JP2006061762A - Method of forming silica type hardened coat, liquid for improving silica type hardened coat, the silica type hardened coat and electronic part - Google Patents

Method of forming silica type hardened coat, liquid for improving silica type hardened coat, the silica type hardened coat and electronic part Download PDF

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治彰 桜井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of forming a silica type hardened coat having a dielectric constant comparable with, or lower than, that of conventional porous films and sufficiently high mechanical strength. <P>SOLUTION: The method has a first process of causing a liquid containing a first catalyst to permeate into a silica type coat formed on a substrate and a second process of hardening the coat after the treatment of the first process to obtain a silica type hardened coat. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シリカ系硬化被膜の形成方法、シリカ系硬化被膜改善用液体、シリカ系硬化被膜及び電子部品に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a silica-based cured coating, a silica-based cured coating improving liquid, a silica-based cured coating, and an electronic component.

近年、LSI等の半導体素子といった電子デバイス部品において、集積回路の集積度の増大及び素子密度の向上等に伴い、配線間容量が増大して信号伝播速度が低下するという配線遅延の問題が顕在化してきた。例えば、電子デバイス部品の配線間隔がおおよそ0.5μmを超える場合では、むしろトランジスタ遅延によるデバイス全体への影響が支配的であり、配線遅延による影響は比較的小さい。しかしながら、LSIの高集積化に伴い、その配線間隔が約0.5μm以下となると、トランジスタ遅延よりも配線遅延の問題が重大なものとなる。   In recent years, in electronic device components such as semiconductor elements such as LSIs, the problem of wiring delay has become apparent, as the inter-wiring capacity increases and the signal propagation speed decreases as the degree of integration of integrated circuits increases and the element density increases. I have done it. For example, when the wiring interval of the electronic device component exceeds approximately 0.5 μm, the influence of the transistor delay on the entire device is rather dominant, and the influence of the wiring delay is relatively small. However, when the wiring interval becomes about 0.5 μm or less as LSI is highly integrated, the problem of wiring delay becomes more serious than transistor delay.

この配線遅延の問題を軽減する手段として、電子部品に用いられる絶縁材料の低誘電率化が知られている。一般に配線の信号伝搬速度(v)、及び配線材料が接する絶縁材料の比誘電率(ε)は、下記式(2);
v=k/√ε …(2)
で表される関係を示す(式中のkは定数である)。つまり、使用する周波数領域を高くすると共に、絶縁材料の比誘電率(ε)を低減することにより、信号伝搬の高速化が達成される。例えば、従来から、比誘電率4.2程度のCVD法によって形成されるSiO膜が層間絶縁膜の形成材料として用いられている。しかしながら、最近では、配線間隔が0.09μm以下の電子部品も実用化されつつあり、このような配線間隔の電子部品では、比誘電率が2.4以下程度の絶縁材料が切望されている(例えば非特許文献1参照。)。
As a means for reducing the wiring delay problem, it is known to reduce the dielectric constant of an insulating material used for an electronic component. In general, the signal propagation speed (v) of the wiring and the relative dielectric constant (ε) of the insulating material in contact with the wiring material are expressed by the following formula (2):
v = k / √ε (2)
(K in the formula is a constant). That is, by increasing the frequency region to be used and reducing the relative dielectric constant (ε) of the insulating material, signal transmission speed can be increased. For example, conventionally, an SiO 2 film formed by a CVD method having a relative dielectric constant of about 4.2 has been used as a material for forming an interlayer insulating film. However, recently, electronic parts having a wiring interval of 0.09 μm or less are also being put into practical use, and for such electronic parts having a wiring interval, an insulating material having a relative dielectric constant of about 2.4 or less is eagerly desired ( For example, refer nonpatent literature 1.).

誘電率が比較的低い低誘電率材料としては、CVD法により形成する比誘電率3.5程度のSiOF膜、スピンコート法により形成する比誘電率が2.5〜3.0程度の有機ポリマー膜、あるいはシリカ系膜等が挙げられ、これらの膜についての検討がなされている。これらのなかで、今後必要とされる比誘電率(2.4以下)を実現するためには、膜中に空孔(空隙)を有するシリカ系ポーラス膜が有力と考えられており、この膜を層間絶縁被膜として採用するための検討・開発が盛んに行われている。   Examples of the low dielectric constant material having a relatively low dielectric constant include a SiOF film having a relative dielectric constant of about 3.5 formed by a CVD method, and an organic polymer having a relative dielectric constant of about 2.5 to 3.0 formed by a spin coating method. Examples of the film include silica films and silica films. Among these, a silica-based porous film having pores (voids) in the film is considered to be promising in order to achieve a dielectric constant (2.4 or less) that will be required in the future. Studies and developments for adopting as an interlayer insulating film have been actively conducted.

そのようなポーラス膜の形成方法として、例えば特許文献1には、有機SOG材の低誘電率化が提案されている。この方法は、金属アルコキシドの加水分解縮重合物と共に加熱することにより揮発又は分解する特性を有するポリマーを含有してなる組成物から被膜を形成し、この被膜を加熱することによって空孔を形成するものである。
特開平10−283843号公報 ”INTERNATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FOR SEMICONDUCTORS 2002 UPDATE”、[online]、Semiconductor Industry Association、[平成16年8月4日検索]、インターネット<URL:http://public.itrs.net/Files/2002Update/2002Update.pdf>
As a method for forming such a porous film, for example, Patent Document 1 proposes a reduction in dielectric constant of an organic SOG material. In this method, a film is formed from a composition containing a polymer having a property of volatilizing or decomposing by heating together with a hydrolytic condensation polymer of a metal alkoxide, and pores are formed by heating the film. Is.
JP-A-10-283443 "INTERNATIONAL TECHNOLOGY ROADMAP FOR SEMICONDUCTORS 2002 UPDATE", [online], Semiconductor Industry Association, [August 4, 2004 search], Internet <URL: http://public.itrs.net/Files/2002Update/2002Update.pdf >

上記特許文献1に記載のものを始めとする従来のポーラス膜の形成方法は、ポーラス膜の低密度化を比較的容易に実現でき、それによりポーラス膜の比誘電率を低下させることができる。しかしながら、本発明者らは、かかる従来のポーラス膜の形成方法について詳細に検討したところ、従来の形成方法により得られるポーラス膜は、空孔を有しない膜と比較して、その機械強度が著しく低下することを見出した。この機械強度の低下は、CMP時の応力によるポーラス膜の凝集破壊、そのポーラス膜に隣接する層との界面付近での剥離、並びにパッケージング工程での不良発生等、プロセス適合性に大きな問題点を生じさせることとなる。   Conventional porous film forming methods such as those described in Patent Document 1 can realize a relatively low density of the porous film relatively easily, thereby reducing the relative dielectric constant of the porous film. However, the present inventors have studied in detail the method for forming such a conventional porous film. As a result, the mechanical strength of the porous film obtained by the conventional forming method is significantly higher than that of the film having no pores. I found it to decline. This decrease in mechanical strength is a major problem in process suitability, such as cohesive failure of the porous film due to stress during CMP, peeling near the interface with the layer adjacent to the porous film, and occurrence of defects in the packaging process. Will be generated.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、従来のポーラス膜と同等又はそれ以下の比誘電率を有し、しかも十分に機械強度に優れたシリカ系硬化被膜の形成方法を提供することを目的とする。また、本発明は、シリカ系硬化被膜の形成方法に用いるシリカ系硬化被膜改善用液体、その形成方法により得られるシリカ系硬化被膜、及びそのシリカ系硬化被膜を備えた電子部品を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a method for forming a silica-based cured film having a relative dielectric constant equal to or lower than that of a conventional porous film and sufficiently excellent in mechanical strength. The purpose is to do. The present invention also provides a liquid for improving a silica-based cured film used in a method for forming a silica-based cured film, a silica-based cured film obtained by the forming method, and an electronic component including the silica-based cured film. Objective.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法は、基板上に形成されたシリカ系被膜内部に第1の触媒を含有する液体を浸透させる第1工程と、第1工程の後にシリカ系被膜を硬化してシリカ系硬化被膜を得る第2工程とを有し、シリカ系被膜の表面張力が、上記液体の表面張力よりも大きなものであることを特徴とする。   The method for forming a silica-based cured film of the present invention includes a first step of allowing a liquid containing a first catalyst to penetrate into a silica-based coating formed on a substrate, and curing the silica-based coating after the first step. And a second step of obtaining a silica-based cured coating, wherein the surface tension of the silica-based coating is larger than the surface tension of the liquid.

ここで、上記液体の表面張力は、温度25℃、相対湿度40〜60%の条件の下、リング法により測定される。   Here, the surface tension of the liquid is measured by a ring method under conditions of a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 40 to 60%.

このような形成方法により上記課題を解決できる要因は現在のところ詳細には明らかにされていないが、本発明者らはその要因を以下のように考えている。すなわち、従来のポーラス膜の形成方法では、原料組成物に含まれる物質のうちの一部が未反応のままポーラス膜中に残存するため、所望の誘電率及び機械強度を有するポーラス膜を得難くなると推測される。   Although the factors that can solve the above problems by such a forming method are not clarified in detail at present, the present inventors consider the factors as follows. That is, in the conventional method for forming a porous film, it is difficult to obtain a porous film having a desired dielectric constant and mechanical strength because a part of the material contained in the raw material composition remains unreacted in the porous film. Presumed to be.

一方、本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法によると、基板上に形成されたシリカ系被膜に対して、第1の触媒を含有する液体を用いて更に処理を施すので、シリカ系被膜中に未反応のまま残存する物質は、第1の触媒の触媒作用により、他物質に転化等するため減少すると考えられる。したがって、その未反応の物質に起因する誘電率の上昇を十分抑制可能となる。また、第1の触媒を含有する液体の浸透により、シリカ系被膜は更に硬化することができると推定される。これにより、シリカ系被膜(又はシリカ系硬化被膜)が空孔を有していても、その機械強度が向上し、本発明の課題を達成可能となる、と本発明者らは考えている。   On the other hand, according to the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the silica-based film formed on the substrate is further processed using the liquid containing the first catalyst. The substance that remains unreacted is considered to decrease because it is converted into another substance by the catalytic action of the first catalyst. Therefore, it is possible to sufficiently suppress an increase in dielectric constant caused by the unreacted substance. In addition, it is estimated that the silica-based coating can be further cured by the penetration of the liquid containing the first catalyst. Thus, the present inventors believe that even if the silica-based coating (or silica-based cured coating) has pores, the mechanical strength is improved and the problems of the present invention can be achieved.

また、シリカ系硬化被膜及び液体が、上述のような関係の表面張力を有することにより、シリカ系硬化被膜の誘電率上昇の抑制効果及び機械強度の向上効果を十分有効に発揮できる。これは以下の要因によるものと発明者らは考えているが、要因はこれに限定されない。すなわち、上述の液体は、その表面張力がシリカ系被膜のものよりも小さいため、シリカ系被膜の内部の例えば空孔内にも十分浸透することができる。よって、シリカ系被膜内部に残存する未反応物質と第1の触媒とが接触しやすくなり、これに起因して、誘電率上昇の抑制効果及び機械強度の向上硬化を十分有効に発揮できると考えられる。同様の観点から、本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、上記液体の表面張力が21mN/m以下であると好ましい。   In addition, when the silica-based cured film and the liquid have the above-described surface tension, the effect of suppressing the increase in the dielectric constant of the silica-based cured film and the effect of improving the mechanical strength can be sufficiently effectively exhibited. The inventors consider that this is due to the following factors, but the factors are not limited thereto. That is, since the above-described liquid has a surface tension smaller than that of the silica-based film, the liquid can sufficiently penetrate into, for example, pores inside the silica-based film. Therefore, the unreacted substance remaining in the silica-based coating is easily brought into contact with the first catalyst, and as a result, the effect of suppressing the increase in dielectric constant and improving the mechanical strength can be sufficiently effectively exhibited. It is done. From the same viewpoint, in the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the surface tension of the liquid is preferably 21 mN / m or less.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、上記シリカ系被膜の表面張力が、上記液体の表面張力よりも5mN/m以上大きなものであるとより好ましい。これにより、上述の誘電率上昇の抑制効果及び機械強度の向上効果を更に一層有効に発揮できる。これはシリカ系被膜内部へ液体がより浸透しやすくなることに起因すると推測される。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the surface tension of the silica-based film is 5 mN / m or more larger than the surface tension of the liquid. As a result, the effect of suppressing the increase in the dielectric constant and the effect of improving the mechanical strength can be more effectively exhibited. This is presumed to be due to the fact that the liquid more easily penetrates into the silica-based coating.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法の第1工程において、液体を浸透させる方法は、シリカ系被膜に液体を塗布する方法、液体中にシリカ系被膜を浸漬する方法、又はシリカ系被膜に液体を噴霧する方法のいずれであってもよい。   In the first step of the method for forming a silica-based cured coating according to the present invention, the method of infiltrating the liquid is a method of applying a liquid to the silica-based coating, a method of immersing the silica-based coating in the liquid, or a liquid in the silica-based coating. Any of the methods of spraying may be used.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、液体が更に溶媒を含有すると好ましい。これにより、液体中の触媒の分散性が向上するので、より効率よく未反応物質を消費することができ、シリカ系硬化被膜の機械強度を高めることが可能となる。   In the method for forming a cured silica film of the present invention, it is preferable that the liquid further contains a solvent. Thereby, since the dispersibility of the catalyst in the liquid is improved, the unreacted substance can be consumed more efficiently, and the mechanical strength of the silica-based cured coating can be increased.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第1の触媒がシラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものであると好ましい。これにより、シリカ系硬化被膜の誘電率上昇を更に抑制でき、その機械強度を一層向上することができる。これは、シリカ系被膜中に残存する未反応物質のうち、誘電率の上昇に強く影響を与えているのがシラノール基を有する化合物であり、第1の触媒としてシラノール基間の脱水縮合反応用の触媒を採用すると、シラノール基を有する化合物が減少することによると考えられる。また、シラノール基間の脱水縮合反応により、シリカ系硬化被膜中の架橋密度が一層高くなるため、更に機械強度の高いシリカ系硬化被膜を得ることができると考えられる。ただし、要因はこれらに限定されない。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the first catalyst preferably exhibits a catalytic action for a dehydration condensation reaction between silanol groups. Thereby, the dielectric constant raise of a silica type cured film can further be suppressed, and the mechanical strength can be improved further. This is a compound having a silanol group that has a strong influence on the increase in the dielectric constant among the unreacted substances remaining in the silica-based film, and is used for a dehydration condensation reaction between silanol groups as a first catalyst. This is considered to be due to a decrease in the compound having a silanol group. In addition, the dehydration condensation reaction between silanol groups further increases the crosslink density in the silica-based cured film, so that it is considered that a silica-based cured film with higher mechanical strength can be obtained. However, the factors are not limited to these.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第1の触媒が、第1の酸性化合物、第1の塩基性化合物及び第1のオニウム塩化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有すると好ましい。ここで第1の酸性化合物は酸性のオニウム塩化合物を除くものであり、第1の塩基性化合物は塩基性のオニウム塩化合物を除くものである。これらの触媒は、未反応のシラノール基間の脱水縮合反応を一層促進させる効果がある。同様の観点から、本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第1の塩基性化合物が分子内に窒素原子を有するものであるとより好ましい。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the first catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of a first acidic compound, a first basic compound, and a first onium salt compound. It is preferable. Here, the first acidic compound excludes the acidic onium salt compound, and the first basic compound excludes the basic onium salt compound. These catalysts have the effect of further promoting the dehydration condensation reaction between unreacted silanol groups. From the same viewpoint, in the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the first basic compound has a nitrogen atom in the molecule.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、溶媒が分子内にフッ素原子を有する溶媒を含有するとより好ましい。これによりシリカ系硬化被膜の誘電率上昇の抑制効果及び機械強度の向上効果を更に有効に発揮できると考えられる。これは、分子内にフッ素原子を有する溶媒は表面張力が概して小さく、シリカ系被膜内部への浸透性が高いためと考えられる。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the solvent contains a solvent having a fluorine atom in the molecule. Thereby, it is considered that the effect of suppressing the increase in the dielectric constant of the silica-based cured coating and the effect of improving the mechanical strength can be more effectively exhibited. This is presumably because the solvent having a fluorine atom in the molecule has a generally low surface tension and high permeability into the silica-based coating.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、シリカ系硬化被膜が空孔を有するものであるとより好ましい。このようなシリカ系硬化被膜は一層低い誘電率を有することが可能となる。しかも、これまでの記載から明らかなように、該シリカ系硬化被膜は空孔を有しているにもかかわらず、十分な機械強度を有するものである。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the silica-based cured film has pores. Such a silica-based cured film can have a lower dielectric constant. Moreover, as apparent from the above description, the silica-based cured coating has sufficient mechanical strength despite having pores.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、シリカ系被膜が、下記式(1);
SiX4−n …(1)
で表される化合物を加水分解縮合して得られるシロキサン樹脂を含有するシリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜に含まれる溶媒を除去して得られるものであると好ましい。ここで、式(1)中、Rは、B原子、N原子、Al原子、P原子、Si原子、Ge原子若しくはTi原子を有する基、炭素数1〜20の有機基、又はH原子若しくはF原子を示し、Xは加水分解性基を示し、nは0〜2の整数を示し、nが2のとき、各Rは同一でも異なっていてもよく、nが0〜2のとき、各Xは同一でも異なっていてもよい。
In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the silica-based film is represented by the following formula (1);
R 1 n SiX 4-n (1)
Obtained by applying a composition for forming a silica-based film containing a siloxane resin obtained by hydrolytic condensation of a compound represented by formula (1) onto a substrate to form a coating film, and removing the solvent contained in the coating film. Is preferable. Here, in the formula (1), R 1 is a group having a B atom, an N atom, an Al atom, a P atom, a Si atom, a Ge atom, or a Ti atom, an organic group having 1 to 20 carbon atoms, or an H atom or F represents an atom, X represents a hydrolyzable group, n represents an integer of 0 to 2, and when n is 2, each R 1 may be the same or different, and when n is 0 to 2, Each X may be the same or different.

シリカ系被膜の形成の際、このような構成の組成物を用いることにより、低誘電率を発現するシリカ系被膜(Low−k膜)が形成される。特に、本発明においては、上述の第1の触媒を含有する液体との複合的作用により、より低誘電率であってしかも機械強度に一層優れたシリカ系硬化被膜を形成可能となる。   When the silica-based film is formed, a silica-based film (Low-k film) exhibiting a low dielectric constant is formed by using the composition having such a configuration. In particular, in the present invention, a silica-based cured film having a lower dielectric constant and further excellent mechanical strength can be formed by a combined action with the liquid containing the first catalyst.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、シリカ系被膜形成用組成物が更に第2の触媒を含有するとより好ましい。この第2の触媒は上述の第1の触媒と同様の作用を有するので、該シリカ系被膜形成用組成物は、得られるシリカ系硬化被膜の低誘電率化及び高機械強度化に一層貢献することができる。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the composition for forming a silica-based film further contains a second catalyst. Since this second catalyst has the same action as the first catalyst described above, the composition for forming a silica-based film further contributes to lowering the dielectric constant and increasing the mechanical strength of the resulting silica-based cured film. be able to.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第2の触媒がシラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものであると更に好ましい。これにより、シリカ系硬化被膜の誘電率上昇を更に抑制でき、その機械強度を一層向上させることができる。これは上述の第1の触媒としてシラノール基間の脱水縮合反応触媒を用いた場合と同様の要因によると考えられる。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the second catalyst exhibits a catalytic action for a dehydration condensation reaction between silanol groups. Thereby, the dielectric constant raise of a silica type cured film can further be suppressed, and the mechanical strength can be improved further. This is considered to be due to the same factors as in the case where the dehydration condensation reaction catalyst between silanol groups is used as the first catalyst.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第2の触媒が、第2の酸性化合物、第2の塩基性化合物及び第2のオニウム塩化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有すると更に好ましい。ここで第2の酸性化合物は酸性のオニウム塩化合物を除くものであり、第2の塩基性化合物は塩基性のオニウム塩化合物を除くものである。これらの触媒は、未反応のシラノール基間の脱水縮合反応を一層促進させる効果がある。同様の観点から、本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法において、第2の塩基性化合物が分子内に窒素原子を有するものであるとより好ましい。   In the method for forming a silica-based cured film of the present invention, the second catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of a second acidic compound, a second basic compound, and a second onium salt compound. It is more preferable. Here, the second acidic compound is one excluding the acidic onium salt compound, and the second basic compound is one excluding the basic onium salt compound. These catalysts have the effect of further promoting the dehydration condensation reaction between unreacted silanol groups. From the same viewpoint, in the method for forming a silica-based cured film of the present invention, it is more preferable that the second basic compound has a nitrogen atom in the molecule.

本発明のシリカ系硬化被膜改善用液体は、上述のシリカ系硬化被膜の形成方法に用いられる上記液体であることを特徴とする。したがって、このシリカ系硬化被膜改善用液体を用いると、十分に低い誘電率及び十分に高い機械強度を同時に満足するシリカ系硬化被膜を形成可能となる。   The liquid for improving a silica-based cured film of the present invention is the liquid used in the above-described method for forming a silica-based cured film. Therefore, when this silica-based cured film improving liquid is used, it is possible to form a silica-based cured film that simultaneously satisfies a sufficiently low dielectric constant and a sufficiently high mechanical strength.

本発明のシリカ系硬化被膜は、基板上に設けられており、上述のシリカ系硬化被膜の形成方法により形成されてなることを特徴とする。かかる被膜は、特に、基板上に設けられた複数の導電性層のうち互いに隣設された導電性層の間に形成されたもの、すなわち、リーク電流を十分に低減する必要のある絶縁膜、例えば層間絶縁膜として有用である。   The silica-based cured film of the present invention is provided on a substrate and is formed by the above-described method for forming a silica-based cured film. In particular, such a film is formed between conductive layers adjacent to each other among a plurality of conductive layers provided on a substrate, that is, an insulating film that needs to sufficiently reduce leakage current, For example, it is useful as an interlayer insulating film.

本発明の電子部品は、基板上に上述のシリカ系硬化被膜が形成されてなることを特徴とする。かかる本発明の電子部品は、十分に高品質で信頼性に優れたものとなる。   The electronic component of the present invention is characterized in that the above-mentioned silica-based cured film is formed on a substrate. Such an electronic component of the present invention has sufficiently high quality and excellent reliability.

本発明によれば、従来のポーラス膜と同等又はそれ以下の比誘電率を有し、しかも十分に機械強度に優れたシリカ系硬化被膜の形成方法を提供することができる。また、本発明は、シリカ系硬化被膜の形成方法に用いるシリカ系硬化被膜改善用液体、その形成方法により得られるシリカ系硬化被膜、及びそのシリカ系硬化被膜を備えた電子部品を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for forming a silica-based cured film having a relative dielectric constant equal to or lower than that of a conventional porous film and sufficiently excellent in mechanical strength. The present invention also provides a silica-based cured film improving liquid used in a method for forming a silica-based cured film, a silica-based cured film obtained by the forming method, and an electronic component including the silica-based cured film. it can.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。また、本明細書における「(メタ)アクリル酸」とは「アクリル酸」及びそれに対応する「メタクリル酸」を意味し、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios. In the present specification, “(meth) acrylic acid” means “acrylic acid” and “methacrylic acid” corresponding thereto, and “(meth) acrylate” means “acrylate” and “methacrylate” corresponding thereto. means.

本発明のシリカ系硬化被膜の形成方法は、基板上に形成された、主にSi−O結合を有する材料から構成される被膜であるシリカ系被膜内部に、第1の触媒を含有する液体を浸透させる第1工程、及びその第1工程の後に上記シリカ系被膜を硬化してシリカ系硬化被膜を得る第2工程を必須の工程とするものである。   In the method for forming a silica-based cured coating according to the present invention, a liquid containing the first catalyst is formed inside a silica-based coating that is a coating mainly formed of a material having a Si—O bond and formed on a substrate. The first step for permeation and the second step for curing the silica-based coating after the first step to obtain a silica-based cured coating are essential steps.

(基板の準備)
第1工程の前に、シリカ系被膜を形成されたSiウェハ等の基板を準備する。基板上にシリカ系被膜を形成する方法としては特に限定されないが、例えば以下の方法が挙げられる。まず、加水分解縮合等の縮合により、縮合可能なケイ素含有化合物から得られるシロキサン樹脂を含むシリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布し塗布膜を形成する。
(Preparation of substrate)
Before the first step, a substrate such as a Si wafer on which a silica-based film is formed is prepared. Although it does not specifically limit as a method of forming a silica-type film on a board | substrate, For example, the following method is mentioned. First, a silica-based film forming composition containing a siloxane resin obtained from a condensable silicon-containing compound is applied on a substrate by condensation such as hydrolysis condensation to form a coating film.

上述のケイ素含有化合物はその分子中にケイ素(Si)原子を有し縮合可能なものであれば特に限定されないが、本発明の効果をより有効にかつ確実に得るためには、例えば上記一般式(1)で表されるものを用いると好ましい。ここで、式(1)中、Rは、B原子、N原子、Al原子、P原子、Si原子、Ge原子若しくはTi原子を有する基、炭素数1〜20の有機基、又はH原子若しくはF原子を示し、Xは加水分解性基を示す。加水分解性基Xの具体例としては、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン基、アセトキシ基、イソシアネート基、ヒドロキシル基等が挙げられる。これらのなかで、シリカ系被膜形成用組成物にした場合の液状安定性及びその組成物の被膜塗布特性等の観点から、アルコキシ基であると好ましい。 The above silicon-containing compound is not particularly limited as long as it has a silicon (Si) atom in its molecule and can be condensed, but in order to obtain the effect of the present invention more effectively and reliably, for example, the above general formula It is preferable to use the one represented by (1). Here, in the formula (1), R 1 is a group having a B atom, an N atom, an Al atom, a P atom, a Si atom, a Ge atom, or a Ti atom, an organic group having 1 to 20 carbon atoms, or an H atom or F represents an atom, and X represents a hydrolyzable group. Specific examples of the hydrolyzable group X include an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen group, an acetoxy group, an isocyanate group, and a hydroxyl group. Among these, an alkoxy group is preferable from the viewpoints of liquid stability when a composition for forming a silica-based film is used, film coating characteristics of the composition, and the like.

加水分解性基Xがアルコキシ基である場合の上記一般式(1)で表される化合物としては、それぞれ置換されていてもよい、テトラアルコキシシラン、トリアルコキシシラン、ジオルガノジアルコキシシラン等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (1) when the hydrolyzable group X is an alkoxy group include tetraalkoxysilane, trialkoxysilane, and diorganodialkoxysilane, which may be substituted. It is done.

テトラアルコキシシランとしては、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−ブトキシシラン、テトラ−sec−ブトキシシラン、テトラ−tert−ブトキシシラン等が例示できる。   Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra-tert-butoxysilane, and the like. It can be illustrated.

トリアルコキシシランとしては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フルオロトリエトキシシラン、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−iso−ブトキシシラン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチルトリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−iso−ブトキシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、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−iso−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、iso−プロピルトリメトキシシラン、iso−プロピルトリエトキシシラン、iso−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、iso−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、iso−プロピルトリ−n−ブトキシシラン、iso−プロピルトリ−iso−ブトキシシラン、iso−プロピルトリ−tert−ブトキシシラン、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−iso−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−iso−ブトキシシラン、sec−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリ−n−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−n−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−iso−ブトキシシラン、t−ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、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−iso−ブトキシシラン、フェニルトリ−tert−ブトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、ペンタフルオロエチルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。   Trialkoxysilanes include trimethoxysilane, triethoxysilane, tripropoxysilane, fluorotrimethoxysilane, fluorotriethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltri-n-propoxysilane, methyltri-iso-propoxy. Silane, methyltri-n-butoxysilane, methyltri-iso-butoxysilane, methyltri-tert-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltri-n-propoxysilane, ethyltri-iso-propoxysilane, ethyltri-n -Butoxysilane, ethyltri-iso-butoxysilane, ethyltri-tert-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane N-propyltri-n-propoxysilane, n-propyltri-iso-propoxysilane, n-propyltri-n-butoxysilane, n-propyltri-iso-butoxysilane, n-propyltri-tert-butoxy Silane, iso-propyltrimethoxysilane, iso-propyltriethoxysilane, iso-propyltri-n-propoxysilane, iso-propyltri-iso-propoxysilane, iso-propyltri-n-butoxysilane, iso-propyltri -Iso-butoxysilane, iso-propyltri-tert-butoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-butyltri-n-propoxysilane, n-butyltri-iso-propoxysilane, n- Butyrto -N-butoxysilane, n-butyltri-iso-butoxysilane, n-butyltri-tert-butoxysilane, n-butyltriphenoxysilane, sec-butyltrimethoxysilane, sec-butyltriethoxysilane, sec-butyltri-n -Propoxysilane, sec-butyltri-iso-propoxysilane, sec-butyltri-n-butoxysilane, sec-butyltri-iso-butoxysilane, sec-butyltri-tert-butoxysilane, t-butyltrimethoxysilane, t-butyl Triethoxysilane, t-butyltri-n-propoxysilane, t-butyltri-iso-propoxysilane, t-butyltri-n-butoxysilane, t-butyltri-iso-butoxysilane, t-butyltri-tert-butyl Toxisilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltri-n-propoxysilane, phenyltri-iso-propoxysilane, phenyltri-n-butoxysilane, phenyltri-iso-butoxysilane, phenyltri-tert-butoxy Examples include silane, trifluoromethyltrimethoxysilane, pentafluoroethyltrimethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, and 3,3,3-trifluoropropyltriethoxysilane.

ジオルガノジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジ−n−プロポキシシラン、ジメチルジ−iso−プロポキシシラン、ジメチルジ−n−ブトキシシラン、ジメチルジ−sec−ブトキシシラン、ジメチルジ−tert−ブトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジ−n−プロポキシシラン、ジエチルジ−iso−プロポキシシラン、ジエチルジ−n−ブトキシシラン、ジエチルジ−sec−ブトキシシラン、ジエチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−プロピルジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−プロピルジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−プロピルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピルジメトキシシラン、ジ−iso−プロピルジエトキシシラン、ジ−iso−プロピルジ−n−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピルジ−iso−プロポキシシラン、ジ−iso−プロピルジ−n−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−iso−プロピルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−n−ブチルジ−iso−プロポキシシラン、ジ−n−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジメトキシシラン、ジ−sec−ブチルジエトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−iso−プロポキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−sec−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジメトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−n−プロポキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−iso−プロポキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−n−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−sec−ブトキシシラン、ジ−tert−ブチルジ−tert−ブトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジフェニルジ−n−プロポキシシラン、ジフェニルジ−iso−プロポキシシラン、ジフェニルジ−n−ブトキシシラン、ジフェニルジ−sec−ブトキシシラン、ジフェニルジ−tert−ブトキシシラン、ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシラン、メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメトキシシラン等のジオルガノジアルコキシシラン等が挙げられる。   Diorganodialkoxysilanes include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldi-n-propoxysilane, dimethyldi-iso-propoxysilane, dimethyldi-n-butoxysilane, dimethyldi-sec-butoxysilane, dimethyldi-tert-butoxy. Silane, diethyldimethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diethyldi-n-propoxysilane, diethyldi-iso-propoxysilane, diethyldi-n-butoxysilane, diethyldi-sec-butoxysilane, diethyldi-tert-butoxysilane, di-n- Propyldimethoxysilane, di-n-propyldiethoxysilane, di-n-propyldi-n-propoxysilane, di-n-propyldi-iso-propoxysilane, di-n-pro Ludi-n-butoxysilane, di-n-propyldi-sec-butoxysilane, di-n-propyldi-tert-butoxysilane, di-iso-propyldimethoxysilane, di-iso-propyldiethoxysilane, di-iso- Propyl di-n-propoxy silane, di-iso-propyl di-iso-propoxy silane, di-iso-propyl di-n-butoxy silane, di-iso-propyl di-sec-butoxy silane, di-iso-propyl di-tert-butoxy silane Di-n-butyldimethoxysilane, di-n-butyldiethoxysilane, di-n-butyldi-n-propoxysilane, di-n-butyldi-iso-propoxysilane, di-n-butyldi-n-butoxysilane Di-n-butyldi-sec-butoxysilane, di-n Butyl di-tert-butoxysilane, di-sec-butyldimethoxysilane, di-sec-butyldiethoxysilane, di-sec-butyldi-n-propoxysilane, di-sec-butyldi-iso-propoxysilane, di-sec- Butyldi-n-butoxysilane, di-sec-butyldi-sec-butoxysilane, di-sec-butyldi-tert-butoxysilane, di-tert-butyldimethoxysilane, di-tert-butyldiethoxysilane, di-tert- Butyldi-n-propoxysilane, di-tert-butyldi-iso-propoxysilane, di-tert-butyldi-n-butoxysilane, di-tert-butyldi-sec-butoxysilane, di-tert-butyldi-tert-butoxysilane , Diphenyl dimeth Xysilane, diphenyldiethoxysilane, diphenyldi-n-propoxysilane, diphenyldi-iso-propoxysilane, diphenyldi-n-butoxysilane, diphenyldi-sec-butoxysilane, diphenyldi-tert-butoxysilane, bis (3 , 3,3-trifluoropropyl) dimethoxysilane, and diorganodialkoxysilane such as methyl (3,3,3-trifluoropropyl) dimethoxysilane.

加水分解性基Xがアリールオキシ基である場合の上記一般式(1)で表される化合物としては、それぞれ置換されていてもよい、テトラアリールオキシシラン、トリアリールオキシシラン、ジオルガノジアリールオキシシラン等が挙げられる。テトラアリールオキシシランとしては、例えばテトラフェノキシシランが挙げられる。トリアリールオキシシランとしては、メチルトリフェノキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、iso−プロピルトリフェノキシシラン、sec−ブチルトリフェノキシシラン、t−ブチルトリフェノキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン等が挙げられる。ジオルガノジアリールオキシシランとしては、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジ−n−プロピルジフェノキシシラン、ジ−iso−プロピルジフェノキシシラン、ジ−n−ブチルジフェノキシシラン、ジ−sec−ブチルジフェノキシシラン、ジ−tert−ブチルジフェノキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン等が挙げられる。   As the compound represented by the above general formula (1) when the hydrolyzable group X is an aryloxy group, tetraaryloxysilane, triaryloxysilane, diorganodiaryloxysilane each optionally substituted Etc. Examples of tetraaryloxysilane include tetraphenoxysilane. Examples of triaryloxysilane include methyltriphenoxysilane, ethyltriphenoxysilane, n-propyltriphenoxysilane, iso-propyltriphenoxysilane, sec-butyltriphenoxysilane, t-butyltriphenoxysilane, phenyltriphenoxysilane, etc. Is mentioned. Diorganodiaryloxysilanes include dimethyldiphenoxysilane, diethyldiphenoxysilane, di-n-propyldiphenoxysilane, di-iso-propyldiphenoxysilane, di-n-butyldiphenoxysilane, di-sec-butyl. Examples include diphenoxysilane, di-tert-butyldiphenoxysilane, diphenyldiphenoxysilane, and the like.

加水分解性基Xがハロゲン原子(ハロゲン基)である場合の上記一般式(1)で表される化合物(ハロゲン化シラン)としては、上述の各アルコキシシラン分子中のアルコキシ基がハロゲン原子で置換された化合物が例示できる。更に、Xがアセトキシ基である場合の上記式(1)で表される化合物(アセトキシシラン)としては、上述の各アルコキシシラン分子中のアルコキシ基がアセトキシ基で置換された化合物が挙げられる。また、Xがイソシアネート基である場合の上記式(1)で表される化合物(イソシアネートシラン)としては、上述の各アルコキシシラン分子中のアルコキシ基がイソシアネート基で置換された化合物が挙げられる。更に、Xがヒドロキシル基である場合の上記式(1)で表される化合物(ヒドロキシシラン)としては、上述の各アルコキシシラン分子中のアルコキシ基がヒドロキシル基で置換された化合物が例示できる。なお、上記式(1)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。   As the compound (halogenated silane) represented by the general formula (1) when the hydrolyzable group X is a halogen atom (halogen group), the alkoxy group in each alkoxysilane molecule described above is substituted with a halogen atom. The compound which was made can be illustrated. Furthermore, examples of the compound (acetoxysilane) represented by the above formula (1) when X is an acetoxy group include compounds in which the alkoxy group in each alkoxysilane molecule described above is substituted with an acetoxy group. Moreover, as a compound (isocyanate silane) represented by the said Formula (1) in case X is an isocyanate group, the compound by which the alkoxy group in each above-mentioned alkoxysilane molecule was substituted by the isocyanate group is mentioned. Furthermore, examples of the compound (hydroxysilane) represented by the above formula (1) when X is a hydroxyl group include compounds in which the alkoxy group in each alkoxysilane molecule described above is substituted with a hydroxyl group. In addition, the compound represented by the said Formula (1) can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

これらの化合物の中でも、組成物自体の液状安定性や被膜塗布特性等の観点から、テトラアルコキシシラン及びオルガノトリアルコキシシランが更に好ましく、テトラエトキシシラン及びメチルトリエトキシシランが特に好ましい。   Among these compounds, tetraalkoxysilane and organotrialkoxysilane are more preferable, and tetraethoxysilane and methyltriethoxysilane are particularly preferable from the viewpoints of liquid stability of the composition itself, coating coating characteristics, and the like.

上記一般式(1)で表される化合物において、nは0〜2の整数を示す。ただし、nが2のとき、上記Rは各々同一でも異なっていてもよい。また、nが0〜2のとき、上記Xは各々同一でも異なっていてもよい。なお、nは0〜1であることが好ましく、nが0である上記一般式(1)で表される化合物とnが1である上記一般式(1)で表される化合物を組み合わせて使用することが好ましい。nが0及び1である化合物を組み合わせた場合には、シロキサン樹脂は、SiOで表される単位及びRSiO1.5で表される単位を含む。ここで、Rは上記と同義である。かかるシロキサン樹脂は、多官能性を有する上述のテトラアルコキシシランとトリアルコキシシランとを共加水分解縮合させて得られる。なお、SiOで表される単位はテトラアルコキシシランに由来する単位であり、RSiO1.5で表される単位はトリアルコキシシランに由来する単位である。シロキサン樹脂はかかる単位を含むことにより架橋密度が向上するため、被膜特性を向上させることができる。 In the compound represented by the general formula (1), n represents an integer of 0 to 2. However, when n is 2, each R 1 may be the same or different. Further, when n is 0 to 2, the above Xs may be the same or different. In addition, it is preferable that n is 0-1, and the compound represented by the general formula (1) in which n is 0 and the compound represented by the general formula (1) in which n is 1 are used in combination. It is preferable to do. When a compound in which n is 0 and 1 is combined, the siloxane resin includes a unit represented by SiO 2 and a unit represented by R 1 SiO 1.5 . Here, R 1 has the same meaning as described above. Such a siloxane resin is obtained by cohydrolyzing and condensing the above-mentioned tetraalkoxysilane and trialkoxysilane having polyfunctionality. The unit represented by SiO 2 is a unit derived from tetraalkoxysilane, and the unit represented by R 1 SiO 1.5 is a unit derived from trialkoxysilane. Since the siloxane resin contains such a unit, the crosslink density is improved, so that the film characteristics can be improved.

最終的に得られるシリカ系硬化被膜の低誘電率化及び高機械強度化の観点から、シリカ系被膜形成用組成物には触媒(第2の触媒)が含有されると好ましく、その触媒が下記式(A)で表されるようなシラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものであると更に好ましい。

Figure 2006061762
From the viewpoint of lowering the dielectric constant and increasing the mechanical strength of the finally obtained silica-based cured coating, it is preferable that the composition for forming a silica-based coating contains a catalyst (second catalyst). More preferably, it exhibits a catalytic action for the dehydration condensation reaction between silanol groups as represented by the formula (A).
Figure 2006061762

このような触媒は、上記式(1)で表される化合物の加水分解縮合において加水分解縮合反応を促進する触媒(第2の触媒)として作用する。かかる触媒としては、酸性化合物(第2の酸性化合物)、塩基性化合物(第2の塩基性化合物)又はオニウム塩化合物(第2のオニウム塩化合物)を用いることができる。これらの中で、シリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布する前に加水分解縮合を促進させるものとしては、第2の酸性化合物を用いると好ましい。   Such a catalyst acts as a catalyst (second catalyst) for promoting the hydrolysis-condensation reaction in the hydrolysis-condensation of the compound represented by the above formula (1). As such a catalyst, an acidic compound (second acidic compound), a basic compound (second basic compound), or an onium salt compound (second onium salt compound) can be used. Among these, it is preferable to use the second acidic compound as the one that promotes the hydrolytic condensation before applying the silica-based film forming composition onto the substrate.

第2の酸性化合物としては無機酸、有機酸のいずれであってもよく、また、1種類を単独で若しくは2種類以上を組み合わせて用いてもよい。   The second acidic compound may be either an inorganic acid or an organic acid, and may be used alone or in combination of two or more.

無機酸としては、塩酸、燐酸、硝酸、ホウ酸、硫酸、フッ酸等を用いることができる。これらの中で、最終的に得られる硬化膜であるシリカ系硬化被膜の硬度の向上、塗布溶液の安定性の観点から硝酸が好ましい。   As the inorganic acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, boric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid and the like can be used. Among these, nitric acid is preferable from the viewpoints of improving the hardness of the silica-based cured film that is the finally obtained cured film and the stability of the coating solution.

有機酸としては、酢酸、マレイン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、フマル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ピコリン酸、ピメリン酸、1,10−フェナントロリン酸、ニコチン酸、酒石酸、コハク酸、グルタル酸、2−グリセリンリン酸、D−グルコース−1−リン酸、アジピン酸、蟻酸、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、セバシン酸、酪酸、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、フタル酸、スルホン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸等を用いることができる。これらの中では、最終的に得られる硬化膜であるシリカ系硬化被膜の硬度の向上、塗布溶液の安定性及び誘電率を更に低下させ得る等の観点により、マレイン酸が好ましい。   Organic acids include acetic acid, maleic acid, oxalic acid, malic acid, malonic acid, fumaric acid, terephthalic acid, isophthalic acid, picolinic acid, pimelic acid, 1,10-phenanthrophosphoric acid, nicotinic acid, tartaric acid, succinic acid, glutar Acid, 2-glycerin phosphate, D-glucose-1-phosphate, adipic acid, formic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, sebacic acid, butyric acid Oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linoleic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p-toluenesulfonic acid, phthalic acid, sulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like can be used. Among these, maleic acid is preferable from the viewpoints of improving the hardness of the silica-based cured film that is the finally obtained cured film, further reducing the stability of the coating solution and the dielectric constant.

触媒として第2の酸性化合物を用いる場合の、その使用量は、式(1)で表される化合物1モルに対して0.0001モル〜1モルの範囲が好ましい。この使用量が1モルを超える場合、加水分解縮合時にゲル化が促進される傾向があり、0.0001モル未満の場合、実質的に反応(加水分解縮合反応)が進行しない傾向がある。   The amount of the second acidic compound used as the catalyst is preferably in the range of 0.0001 mol to 1 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the formula (1). When the amount used exceeds 1 mol, gelation tends to be promoted at the time of hydrolysis condensation, and when it is less than 0.0001 mol, the reaction (hydrolysis condensation reaction) tends not to proceed substantially.

第2の塩基性化合物としては無機塩基、有機塩基のいずれであってもよく、また、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   The second basic compound may be either an inorganic base or an organic base, and may be used alone or in combination of two or more.

無機塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。有機塩基としては、分子内に窒素原子を有する有機塩基が挙げられ、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、メトキシプロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、エチルアミノプロピルアミン、アニリン、ジメチルアニリン、ピリジン、メチルピリジン、ピロール、ピペラジン、ジメチルピペラジン、ピロリジン、ジアミノベンゼン、テトラメチルアンモウムオキサイド、テトラブチルアンモウムオキサイド、ヘキサメチルホスホルアミド、1.8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1.5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンなどが例示できる。   Examples of the inorganic base include sodium hydroxide and potassium hydroxide. Examples of the organic base include organic bases having a nitrogen atom in the molecule, such as ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, N, N-dimethylamine, N, N-diethylamine, N , N-dipropylamine, N, N-dibutylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, methoxypropylamine, tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, ethylaminopropylamine, aniline, dimethylaniline, pyridine, methylpyridine, pyrrole Piperazine, dimethylpiperazine, pyrrolidine, diaminobenzene, tetramethylammonium oxide, tetrabutylammonium oxide, hexamethylphosphoramide, 1.8-diaza Cyclo [5.4.0] undec-7-ene, etc. 1,5-diazabicyclo [4.3.0] non-5-ene can be exemplified.

これらの中で、電気的信頼性等の観点から、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を有しない塩基である有機塩基が好ましい。さらには、未反応のシラノール基間の脱水縮合反応を一層促進させる観点から、窒素原子を分子内に有する有機塩素がより好ましい。   Among these, an organic base which is a base having no alkali metal or alkaline earth metal is preferable from the viewpoint of electrical reliability and the like. Furthermore, from the viewpoint of further promoting the dehydration condensation reaction between unreacted silanol groups, organic chlorine having a nitrogen atom in the molecule is more preferable.

第2の塩基性化合物は、特に基板上にシリカ系被膜形成用組成物を塗布した後に脱水縮合反応を促進させる効果を有する。   The second basic compound has an effect of promoting the dehydration condensation reaction after the composition for forming a silica-based film is applied on the substrate.

第2のオニウム塩化合物としては、例えば、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム塩、スチボニウム塩、オキソニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、スタンノニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。これらの中では、より組成物の安定性に優れる点でアンモニウム塩が好ましい。アンモニウム塩としては、ハロゲン化アンモニウム、有機酸アンモニウム塩などが挙げられる。ハロゲン化アンモニウムとしては、第4級のハロゲン化アンモニウム塩であってもよく、テトラメチルアンモニウムフロライド、テトラブチルアンモニウムフロライドなどが例示できる。   Examples of the second onium salt compound include ammonium salts, phosphonium salts, arsonium salts, stibonium salts, oxonium salts, sulfonium salts, selenonium salts, stannonium salts, iodonium salts, and the like. In these, an ammonium salt is preferable at the point which is more excellent in stability of a composition. Examples of ammonium salts include ammonium halides and organic acid ammonium salts. The ammonium halide may be a quaternary ammonium halide salt, and examples thereof include tetramethylammonium fluoride and tetrabutylammonium fluoride.

有機酸アンモニウム塩としては、溶液の安定性及び電気特性の向上の観点から、第4級の有機酸アンモニウム塩が好ましく、テトラメチルアンモニウムの有機酸塩などが挙げられる。テトラメチルアンモニウムの有機酸塩としては、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩等が例示できる。   The organic acid ammonium salt is preferably a quaternary organic acid ammonium salt from the viewpoint of improving the stability of the solution and the electrical characteristics, and includes an organic acid salt of tetramethylammonium. Examples of the organic acid salt of tetramethylammonium include tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium propionate, tetramethylammonium maleate, and tetramethylammonium sulfate.

これらのオニウム塩化合物の中では、シリカ系硬化被膜の電気特性を向上させる観点から、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩が好ましく、テトラメチルアンモニウム硝酸塩がより好ましい。   Among these onium salt compounds, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium propionate, tetramethylammonium maleate, tetramethylammonium are used to improve the electrical properties of the silica-based cured coating. Sulfate is preferred, and tetramethylammonium nitrate is more preferred.

オニウム塩を水溶液とした場合、そのpHが1.5〜10であると好ましく、2〜8であるとより好ましく、3〜6であると特に好ましい。このpHが1.5を下回ると、あるいは、pHが10を超えると、シリカ系被膜形成用組成物の安定性、及び得られるシリカ系硬化被膜の成膜性等が劣る傾向にある。   When an onium salt is used as an aqueous solution, the pH is preferably 1.5 to 10, more preferably 2 to 8, and particularly preferably 3 to 6. When this pH is less than 1.5 or when the pH exceeds 10, the stability of the composition for forming a silica-based film and the film formability of the resulting silica-based cured film tend to be inferior.

第2のオニウム塩化合物は、特に基板上にシリカ系被膜形成用組成物を塗布した後に脱水縮合反応を促進させる効果を有すると考えられるが、塗布前に触媒として作用するものであってもよい。触媒としてオニウム塩化合物を用いる場合の、その使用量は、シリカ系被膜形成用組成物の全量基準で0.001質量ppm〜5質量%の範囲が好ましく、0.01質量ppm〜2質量%であるとより好ましく、0.1質量ppm〜1質量%であると一層好ましい。この使用量が0.001質量ppm未満であると、最終的に得られるシリカ系硬化被膜の電気特性、機械特性が劣る傾向にある。一方、この使用量が5質量%を超えると、組成物の安定性、成膜性等が劣る傾向にあると共に、シリカ系硬化被膜の電気特性及びプロセス適合性が低下する傾向にある。なお、これらのオニウム塩は、必要に応じて水や溶媒に溶解あるいは希釈してから、所望の濃度となるように添加することができる。   The second onium salt compound is considered to have an effect of promoting the dehydration condensation reaction after coating the composition for forming a silica-based film on the substrate, but may act as a catalyst before coating. . When using an onium salt compound as the catalyst, the amount used is preferably in the range of 0.001 mass ppm to 5 mass%, based on the total amount of the silica-based film-forming composition, and is 0.01 mass ppm to 2 mass%. More preferably, it is more preferably 0.1 ppm by mass to 1% by mass. If the amount used is less than 0.001 mass ppm, the finally obtained silica-based cured film tends to have poor electrical and mechanical properties. On the other hand, when the amount used exceeds 5% by mass, the stability of the composition, the film formability and the like tend to be inferior, and the electrical characteristics and process suitability of the silica-based cured film tend to be lowered. In addition, these onium salts can be added to a desired concentration after being dissolved or diluted in water or a solvent as necessary.

シリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布した後に、上述の第2の酸性化合物、第2の塩基性化合物及び/又は第2のオニウム塩化合物を脱水縮合反応の触媒として使用する場合、その使用量は、シリカ系被膜形成用組成物の全量基準で、1質量ppb〜3質量%であると好ましく、10質量ppb〜1質量%であるとより好ましく、100質量ppb〜0.5質量%であると更に好ましい。使用量が1質量ppbを下回ると、最終的に得られるシリカ系硬化被膜の電気特性、機械特性が低下する傾向にある。また、使用量が3質量%を超えると、シリカ系被膜形成用組成物の安定性、シリカ系被膜(又はシリカ系硬化被膜)の成膜性等が低下する傾向にあり、さらにシリカ系硬化被膜の電気特性、プロセス適合性が低下する傾向にある。   When the above-mentioned second acidic compound, second basic compound and / or second onium salt compound is used as a catalyst for the dehydration condensation reaction after applying the silica-based film forming composition on the substrate, The amount used is preferably 1 mass ppb to 3 mass%, more preferably 10 mass ppb to 1 mass%, more preferably 100 mass ppb to 0.5 mass%, based on the total amount of the composition for forming a silica-based film. Is more preferable. When the amount used is less than 1 mass ppb, the electrical properties and mechanical properties of the finally obtained silica-based cured coating tend to be lowered. On the other hand, if the amount used exceeds 3% by mass, the stability of the composition for forming a silica-based film, the film formability of the silica-based film (or silica-based cured film), etc. tend to be reduced. There is a tendency for the electrical properties and process compatibility of the to decrease.

これらの触媒は、必要に応じて水や溶媒によって溶解あるいは希釈して所望の濃度になるよう、シリカ系被膜形成用組成物中に添加することができる。   These catalysts can be added to the silica-based film-forming composition so as to be dissolved or diluted with water or a solvent as necessary to obtain a desired concentration.

この加水分解縮合反応(脱水縮合反応)において、加水分解によって副生するアルコールを、必要に応じてエバポレータ等を用いて除去してもよい。また、加水分解縮合反応系中に存在させる水の量を適宜決定することができるが、この水の量としては、式(1)で表される化合物1モルに対して0.5モル〜20モルの範囲内の値とすると好ましい。この水の量が0.5モル未満の場合及び20モルを超える場合には、シリカ系硬化被膜の成膜性が悪化すると共に、組成物自体の保存安定性が低下する傾向にある。   In this hydrolysis condensation reaction (dehydration condensation reaction), alcohol by-produced by hydrolysis may be removed using an evaporator or the like, if necessary. In addition, the amount of water present in the hydrolysis condensation reaction system can be appropriately determined. The amount of this water is 0.5 to 20 mol with respect to 1 mol of the compound represented by the formula (1). A value within the molar range is preferred. When the amount of water is less than 0.5 mol or more than 20 mol, the film formability of the silica-based cured film is deteriorated and the storage stability of the composition itself tends to be lowered.

得られるシロキサン樹脂は、溶媒への溶解性、機械特性、成形性等の観点から、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(以下、「GPC」という)により測定され且つ標準ポリスチレンの検量線を使用して換算された重量平均分子量が、300〜20000であることが好ましく、500〜10000であるとより好ましい。この重量平均分子量が300未満であると、シリカ系被膜の成膜性が劣る傾向にある。一方、この重量平均分子量が20000を超えると、溶媒との相溶性が低下する傾向にある。   The obtained siloxane resin is measured by gel permeation chromatography (hereinafter referred to as “GPC”) and converted using a standard polystyrene calibration curve from the viewpoint of solubility in a solvent, mechanical properties, moldability, and the like. The weight average molecular weight is preferably 300 to 20,000, and more preferably 500 to 10,000. When the weight average molecular weight is less than 300, the film formability of the silica-based film tends to be inferior. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 20000, the compatibility with the solvent tends to decrease.

シロキサン樹脂中の炭素含有割合は、シロキサン樹脂の全質量基準で11質量%以下であると好ましく、10.4質量%以下であるとより好ましく、9.6質量%以下であると更に好ましく、8.8質量%以下であると特に好ましい。この炭素含有割合が11質量%を超えると、上層膜との接着性、層間絶縁膜の機械強度等が著しく劣る傾向にある。また、炭素含有割合が約6質量%以上であると好ましい。約6質量%未満であると、層間絶縁膜の電気特性が劣る傾向にある。   The carbon content in the siloxane resin is preferably 11% by mass or less, more preferably 10.4% by mass or less, and even more preferably 9.6% by mass or less based on the total mass of the siloxane resin. .8% by mass or less is particularly preferable. If the carbon content exceeds 11% by mass, the adhesion to the upper layer film, the mechanical strength of the interlayer insulating film, etc. tend to be remarkably inferior. Further, the carbon content is preferably about 6% by mass or more. If it is less than about 6% by mass, the electrical properties of the interlayer insulating film tend to be inferior.

この炭素含有割合は、シロキサン樹脂骨格が完全に縮合硬化した状態を仮定して計算されるものである。ここで、シロキサン樹脂が、炭素を有しない化合物であるテトラアルコキシシランと、炭素を有する化合物であるメチルトリアルコキシシランとの共重合体である場合を例にとって説明する。この場合、テトラアルコキシシランの縮合硬化物をSiO(分子量60.08)と仮定し、メチルトリアルコキシシランの縮合硬化物をCHSiO1.5(分子量67.12)と仮定する。さらに、その共重合体におけるSiOのモル比率及びCHSiO1.5のモル比率を、それぞれSiOの分子量及びCHSiO1.5の分子量にそれぞれ掛け合わせ、更に掛け合わせたもの同士の和を分母とし、炭素の原子量(12.011)と、CHSiO1.5のモル比率とを掛け合わせたものを分子として計算できる。これを式に表すと下記式(3)のようになる。
=Aw×MrCS×100/{Mw×Mr+MwCS×MrCS} …(3)
This carbon content ratio is calculated on the assumption that the siloxane resin skeleton is completely condensed and cured. Here, a case where the siloxane resin is a copolymer of tetraalkoxysilane which is a compound not containing carbon and methyltrialkoxysilane which is a compound containing carbon will be described as an example. In this case, the condensation cured product of tetraalkoxysilane is assumed to be SiO 2 (molecular weight 60.08), and the condensation cured product of methyltrialkoxysilane is assumed to be CH 3 SiO 1.5 (molecular weight 67.12). Further, the molar ratio of SiO 2 and the molar ratio of CH 3 SiO 1.5 in the copolymer are respectively multiplied by the molecular weight of SiO 2 and the molecular weight of CH 3 SiO 1.5 , and further multiplied by each other. Using the sum as the denominator, the product of the atomic weight of carbon (12.011) and the molar ratio of CH 3 SiO 1.5 can be calculated as the numerator. This is expressed by the following equation (3).
R C = Aw C × Mr CS × 100 / {Mw S × Mr S + Mw CS × Mr CS} ... (3)

ここで、式(3)中、Rは炭素含有割合(質量%)、Awは炭素の原子量、Mwはテトラアルコキシシランの縮合化合物の分子量、MwCSはメチルトリアルコキシシランの縮合硬化物の分子量、Mrはシロキサン樹脂中のテトラアルコキシシラン(モノマー)のモル比率、及びMrCSはシロキサン樹脂中のメチルトリアルコキシシラン(モノマー)のモル比率をそれぞれ示す。 Here, in the formula (3), R C is the carbon content (mass%), Aw C is the atomic weight of carbon, Mw S is the molecular weight of the condensed compound of tetraalkoxysilane, and Mw CS is the condensed cured product of methyltrialkoxysilane. , Mr S represents the molar ratio of tetraalkoxysilane (monomer) in the siloxane resin, and Mr CS represents the molar ratio of methyltrialkoxysilane (monomer) in the siloxane resin.

したがって、シロキサン樹脂がテトラエトキシシラン0.600モルとメチルトリエトキシシラン0.400モルとの共重合体である場合、該シロキサン樹脂中の炭素含有割合は下記式(4)のように算出される。
=12.011×0.400×100/(60.08×0.600+67.12×0.400)=7.64<単位:質量%> …(4)
Accordingly, when the siloxane resin is a copolymer of 0.600 mol of tetraethoxysilane and 0.400 mol of methyltriethoxysilane, the carbon content in the siloxane resin is calculated as in the following formula (4). .
R C = 12.011 × 0.400 × 100 / (60.08 × 0.600 + 67.12 × 0.400) = 7.64 <unit: mass%> (4)

シリカ系被膜形成用組成物中に、上記一般式(1)で表される化合物を溶解可能な溶媒が含有されていてもよい。そのような溶媒としては、例えば、エーテルアセテート系溶媒、エーテルグリコール系溶媒、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、上記以外のエーテル系溶媒、エステル系溶媒、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルスルホキシド、水等の溶媒が挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   In the composition for forming a silica-based film, a solvent capable of dissolving the compound represented by the general formula (1) may be contained. Examples of such solvents include ether acetate solvents, ether glycol solvents, alcohol solvents, ketone solvents, ether solvents other than those mentioned above, ester solvents, acetonitrile, N, N-dimethylformamide, N, N. -Solvents such as dimethylacetamide, N, N-dimethylsulfoxide, water and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.

エーテルアセテート系溶媒としては、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールエチルエーテルアセテート等が例示できる。   As ether acetate solvents, ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol ethyl ether acetate, diethylene glycol-n-butyl ether Examples include acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, dipropylene glycol methyl ether acetate, dipropylene glycol ethyl ether acetate and the like.

エーテルグリコール系溶媒としては、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−n−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、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、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−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、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等が挙げられる。   Examples of ether glycol solvents include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylbutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol mono Examples include ethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monoethyl ether.

アルコール系溶媒としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、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、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、ベンジルアルコール、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、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等が例示可能である。   Examples of alcohol solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec -Pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, Down benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol and the like can be exemplified.

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、メチル−i−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、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、シクロペンタノン、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、ジアセトンアルコール、アセトフェノン、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。   Examples of ketone solvents include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl-i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, diethyl ketone, and di-i-. Examples include butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonyl acetone, diacetone alcohol, acetophenone, and γ-butyrolactone.

エーテル系溶媒としては、エチルエーテル、i−プロピルエーテル、n−ブチルエーテル、n−ヘキシルエーテル、2−エチルヘキシルエーテル、エチレンオキシド、1,2−プロピレンオキシド、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が例示できる。   As ether solvents, ethyl ether, i-propyl ether, n-butyl ether, n-hexyl ether, 2-ethylhexyl ether, ethylene oxide, 1,2-propylene oxide, dioxolane, 4-methyldioxolane, dioxane, dimethyldioxane, ethylene Examples include glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, tetrahydrofuran, and 2-methyltetrahydrofuran.

エステル系溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、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、酢酸ノニル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、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−アミル等が挙げられる。   Examples of ester solvents include methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-butyl acetate, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, and 3-acetate acetate. Methoxybutyl, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, glycol diacetate Methoxytriglycol acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, etc. Is mentioned.

溶媒の使用量は、シリカ系被膜形成用組成物中のシロキサン樹脂の量が、シリカ系被膜形成用組成物の全量に対して3質量%〜25質量%となるような量とされることが好ましい。この溶媒の量について、シリカ系被膜形成用組成物中のシロキサン樹脂の量が3質量%未満だとシリカ系被膜形成用組成物の液状安定性、シリカ系被膜(又はシリカ系硬化被膜)の成膜性等が低下する傾向にある。シリカ系被膜形成用組成物中のシロキサン樹脂の量が25質量%を超えると、所望の膜厚を有するシリカ系硬化被膜を得ることが困難となる傾向にある。   The amount of the solvent used may be such that the amount of the siloxane resin in the composition for forming a silica-based film is 3% by mass to 25% by mass with respect to the total amount of the composition for forming a silica-based film. preferable. With respect to the amount of this solvent, when the amount of the siloxane resin in the composition for forming a silica-based film is less than 3% by mass, the liquid stability of the composition for forming a silica-based film and the formation of a silica-based film (or a silica-based cured film) are achieved. There exists a tendency for film property etc. to fall. When the amount of the siloxane resin in the composition for forming a silica-based film exceeds 25% by mass, it tends to be difficult to obtain a silica-based cured film having a desired film thickness.

シリカ系被膜形成用組成物中に、500℃以下、好ましくは250〜500℃の加熱処理、あるいはプラズマ処理、または紫外線、赤外線若しくは電子線の照射処理によって分解し、空隙(空孔)を形成させる分解性化合物や多孔質体を必要に応じて含有してもよい。   The composition for forming a silica-based film is decomposed by heat treatment at 500 ° C. or less, preferably 250 to 500 ° C., plasma treatment, or ultraviolet ray, infrared ray, or electron beam irradiation to form voids (holes). You may contain a decomposable compound and a porous body as needed.

そのような化合物としては、例えば、ビニルエーテル系化合物、オキシエチレン単位を有するビニル系化合物、オキシプロピレン単位を有するビニル系化合物、ビニルピリジン系化合物、スチレン系化合物、アルキルエステルビニル系化合物、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリレート系化合物、オキシアルキレン単位を有する重合体、ポリカーボネート重合体等から選ばれるものが挙げられる。   Examples of such compounds include vinyl ether compounds, vinyl compounds having oxyethylene units, vinyl compounds having oxypropylene units, vinyl pyridine compounds, styrene compounds, alkyl ester vinyl compounds, and (meth) acrylic compounds. Examples thereof include those selected from acids or (meth) acrylate compounds, polymers having an oxyalkylene unit, polycarbonate polymers and the like.

これらの中でも、その分解特性及びシリカ系硬化被膜の機械強度の観点から、オキシアルキレン単位を有する重合体が好ましい。   Among these, the polymer which has an oxyalkylene unit from a viewpoint of the decomposition characteristic and the mechanical strength of a silica type cured film is preferable.

上記オキシアルキレン単位としてはオキシエチレン単位、オキシプロピレン単位、オキシテトラメチレン単位、オキシブチレン単位等が挙げられる。オキシアルキレン単位を有する重合体としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンステロールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アルキルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル等のエーテル型化合物、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸アルカノールアミド硫酸塩等のエーテルエステル型化合物、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、エチレングリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル等のエーテルエステル型化合物、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、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等のグリコール型化合物等を挙げることができる。これらの中では、その分解特性及びシリカ系硬化被膜の機械強度の観点から、オキシプロピレン単位を有する重合体が好ましく、ポリプロピレングリコールが一層好ましい。   Examples of the oxyalkylene unit include an oxyethylene unit, an oxypropylene unit, an oxytetramethylene unit, and an oxybutylene unit. Polymers having oxyalkylene units include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene sterol ether, polyoxyethylene lanolin derivative, ethylene oxide derivative of alkylphenol formalin condensate, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymer, polyoxypropylene alkyl Ether type compounds such as ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester, ether ester type compound such as polyoxyethylene fatty acid alkanolamide sulfate, polyethylene glycol fatty acid ester, Ethylene glycol fatty acid ester, fatty acid monoglyceride, polyglycerin fatty acid ester Le, sorbitan fatty acid ester, ether-ester type compounds such as propylene glycol fatty acid esters, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, and polyethylene glycol, glycol-type compounds such as polypropylene glycol. In these, the polymer which has an oxypropylene unit from a viewpoint of the decomposition characteristic and the mechanical strength of a silica type cured film is preferable, and a polypropylene glycol is still more preferable.

また、(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリレート系化合物としては、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、アクリル酸アルコキシアルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルコキシアルキルエステル等が挙げられる。アクリル酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシル等の炭素数1〜6のアルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリル酸ヘキシル等の炭素数1〜6のアルキルエステル、アクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、アクリル酸メトキシメチル、アクリル酸エトキシエチル、メタクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、メタクリル酸メトキシメチル、メタクリル酸エトキシエチル等が例示可能である。   Examples of the (meth) acrylic acid or (meth) acrylate compound include acrylic acid alkyl ester, methacrylic acid alkyl ester, acrylic acid alkoxyalkyl ester, methacrylic acid alkyl ester, and methacrylic acid alkoxyalkyl ester. Examples of the alkyl acrylate ester include 1 to 6 carbon atoms such as methyl acrylate, ethyl acrylate, n-propyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, pentyl acrylate, and hexyl acrylate. Examples of the alkyl ester and alkyl methacrylate ester include methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, pentyl methacrylate, hexyl methacrylate and the like. ~ 6 alkyl esters, acrylic acid alkoxyalkyl esters as methoxymethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methacrylic acid alkoxyalkyl esters as methoxymethyl methacrylate Methacrylate ethoxyethyl or the like can be exemplified.

(メタ)アクリル酸又は(メタ)アクリレート系化合物は、ヒドロキシル基を有する化合物との共重合体として用いてもよい。その具体例としては、2−ヒドロキシエチルアクリレート、ジエチレングリコールアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジプロピレングリコールアクリレート、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ジエチレングリコールメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジプロピレングリコールメタクリレート等が挙げられる。   The (meth) acrylic acid or (meth) acrylate compound may be used as a copolymer with a compound having a hydroxyl group. Specific examples thereof include 2-hydroxyethyl acrylate, diethylene glycol acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, dipropylene glycol acrylate, methacrylic acid, 2-hydroxyethyl methacrylate, diethylene glycol methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, and dipropylene glycol methacrylate. Can be mentioned.

ポリカーボネートとしては、ポリエチレンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート、ポリトリメチレンカーボネート、ポリテトラメチレンカーボネート、ポリペンタメチレンカーボネート、ポリヘキサメチレンカーボネート等の炭酸とアルキレングリコールとの重縮合物を挙げることができる。   Examples of the polycarbonate include polycondensates of carbonic acid and alkylene glycol such as polyethylene carbonate, polypropylene carbonate, polytrimethylene carbonate, polytetramethylene carbonate, polypentamethylene carbonate, and polyhexamethylene carbonate.

分解性化合物は、上述の溶媒への溶解性、シロキサン樹脂との相溶性、シリカ系硬化被膜の機械特性、シリカ系被膜やシリカ系硬化被膜の成形性等の観点から、GPCにより測定され、かつ標準ポリスチレンの検量線を使用して換算された重量平均分子量が、200〜10000であることが好ましく、300〜5000であることがより好ましく、400〜2000であることが更に好ましい。この重量平均分子量が200未満であると、空孔の形成が不十分となる傾向にある。一方、この重量平均分子量が10000を超えると、特にシロキサン樹脂との相溶性が低下する傾向にある。   The decomposable compound is measured by GPC from the viewpoints of solubility in the above-mentioned solvent, compatibility with the siloxane resin, mechanical properties of the silica-based cured coating, moldability of the silica-based coating and the silica-based cured coating, and the like. The weight average molecular weight converted using a standard polystyrene calibration curve is preferably 200 to 10000, more preferably 300 to 5000, and still more preferably 400 to 2000. When the weight average molecular weight is less than 200, the formation of pores tends to be insufficient. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 10,000, the compatibility with the siloxane resin tends to decrease.

分解性化合物の含有量は、シリカ系被膜形成用組成物の全質量基準で、0.10質量%〜10質量%であることが好ましく、1.0質量%〜5.0質量%であることがより好ましい。この含有量が0.10質量%未満であると、空孔形成が不十分となる傾向がある。一方、10質量%を越えると、膜強度が低下する傾向がある。   The content of the decomposable compound is preferably 0.10% by mass to 10% by mass, and 1.0% by mass to 5.0% by mass based on the total mass of the composition for forming a silica-based film. Is more preferable. When this content is less than 0.10% by mass, the formation of pores tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 10% by mass, the film strength tends to decrease.

シリカ系被膜形成用組成物はアルカリ金属及びアルカリ土類金属を含有しないことが望ましい。これらの金属を含有する場合のその含有量は、該組成物全体の質量に対して、100質量ppb以下であると好ましく、20質量ppb以下であるとより好ましい。これらの金属の含有量が100質量ppbを超えると、半導体素子に金属イオンが流入しやすくなるため、所望のデバイス特性を得難くなる傾向にある。したがって、これらのアルカリ金属やアルカリ土類金属は、シリカ系被膜形成用組成物を調製する際に、必要に応じてイオン交換フィルター等の使用により除去すると好ましい。   It is desirable that the composition for forming a silica-based film does not contain an alkali metal and an alkaline earth metal. When these metals are contained, the content thereof is preferably 100 mass ppb or less and more preferably 20 mass ppb or less with respect to the mass of the entire composition. If the content of these metals exceeds 100 mass ppb, metal ions tend to flow into the semiconductor element, and it tends to be difficult to obtain desired device characteristics. Therefore, it is preferable to remove these alkali metals and alkaline earth metals by using an ion exchange filter or the like as necessary when preparing the composition for forming a silica-based film.

シリカ系被膜形成用組成物は、分解性化合物又は多孔質体の凝集防止や、分散性向上のため、必要に応じて界面活性剤を含有してもよい。   The composition for forming a silica-based film may contain a surfactant as necessary to prevent aggregation of the decomposable compound or the porous body and to improve dispersibility.

界面活性剤としては、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、及びアニオン性界面活性剤を用いることが可能である。それらの中でも、ハロゲン成分及び金属不純分を含有し難い観点から、ノニオン性界面活性剤が好ましい。   As the surfactant, a nonionic surfactant, a cationic surfactant, and an anionic surfactant can be used. Among these, a nonionic surfactant is preferable from the viewpoint of hardly containing a halogen component and a metal impurity.

ノニオン性界面活性剤としては、エチレンオキサイド構造を有する化合物、プロピレングリコール構造を有する化合物、アセチレングリコール系構造を有する化合物などが挙げられる。   Examples of the nonionic surfactant include a compound having an ethylene oxide structure, a compound having a propylene glycol structure, and a compound having an acetylene glycol structure.

界面活性剤としては、3つのポリアルキレンオキサイド鎖を有するトリブロックコポリマーも用いることができる。   As the surfactant, a triblock copolymer having three polyalkylene oxide chains can also be used.

これらの界面活性剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   These surfactants may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.

シリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布する方法はスピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、ロールコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法等、特に限定されないが、シリカ系被膜の成膜性及び膜均一性に優れる観点から、スピンコート法が好ましい。以下、このスピンコート法を例にとって、シリカ系被膜の形成方法について説明する。   The method for applying the silica-based film-forming composition on the substrate is not particularly limited, such as spin coating, spray coating, dip coating, flow coating, roll coating, slit coating, screen printing, etc. The spin coating method is preferable from the viewpoint of excellent film formability and film uniformity. Hereinafter, a method for forming a silica-based film will be described by taking this spin coating method as an example.

まず、シリカ系被膜形成用組成物をSiウェハ等の基板上に好ましくは300回転/分〜5000回転/分、より好ましくは700回転/分〜3000回転/分でスピン塗布して塗布膜を形成する。この際、回転数が300回転/分未満であると、膜均一性が低下する傾向にある一方で、5000回転/分を超えると、成膜性が悪化するおそれがあるため好ましくない。   First, a coating film is formed by spin-coating a composition for forming a silica-based film on a substrate such as a Si wafer, preferably at 300 to 5000 revolutions / minute, more preferably at 700 to 3000 revolutions / minute. To do. At this time, if the rotational speed is less than 300 revolutions / minute, the film uniformity tends to be lowered. On the other hand, if it exceeds 5000 revolutions / minute, the film formability may be deteriorated.

次いで、この塗布膜に対して加熱工程を実施し、シリカ系被膜を得る。この工程は、組成物中の溶媒の乾燥及びシロキサン樹脂の硬化度を高めるためのステップであり、50〜400℃、好ましくは100〜350℃の温度で、ホットプレート等を用いて加熱処理を行う。なお、加熱工程は、必要に応じて、異なる温度での多段加熱であってもよい。   Next, a heating step is performed on the coating film to obtain a silica-based film. This step is a step for drying the solvent in the composition and increasing the degree of cure of the siloxane resin, and heat treatment is performed using a hot plate or the like at a temperature of 50 to 400 ° C., preferably 100 to 350 ° C. . The heating step may be multi-stage heating at different temperatures as necessary.

この加熱温度が50℃未満であると、溶媒の乾燥が十分に行われない傾向にある。一方、加熱温度が400℃を超えると、被膜においてシロキサン骨格が形成される前に分解性化合物が熱分解揮発してしまい、所望の機械強度及び低誘電特性を有するシリカ系硬化被膜を得難くなるおそれがある。   When this heating temperature is less than 50 ° C., the solvent tends not to be sufficiently dried. On the other hand, when the heating temperature exceeds 400 ° C., the decomposable compound is thermally decomposed and volatilized before the siloxane skeleton is formed in the coating, making it difficult to obtain a silica-based cured coating having desired mechanical strength and low dielectric properties. There is a fear.

(第1工程)
次に、基板上に形成されたシリカ系被膜の内部に、第1の触媒を含有する液体であるシリカ系硬化被膜改善用液体(以下、「被膜改善用液体」という。)を浸透させる。この被膜改善用液体は第1の触媒を含有し、それを浸透させるシリカ系被膜の表面張力よりも表面張力が小さいものであれば特に限定されない。被膜改善用液体の表面張力がシリカ系被膜の表面張力よりも小さいと、該被膜改善用液体のシリカ系被膜への浸透性が向上するので、得られるシリカ系硬化被膜の誘電率が十分に低下し、機械強度が十分に向上する。
(First step)
Next, a silica-based cured film improving liquid (hereinafter referred to as “film improving liquid”), which is a liquid containing the first catalyst, is infiltrated into the silica-based film formed on the substrate. The liquid for improving the film is not particularly limited as long as it contains the first catalyst and has a surface tension smaller than the surface tension of the silica-based film through which the first catalyst is permeated. If the surface tension of the coating film improving liquid is smaller than the surface tension of the silica coating film, the permeability of the coating film improving liquid into the silica coating film is improved, so that the dielectric constant of the resulting silica coating film is sufficiently reduced. In addition, the mechanical strength is sufficiently improved.

同様の観点から、シリカ系被膜の上記表面張力と被膜改善用液体の上記表面張力との差が5mN/m以上であるとより好ましく、5mN/m〜15mN/mであると更に好ましく、10mN/m〜15mN/mであると特に好ましい。この差が15mN/mを超えるとシリカ系被膜が膨潤してその膜厚が不均一になる傾向がある。   From the same viewpoint, the difference between the surface tension of the silica-based coating and the surface tension of the coating-improving liquid is more preferably 5 mN / m or more, further preferably 5 mN / m to 15 mN / m, and more preferably 10 mN / m. It is especially preferable that it is m-15mN / m. When this difference exceeds 15 mN / m, the silica-based film tends to swell and the film thickness tends to be non-uniform.

被膜改善用液体の表面張力は、シリカ系被膜に対する浸透性の観点から、21mN/m以下であると好ましく、8mN/m〜21mN/mであるとより好ましく、9mN/m〜15mN/nmであると更に好ましく、9mN/m〜13mN/mであると特に好ましい。被膜改善用液体の表面張力が8mN/m未満である場合、被膜改善用液体の調製が困難となる傾向がある。   The surface tension of the film-improving liquid is preferably 21 mN / m or less, more preferably 8 mN / m to 21 mN / m, and more preferably 9 mN / m to 15 mN / nm from the viewpoint of permeability to the silica-based film. And more preferably 9 mN / m to 13 mN / m. When the surface tension of the film-improving liquid is less than 8 mN / m, it tends to be difficult to prepare the film-improving liquid.

被膜改善用液体の表面張力は、ウィルヘルミープレート法やリング(デュヌイ)法などの公知の方法を応用した表面張力測定装置によって測定可能であるが、本発明においてはリング法によって測定される。   The surface tension of the film-improving liquid can be measured by a surface tension measuring device using a known method such as the Wilhelmy plate method or the ring (Dunui) method. In the present invention, the surface tension is measured by the ring method.

シリカ系被膜の表面張力は、いわゆる臨界表面張力として導出されるものである。臨界表面張力の導出方法は以下のとおりである。まず、臨界表面張力を導出したい固体表面上、すなわち、本発明においてはシリカ系被膜表面に、数種類の既知で異なった表面張力(温度23〜25℃、相対湿度40〜60%条件下、リング法)を有する液体を滴下し、固体表面上に液滴を形成させる。次いで、その固体表面上の各液滴の接触角(θ)を測定する。得られた接触角(θ)からそのcosθの値を求め、液体の表面張力(横軸、x軸)に対するcosθ(縦軸、y軸)の値をグラフにプロットする。そのプロットから表面張力(x)とcosθ(y)との関係を一次式に近似して求める。そして、得られた一次式にcosθ=1を挿入し、その際の表面張力、すなわち臨界表面張力を導出する。   The surface tension of the silica-based coating is derived as so-called critical surface tension. The method for deriving the critical surface tension is as follows. First, on the solid surface from which the critical surface tension is to be derived, that is, in the present invention, on the surface of the silica-based film, several kinds of known and different surface tensions (temperature 23 to 25 ° C., relative humidity 40 to 60%, under the ring method) ) Is dropped to form droplets on the solid surface. Next, the contact angle (θ) of each droplet on the solid surface is measured. The value of cos θ is obtained from the obtained contact angle (θ), and the value of cos θ (vertical axis, y axis) against the surface tension (horizontal axis, x axis) of the liquid is plotted on a graph. From the plot, the relationship between the surface tension (x) and cos θ (y) is obtained by approximating it to a linear expression. Then, cos θ = 1 is inserted into the obtained linear expression, and the surface tension at that time, that is, the critical surface tension is derived.

臨界表面張力は、固体表面のぬれ特性を示す尺度であり、この臨界表面張力よりも小さな表面張力を有する液体を該固体表面に滴下すると、その液体は固体表面上で自発的に広がり、その固体表面を完全にぬらす。臨界表面張力が大きな固体表面は比較的多くの種類の液体に対しぬらされやすく、臨界表面張力が小さな固体表面は比較的多くの種類の液体に対しぬらされ難くなる(「接着ハンドブック」日本接着協会編、第2版、第20〜49頁を参照)。   Critical surface tension is a measure of the wetting characteristics of a solid surface, and when a liquid having a surface tension smaller than the critical surface tension is dropped onto the solid surface, the liquid spontaneously spreads on the solid surface, and the solid Wet the surface completely. A solid surface with a high critical surface tension is easily wetted by a relatively large number of liquids, and a solid surface with a small critical surface tension is not easily wetted by a relatively large number of liquids. Ed., 2nd edition, pages 20-49).

ここで、液滴の接触角(θ)は、23〜25℃、常圧(1atm)、常湿(相対湿度として40〜60%)の測定条件の下、市販の接触角測定機で測定することができる。また、表面張力(x)とcosθ(y)との関係を一次式に近似して求める際には、プロットから最小二乗法によって直線を求め、その直線の傾きと切片を導出する。こうして求められた一次式は、例えば下記式(5)のように表される。
x=(y−b)/a <単位;dyn/cm、mN/m> …(5)
式中、xは液体の表面張力(単位;dyn/cm)、yはcosθ、aは直線の傾き、bは直線の切片を示す。この式(5)のy=1の時のxの値が臨界表面張力となる。
Here, the contact angle (θ) of the droplet is measured with a commercially available contact angle measuring machine under measurement conditions of 23 to 25 ° C., normal pressure (1 atm), and normal humidity (40 to 60% as relative humidity). be able to. When the relationship between the surface tension (x) and cos θ (y) is approximated by a linear expression, a straight line is obtained from the plot by the least square method, and the slope and intercept of the straight line are derived. The linear expression thus obtained is expressed as, for example, the following expression (5).
x = (y−b) / a <unit; dyn / cm, mN / m> (5)
In the formula, x is the surface tension of the liquid (unit: dyn / cm), y is cos θ, a is the slope of the straight line, and b is the intercept of the straight line. The value of x when y = 1 in this equation (5) is the critical surface tension.

臨界表面張力を導出する際に用いられる数種類の既知で異なった表面張力を有する液体としては、水、グリセリン、ホルムアミド、エチレングリコール、プロピレングリコール、イソプロピルアルコールなどの水素結合液体、n−へキサン、n−デカンなどの炭化水素液体等が挙げられる。   Some known and different surface tension liquids used in deriving the critical surface tension include hydrogen bonding liquids such as water, glycerin, formamide, ethylene glycol, propylene glycol, isopropyl alcohol, n-hexane, n -Hydrocarbon liquids such as decane.

第1の触媒は、シリカ系被膜中に残存するシラノール基を有する化合物を減少させる観点から、シラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものであると好ましい。かかる触媒としては、酸性化合物(第1の酸性化合物)、塩基性化合物(第1の塩基性化合物)又はオニウム塩化合物(第1のオニウム塩化合物)を用いることができる。   From the viewpoint of reducing the compound having a silanol group remaining in the silica-based film, the first catalyst preferably has a catalytic action on a dehydration condensation reaction between silanol groups. As such a catalyst, an acidic compound (first acidic compound), a basic compound (first basic compound), or an onium salt compound (first onium salt compound) can be used.

第1の酸性化合物としては、例えば、塩酸、燐酸、硝酸、ホウ酸、硫酸、フッ酸などの無機酸や、酢酸、マレイン酸、シュウ酸、リンゴ酸、マロン酸、フマル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ピコリン酸、ピメリン酸、1,10−フェナントロリン酸、ニコチン酸、酒石酸、コハク酸、グルタル酸、2−グリセリンリン酸、D−グルコース−1−リン酸、アジピン酸、蟻酸、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、セバシン酸、酪酸、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、フタル酸、スルホン酸、トリフルオロメタンスルフォン酸などの有機酸を用いることができる。   Examples of the first acidic compound include inorganic acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, boric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid, acetic acid, maleic acid, oxalic acid, malic acid, malonic acid, fumaric acid, terephthalic acid, and isophthalic acid. Acid, picolinic acid, pimelic acid, 1,10-phenanthrophosphoric acid, nicotinic acid, tartaric acid, succinic acid, glutaric acid, 2-glycerin phosphoric acid, D-glucose-1-phosphate, adipic acid, formic acid, propionic acid, butane Acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, sebacic acid, butyric acid, oleic acid, stearic acid, linoleic acid, linolenic acid, salicylic acid, benzoic acid, p-aminobenzoic acid, p- Organic acids such as toluenesulfonic acid, phthalic acid, sulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid can be used.

第1の塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無機塩基、アンモニア、トリエチルアミンなどの有機塩基が挙げられ、これらのうち1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the first basic compound include inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, and organic bases such as ammonia and triethylamine, and one of these may be used alone or in combination of two or more. Good.

かかる有機塩基としては、分子内に窒素原子を有する有機塩基が挙げられ、例えば、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、メトキシプロピルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラエチルエチレンジアミン、エチルアミノプロピルアミン、アニリン、ジメチルアニリン、ピリジン、メチルピリジン、ピロール、ピペラジン、ジメチルピペラジン、ピロリジン、ジアミノベンゼン、テトラメチルアンモウムオキサイド、テトラブチルアンモウムオキサイド、ヘキサメチルホスホルアミド、1.8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1.5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エンなどの化合物が挙げられる。   Examples of the organic base include organic bases having a nitrogen atom in the molecule, such as methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, hexylamine, octylamine, N, N-dimethylamine, N, N-diethylamine, N, N-dipropylamine, N, N-dibutylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, methoxypropylamine, tetramethylethylenediamine, tetraethylethylenediamine, ethylaminopropylamine, aniline, dimethylaniline, pyridine, methylpyridine, Pyrrole, piperazine, dimethylpiperazine, pyrrolidine, diaminobenzene, tetramethylammonium oxide, tetrabutylammonium oxide, hexamethylphosphoramide, 1.8-dia Bicyclo [5.4.0] undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] compounds such as non-5-ene.

これらの中で、電気的信頼性等の観点から、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を有しない塩基である有機塩基が好ましい。さらには、未反応のシラノール基間の脱水縮合反応を一層促進させる観点から、窒素原子を分子内に有する有機塩基がより好ましい。   Among these, an organic base which is a base having no alkali metal or alkaline earth metal is preferable from the viewpoint of electrical reliability and the like. Furthermore, from the viewpoint of further promoting the dehydration condensation reaction between unreacted silanol groups, an organic base having a nitrogen atom in the molecule is more preferable.

第1のオニウム塩化合物としては、アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アルソニウム塩、スチボニウム塩、オキソニウム塩、スルホニウム塩、セレノニウム塩、スタンノニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。これらの中では、組成物の安定性により優れる観点からアンモニウム塩が好ましい。アンモニウム塩としては、ハロゲン化アンモニウム、有機酸アンモニウム塩などが挙げられる。ハロゲン化アンモニウムとしては、第4級のハロゲン化アンモニウム塩であってもよく、テトラメチルアンモニウムフロライド、テトラブチルアンモニウムフロライドなどが例示できる。   Examples of the first onium salt compound include ammonium salt, phosphonium salt, arsonium salt, stibonium salt, oxonium salt, sulfonium salt, selenonium salt, stannonium salt, iodonium salt and the like. In these, an ammonium salt is preferable from a viewpoint which is more excellent by stability of a composition. Examples of ammonium salts include ammonium halides and organic acid ammonium salts. The ammonium halide may be a quaternary ammonium halide salt, and examples thereof include tetramethylammonium fluoride and tetrabutylammonium fluoride.

有機酸アンモニウム塩としては、溶液の安定性及び電気特性の観点から、第4級の有機酸アンモニウム塩が好ましく、テトラメチルアンモニウムの有機酸塩などが挙げられる。テトラメチルアンモニウムの有機酸塩としては、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩等が例示できる。   The organic acid ammonium salt is preferably a quaternary organic acid ammonium salt from the viewpoint of solution stability and electrical characteristics, and examples thereof include an organic acid salt of tetramethylammonium. Examples of the organic acid salt of tetramethylammonium include tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium propionate, tetramethylammonium maleate, and tetramethylammonium sulfate.

これらのオニウム塩化合物の中では、シリカ系硬化被膜の電気特性を向上させる観点から、テトラメチルアンモニウム硝酸塩、テトラメチルアンモニウム酢酸塩、テトラメチルアンモニウムプロピオン酸塩、テトラメチルアンモニウムマレイン酸塩、テトラメチルアンモニウム硫酸塩がより好ましく、テトラメチルアンモニウム硝酸塩が特に好ましい。   Among these onium salt compounds, tetramethylammonium nitrate, tetramethylammonium acetate, tetramethylammonium propionate, tetramethylammonium maleate, tetramethylammonium are used to improve the electrical properties of the silica-based cured coating. Sulfate is more preferred, and tetramethylammonium nitrate is particularly preferred.

上述の第1の酸性化合物、第1の塩基性化合物及び/又は第1のオニウム塩化合物を第1の触媒として使用する場合、その使用量は、被膜改善用液体の全量基準で、0.0010質量%〜10質量%であると好ましく、0.010質量%〜5.0質量%であるとより好ましく、0.050質量%〜2.0質量%であると更に好ましい。使用量が0.0010質量%を下回ると、最終的に得られるシリカ系硬化被膜の電気特性、機械特性が低下する傾向にある。また、使用量が10質量%を超えると、シリカ系硬化被膜の電気特性、プロセス適合性が低下する傾向にある。   When the above-mentioned first acidic compound, first basic compound and / or first onium salt compound are used as the first catalyst, the amount used is 0.0010 based on the total amount of the film-improving liquid. The content is preferably 10% by mass to 10% by mass, more preferably 0.010% by mass to 5.0% by mass, and still more preferably 0.05% by mass to 2.0% by mass. If the amount used is less than 0.0010% by mass, the electrical properties and mechanical properties of the finally obtained silica-based cured film tend to be lowered. Moreover, when the usage-amount exceeds 10 mass%, it exists in the tendency for the electrical property and process compatibility of a silica type cured film to fall.

被膜改善用液体は、溶媒を含有する溶液であると好ましい。被膜改善用液体が溶媒を含有すると、第1の触媒の被膜改善用液体中での分散性が向上するので、シリカ系被膜の内部にまで該液体と共に第1の触媒を導入することが可能となる。これは、最終的に得られるシリカ系硬化被膜の誘電率上昇の抑制及び機械強度の向上に繋がる。   The film improving liquid is preferably a solution containing a solvent. When the film-improving liquid contains a solvent, the dispersibility of the first catalyst in the film-improving liquid is improved, so that it is possible to introduce the first catalyst together with the liquid into the silica-based film. Become. This leads to suppression of increase in dielectric constant and improvement of mechanical strength of the finally obtained silica-based cured film.

被膜改善用液体に含有される溶媒としては、例えば、ブタン、ペンタン等の飽和炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒、パーフルオロデカリン、パーフルオロシクロヘキサン、パーフルオロヘキサン、パーフルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフルオロデカンなどの含フッ素脂肪族炭化水素系溶媒、パーフルオロトリペンチルアミン、パーフルオロトリブチルアミン、パーフルオロトリプロピルアミンなどの含フッ素アルキルアミン系溶媒、パーフルオロ(2−ブチルテトラヒドロフラン)などの含フッ素環状エーテル系溶媒、メチルパーフルオロブチルエーテル、メチルパーフルオロヘキシルエーテルなどのハイドロフルオロエーテル系溶媒等が挙げられる。   Examples of the solvent contained in the film improving liquid include saturated hydrocarbon solvents such as butane and pentane, ether solvents such as diethyl ether and isopropyl ether, perfluorodecalin, perfluorocyclohexane, perfluorohexane, and perfluoro. Fluorine-containing aliphatic hydrocarbon solvents such as octane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorooctane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecane, perfluorotripentylamine, perfluorotributylamine , Fluorine-containing alkylamine solvents such as perfluorotripropylamine, fluorine-containing cyclic ether solvents such as perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), and hydrocarbons such as methylperfluorobutylether and methylperfluorohexylether. Oroeteru solvents and the like.

これらの中で、含フッ素脂肪族炭化水素系溶媒、含フッ素アルキルアミン系溶媒、含フッ素環状エーテル系溶媒、ハイドロフルオロエーテル系溶媒などの分子内にフッ素原子を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒を含有する被膜改善用液体は、表面張力が低い傾向にあり、それによりシリカ系被膜への浸透性が一層高いものである。上述の溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Among these, a solvent having a fluorine atom in the molecule such as a fluorine-containing aliphatic hydrocarbon solvent, a fluorine-containing alkylamine solvent, a fluorine-containing cyclic ether solvent, or a hydrofluoroether solvent is preferable. The film-improving liquid containing such a solvent tends to have a low surface tension, and thereby has a higher permeability to the silica-based film. The above-mentioned solvents may be used alone or in combination of two or more.

被膜改善用液体をシリカ系被膜内部に浸透させる方法としては、シリカ系被膜に被膜改善用液体を塗布する方法(スピンコート法、フローコート法、ロールコート法、スリットコート法、スクリーン印刷法など)、被膜改善用液体中にシリカ系被膜を浸漬する方法(ディップコート法)及びシリカ系被膜に被膜改善用液体を噴霧する方法(スプレーコート法)等が挙げられる。これらの中で、シリカ系被膜内部への浸透性を更に向上させ、しかもシリカ系被膜の全体に被膜改善用液体を均一に浸透させる観点から、スピンコート法が好ましい。これにより、得られるシリカ系硬化被膜の成膜性及び膜均一性が向上する。   As a method of infiltrating the coating film-improving liquid into the silica-based film, a method of applying the film-improving liquid to the silica-based film (spin coating method, flow coating method, roll coating method, slit coating method, screen printing method, etc.) Examples thereof include a method of immersing a silica-based film in a liquid for improving a film (dip coating method) and a method of spraying a liquid for improving a film on a silica-based film (spray coating method). Among these, the spin coating method is preferable from the viewpoint of further improving the permeability into the silica-based coating and allowing the coating-improving liquid to uniformly penetrate the entire silica-based coating. Thereby, the film formability and film uniformity of the silica-based cured coating obtained are improved.

被膜改善用液体の浸透方法としてスピンコート法を採用する場合、塗布の際のスピン速度は100回転/分〜5000回転/分であると好ましく、500回転/分〜2000回転/分であるとより好ましい。スピン速度が100回転/分を下回ると、被膜改善用液体の膜均一性が低下する一方で、5000回転/分を超えると、被膜改善用液体の成膜性が低下する傾向にある。   When the spin coating method is adopted as the method for penetrating the liquid for improving the film, the spin speed at the time of coating is preferably 100 rpm / min to 5000 rpm, and more preferably 500 rpm / min to 2000 rpm. preferable. When the spin speed is less than 100 revolutions / minute, the film uniformity of the film-improving liquid decreases, whereas when it exceeds 5000 revolutions / minute, the film-forming property of the film-improving liquid tends to be degraded.

上述のシリカ系被膜の形成、及び被膜改善用液体の浸透をいずれもスピンコート法で行う場合、シリカ系被膜の形成の際のスピン速度よりも、被膜改善用液体の塗布の際のスピン速度が低くてもよく、それらのスピン速度が同じであってもよい。この場合、両者の膜均一性、成膜性を十分に満足しつつ、一層効率的に成膜できるとともに、シリカ系被膜が空孔を有する場合、その空孔内への被膜改善液体の侵入をより容易にすることが可能となる。   When both the formation of the silica-based coating and the penetration of the coating-improving liquid are performed by a spin coating method, the spin speed when applying the coating-improving liquid is higher than the spin speed when forming the silica-based coating. They may be low and their spin speeds may be the same. In this case, it is possible to form the film more efficiently while sufficiently satisfying both the film uniformity and film formability, and when the silica-based film has pores, the coating-improving liquid penetrates into the pores. It becomes possible to make it easier.

(第2工程)
第1工程の後、第2工程において、被膜改善用液体が内部に浸透した状態のシリカ系被膜を硬化して、シリカ系硬化被膜を得る。シリカ系被膜の硬化処理は、好ましくは、以下のようにして行われる。
(Second step)
In the second step after the first step, the silica-based coating in a state where the coating-improving liquid has permeated therein is cured to obtain a silica-based cured coating. The curing treatment of the silica-based film is preferably performed as follows.

まず、主として溶媒などの揮発分を除去するために、ホットプレート等の公知の加熱処理装置を用いて、50〜400℃の温度でシリカ系被膜を加熱する。この加熱処理の際、シリカ系被膜周囲の雰囲気は特に限定されず、N、He、Arなどの不活性ガス雰囲気、O、空気などの酸化性ガス雰囲気、又は還元性ガス雰囲気のいずれであってもよい。加熱時間は、溶媒等の揮発分を除去できる程度でよく、加熱温度や雰囲気によって異なるが、通常は10秒〜60秒程度である。 First, in order to mainly remove volatile components such as a solvent, the silica-based coating is heated at a temperature of 50 to 400 ° C. using a known heat treatment apparatus such as a hot plate. During this heat treatment, the atmosphere around the silica-based coating is not particularly limited, and may be any of an inert gas atmosphere such as N 2 , He and Ar, an oxidizing gas atmosphere such as O 2 and air, or a reducing gas atmosphere. There may be. The heating time may be such that volatile components such as a solvent can be removed, and varies depending on the heating temperature and atmosphere, but is usually about 10 seconds to 60 seconds.

次いで、主としてシリカ系被膜を最終的に硬化させるために、石英チューブ炉などの公知の加熱処理装置を用いて、150〜500℃の温度でシリカ系被膜を加熱する。この温度が150℃未満では、シリカ系被膜の硬化が不十分となる傾向にあり、500℃を超えると、金属配線層がある場合に入熱量が増大して配線金属の劣化が生じるおそれが高くなる傾向にある。この加熱処理の際、シリカ系被膜周囲の雰囲気は特に限定されないが、シリカ系被膜の劣化抑制、電気特性の向上等の観点から、N、Ar、He等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。Oが雰囲気中に含まれる場合は、シリカ系被膜の劣化抑制のため、O濃度が10体積ppm〜5000体積ppmであると好ましい。また加熱時間は2分〜60分であると好ましい。加熱時間が2分を下回ると、シリカ系被膜の硬化が不十分となる傾向にあり、60分を超えると、金属配線層がある場合に入熱量が増大して配線金属の劣化が生じるおそれが高くなる傾向にある。 Next, in order to finally cure the silica-based film finally, the silica-based film is heated at a temperature of 150 to 500 ° C. using a known heat treatment apparatus such as a quartz tube furnace. If this temperature is less than 150 ° C., the silica-based coating tends to be insufficiently cured, and if it exceeds 500 ° C., there is a high possibility that the amount of heat input increases and the wiring metal deteriorates when there is a metal wiring layer. Tend to be. At the time of this heat treatment, the atmosphere around the silica-based film is not particularly limited, but from the viewpoints of suppressing the deterioration of the silica-based film and improving the electrical characteristics, it is performed in an inert gas atmosphere such as N 2 , Ar, and He. Is preferred. When O 2 is contained in the atmosphere, the O 2 concentration is preferably 10 volume ppm to 5000 volume ppm in order to suppress deterioration of the silica-based film. The heating time is preferably 2 minutes to 60 minutes. If the heating time is less than 2 minutes, curing of the silica-based film tends to be insufficient, and if it exceeds 60 minutes, the amount of heat input may increase when there is a metal wiring layer, which may cause deterioration of the wiring metal. It tends to be higher.

これらの加熱処理における加熱処理装置としては、ホットプレート、石英チューブ炉の他、ラピッドサーマルアニール(RTA)炉が好ましい。また、シリカ系被膜の形成処理から上述の最終的な硬化処理までの間に、加熱処理又は硬化処理として、マイクロウエーブ処理、UV処理又はEB(電子ビーム)処理等を併用してもよい。   As a heat treatment apparatus in these heat treatments, a rapid thermal annealing (RTA) furnace is preferable in addition to a hot plate and a quartz tube furnace. In addition, a microwave treatment, a UV treatment, an EB (electron beam) treatment, or the like may be used in combination as a heat treatment or a hardening treatment between the formation treatment of the silica-based film and the above-described final hardening treatment.

なお、上述の加熱処理は異なる温度、異なる雰囲気又は異なる加熱処理装置の2段階に分けて行われるものであるが、1段階の加熱処理で揮発分の除去及びシリカ系被膜の硬化を行ってもよく、加熱処理を3段階以上に分けてもよい。   Note that the above heat treatment is performed in two stages of different temperatures, different atmospheres, or different heat treatment apparatuses, but even if the volatile matter is removed and the silica-based coating is cured by one stage of heat treatment. The heat treatment may be divided into three or more stages.

こうして得られるシリカ系硬化被膜の膜厚は、0.010μm〜40μmであることが好ましく、0.050μm〜2.0μmであるとより好ましい。この膜厚が40μmを超えると、応力によってクラックが発生しやすくなる一方で、0.010μm未満であると、シリカ系被膜の上下に金属配線層が存在する場合に、上下配線間のリーク特性が悪化する傾向にある。   The thickness of the silica-based cured film thus obtained is preferably 0.010 μm to 40 μm, and more preferably 0.050 μm to 2.0 μm. If this film thickness exceeds 40 μm, cracks are likely to occur due to stress, while if it is less than 0.010 μm, when metal wiring layers exist above and below the silica-based coating, the leakage characteristics between the upper and lower wirings are reduced. It tends to get worse.

本実施形態に係るシリカ系硬化被膜は、十分に低い誘電率を実現し、しかもたとえ空孔を有していても、その機械強度は十分に高いものである。これは、シリカ系被膜中に残存する原料物質による誘電率の上昇及び機械強度の低下を抑制するためと考えられる。すなわち、被膜改善用液体に含まれる第1の触媒の作用により、そのような原料物質を反応させ別物質へ変換又は除去可能となるためと推測される。   The silica-based cured film according to the present embodiment achieves a sufficiently low dielectric constant, and even if it has pores, its mechanical strength is sufficiently high. This is considered to suppress an increase in dielectric constant and a decrease in mechanical strength due to the raw material remaining in the silica-based film. In other words, it is presumed that such a raw material substance can be reacted by the action of the first catalyst contained in the coating film improving liquid to be converted or removed into another substance.

かかるシリカ系硬化被膜を有する本発明の電子部品としては、半導体素子、多層配線板等の絶縁膜を有するデバイスが挙げられる。具体的には、半導体素子においては、表面保護膜(パッシベーション膜)、バッファーコート膜、層間絶縁膜等として使用することができる。一方、多層配線板においては、層間絶縁膜として好適に使用することができる。   Examples of the electronic component of the present invention having such a silica-based cured coating include devices having an insulating film such as a semiconductor element and a multilayer wiring board. Specifically, in a semiconductor element, it can be used as a surface protective film (passivation film), a buffer coat film, an interlayer insulating film, and the like. On the other hand, in a multilayer wiring board, it can be suitably used as an interlayer insulating film.

より具体的には、半導体素子として、ダイオード、トランジスタ、キャパシタ、化合物半導体、サーミスタ、バリスタ、サイリスタ等の個別半導体、DRAM(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリー)、SRAM(スタティック・ランダム・アクセス・メモリー)、EPROM(イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー)、マスクROM(マスク・リード・オンリー・メモリー)、EEPROM(エレクトリカル・イレイザブル・プログラマブル・リード・オンリー・メモリー)、フラッシュメモリー等の記憶素子、マイクロプロセッサー、DSP、ASIC等の理論回路素子、MMIC(モノリシック・マイクロウェーブ集積回路)に代表される化合物半導体等の集積回路素子、混成集積回路(ハイブリッドIC)、発光ダイオード、電荷結合素子等の光電変換素子等が挙げられる。また、多層配線板としては、MCM等の高密度配線板などが挙げられる。さらには、液晶パネル用の反射防止膜、反射膜や導光膜、導光体、太陽電池パネル用の反射防止膜等として用いることもできる。   More specifically, as semiconductor elements, individual semiconductors such as diodes, transistors, capacitors, compound semiconductors, thermistors, varistors, thyristors, DRAMs (Dynamic Random Access Memory), SRAMs (Static Random Access Memory) , EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), Mask ROM (Mask Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), Flash Memory and other Memory Elements, Microprocessor , DSP, ASIC and other theoretical circuit elements, MMIC (monolithic microwave integrated circuit) and other integrated circuit elements such as compound semiconductors, hybrid integrated circuits (hybrids) C), light emitting diodes, such as a photoelectric conversion element such as a charge coupled device and the like. Examples of the multilayer wiring board include a high-density wiring board such as MCM. Furthermore, it can also be used as an antireflection film for a liquid crystal panel, a reflection film or a light guide film, a light guide, an antireflection film for a solar cell panel, and the like.

図1は、本発明による電子部品の一実施形態を示す模式断面図である。メモリキャパシタセル8(電子部品)は、拡散領域1A,1Bが形成されたシリコン(Si)ウェハ1(基板)上に酸化膜から成るゲート絶縁膜2Bを介して設けられたゲート電極3(ワード線として機能する。)と、その上方に設けられた対向電極8Cとの間に二層構造の層間絶縁膜5,7(絶縁被膜)が形成されたものである。ゲート電極3の側壁には、側壁酸化膜4A,4Bが形成されており、また、ゲート電極の側方における拡散領域1Bにはフィールド酸化膜2Aが形成され、素子分離がなされている。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of an electronic component according to the present invention. A memory capacitor cell 8 (electronic component) includes a gate electrode 3 (word line) provided on a silicon (Si) wafer 1 (substrate) on which diffusion regions 1A and 1B are formed via a gate insulating film 2B made of an oxide film. And interlayer insulating films 5 and 7 (insulating films) having a two-layer structure are formed between the upper electrode and the counter electrode 8C provided thereabove. Side wall oxide films 4A and 4B are formed on the side wall of the gate electrode 3, and a field oxide film 2A is formed in the diffusion region 1B on the side of the gate electrode to separate the elements.

層間絶縁膜5は、これらのゲート電極3及びフィールド酸化膜2A上に被着されており、本発明に係るシリカ系硬化被膜からなるものである。層間絶縁膜5におけるゲート電極3近傍にはビット線として機能する電極6が埋め込まれたコンタクトホール5Aが形成されている。更に、平坦化された層間絶縁膜5上には平坦化された層間絶縁膜7が被着されており、両者を貫通するように形成されたコンタクトホール7Aには蓄積電極8Aが埋め込まれている。層間絶縁膜7は、層間絶縁膜5と同様に本発明に係るシリカ系硬化被膜からなるものである。そして、蓄積電極8A上に高誘電体からなるキャパシタ絶縁膜8Bを介して対向電極8Cが設けられている。なお、層間絶縁膜5,7は同一の組成を有していても異なる組成を有していてもよい。   The interlayer insulating film 5 is deposited on the gate electrode 3 and the field oxide film 2A, and is made of the silica-based cured film according to the present invention. Near the gate electrode 3 in the interlayer insulating film 5, a contact hole 5A in which an electrode 6 functioning as a bit line is embedded is formed. Further, a flattened interlayer insulating film 7 is deposited on the flattened interlayer insulating film 5, and a storage electrode 8A is embedded in a contact hole 7A formed so as to penetrate both of them. . The interlayer insulating film 7 is made of the silica-based cured film according to the present invention, like the interlayer insulating film 5. A counter electrode 8C is provided on the storage electrode 8A via a capacitor insulating film 8B made of a high dielectric material. The interlayer insulating films 5 and 7 may have the same composition or different compositions.

このように構成された本発明に係る絶縁被膜が形成された上記例示したような電子部品は、低誘電率及び高機械強度を発現する本発明に係るシリカ系硬化被膜を備えることにより、信号伝搬遅延時間の低減といった高性能化が図られると同時に高プロセス適合性等の高信頼性を達成できる。   The electronic component having the insulating coating according to the present invention configured as described above is provided with the silica-based cured coating according to the present invention that exhibits a low dielectric constant and a high mechanical strength. While achieving high performance such as a reduction in delay time, high reliability such as high process compatibility can be achieved.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、被膜改善用液体の表面張力が21mN/mよりも大きい場合であっても、その被膜改善用液体をシリカ系被膜内部に浸透させる際に、周囲雰囲気を加圧したり、及び/又は被膜改善用液体が沸騰しない程度に加熱したりすればよい。これにより、シリカ系硬化被膜の誘電率上昇の抑制及び機械強度の向上を一層効率的に達成できる。これは、被膜改善用液体をシリカ系被膜の空孔内に一層効率的に浸透させることによるものと推測される。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, even when the surface tension of the film-improving liquid is greater than 21 mN / m, the ambient atmosphere is pressurized and / or the film is improved when the film-improving liquid penetrates into the silica-based film. It may be heated to such an extent that the working liquid does not boil. Thereby, suppression of the dielectric constant rise of a silica type cured film and improvement of mechanical strength can be achieved more efficiently. This is presumed to be due to the more efficient penetration of the coating-improving liquid into the pores of the silica-based coating.

また、被膜改善用液体が溶媒を含有する場合、その溶媒の表面張力が大きいために被膜改善用液体の表面張力が大きくなる場合は、その液体中に界面活性剤等を添加して、被膜改善用液体の表面張力を低下させてもよい。これにより、上述の加圧や加熱と同様の効果が得られる。   In addition, when the film-improving liquid contains a solvent, the surface tension of the film-improving liquid increases due to the large surface tension of the solvent. The surface tension of the working liquid may be reduced. Thereby, the effect similar to the above-mentioned pressurization and heating is acquired.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

<シリカ系被膜形成用組成物の調製>
以下の手順によりシリカ系被膜形成用組成物を調製した。まず、1000mLのフラスコに、テトラエトキシシラン137.5g及びメチルトリエトキシシラン107.2gを仕込んだ。次いで、金属不純分濃度が20質量ppb以下であるジエチレングリコールジメチルエーテル483.9gを上記フラスコ内に添加し、該フラスコを常温で200回転/分の速度で攪拌しながら、内容物を溶解した。
<Preparation of composition for forming silica-based film>
A silica-based film forming composition was prepared by the following procedure. First, 137.5 g of tetraethoxysilane and 107.2 g of methyltriethoxysilane were charged into a 1000 mL flask. Next, 483.9 g of diethylene glycol dimethyl ether having a metal impurity concentration of 20 mass ppb or less was added to the flask, and the content was dissolved while stirring the flask at a speed of 200 revolutions / minute at room temperature.

このフラスコ中に、60質量%硝酸0.47gを水71.98gに溶解して得られた水溶液を、攪拌下で30分かけて滴下した。滴下中、発熱により溶液温度が上昇したが、冷却水等で冷却することなく、そのまま放置した。滴下終了後3時間反応させ、ポリシロキサン溶液を得た。この際、液温は常温付近まで低下していた。   An aqueous solution obtained by dissolving 0.47 g of 60% by mass nitric acid in 71.98 g of water was dropped into this flask over 30 minutes with stirring. During the dropping, the solution temperature increased due to heat generation, but the solution was left as it was without being cooled with cooling water or the like. After completion of the dropping, the reaction was performed for 3 hours to obtain a polysiloxane solution. At this time, the liquid temperature had dropped to near room temperature.

得られたポリシロキサン溶液を減圧下、65〜85℃の温浴で加熱し、上述の処理で生成したエタノールと溶媒のジエチレングリコールジメチルエーテルの一部を留去して、濃縮されたポリシロキサン溶液533.3gを得た。GPC法によりこの溶液の重量平均分子量を測定すると、1120であった。溶液2gを金属シャーレにはかりとり、150℃の乾燥機で2時間乾燥させることにより求めた、濃縮されたポリシロキサン溶液の固形分濃度は15.0質量%であった。   The obtained polysiloxane solution was heated in a hot bath at 65 to 85 ° C. under reduced pressure to distill off a part of the ethanol and the solvent diethylene glycol dimethyl ether produced by the above-mentioned treatment to obtain 533.3 g of a concentrated polysiloxane solution. Got. The weight average molecular weight of this solution measured by GPC method was 1120. The solid content concentration of the concentrated polysiloxane solution obtained by weighing 2 g of the solution in a metal petri dish and drying for 2 hours with a dryer at 150 ° C. was 15.0% by mass.

次いで、別の1000mLのフラスコ内に、上述の濃縮されたポリシロキサン溶液464.4g、空孔形成用の分解性化合物としてポリプロピレングリコール(アルドリッチ社製、商品名:PPG725)20.34g、ジエチレングリコールジメチルエーテル396.1g、第2の触媒として2.38質量%のテトラメチルアンモニウム硝酸塩水溶液(PH3.6)14.6g、及び第2の触媒として1質量%に希釈したマレイン酸水溶液4.5gをそれぞれ添加し、室温で30分間攪拌溶解してシリカ系被膜形成用組成物を得た。なお、分解性化合物として用いたポリプロピレングリコールの350℃における重量減少率は99.9%であった。   Next, in another 1000 mL flask, 464.4 g of the concentrated polysiloxane solution described above, 20.34 g of polypropylene glycol (trade name: PPG725, manufactured by Aldrich) as a decomposable compound for pore formation, and diethylene glycol dimethyl ether 396 0.1 g, 2.46% by weight of tetramethylammonium nitrate aqueous solution (PH3.6) 14.6 g as the second catalyst, and 4.5 g of maleic acid aqueous solution diluted to 1% by weight as the second catalyst, respectively. The composition for forming a silica-based film was obtained by stirring and dissolving at room temperature for 30 minutes. The weight loss rate at 350 ° C. of the polypropylene glycol used as the decomposable compound was 99.9%.

<被膜改善用液体の調製>
(合成例1)
1000mLのフラスコに、ハイドロフルオロエーテル(3M社製、商品名:HFE−7200)990.0g、及び第1の触媒として1.8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン10.0gを仕込み、常温で200回転/分の速度で攪拌しながら3時間溶解させて合成例1の被膜改善用液体を得た。
<Preparation of coating film improving liquid>
(Synthesis Example 1)
In a 1000 mL flask, 990.0 g of hydrofluoroether (trade name: HFE-7200, manufactured by 3M) and 10.0 g of 1.8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene as the first catalyst Was dissolved for 3 hours while stirring at a rate of 200 revolutions / minute at room temperature to obtain a film-improving liquid of Synthesis Example 1.

この被膜改善用液体の25℃、50%RHにおける表面張力を、デュヌイ表面張力試験器((株)伊藤製作所製)を用い測定したところ、14mN/mであった。   The surface tension of this film-improving liquid at 25 ° C. and 50% RH was measured using a Dunui surface tension tester (manufactured by Ito Manufacturing Co., Ltd.) and found to be 14 mN / m.

(合成例2)
ハイドロフルオロエーテル990.0gをエタノール990.0gに代えた以外は合成例1と同様にして、合成例2の被膜改善用液体を得た。
(Synthesis Example 2)
A film-improving liquid of Synthesis Example 2 was obtained in the same manner as Synthesis Example 1 except that 990.0 g of hydrofluoroether was replaced with 990.0 g of ethanol.

この被膜改善用液体の25℃、50%RHにおける表面張力を、デュヌイ表面張力試験器((株)伊藤製作所製)を用い測定したところ、22mN/mであった。   It was 22 mN / m when the surface tension in 25 degreeC and 50% RH of this liquid for film improvement was measured using the Dunui surface tension tester (made by Ito Manufacturing Co., Ltd.).

また、ハイドロフルオロエーテル(3M社製、商品名:HFE−7200)の25℃、50%RHにおける表面張力を、デュヌイ表面張力試験器((株)伊藤製作所製)を用い測定したところ、14mN/mであった。   The surface tension of hydrofluoroether (manufactured by 3M, trade name: HFE-7200) at 25 ° C. and 50% RH was measured using a Dunui surface tension tester (manufactured by Ito Seisakusho Co., Ltd.). m.

<シリカ系硬化被膜の形成>
(実施例1)
上記シリカ系被膜形成用組成物を、基板としての5インチSiウェハ上に、スピンコート法により1100回転/分で30秒間塗布した。次いで、塗布後の基板をホットプレート上にてN雰囲気下、250℃で3分間加熱し揮発分を除去して、シリカ系被膜を得た。このシリカ系被膜の表面張力(臨界表面張力)を上述の方法により導出したところ、24mN/mであった。
<Formation of silica-based cured film>
Example 1
The above-mentioned composition for forming a silica-based film was applied on a 5-inch Si wafer as a substrate at 1100 rpm for 30 seconds by a spin coating method. Next, the coated substrate was heated on a hot plate in an N 2 atmosphere at 250 ° C. for 3 minutes to remove volatile components, thereby obtaining a silica-based coating. The surface tension (critical surface tension) of this silica-based coating was derived by the above-described method and found to be 24 mN / m.

次に合成例1の被膜改善用液体を該シリカ系被膜上に適量注いで30秒間静置した後、スピンコート法により1100回転/分で30秒間塗布した。続いて、被膜改善用液体塗布後の基板をホットプレート上にてN雰囲気下、250℃で30秒間加熱して揮発分を除去した。そして、該基板を、O濃度が約100体積ppmの石英チューブ炉を用い、350℃で30分間加熱して、実施例1に係るシリカ系硬化被膜を得た。この実施例1に係るシリカ系硬化被膜の膜厚をエリプソメータを用いて測定したところ、0.2μmであった。 Next, an appropriate amount of the film-improving liquid of Synthesis Example 1 was poured onto the silica-based film and allowed to stand for 30 seconds, and then applied at 1100 rpm for 30 seconds by a spin coating method. Subsequently, the substrate after application of the coating improving liquid was heated on a hot plate in an N 2 atmosphere at 250 ° C. for 30 seconds to remove volatile components. The substrate was heated at 350 ° C. for 30 minutes using a quartz tube furnace having an O 2 concentration of about 100 ppm by volume to obtain a silica-based cured film according to Example 1. It was 0.2 micrometer when the film thickness of the silica type cured film which concerns on this Example 1 was measured using the ellipsometer.

(実施例2)
実施例1と同様にしてシリカ系被膜を得た。次いで、合成例2の被膜改善用液体を該シリカ系被膜上に適量注いで、常圧よりも高い圧力環境下で60秒間静置した後、スピンコート法により1100回転/分で30秒間塗布した。続いて、被膜改善用液体塗布後の基板をホットプレート上にてN雰囲気下、250℃で30秒間加熱して揮発分を除去した。そして、該基板を、O濃度が約100体積ppmの石英チューブ炉を用い、350℃で30分間加熱して、実施例2に係るシリカ系硬化被膜を得た。この実施例2に係るシリカ系硬化被膜の膜厚をエリプソメータを用いて測定したところ、0.2μmであった。
(Example 2)
A silica-based film was obtained in the same manner as in Example 1. Next, an appropriate amount of the film-improving liquid of Synthesis Example 2 was poured onto the silica-based film, allowed to stand for 60 seconds in a pressure environment higher than normal pressure, and then applied at 1100 rpm for 30 seconds by a spin coating method. . Subsequently, the substrate after application of the coating improving liquid was heated on a hot plate in an N 2 atmosphere at 250 ° C. for 30 seconds to remove volatile components. The substrate was heated at 350 ° C. for 30 minutes using a quartz tube furnace having an O 2 concentration of about 100 ppm by volume to obtain a silica-based cured film according to Example 2. It was 0.2 micrometer when the film thickness of the silica type cured film which concerns on this Example 2 was measured using the ellipsometer.

(比較例1)
合成例1の被膜改善用液体に代えて液状のハイドロフルオロエーテル(3M社製、商品名:HFE−7200)を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1に係るシリカ系硬化被膜を得た。この比較例1に係るシリカ系硬化被膜の膜厚をエリプソメータを用いて測定したところ、0.2μmであった。
(Comparative Example 1)
The silica-based cured coating film according to Comparative Example 1 was used in the same manner as in Example 1 except that liquid hydrofluoroether (manufactured by 3M, trade name: HFE-7200) was used instead of the coating film improving liquid of Synthesis Example 1. Got. It was 0.2 micrometer when the film thickness of the silica type cured film which concerns on this comparative example 1 was measured using the ellipsometer.

(比較例2)
上記シリカ系被膜形成用組成物を、基板としての5インチSiウェハ上に、スピンコート法により1100回転/分で30秒間塗布した。次いで、塗布後の基板をホットプレート上にてN雰囲気下、250℃で3分間加熱し揮発分を除去して、シリカ系被膜を得た。このシリカ系被膜の表面張力を上述の方法により導出したところ、24mN/mであった。
(Comparative Example 2)
The above-mentioned composition for forming a silica-based film was applied on a 5-inch Si wafer as a substrate at 1100 rpm for 30 seconds by a spin coating method. Next, the coated substrate was heated on a hot plate in an N 2 atmosphere at 250 ° C. for 3 minutes to remove volatile components, thereby obtaining a silica-based coating. It was 24 mN / m when the surface tension of this silica type film was derived | led-out by the above-mentioned method.

続いて、シリカ系被膜が形成された基板をホットプレート上にてN雰囲気下、250℃で30秒間加熱した。そして、該基板を、O濃度が約100体積ppmの石英チューブ炉を用い、350℃で30分間加熱して、比較例2に係るシリカ系硬化被膜を得た。この実施例1に係るシリカ系硬化被膜の膜厚をエリプソメータを用いて測定したところ、0.2μmであった。 Subsequently, the substrate on which the silica-based film was formed was heated on a hot plate at 250 ° C. for 30 seconds in an N 2 atmosphere. Then, the substrate was heated at 350 ° C. for 30 minutes using a quartz tube furnace having an O 2 concentration of about 100 ppm by volume to obtain a silica-based cured film according to Comparative Example 2. It was 0.2 micrometer when the film thickness of the silica type cured film which concerns on this Example 1 was measured using the ellipsometer.

<シリカ系硬化被膜の評価>
[比誘電率測定]
実施例1、2、及び比較例1、2に係るそれぞれのシリカ系硬化被膜上に、真空蒸着法によりAl被膜を約0.1μmの膜厚で形成し、Siウェハ基板、シリカ系硬化被膜及びAl被膜がこの順に積層した構造体を得た。この構造体の電荷容量を、LFインピーダンスアナライザー(アジレント・テクノロジー社製、商品名:HP4192A)に、誘電体テスト・フィクスチャー(横河電機社製、商品名:HP16451B)を接続した装置を用いて、温度23℃±2℃、湿度40%±10%、使用周波数10kHzの条件で測定した。
そして、電荷容量の測定値を下記式(6);
(シリカ系硬化被膜の比誘電率)=3.597×10−2×(電荷容量<単位:pF>)×(シリカ系硬化被膜の膜厚<単位:μm>) …(6)
に代入し、シリカ系硬化被膜の比誘電率を算出した。結果を表1に示す。
<Evaluation of silica-based cured coating>
[Specific permittivity measurement]
On each of the silica-based cured coatings according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, an Al coating is formed with a film thickness of about 0.1 μm by a vacuum deposition method, and a Si wafer substrate, a silica-based cured coating, A structure in which Al coatings were laminated in this order was obtained. Using a device in which the charge capacity of this structure is connected to a dielectric test fixture (trade name: HP16451B, manufactured by Yokogawa Electric Corporation) to an LF impedance analyzer (trade name: HP4192A, manufactured by Agilent Technologies). The temperature was 23 ° C. ± 2 ° C., the humidity was 40% ± 10%, and the operating frequency was 10 kHz.
And the measured value of the charge capacity is expressed by the following formula (6);
(Relative permittivity of silica-based cured film) = 3.597 × 10−2 × (charge capacity <unit: pF>) × (film thickness of silica-based cured film <unit: μm>) (6)
And the relative dielectric constant of the silica-based cured coating was calculated. The results are shown in Table 1.

Figure 2006061762
Figure 2006061762

[弾性率測定]
シリカ系硬化被膜の機械強度の指標として、その弾性率を以下の方法により測定した。ナノインデンターSA2(DCM、MTS社製)を用いて(温度:23℃±2℃、周波数:75Hz、弾性率の測定範囲:シリカ系硬化被膜の膜厚の1/10以下で、押し込み深さで変動しない範囲)、シリカ系硬化被膜の弾性率を測定した。結果を表1に示す。
[Elastic modulus measurement]
As an index of the mechanical strength of the silica-based cured coating, its elastic modulus was measured by the following method. Using nanoindenter SA2 (DCM, manufactured by MTS) (temperature: 23 ° C. ± 2 ° C., frequency: 75 Hz, elastic modulus measurement range: 1/10 or less of the film thickness of the silica-based cured coating, indentation depth The elastic modulus of the silica-based cured coating was measured. The results are shown in Table 1.

本発明による電子部品の好適な一実施形態を示す模式断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of an electronic component according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…シリコンウェハ(基板)、1A,1B…拡散領域、2A…フィールド酸化膜、2B…ゲート絶縁膜、3…ゲート電極、4A,4B…側壁酸化膜、5,7…層間絶縁膜(絶縁被膜)、5A,7A…コンタクトホール、6…ビット線、8…メモリセルキャパシタ(電子部品)、8A…蓄積電極、8B…キャパシタ絶縁膜、8C…対向電極。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon wafer (substrate), 1A, 1B ... Diffusion region, 2A ... Field oxide film, 2B ... Gate insulating film, 3 ... Gate electrode, 4A, 4B ... Side wall oxide film, 5, 7 ... Interlayer insulating film (insulating film) 5A, 7A ... contact hole, 6 ... bit line, 8 ... memory cell capacitor (electronic component), 8A ... storage electrode, 8B ... capacitor insulating film, 8C ... counter electrode.

Claims (18)

基板上に形成されたシリカ系被膜内部に第1の触媒を含有する液体を浸透させる第1工程と、
前記第1工程の後に前記シリカ系被膜を硬化してシリカ系硬化被膜を得る第2工程と、
を有し、
前記シリカ系被膜の表面張力が、前記液体の表面張力よりも大きなものである、シリカ系硬化被膜の形成方法。
A first step of allowing a liquid containing the first catalyst to penetrate into the silica-based coating formed on the substrate;
A second step of curing the silica-based coating after the first step to obtain a silica-based cured coating;
Have
A method for forming a silica-based cured coating, wherein the surface tension of the silica-based coating is greater than the surface tension of the liquid.
前記液体の前記表面張力が21mN/m以下である、請求項1記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to claim 1, wherein the surface tension of the liquid is 21 mN / m or less. 前記シリカ系被膜の前記表面張力が、前記液体の前記表面張力よりも5mN/m以上大きなものである、請求項1又は2に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured coating according to claim 1 or 2, wherein the surface tension of the silica-based coating is 5 mN / m or more larger than the surface tension of the liquid. 前記第1工程において、前記液体を浸透させる方法が、前記シリカ系被膜に前記液体を塗布する方法、前記液体中に前記シリカ系被膜を浸漬する方法、又は前記シリカ系被膜に前記液体を噴霧する方法である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   In the first step, the liquid is infiltrated by a method of applying the liquid to the silica-based film, a method of immersing the silica-based film in the liquid, or spraying the liquid on the silica-based film. The formation method of the silica type cured film as described in any one of Claims 1-3 which is a method. 前記液体が更に溶媒を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured coating according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid further contains a solvent. 前記第1の触媒がシラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to any one of claims 1 to 5, wherein the first catalyst exhibits a catalytic action for a dehydration condensation reaction between silanol groups. 前記第1の触媒が、第1の酸性化合物、第1の塩基性化合物及び第1のオニウム塩化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有する請求項1〜6のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The first catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of a first acidic compound, a first basic compound, and a first onium salt compound. A method for forming a silica-based cured coating as described in 1. 前記第1の塩基性化合物が分子内に窒素原子を有するものである、請求項7記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to claim 7, wherein the first basic compound has a nitrogen atom in the molecule. 前記溶媒が分子内にフッ素原子を有する溶媒を含有する、請求項5〜8のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to any one of claims 5 to 8, wherein the solvent contains a solvent having a fluorine atom in the molecule. 前記シリカ系硬化被膜が空孔を有するものである、請求項1〜9のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured coating according to any one of claims 1 to 9, wherein the silica-based cured coating has pores. 前記シリカ系被膜が、下記式(1);
SiX4−n …(1)
(式中、Rは、B原子、N原子、Al原子、P原子、Si原子、Ge原子若しくはTi原子を有する基、炭素数1〜20の有機基、又はH原子若しくはF原子を示し、Xは加水分解性基を示し、nは0〜2の整数を示し、nが2のとき、各Rは同一でも異なっていてもよく、nが0〜2のとき、各Xは同一でも異なっていてもよい。)、
で表される化合物を加水分解縮合して得られるシロキサン樹脂を含有するシリカ系被膜形成用組成物を基板上に塗布して塗布膜を形成し、該塗布膜に含まれる溶媒を除去して得られるものである、請求項1〜10のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。
The silica-based film has the following formula (1);
R 1 n SiX 4-n (1)
(Wherein R 1 represents a group having a B atom, an N atom, an Al atom, a P atom, a Si atom, a Ge atom or a Ti atom, an organic group having 1 to 20 carbon atoms, or an H atom or an F atom; X represents a hydrolyzable group, n represents an integer of 0 to 2, and when n is 2, each R 1 may be the same or different. When n is 0 to 2, each X may be the same May be different),
Obtained by applying a composition for forming a silica-based film containing a siloxane resin obtained by hydrolytic condensation of a compound represented by formula (1) onto a substrate to form a coating film, and removing the solvent contained in the coating film. The formation method of the silica type cured film as described in any one of Claims 1-10 which is what is obtained.
前記シリカ系被膜形成用組成物が更に第2の触媒を含有する、請求項11記載のシリカ系被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based film according to claim 11, wherein the composition for forming a silica-based film further contains a second catalyst. 前記第2の触媒がシラノール基間の脱水縮合反応に対して触媒作用を示すものである、請求項12記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to claim 12, wherein the second catalyst exhibits a catalytic action for a dehydration condensation reaction between silanol groups. 前記第2の触媒が、第2の酸性化合物、第2の塩基性化合物及び第2のオニウム塩化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物を含有する請求項12又は13に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The silica system according to claim 12 or 13, wherein the second catalyst contains one or more compounds selected from the group consisting of a second acidic compound, a second basic compound, and a second onium salt compound. Method for forming a cured film. 前記第2の塩基性化合物が分子内に窒素原子を有するものである、請求項14記載のシリカ系硬化被膜の形成方法。   The method for forming a silica-based cured film according to claim 14, wherein the second basic compound has a nitrogen atom in the molecule. 請求項1〜15のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法に用いられる前記液体である、シリカ系硬化被膜改善用液体。   A liquid for improving a silica-based cured film, which is the liquid used in the method for forming a silica-based cured film according to any one of claims 1 to 15. 基板上に設けられており、請求項1〜16のいずれか一項に記載のシリカ系硬化被膜の形成方法により形成されてなる、シリカ系硬化被膜。   A silica-based cured film that is provided on a substrate and is formed by the method for forming a silica-based cured film according to any one of claims 1 to 16. 基板上に請求項17記載のシリカ系硬化被膜が形成されてなる、電子部品。
An electronic component, wherein the silica-based cured film according to claim 17 is formed on a substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016033684A (en) * 2015-11-24 2016-03-10 日立化成株式会社 Low refractive index film, manufacturing method thereof, antireflection film, manufacturing method thereof, and coating liquid set for low-refractive index film

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