐酵素プラズマ性が高くなる。特に、本発
明によるポリシラザン膜は、耐酸素プラズマ性が高いた
め、2層レジスト法におけるシリコン含有レジストの代
替材料として非常に有用である。また、本発明によりパ
ターン化されたポリシラザン膜を長時間放置又は焼成す
ることにより、層間絶縁膜として好適な高耐熱性、低誘
電率、透明性、等に優れたパターン化されたシリカ系セ
ラミックス被膜が得られる。
【0012】本発明の感光性ポリシラザン組成物に増感
色素を含めることにより、高圧水銀灯などの安価な光源
を用いたポジ型パターニングが可能となる。さらに、増
感色素を含む本発明の組成物に酸化触媒を含めることに
より、パターニング後の被膜焼成時に当該増感色素を分
解させることができ、液晶表示装置などの層間絶縁膜と
して有用な透明なシリカ系セラミックス被膜が得られ
る。また、本発明による感光性ポリシラザン組成物に顔
料を添加することにより、耐熱性、絶縁性、硬度に優れ
パターン精度の良好なカラーフィルターやブラックマト
リックスを製作することができる。
【0013】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明で用いるポリシラザンは、ポリシラザン単独は勿論
のこと、ポリシラザンと他のポリマーとの共重合体やポ
リシラザンと他の化合物との混合物でも利用できる。用
いるポリシラザンには、鎖状、環状又は架橋構造を有す
るもの、あるいは分子内にこれら複数の構造を同時に有
するものがあり、これら単独でもあるいは混合物でも利
用できる。
【0014】用いるポリシラザンの代表例としては下記
のようなものがあるが、これらに限定されるものではな
い。得られる膜の硬度や緻密性の点からはペルヒドロポ
リシラザンが好ましく、可撓性の点ではオルガノポリシ
ラザンが好ましい。これらポリシラザンの選択は、当業
者であれば用途に合わせて適宜行うことができる。上記
一般式(I)でR1 、R2 及びR3 に水素原子を有する
ものは、ペルヒドロポリシラザンであり、その製造法
は、例えば特公昭63−16325号公報、D. Seyfert
h らCommunication of Am. Cer. Soc., C-13, January
1983. に報告されている。これらの方法で得られるもの
は、種々の構造を有するポリマーの混合物であるが、基
本的には分子内に鎖状部分と環状部分を含み、
【0015】
【化2】
【0016】の化学式で表わすことができる。ペルヒド
ロポリシラザンの構造の一例を以下に示す。
【0017】
【化3】
【0018】一般式(I)でR1 及びR2 に水素原子、
3 にメチル基を有するポリシラザンの製造方法は、D.
Seyferth らPolym. Prepr., Am. Chem. Soc., Div. Po
lym.Chem., 25, 10(1984)に報告されている。この方
法により得られるポリシラザンは、繰り返し単位が−
(SiH2 NCH3 )−の鎖状ポリマーと環状ポリマー
であり、いずれも架橋構造をもたない。一般式(I)で
1 及びR3 に水素原子、R2 に有機基を有するポリオ
ルガノ(ヒドロ)シラザンの製造法は、D. Seyferth ら
Polym. Prepr., Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.,
25, 10(1984)、特開昭61−89230号公報、同6
2−156135号公報に報告されている。これらの方
法により得られるポリシラザンには、−(R2 SiHN
H)−を繰り返し単位として、主として重合度が3〜5
の環状構造を有するものや(R3 SiHNH)X 〔(R
2 SiH)1.5 N〕1-X (0.4<x<1)の化学式で
示される分子内に鎖状構造と環状構造を同時に有するも
のがある。
【0019】一般式(I)でR1 に水素原子、R2 及び
3 に有機基を有するポリシラザン、またR1 及びR2
に有機基、R3 に水素原子を有するものは、−(R1
2 SiNR3 )−を繰り返し単位として、主に重合度が
3〜5の環状構造を有している。用いるポリシラザン
は、上記一般式(I)で表わされる単位からなる主骨格
を有するが、一般式(I)で表わされる単位は、上記に
も明らかなように環状化することがあり、その場合には
その環状部分が末端基となり、このような環状化がされ
ない場合には、主骨格の末端はR1 、R2 、R3 と同様
の基又は水素であることができる。ポリオルガノ(ヒド
ロ)シラザンの中には、D. Seyferth らCommunication
ofAm. Cer. Soc., C-132, July 1984. が報告されてい
る様な分子内に架橋構造を有するものもある。一例を下
記に示す。
【0020】
【化4】
【0021】また、特開昭49−69717号公報に報
告されている様なR1 SiX3 (X:ハロゲン)のアン
モニア分解によって得られる架橋構造を有するポリシラ
ザン(R1 Si(NH)X )、あるいはR1 SiX3
びR2 2SiX2 の共アンモニア分解によって得られる下
記の構造を有するポリシラザンも出発材料として用いる
ことができる。
【0022】
【化5】
【0023】また、ポリシラザン変性物として、例えば
下記の構造(式中、側鎖の金属原子であるMは架橋をな
していてもよい)のように金属原子を含むポリメタロシ
ラザンも出発材料として用いることができる。
【0024】
【化6】
【0025】その他、特開昭62−195024号公報
に報告されているような繰り返し単位が〔(SiH2
n (NH)m 〕及び〔(SiH2 r O〕(これら式
中、n、m、rはそれぞれ1、2又は3である)で表さ
れるポリシロキサザン、特開平2−84437号公報に
報告されているようなポリシラザンにボロン化合物を反
応させて製造する耐熱性に優れたポリボロシラザン、特
開昭63−81122号、同63−191832号、特
開平2−77427号公報に報告されているようなポリ
シラザンとメタルアルコキシドとを反応させて製造する
ポリメタロシラザン、特開平1−138108号、同1
−138107号、同1−203429号、同1−20
3430号、同4−63833号、同3−320167
号公報に報告されているような分子量を増加させたり
(上記公報の前4者)、耐加水分解性を向上させた(後
2者)、無機シラザン高重合体や改質ポリシラザン、特
開平2−175726号、同5−86200号、同5−
331293号、同3−31326号公報に報告されて
いるようなポリシラザンに有機成分を導入した厚膜化に
有利な共重合ポリシラザン、特開平5−238827
号、同6−122852号、同6−299188号、同
6−306329号、同6−240208号、同7−1
96986号公報に報告されているようなポリシラザン
にセラミックス化を促進するための触媒化合物を付加又
は添加したプラスチックやアルミニウムなどの金属への
施工が可能で、より低温でセラミックス化する低温セラ
ミックス化ポリシラザンなども同様に使用できる。
【0026】本発明において特に好適なポリシラザンは
主として下記一般式(II): −(SiR4 (NR5 1.5 n − (II) (上式中、R4 及びR5 はそれぞれ独立に水素原子、ア
ルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール
基、これらの基以外でケイ素又は窒素に直結する部分が
炭素である基、アルキルシリル基、アルキルアミノ基又
はアルコキシ基を表し、ここでnは任意の整数であ
る。)で表される骨格を含む数平均分子量100〜10
0,000、好ましくは300〜10,000のポリシ
ラザンである。最も好適なポリシラザンは、式(II)
中、R4 がメチル基であり且つR5 が水素であるポリメ
チルシラザン又は、式(II)中、R4 がフェニル基であ
り且つR5が水素であるポリフェニルシラザンである。
このようなポリシラザンは、通常のポリシラザンを合成
する際のアンモノリシスにおいて、出発原料にR4 Si
Cl3 を使用することにより容易に得られる。すなわ
ち、ポリメチルシラザンはCH3 SiCl3 から、ポリ
フェニルシラザンはC6 5 SiCl3 から、それぞれ
得られる。ポリシラザンを合成する際のアンモノリシス
については、例えば本出願人による特公昭63−163
25号公報を参照されたい。
【0027】本発明において好適なポリシラザン変性物
として、主たる繰り返し単位として−(RSiN3
−、−(RSiN2 O)−、−(RSiNO2 )−及び
−(RSiO3 )−〔式中、Rはアルキル基、アルケニ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミノ
基又はアルキルシリル基である〕を含む数平均分子量3
00〜100,000のポリオルガノシロキサザンが挙
げられる。このようなポリオルガノシロキサザンは、一
般式Rn SiX4-n 〔式中、Rはアルキル基、アルケニ
ル基、シクロアルキル基、アリール基、アルキルアミノ
基又はアルキルシリル基であり、Xはハロゲン原子であ
り、そしてnは1又は2である〕で示される有機ハロシ
ランを、アンモニア及び水と反応させることにより製造
することができる。このようなポリオルガノシロキサザ
ンは、高温で処理した場合でも低い誘電率を示す焼成膜
を得ることができるので、特に層間絶縁膜の前駆体とし
て有用である。また、ポリオルガノシロキサザンの場
合、主鎖に含まれる酸素含有量を変化させることにより
焼成膜の比誘電率を制御でき、所望の比誘電率を容易に
得ることができるという利点もある。このようなポリオ
ルガノシロキサザン及びその製造方法の詳細について
は、本出願人による特願平10−528633号明細書
を参照されたい。
【0028】本発明による感光性ポリシラザン組成物は
光酸発生剤を含む。光酸発生剤は、その固有の感光波長
域にある光の照射により直接的に又は、増感色素を使用
する場合にはその増感色素が励起される波長域にある光
の照射により間接的に、励起状態にされる。励起状態と
なった光酸発生剤によりポリシラザンのSi−N結合が
開裂し、ダングリングボンドの状態を経て雰囲気中の水
分との反応することによりシラノール(Si−OH)結
合が生成するものと考えられる。シラノールは後述の現
像液に可溶であるため、感光性ポリシラザン組成物の塗
膜の光照射部分のみが溶解除去され、ポジ型のパターニ
ングが達成される。
【0029】当該光酸発生剤は過酸化物であることがで
きる。過酸化物系の光酸発生剤の具体例として、3,
3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボ
ニル)ベンゾフェノン、t−ブチルペルオキシベンゾエ
ート、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサ
ノンペルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシ
ド、メチルアセトアセテートペルオキシド、アセチルア
セトンペルオキシド、1,1−ビス(t−ヘキシルペル
オキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,
1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、
1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)3,3,5−ト
リメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルペルオキシ−
2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチル
ペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)シクロドデカン、2,2−ビス(t−ブ
チルペルオキシ)ブタン、n−ブチル 4,4−ビス
(t−ブチルペルオキシ)バレレート、2,2−ビス
(4,4−ジ−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)
プロパン、p−メンタンヒドロペルオキシド、ジイソプ
ロピルベンゼンヒドロペルオキシド、1,1,3,3−
テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロ
ペルオキシド、t−ヘキシルヒドロペルオキシド、t−
ブチルヒドロペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルペル
オキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシ
ド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−
2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、
イソブチリルペルオキシド、3,5,5−トリメチルヘ
キサノイルペルオキシド、オクタノイルペルオキシド、
ラウロイルペルオキシド、ステアロイルペルオキシド、
コハク酸ペルオキシド、m−トルオイルベンゾイルペル
オキシド、ベンゾイルペルオキシド、ジ−n−プロピル
ペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシ
ル)ペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチ
ルペルオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシル
ペルオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルペ
ルオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキ
シブチル)ペルオキシジカーボネート、α,α’−ビス
(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼ
ン、クミルペルオキシネオデカノエート、1,1,3,
3−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、
1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオ
デカノエート、t−ヘキシルペルオキシネオデカノエー
ト、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキ
シルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシピバ
レート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキ
シ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−
2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘ
キサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオ
キシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオ
キシ 2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキ
シ 2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ
イソブチレート、t−ヘキシルペルオキシイソプロピル
モノカーボネート、t−ブチルペルオキシマレイン酸、
t−ブチルペルオキシ 3,5,5−トリメチルヘキサ
ノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、2,5−
ジメチル−2,5−(m−トルオイルペルオキシ)ヘキ
サン、t−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネ
ート、t−ブチルペルオキシ 2−エチルヘキシルモノ
カーボネート、t−ヘキシルペルオキシベンゾエート、
2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルペルオキ
シ)ヘキサン、t−ブチルペルオキシアセテート、t−
ブチルペルオキシ−m−トルオイルベンゾエート、ビス
(t−ブチルペルオキシ)イソフタレート、t−ブチル
ペルオキシアリルモノカーボネート、t−ブチルトリメ
チルシリルペルオキシド、2,3−ジメチル−2,3−
ジフェニルブタン、1,3−ジ(t−ブチルペルオキシ
カルボニル)ベンゼン、等が挙げられる。
【0030】当該光酸発生剤は、ナフトキノンジアジド
スルホン酸エステル又はニトロベンジルエステルである
こともできる。ナフトキノンジアジドスルホン酸エステ
ル系の光酸発生剤の具体例として、1,2−ナフトキノ
ン−(2)−ジアジド−5−スルホン酸クロライド、
1,2−ナフトキノン−(2)−ジアジド−4−スルホ
ン酸クロライド、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフ
ェノンと6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−
ナフタレン−1−スルホン酸との(モノ〜トリ)エステ
ル、2,3,4,4’−トリヒドロキシベンゾフェノン
と6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタ
レン−1−スルホン酸との(モノ〜トリ)エステル、等
が挙げられる。ニトロベンジルエステル系の光酸発生剤
の具体例として、ニトロベンジルトシレート、ジニトロ
ベンジルトシレート、ニトロベンジルクロライド、ジニ
トロベンジルクロライド、ニトロベンジルブロミド、ジ
ニトロベンジルブロミド、ニトロベンジルアセテート、
ジニトロベンジルアセテート、ニトロベンジルトリクロ
ロアセテート、ニトロベンジルトリフルオロアセテー
ト、等が挙げられる。その他の光酸発生剤としてベンゾ
イントシレートも有用である。必要に応じてこれらの光
酸発生剤を組み合わせて使用することもできる。
【0031】本発明による感光性ポリシラザン組成物
は、上記光酸発生剤を、その種類及び用途に応じ、一般
にポリシラザン重量に対して0.05〜50重量%の量
で含有する。光酸発生剤の含有量が0.05重量%より
も少ないと、分解反応速度が極めて遅くなり、反対に5
0重量%よりも多くなると、ポリシラザン由来の特徴で
ある緻密な膜が得難くなる。光酸発生剤は、ポリシラザ
ン重量に対して0.1〜20重量%、より好ましくは1
〜20重量%の量で含まれることが好ましい。
【0032】本発明による感光性ポリシラザン組成物の
調製は、ポリシラザンに上記光酸発生剤を添加すること
により行われる。光酸発生剤を均一に混合することが好
ましく、そのためにはポリシラザンと光酸発生剤を十分
に攪拌しながら混合することや、それぞれを後述の溶剤
に溶かして希釈してから混合することが望ましい。特
に、混合に際して光酸発生剤が固体である場合には、こ
れを溶剤に溶かしてから混合することが好ましい。添加
時の温度や圧力に特に制限はなく、室温、大気圧下で添
加を行うことができる。但し、光酸発生剤が励起されな
いよう、その添加時から後述の現像工程に至るまでは、
使用する光酸発生剤の感光波長を含まない環境下、好ま
しくは暗所、で作業することが望ましい。
【0033】本発明による感光性ポリシラザン組成物に
増感色素を混合すると有利な場合がある。光酸発生剤に
よっては、例えば3,3’,4,4’−テトラ(t−ブ
チルペルオキシカルボニル)ベンゾフェノンのように、
それ自体が励起される波長域が約330nmより短いも
のがある。光照射を、KrF系(248nm)、ArF
系(193nm)、等のエキシマレーザーを使用して行
う場合には、光酸発生剤が直接励起されるので増感色素
は必要がない。しかしながら、高圧水銀灯(360〜4
30nm)などの安価な光源を用いる場合には、当該波
長域で励起される増感色素を組み合わせることにより間
接的に光酸発生剤を励起させることができる。このよう
に、増感色素を組み合わせることにより、本発明の感光
性ポリシラザン組成物は常用の安価な光源を用いたパタ
ーニングが可能となる。
【0034】本発明の感光性ポリシラザン組成物に使用
することができる増感色素として、クマリン、ケトクマ
リン及びそれらの誘導体、チオピリリウム塩、等、具体
的には、p−ビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、7
−ジメチルアミノ−4−メチルキノロン−2、7−アミ
ノ−4−メチルクマリン、4,6−ジメチル−7−エチ
ルアミノクマリン、2−(p−ジメチルアミノスチリ
ル)−ピリジルメチルヨージド、7−ジエチルアミノク
マリン、7−ジエチルアミノ−4−メチルクマリン、
2,3,5,6−1H,4H−テトラヒドロ−8−メチ
ルキノリジノ−<9,9a,1−gh>クマリン、7−
ジエチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、7
−ジメチルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、
7−アミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、2,
3,5,6−1H,4H−テトラヒドロキノリジノ−<
9,9a,1−gh>クマリン、7−エチルアミノ−6
−メチル−4−トリフルオロメチルクマリン、7−エチ
ルアミノ−4−トリフルオロメチルクマリン、2,3,
5,6−1H,4H−テトラヒドロ−9−カルボエトキ
シキノリジノ−<9,9a,1−gh>クマリン、3−
(2’−N−メチルベンズイミダゾリル)−7−N,N
−ジエチルアミノクマリン、N−メチル−4−トリフル
オロメチルピペリジノ−<3,2−g>クマリン、2−
(p−ジメチルアミノスチリル)−ベンゾチアゾリルエ
チルヨージド、3−(2’−ベンズイミダゾリル)−7
−N,N−ジエチルアミノクマリン、3−(2’−ベン
ゾチアゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノクマリ
ン、並びに下式で表されるピリリウム塩及びチオピリリ
ウム塩が挙げられる。
【0035】
【化7】
【0036】さらに別の増感色素の具体例として以下の
化合物が挙げられる。
【0037】
【化8】
【0038】特に好適な増感色素は、7−ジエチルアミ
ノ−4−メチルクマリン及び7−ジエチルアミノ−4−
トリフルオロメチルクマリンである。増感色素を組み合
わせる場合、本発明による感光性ポリシラザン組成物
中、上記増感色素を、ポリシラザン重量に対して一般に
0.05〜50重量%、好ましくは1〜20重量%の量
で含有させればよい。
【0039】本発明による感光性ポリシラザン組成物に
増感色素を混合した場合には、得られる被膜が着色する
ことがある。当該組成物をフォトレジストとして使用す
る場合には、所望のパターニング加工の終了後に当該レ
ジストを除去するので、レジストの着色が問題となるこ
とはほとんどない。しかしながら、本発明の組成物を用
いてパターニングされた層間絶縁膜を製作する場合な
ど、増感色素を含む被膜をパターニング後に除去するこ
となく使用する場合には、焼成後の被膜が可視光に対し
て透明であることが必要な場合もある。このような場合
でも、本発明の組成物に含まれる光酸発生剤が被膜焼成
時に増感色素を分解して被膜を透明化することが可能で
ある。さらに、光反応には直接関与しないが、被膜焼成
時に増感色素を分解せしめる酸化触媒を本発明の組成物
に別途添加することにより、一層透明な被膜を得ること
ができる。このような酸化触媒の例として、プロピオン
酸パラジウム、酢酸パラジウム、アセチルアセトナート
白金、エチルアセトナート白金、パラジウム微粒子、白
金微粒子などの金属の有機化合物や微粒子等が挙げられ
る。酸化触媒を添加する場合、本発明による感光性ポリ
シラザン組成物中、ポリシラザン重量に対して一般に
0.05〜10重量%、好ましくは0.1〜5重量%の
量で含有させればよい。また、このような酸化触媒を添
加することにより、不要な色素を分解し脱色する他、ポ
リシラザンのセラミックス化を促進することもできる。
【0040】本発明の別の態様として、上記の感光性ポ
リシラザン組成物に顔料を添加することにより、耐熱
性、絶縁性、硬度に優れパターン精度の良好なカラーフ
ィルターやブラックマトリックスの作製に適したポリシ
ラザン組成物を得ることができる。本発明による顔料を
含有する感光性ポリシラザン組成物から得られるカラー
フィルターやブラックマトリックスは、顔料がシリカ系
セラミックス中に分散されているため、酸素が遮断され
耐熱性(高温での耐酸化性)に優れると共に、顔料自体
が導電性であってもカラーフィルターやブラックマトリ
ックスとしては絶縁体となる。また、シリカ系セラミッ
クス膜はアクリルやポリイミドといった一般的な有機膜
と比べて硬度が高いので、カラーフィルターやブラック
マトリックスの表面での作業性(膜の堆積、配線付け、
ボンディング作業)が良好となり、歩留りを高めること
ができる。さらに、加熱時にセラミックス膜から発生す
る脱ガス量も一般的な有機膜から発生する脱ガス量より
も非常に少なくなる。
【0041】本発明の感光性ポリシラザン組成物に添加
することができる顔料の例として、グラファイト、カー
ボンブラック、チタンブラック、酸化鉄、銅クロム系ブ
ラック、銅鉄マンガン系ブラック、コバルト鉄クロム系
ブラック、等が挙げられる。顔料添加量は、一般にポリ
シラザン重量に対して0.05〜1000重量%、好ま
しくは10〜500重量%である。顔料を使用する場
合、本発明による顔料を添加した感光性ポリシラザン組
成物の調製は、ポリシラザンに上記光酸発生剤及び/又
は上記増感色素及び/又は上記酸化触媒並びに顔料を添
加することにより行われる。添加順序は特に問題ではな
いが、両者を均一に混合することが好ましく、そのため
には添加時に十分に攪拌しながら混合することや、光酸
発生剤及び/又は上記増感色素及び/又は上記酸化触媒
を後述の溶剤に溶かし又は分散させて希釈してから混合
することが望ましい。
【0042】溶剤を使用する場合には、ベンゼン、トル
エン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、
トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、等の芳香族
化合物;シクロヘキサン;シクロヘキセン;デカヒドロ
ナフタレン;ジペンテン;n−ペンタン、i−ペンタ
ン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−
ヘプタン、n−オクタン、i−オクタン、n−ノナン、
i−ノナン、n−デカン、i−デカン、等の飽和炭化水
素化合物;エチルシクロヘキサン;メチルシクロヘキサ
ン;p−メンタン;ジプロピルエーテル、ジブチルエー
テル、等のエーテル類;メチルイソブチルケトン(MI
BK)等のケトン類;酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシ
ル、ステアリン酸ブチル、等のエステル類、等を使用す
ることが好ましい。これらの溶剤を使用する場合、ポリ
シラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節するために、
2種類以上の溶剤を混合してもよい。
【0043】溶剤の使用量(割合)は、後に採用するコ
ーティング方法により作業性がよくなるように選択さ
れ、また用いるポリシラザンの平均分子量、分子量分
布、その構造によって異なるので、適宜、自由に混合す
ることができる。しかしながら、ポリシラザンの安定性
や製造効率を考慮し、ポリシラザン濃度は0.1〜50
重量%、より好適には0.1〜40重量%とすることが
好ましい。
【0044】また、本発明による感光性ポリシラザン組
成物に、必要に応じて適当な充填剤及び/又は増量剤を
加えることができる。充填剤の例としてはシリカ、アル
ミナ、ジルコニア、マイカを始めとする酸化物系無機物
あるいは炭化珪素、窒化珪素等の非酸化物系無機物の微
粉等が挙げられる。また用途によってはアルミニウム、
亜鉛、銅等の金属粉末の添加も可能である。これら充填
剤は、針状(ウィスカーを含む。)、粒状、鱗片状等種
々の形状のものを単独又は2種以上混合して用いること
ができる。又、これら充填剤の粒子の大きさは1回に適
用可能な膜厚よりも小さいことが望ましい。また充填剤
の添加量はポリシラザン1重量部に対し、0.05重量
部〜10重量部の範囲であり、特に好ましい添加量は
0.2重量部〜3重量部の範囲である。本発明の感光性
ポリシラザン組成物には、必要に応じて各種顔料、レベ
リング剤、消泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、pH調整
剤、分散剤、表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤、流れ止
め剤を加えてもよい。
【0045】本発明によると、上記感光性ポリシラザン
組成物を用いてパターン化されたシリカ系セラミックス
膜を形成する方法も提供される。すなわち、本発明の方
法は、ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシ
ラザン組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光を
パターン状に照射する工程と、前記塗膜の照射された部
分を溶解除去する工程とを含んで成る。
【0046】本発明による感光性ポリシラザン組成物の
塗膜の形成は、一般的な塗布方法、即ち、浸漬、ロール
塗り、バー塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、フロー塗
り、スピンコート、等の方法を採用し、シリコン基板、
ガラス基板、等の適当な基板上で行うことができる。ま
た、基材がフィルムである場合にはグラビア塗布も可能
である。所望により塗膜の乾燥工程を別に設けることも
できる。塗膜は必要に応じて1回又は2回以上繰り返し
て塗布することにより所望の膜厚とすることができる。
所望の膜厚は用途により異なるが、例えば、フォトレジ
ストの場合には0.05〜2μm、層間絶縁膜の場合に
は0.5〜4μm、カラーフィルターやブラックマトリ
ックスの場合には0.3〜3μm、等が目安となる。
【0047】本発明の感光性ポリシラザン組成物の塗膜
を形成した後、該塗膜を乾燥させ且つその後の脱ガス量
を減少させるため、該塗膜をプリベーク(加熱処理)す
ることが好ましい。プリベーク工程は、一般に40〜2
00℃、好ましくは60〜120℃の温度で、ホットプ
レートによる場合には10〜180秒間、好ましくは3
0〜90秒間、クリーンオーブンによる場合には1〜3
0分間、好ましくは5〜15分間、実施することができ
る。
【0048】本発明の感光性ポリシラザン組成物の塗膜
を形成し、必要に応じてプリベーク処理した後、該塗膜
に光をパターン状に照射する。このような光源として
は、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、
エキシマレーザー、等を使用することができる。照射光
としては半導体のような超微細加工を除き、360〜4
30nmの光(高圧水銀灯)を使用することが一般的で
ある。中でも、液晶表示装置の場合には430nmの光
を使用することが多い。このような場合に本発明の感光
性ポリシラザン組成物に増感色素を組み合わせると有利
であることは上述した通りである。照射光のエネルギー
は、光源や所期の膜厚にもよるが、一般に5〜4000
mj/cm2 、好ましくは10〜2000mj/cm2
とする。このエネルギーが5mj/cm2 よりも低いと
ポリシラザンが十分に分解せず、反対に4000mj/
cm2 よりも高いと、露光過多となり、ハレーションの
発生を招く場合がある。
【0049】パターン状に照射するためには一般的なフ
ォトマスクを使用すればよく、そのようなフォトマスク
については当業者であれば周知である。照射の際の環境
は、一般に周囲雰囲気(大気中)や窒素雰囲気とすれば
よいが、ポリシラザンの分解を促進するために酸素含有
量を富化した雰囲気を採用してもよい。
【0050】パターン状に照射を受けた感光性ポリシラ
ザン組成物の露光部分では、ポリシラザンのSi−N結
合が開裂し、ダングリングボンドの状態を経て雰囲気中
の水分との反応することによりシラノール(Si−O
H)結合が生成し、ポリシラザンが分解する。このシラ
ノール結合の生成を促進するために、露光後のポリシラ
ザン組成物に水、好ましくは純水を接触させてもよい。
照射後の塗膜を現像することにより、感光性ポリシラザ
ン組成物の露光部分が除去され、未露光部分が基板上に
残留してパターン(ポジ型)が形成される。残留するポ
リシラザンは後述の現像液にはほとんど膨潤しないの
で、照射光のパターンと分解除去されるポリシラザンの
パターンはほぼ完全に一致し、良好なパターン精度(解
像度)が得られる。
【0051】感光性ポリシラザン組成物の露光部分の除
去、すなわち現像に際しては、現像液としてアルカリ水
溶液を使用することができる。このようなアルカリ水溶
液として、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(T
MAH)、珪酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、等の水溶液が挙げられる。本発明における現
像では、業界標準のアルカリ現像液である約2%のTM
AH水溶液を使用すると便利である。現像に要する時間
は、膜厚や溶剤にもよるが、一般に0.1〜5分、好ま
しくは0.5〜3分である。また、現像処理温度は、一
般に20〜50℃、好ましくは20〜30℃である。
【0052】現像により、感光性ポリシラザン組成物の
露光部分が除去され、パターニングが完了する。パター
ン化されたポリシラザン膜は、そのまま化学耐性の強い
フォトレジストとして用いることができる。本発明によ
るフォトレジストはポジ型であるため解像度が高く、し
かも耐ドライエッチング性の高いフォトレジストとな
る。特に、本発明によるフォトレジストは、耐酸素プラ
ズマ性が高いので、2層レジスト法におけるシリコン含
有レジストの代替材料として非常に有用である。本発明
によるフォトレジストを保護膜として下層又は基板をエ
ッチングした後、用済みとなったフォトレジストを除去
する。本発明のフォトレジストの除去には、上述のポリ
シラザン溶剤を使用してポリシラザンを溶解除去すれば
よい。
【0053】本発明によりパターン化されたポリシラザ
ン膜を層間絶縁膜等として残留させて使用する場合に
は、長時間放置又は焼成することにより、高耐熱性、低
誘電率、透明性、等に優れたシリカ系セラミックス被膜
に転化させればよい。現像後のポリシラザン膜を放置す
る場合、一般に周囲雰囲気(大気中、室温)において長
時間、例えば、1日以上、放置すればよい。また、焼成
する場合には、焼成温度は、用いるポリシラザンの種類
や基板、電子部品、等の耐熱性にもよるが、一般に50
〜1000℃、好ましくは100〜1000℃、より好
ましくは150℃〜450℃とする。焼成時間は、一般
に5分以上、好ましくは10分以上とする。焼成雰囲気
は、一般に周囲雰囲気(大気中)とすればよいが、ポリ
シラザンの酸化を促進するために酸素含有量及び/又は
水蒸気分圧を富化した雰囲気を採用してもよい。このよ
うにして得られたシリカ系セラミックス被膜は、誘電率
5以下、場合によっては誘電率3.3以下、抵抗率10
13Ωcm以上を示すことができる。
【0054】本発明によると、ポリシラザンを直接フォ
トリソグラフィー工程でパターニングできるので、絶縁
膜などのセラミックス膜のパターニング工程で従来のフ
ォトレジストが不要となり、工程の簡略化が図られる。
すなわち、従来法では、図1に示したように、(1)基
板上に絶縁膜を形成するための塗布/焼成工程、(2)
絶縁膜上にレジストを形成するための塗布/プリベーク
工程、(3)フォトマスクを介してパターン状に露光す
るマスク合わせ/露光工程、(4)レジストの現像/ポ
ストベーク工程、(5)絶縁膜のエッチング工程及び
(6)レジストアッシング工程を要するが、本発明によ
ると、図2に示したように、(1)ポリシラザンを塗布
する工程、(2)フォトマスクを介してパターン状に露
光するマスク合わせ/露光工程、(3)現像工程及び
(4)焼成工程を必要とするのみであり、レジスト塗布
/プリベーク工程及びレジストアッシング工程を省くこ
とができ、非常に有利である。
【0055】
【実施例】以下の実施例により本発明をさらに説明す
る。実施例1 ポリフェニルシラザンの20%酢酸ブチル溶液に光酸発
生剤t−ブチルペルオキシベンゾエートをポリフェニル
シラザンに対して15重量%添加した。この溶液をシリ
コンウェハーにスピンコート(回転数1500rpm)
し、塗膜を形成させた。この塗膜を70℃で20分間温
風乾燥した後、所定のパターンを有するフォトマスクを
介して波長248nmのKrFエキシマレーザー光を1
00mJ/cm2 照射した。照射後、塗膜を純水中に2
分間浸漬した。その後、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド(TMAH)の2%水溶液(現像液)に塗膜を
3分間浸漬したところ、塗膜の光照射部分が溶解してフ
ォトマスクに由来するパターンが形成された。パターニ
ングの精度は0.75μm以上であった。パターニング
後の塗膜を、さらに乾燥させ且つその後の脱ガス量を減
少させるため、ホットプレートにより大気雰囲気中、1
70℃で10分間加熱処理した。加熱処理後の塗膜の膜
厚は0.45μmであった。このパターニングされた塗
膜を有するシリコンウェハーをアッシャー(酸素プラズ
マ灰化装置)に入れ、500ミリトル(約66.6P
a)で500W、13.56MHzの高周波電力を投入
し、酸素プラズマに10分間晒した。その後、シリコン
ウェハーを取り出して塗膜の膜厚を測定したところ0.
43μmであり、約96%の残存率を示した。このこと
は、本発明による感光性ポリフェニルシラザンがフォト
レジストとして有用であることを示すものである。
【0056】実施例2 ポリメチルシラザンの15%酢酸シクロヘキシル溶液に
光酸発生剤3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペ
ルオキシカルボニル)ベンゾフェノンをポリメチルシラ
ザンに対して5重量%添加した。この溶液をシリコンウ
ェハーにスピンコート(回転数1500rpm)し、塗
膜を形成させた。この塗膜を70℃で20分間温風乾燥
した後、所定のパターンを有するフォトマスクを介して
波長248nmのKrFエキシマレーザー光を100m
J/cm2 照射した。照射後、塗膜を純水中に2分間浸
漬した。その後、TMAHの2%水溶液(現像液)に塗
膜を3分間浸漬したところ、塗膜の光照射部分が溶解し
てフォトマスクに由来するパターンが形成された。パタ
ーニングの精度は0.75μm以上であった。パターニ
ング後の塗膜を、さらに乾燥させ且つその後の脱ガス量
を減少させるため、ホットプレートにより大気雰囲気
中、170℃で10分間加熱処理した。加熱処理後の塗
膜の膜厚は0.51μmであった。このパターニングさ
れた塗膜を有するシリコンウェハーをアッシャーに入
れ、500ミリトル(約66.6Pa)で500W、1
3.56MHzの高周波電力を投入し、酸素プラズマに
10分間晒した。その後、シリコンウェハーを取り出し
て塗膜の膜厚を測定したところ0.48μmであり、約
94%の残存率を示した。このことは、本発明による感
光性ポリメチルシラザンがフォトレジストとして有用で
あることを示すものである。
【0057】比較例 アクリル系のポジレジスト(TOK社製:OFPR−8
00)をシリコンウェハーに塗布し、約2μmの塗膜を
形成させた。この膜をホットプレートにより大気雰囲気
中、140℃で20分間加熱処理した。このレジスト膜
を実施例1と同様にアッシャー内で酸素プラズマに晒し
たところ、膜はすべて消滅した。
【0058】実施例3 ポリメチルシラザンの15%酢酸シクロヘキシル溶液に
光酸発生剤3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペ
ルオキシカルボニル)ベンゾフェノンをポリメチルシラ
ザンに対して5重量%添加し、さらに増感色素7−ジエ
チルアミノ−4−トリフルオロエチルクマリンをポリメ
チルシラザンに対して10重量%添加した。この溶液を
シリコンウェハーにスピンコート(回転数1500rp
m)し、塗膜を形成させた。この塗膜を50℃で10分
間温風乾燥した後、所定のパターンを有するフォトマス
クを介して高圧水銀灯の光を50mJ/cm2 照射し
た。照射後、塗膜を純水中に2分間浸漬した。その後、
TMAHの2%水溶液(現像液)に塗膜を3分間浸漬し
たところ、塗膜の光照射部分が溶解してフォトマスクに
由来するパターンが形成された。パターニング後の塗膜
をホットプレートにより150℃で3分間予備焼成した
後、300℃のクリーンオーブン内で1時間焼成して塗
膜をセラミックス化した。焼成膜の膜厚は0.50μm
であった。焼成膜は、抵抗率5×1014及び誘電率3.
0を示した。また、焼成膜の透過率は、500nmで9
9.9%、400nmで99.1%を示した。このこと
は、本発明による感光性ポリメチルシラザンが、高絶縁
性、低誘電率、透明性に優れたパターン化可能な層間絶
縁膜としても有用であることを示すものである。
【0059】実施例4 ポリフェニルシラザンの40%ジブチルエーテル溶液に
光酸発生剤α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジ
イソプロピルベンゼンをポリフェニルシラザンに対して
10重量%添加し、さらに下式の増感色素チオピリリウ
ム塩をポリフェニルシラザンに対して5重量%添加し
た。
【0060】
【化9】
【0061】この溶液をシリコンウェハーにスピンコー
ト(回転数1500rpm)し、塗膜を形成させた。こ
の塗膜を70℃で20分間温風乾燥した後、所定のパタ
ーンを有するフォトマスクを介して高圧水銀灯の光を5
0mJ/cm2 照射した。照射後、塗膜を純水中に2分
間浸漬した。その後、TMAHの2%水溶液(現像液)
に塗膜を3分間浸漬したところ、塗膜の光照射部分が溶
解してフォトマスクに由来するパターンが形成された。
パターニング後の塗膜をホットプレートにより150℃
で3分間予備焼成した後、400℃の焼成炉内で1時間
焼成して塗膜をセラミックス化した。焼成膜の膜厚は
2.5μmであった。焼成膜は、抵抗率7×1014及び
誘電率2.9を示した。また、焼成膜の透過率は、50
0nmで99%、400nmで96%を示した。このこ
とは、本発明による感光性ポリフェニルシラザンが、高
絶縁性、低誘電率、透明性に優れたパターン化可能な層
間絶縁膜としても有用であることを示すものである。
【0062】実施例5 ポリフェニルシロキサザン(酸素含有率はSiに対して
10原子%)の15%ジブチルエーテル溶液に光酸発生
剤α,α’−ビス(t−ブチルペルオキシ)ジイソプロ
ピルベンゼンをポリフェニルシロキサザンに対して10
重量%添加し、さらに増感色素チオピリリウム塩を5重
量%添加した。この溶液をシリコンウェハーにスピンコ
ート(回転数1500rpm)し、塗膜を形成させた。
この塗膜を80℃で3分間温風乾燥した後、所定のパタ
ーンを有するフォトマスクを介して高圧水銀灯の光を5
0mJ/cm2 照射した。照射後、塗膜を純水中に2分
間浸漬した。その後、TMAHの2%水溶液(現像液)
に塗膜を3分間浸漬したところ、塗膜の光照射部分が溶
解してフォトマスクに由来するパターンが形成された。
パターニング後の塗膜をホットプレートにより170℃
で5分間予備焼成した後、400℃の焼成炉内で1時間
焼成して塗膜をセラミックス化した。焼成膜の膜厚は
0.35μmであった。焼成膜は、抵抗率5×1014
び誘電率2.7を示した。このことは、本発明による感
光性ポリフェニルシロキサザンが、高絶縁性、低誘電率
に優れたパターン化可能な層間絶縁膜としても有用であ
ることを示すものである。
【0063】実施例6 ポリメチルシラザンの20%PGMEA(プロピレング
リコールモノメチルエーテルアセテート)溶液に、2,
3,4−トリヒドロキシベンゾフェノンと6−ジアゾ−
5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン−1−スル
ホン酸との(モノ、ジ、トリ混合)エステルをポリメチ
ルシラザンに対して5重量%混合した。この溶液をシリ
コンウェハーにスピンコート(3000rpm)し、塗
膜を形成した。この塗膜を90℃で1分間ホットプレー
ト上で乾燥させ、所定のパターンを有するフォトマスク
を介して高圧水銀灯の光を40mJ照射した。照射後1
0分間空気中に放置した後、2.38%TMAH水溶液
に1分間浸漬したところ、光照射部が溶解し、フォトマ
スクに由来するパターンが得られた。この膜を400℃
のクリーンオーブンで30分焼成した後、SEM観察を
行ったところ、最小線幅0.5μmのパターニングが確
認できた。
【0064】
【発明の効果】本発明によると、ポリシラザンに光酸発
生剤を添加することにより、光をパターン状に照射する
ことによりポリシラザンが分解し、その後の現像により
パターン化されたポリシラザン膜が得られる。パターン
化されたポリシラザン膜は、そのままフォトレジストと
して用いることができる。本発明によるフォトレジスト
はポジ型であるため解像度が高く、しかも有機材料系の
レジストよりも耐酸素プラズマ性が高くなる。特に、本
発明によるポリシラザン膜は、耐酸素プラズマ性が高い
ため、2層レジスト法におけるシリコン含有レジストの
代替材料として非常に有用である。また、本発明により
パターン化されたポリシラザン膜を長時間放置又は焼成
することにより、層間絶縁膜として好適な高耐熱性、低
誘電率、透明性、等に優れたパターン化されたシリカ系
セラミックス被膜が得られる。本発明の感光性ポリシラ
ザン組成物に増感色素を含めることにより、高圧水銀灯
などの安価な光源を用いたポジ型パターニングが可能と
なる。さらに、増感色素を含む本発明の組成物に酸化触
媒を含めることにより、パターニング後の被膜焼成時に
当該増感色素を分解させることができ、液晶表示装置な
どの層間絶縁膜として有用な透明なシリカ系セラミック
ス被膜が得られる。また、本発明による感光性ポリシラ
ザン組成物に顔料を添加することにより、耐熱性、絶縁
性、硬度に優れパターン精度の良好なカラーフィルター
やブラックマトリックスを製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来法による絶縁膜のパターニング工程を示す
概略図である。
【図2】本発明によるセラミックス膜のパターニング工
程を示す概略図である。
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) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 青木 倫子 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡1丁目3番1 号 東燃株式会社総合研究所内 (72)発明者 山田 一博 埼玉県入間郡大井町西鶴ヶ岡1丁目3番1 号 東燃株式会社総合研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光
    性ポリシラザン組成物。
  2. 【請求項2】 ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光
    性ポリシラザン組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗
    膜に光をパターン状に照射する工程と、前記塗膜の照射
    された部分を溶解除去する工程とを含んで成る、パター
    ン化されたポリシラザン膜の形成方法。
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