JP5247936B2

JP5247936B2 - 反転パターン形成方法及び材料

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Publication number: JP5247936B2
Application number: JP2012521646A
Authority: JP
Inventors: エルブラッドフォードマイケル; スコットモヤーエリック; ワンシェン
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2010-06-22
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-06-22
Also published as: JP2012533778A; US8785113B2; SG177240A1; KR101286631B1; US20120122037A1; WO2011011139A3; KR20120044366A; CN102439522A; EP2457125A2; WO2011011139A2; TW201111917A

Description

マイクロエレクトロニクス産業において、所定のチップサイズについての向上した回路の要求は、工程速度を増加させ、チップの効率を向上させるため、より小さなハーフピッチノードへと向かった。マイクロリソグラフィー技術は構造機構のサイズ低減の鍵である。焦点及び分解の深度はリソグラフィー装置の開口数及び光の波長によって決まる。

機構サイズが低下し続けると、とくにフォトレジスト中への円形ビアホール又はコンタクトホールのパターン形成が困難となる。機構がより小さくなり、直径５０ｎｍ以下に達すると、この作業はフォトレジストの比較的厚い膜において適当な寸法の滑らかな円形ビアホールを達成するのが極めて困難となる。従って、エッチングに対してより耐性を示す膜におけるビア又はコンタクトホールの代替形成方法が望まれている。

本発明では「反転」パターン形成技術が用いられる。反転パターン技術はフォトレジストを用い、フォトレジスト中にビアホールの代わりにポストをパターン形成することを含む。フォトレジストを用いて適当な寸法のポストをパターン形成した後、シリコン含有材料をパターン形成ポストの上にコーティングしてパターン全体を覆う。塗布のため、このシリコン樹脂はフォトレジストが溶けない溶媒中に担持されている。コーティング後、シリコン含有膜に低温予備焼成を施し、溶媒を除去し、樹脂をわずかに架橋する。いくつかの場合さらなる硬化が必要であり、いくつかの活性剤を用いて熱又はＵＶ処理下で行うことができる。フォトレジストの反転パターンをシリコン含有樹脂へ転写するため、２つの乾燥エッチング技術が用いられる。第１エッチング工程は、ＣＦ_４を含有する反応性イオンエッチングレシピを用い、シリコン樹脂をフォトレジスト材料の上面まで「エッチングバック」し、フォトレジストの上面全体を露出するものである。第２エッチング工程は、Ｏ_２を含有する第２反応性イオンエッチングレシピを用い、フォトレジストをエッチング除去するものである。結果、フォトレジスト中にパターン形成したポストのサイズ及び形状のビアホールを有するシリコン樹脂膜が得られる。得られた膜はビアホールパターンを別の限界層上にさらに転写するのに用いることができる。フォトレジストにおいてポストをパターン形成するのはビアホールよりかなり容易であるので、この工程は代替方法よりエッチングに対して耐性を示すシリコン含有樹脂をパターン形成する方法を提供する。本明細書ではこの方法を「反転パターン形成」と称する。

シリコン含有材料が反転パターン形成に有用であるためには、いくつかの基準を満たさなければならない。まず、フォトレジストが溶けない有機アルコール又はエーテルのような溶媒中に担持されていなければならない。また、複数の硬化方法により硬化することができ、ＣＦ_４及びＯ_２のような異なるエッチング方法によりエッチングすることができる選択された組成物の形成を可能にすることができなければならない。特定のシルセスキオキサン樹脂はこれらの基準を満たすことが見出された。

本発明は、基板、一般的には電子デバイス上のパターンの生成におけるシルセスキオキサン樹脂組成物の使用に関する。この工程は、パターン形成フォトレジスト層をその上に有する基板で開始する。シルセスキオキサン樹脂をパターン形成フォトレジストの上に塗布し、パターン表面で硬化し、パターン表面上に硬化シルセスキオキサン樹脂を生成する。コーティング後、シリコン含有膜に低温予備焼成を施し、溶媒を除去する。フォトレジストの反転パターンをシリコン含有樹脂へ転写するため、２つの乾燥エッチング技術を用いる。第１エッチング工程は、ＣＦ_４を含有する反応性イオンエッチングレシピを用い、シリコン樹脂をフォトレジスト材料の上面まで「エッチングバック」し、フォトレジストの上面全体を露出するものである。第２エッチング工程は、Ｏ_２を含有する第２反応性イオンエッチングレシピを用い、シルセスキオキサン樹脂を残してフォトレジストをエッチング除去するものである。結果、フォトレジスト中にパターン形成されたポストのサイズ及び形状のビアホールを有するシリコン樹脂膜が得られる。得られた膜はビアホールパターンを別の限界層上にさらに転写するのに用いることができる。

反転パターン形成方法を用い、シルセスキオキサン樹脂を用いる基板上にパターンを形成する工程ステップを示す。

本発明は基板上にパターンを形成することに関し、該方法は
（Ｉ）コーティング組成物を第１パターン形成材料の上に塗布するステップであって、該コーティング組成物が
（ｉ）（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｍ
（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｎ
（Ｒ^１ＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｏ
（ＳｉＯ_{（４−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｐ
（Ｐｈ（ＣＨ_２）_ｓＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｑ
単位を含み、Ｐｈはフェニル基であり、Ｍｅはメチル基であり、Ｒ’は水素原子又は１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基であり、Ｒは３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロへキシル）−エチル基のようなエポキシ官能基を含有する基及びメタクリロキシプロピル基、アクリロキシプロピル基のようなアクリロキシ官能基を含有する基から選択される反応性有機基であり、Ｒ^１は親水基であり、ｓは０、１、２、３、又は４の値を有し、ｘは０、１又は２の値を有し、樹脂中、ｍは０．２〜０．９５の値を有し、ｎは０．０１〜０．５の値を有し、ｏは０〜０．２０の値を有し、ｐは０〜０．７５の値を有し、ｑは０〜０．５の値を有し、ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ＋ｑ?１であるシルセスキオキサン樹脂；
（ｉｉ）アルコール又はエーテルのような該樹脂を担持する溶媒；
（ｉｉｉ）熱酸発生剤、光酸発生剤、アミン架橋剤、熱フリーラジカル開始剤、又は光フリーラジカル開始剤（又は光開始剤）のような活性剤
を含む、ステップと；
（ＩＩ）該コーティング組成物を硬化し、該第１パターン形成材料の上に硬化シリコンコーティングを生成し、パターン全体を覆うステップと；
（ＩＩＩ）該硬化シリコンコーティングを部分的に除去し、該第１パターン形成材料の上面を露出するステップと；
（ＩＶ）該第１パターン形成材料を除去し、これにより該硬化シリコンコーティングに第２パターンを形成するステップと；
（Ｖ）任意で、該第２パターンをいずれかの下層上にさらに転写するステップと
を含む。

シルセスキオキサン樹脂は、
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｍ
（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｎ
（Ｒ^１ＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｏ
（ＳｉＯ_{（４−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｐ
（Ｐｈ（ＣＨ_２）_ｓＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｑ
単位を含み、Ｐｈはフェニル基であり、Ｍｅはメチル基であり、Ｒ’は水素原子又は１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基であり、Ｒは３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロへキシル）−エチル基のようなエポキシ官能基を含有する基及びメタクリロキシプロピル基、アクリロキシプロピル基のようなアクリロキシ官能基を含有する基から選択される反応性有機基であり、Ｒ^１は親水基であり、ｓは０、１、２、３、又は４の値を有し、ｘは０、１又は２の値を有し、樹脂中、ｍは０．２０〜０．９５の値を有し、ｎは０．０１〜０．５０の値を有し、ｏは０〜０．２０の値を有し、ｐは０〜０．７５の値を有し、ｑは０〜０．５の値を有し、ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ＋ｑ?１である。一般的にはｍは０．２〜０．９５、あるいは０．５〜０．９０の値を有する。一般的にはｎは０．０１〜０．５０、あるいは０．０５〜０．３０の値を有する。一般的にはｏは０〜０．５０、あるいは０〜０．２０の値を有する。一般的にはｐは０〜０．７５、あるいは０〜０．３０の値を有する。一般的にはｑは０〜０．５、あるいは０〜０．１５、あるいは０〜０．１０の値を有する。

Ｒ’は単独で水素原子又は１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基である。Ｒ’の例としては、Ｈ、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、及びｔｅｒｔ−ブチルを挙げることができる。一般的にはＲ’はＨ又はメチルである。

Ｒは反応性有機基である。反応性有機基の例としては、エポキシ官能基を含有する基、アクリロキシ官能基を含有する基を挙げることができるが、これらに限定されない。エポキシ官能基を含有する基は、Ｒ^２が１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基又はポリエーテル基である式−Ｒ^２ＯＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２又はＣＨ_２ＣＨ_２−（Ｃ_６Ｈ_９（Ｏ））により表すことができる。エポキシ官能基を含有する基の例としては、３−グリシドキシプロピル基又は２−（３，４−エポキシシクロへキシル）基を挙げることができる。アクリロキシ官能基を含有する基は、Ｒ^３が水素原子又はメチル基であり、Ｒ^４が１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基又はポリエーテル基である式ＣＨ_２＝Ｃ（Ｒ^３）ＣＯＯＲ^４−により表すことができる。アクリロキシ官能基を含有する基の例としては、メタクリロキシプロピル又はアクリロキシプロピルを挙げることができるが、これらに限定されない。

Ｒ^１は親水基である。親水基の例としては、置換フェニル基、エステル基、ポリエーテル基、及びメルカプト基を挙げることができるが、これらに限定されない。
置換フェニル基は少なくとも１つのＨＯ−、ＭｅＯ−、Ｍｅ−、Ｅｔ−、Ｃｌ−、及び／又は他の置換基を含有する。
エステル基は少なくとも１つのエステル官能基を含有するいずれかの有機置換基であってもよい。本発明において有用であるエステル基の例としては、−（ＣＨ_２）_２−Ｏ−Ｃ（Ｏ）Ｍｅ及び（ＣＨ_２）_２−Ｃ（Ｏ）−ＯＭｅがある。
ポリエーテル基は、これらに限定されないが、以下の構造：−（ＣＨ_２）_ａ［Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２）_ｂ］_ｃＯＲ’、又は（ＣＨ_２）_ａ［Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３））_ｂ］_ｃＯＲ’により表される、酸素原子によって結合した炭化水素単位を有する有機置換基であり、ａ＝２〜１２；ｂ＝１〜６；ｃ＝２〜２００；Ｒ’＝Ｈ、−Ｃ（Ｏ）ＣＨ_３、アルキル又は他の有機基である。本発明において有用であるポリエーテル基の例としては、−（ＣＨ_２）_３−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｃ−ＯＭｅ、−（ＣＨ_２）_３−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｃ−ＯＨ、−（ＣＨ_２）_３−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_７−ＯＡｃ、−（ＣＨ_２）_３−（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）_ｃ−ＯＣ（Ｏ）Ｍｅ、−（ＣＨ_２）_３［Ｏ（ＣＨ_２）ＣＨ（ＣＨ_３））］_ｃＯＨ、及び（ＣＨ_２）_３［Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３））］_ｃＯＣＨ_３がある。
メルカプト基は一般式ＨＳ（ＣＨ_２）_ｒ−を有する。メルカプト基の例としては、メルカプトプロピル、メルカプトエチル、及びメルカプトメチルがある。

本発明において有用である樹脂の例としては、これらに限定されないが以下を挙げることができる：
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．８０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０
ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．９０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．１０、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．８０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｃ_６Ｈ_９（Ｏ）
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．６０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０（ＳｉＯ_{（４−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０
ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_{０．７７５}（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０（Ｒ^１ＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_{０．０２５}
ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２、Ｒ^１＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｇＲ”、また、ｇ＜１００であり、Ｒ”は炭素原子１〜８個を有するいずれかの有機基である。
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．８０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．７０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．３０、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_{０．７２５}（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０（ＰｈＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_{０．０７５}
ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．９５（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．０５、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．８０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０、ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ_２
（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．６０（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０（ＳｉＯ_{（４−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_０．２０
ただし、Ｒ＝−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−ＣＯ−Ｃ（ＣＨ_３）＝ＣＨ
また、上記樹脂中、Ｒ’はＭｅ又はＨである。

シルセスキオキサン樹脂の一般的な生成方法は、適当なシランの加水分岐及び／又は縮合を含む。この方法により、不完全な加水分解又は縮合の結果として残留−ＯＨ及び／又はＯＲ’がシルセスキオキサン樹脂中に残る可能性がある。−ＯＲ’基を含有するシルセスキオキサン樹脂中の単位の総量が７０モル％を超えると、樹脂のゲル化及び不安定化が起こり得る。一般的にはシルセスキオキサン樹脂は、合成経路に応じて、６〜６０モル％の−ＯＲ’基を含有する単位を含有する。

シルセスキオキサン樹脂は、ＲＩ検出及び標準ポリスチレンを用いるゲル透過クロマトグラフィーにより測定されるように、５００〜２００，０００の範囲内、あるいは５００〜１００，０００の範囲内、あるいは７００〜３０，０００の範囲内の重量平均分子量（Ｍｗ）を有する。

シルセスキオキサン樹脂は一般的には溶媒の存在下で生成される。加水分解及び／又は縮合反応に関与し得るアルコール以外の官能基を含有しないいずれかの適切な有機又はシリコーン溶媒をシルセスキオキサン樹脂の生成に用いることができる。溶媒は一般的には溶媒及びシラン反応剤の総重量に対して４０〜９８重量パーセント、あるいは７０〜９０重量パーセントの量で用いられる。反応は二相又は単相系として行うことができる。

有用な有機溶媒の例としては、ｎ−ペンタン、ヘキサン、ｎ−ヘプタン、及びイソオクタンのような飽和脂肪族化合物；シクロペンタン及びシクロヘキサンのような脂環式化合物；ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンのような芳香族化合物；テトラヒドロフラン、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メチルエーテルのようなエーテル；メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）及びシクロヘキサノンのようなケトン；トリクロロエタンのようなハロゲン置換アルカン；ブロモベンゼン及びクロロベンゼンのようなハロゲン化芳香族化合物；酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥＡ）、イソ酪酸イソブチル及びプロピオン酸プロピルのようなエステル；メタノール、エタノール及びイソプロパノールのようなアルコールを挙げることができるが、これらに限定されない。有用なシリコーン溶媒の例としては、オクタメチルシクロテトラシロキサン、及びデカメチルシクロペンタシロキサンのような環状シロキサンを挙げることができるが、これらに限定されない。単一溶媒を用いてもよく、又は溶媒の混合物を用いてもよい。

シルセスキオキサン樹脂を生成する反応は、シルセスキオキサン樹脂の著しいゲル化又は硬化を引き起こさない限り、いかなる温度で行うこともできる。一般的には、反応は５℃〜１５０℃の範囲内の温度で行われ、１５℃〜１１０℃が推奨されている。

シルセスキオキサン樹脂を形成する時間は、温度、シラン反応剤のタイプ及び量、並びに触媒の量のような多数の要因によって決まる。一般的には、反応時間は数分〜数時間である。当業者であれば、反応を完了するのに必要な時間を容易に決定することができるだろう。反応を促進するのに用いることができる酸触媒としては、硝酸、硫酸、スルホン酸、塩酸、酢酸、等が挙げられるが、これらに限定されない。反応を促進するのに用いることができる塩基触媒としては、とりわけ水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウム、トリエチルアミンが挙げられるが、これらに限定されない。

反応の完了後、触媒は任意で除去することができる。触媒の除去方法は当技術分野において周知であり、中和、揮散若しくは水洗又はこれらの組み合わせを含む。多量の触媒はとくに溶液中でのシリコーン樹脂の保存寿命に悪影響を及ぼし得、よってその除去が推奨されている。

シルセスキオキサン樹脂の生成工程では、反応を完了した後、揮発物質をシルセスキオキサン樹脂溶液から減圧下で除去することができる。こうした揮発物質としては、アルコール副生成物、過剰水、触媒、塩酸（クロロシラン経路）及び溶媒が挙げられる。揮発物質の除去方法は当技術分野において知られ、例えば蒸留が挙げられる。

シルセスキオキサン樹脂を生成する反応後、多数の任意のステップを行い、所望の形態又は所望の濃度のシルセスキオキサン樹脂を得ることができる。例えば、シルセスキオキサン樹脂は溶媒を除去することにより濃縮することができる。溶媒の除去方法は重要ではなく、多くの方法が当技術分野において周知である（例えば、加熱及び／又は真空下での蒸留）。シルセスキオキサン樹脂の濃度が特定の濃度に達すると、特定の用途のために樹脂を同じ又は別の溶媒で希釈することができる。あるいは、最終製品には異なる溶媒、反応に用いた溶媒以外が望ましい場合、第２溶媒を添加し、第１溶媒を例えば蒸留によって除去することにより、溶媒交換を行うことができる。また、溶媒中の樹脂濃度は、いくらかの溶媒を除去又は追加の溶媒を添加することにより、調整することができる。

コーティング組成物は一般的には溶媒を含有する。溶媒はパターン形成コーティングを溶解しないものでなければならない。有用な溶媒としては、とりわけ１−メトキシ−２−プロパノール、４−メチル−２−ペンタノール、酢酸プロピレングリコールモノメチルエチル、γ−ブチロラクトン、及びシクロヘキサノンが挙げられるが、これらに限定されない。コーティング組成物は一般的には、コーティング組成物の総重量に対して、１０〜９９．９重量％、あるいは８０〜９８重量％の溶媒を含む。

コーティング組成物はその上にパターンを有する基板上に塗布する。一般的には基板は、半導体部品の製造に用いられるシリコン系デバイス及びガリウムヒ素系デバイスのような、半導体デバイスである。一般的には、デバイスは少なくとも１つの半導体層及び各種導体、半導体、又は絶縁材料からなる複数の他の層を備える。

半導体デバイス上のパターンは一般的には塗布及びパターン形成されたフォトレジスト層である。一般的には、パターン形成フォトレジスト層は、図１に示すようにハードマスクの上に形成される反射防止コーティングの上に形成される。フォトレジスト、反射防止コーティング及びハードマスク層の塗布方法は当技術分野において知られている。フォトレジスト層におけるパターンの生成方法も当技術分野において知られている。

コーティング組成物は一般的には反応性官能基に応じて活性剤を含む。シルセスキオキサン樹脂がエポキシ官能基を含む場合、活性剤は熱酸発生剤、光酸発生剤又はアミン架橋剤から選択される。シルセスキオキサン樹脂がアクリレート又はメタクリレート官能基を含む場合、活性剤はフリーラジカル熱開始剤又は光ラジカル開始剤から選択される。

熱酸発生剤は、加熱すると、例えば焼成ステップ又はレジストフロー工程中に、酸性部分を発生させることができる化合物である。熱酸発生剤は、非イオン性熱酸発生剤、イオン性酸発生剤又はポリマー酸発生剤とすることができる。非イオン性熱酸発生剤の例としては、ｐ−トルエンスルホン酸シクロへキシル、ｐ−トルエンスルホン酸メンチル、２，４，６−トリイソプロピルベンゼンスルホン酸シクロへキシル、ニトロベンジルエステル、ベンゾイントシレート、２−ニトロベンジルトシレート、トリス（２，３−ジブロモプロピル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリオン、有機スルホン酸、ｐ−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、シュウ酸、フタル酸、リン酸、カンファースルホン酸、２，４，６−トリメチルベンゼンスルホン酸、トリイソプロピルナフタレンスルホン酸、５−ニトロ−ｏ−トルエンスルホン酸、５−スルホサリチル酸、２，５−ジメチルベンゼンスルホン酸、２−ニトロベンゼンスルホン酸、３−クロロベンゼンスルホン酸、３−ブロモベンゼンスルホン酸、２−フルオロカプリルナフタレンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、１−ナフトール−５−スルホン酸、２−メトキシ−４−ヒドロキシ−５−ベンゾイル−ベンゼンスルホン酸、及びそれらの塩のアルキルエステル、並びにそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。イオン性熱酸発生剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸トリエチルアミン塩、ドデシルベンゼンジスルホン酸トリエチルアミン塩、炭素環アリール（例えばフェニル、ナフチル、アントラセニル、等）、ヘテロアリール（例えばチエニル）又は脂肪族スルホン酸塩、好適には炭素環アリールスルホン酸塩、任意で置換ベンゼンスルホン酸塩、等のようなスルホン酸塩が挙げられるが、これらに限定されない。炭素環アリールスルホン酸塩は非置換とすることができ、又は例えば１つ以上のヒドロキシ；任意で置換アルキル；任意で置換アルケニル；任意で置換アルコキシ；任意で置換炭素環アリール、例えば任意で置換フェニル、任意で置換ナフチル、任意で置換アントラセン、等；任意で置換アラルキル、例えば任意で置換ベンジル等；並びに任意で好適には１〜３個の環、各環に３〜８個の環員、及び１〜３個のクマリニル、キノリニル、ピリジル、ピラジニル、ピリミジル、フリル、ピロリル、チエニル、チアゾリル、オキサゾリル、イミダゾリル、インドリル、ベンゾフラニル、ベンゾチアゾール、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ピペリジニル、モルホリノ、ピロリジニルのようなヘテロ原子を有する置換複素芳香族又は複素脂環式基；等により置換することができる。

光酸発生剤は、ＵＶに露出すると、例えば焼成ステップ又はレジストフロー工程中に酸性部分を発生させることができる化合物である。光酸発生剤としては、硫化物及びオニウム系化合物が挙げられる。光酸発生剤としては、ヘキサフルオロリン酸ジフェニルヨード、ヘキサフルオロヒ酸ジフェニルヨード、ヘキサフルオロアンチモン酸ジフェニルヨード、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルｐ−メトキシフェニル、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルｐ−トルエニル、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルｐ−イソブチルフェニル、トリフルオロメタンスルホン酸ジフェニルｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル、ヘキサフルオロリン酸トリフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロヒ酸トリフェニルスルホニウム、ヘキサフルオロアンチモン酸トリフェニルスルホニウム、トリフルオロメタンスルホン酸トリフェニルスルホニウム、及びトリフルオロメタンスルホン酸ジブチルナフチルスルホニウムが挙げられるが、これらに限定されない。

アミン架橋剤は、加熱又はＵＶに露出すると、例えば焼成ステップ又はレジストフロー工程中にアミンを発生させることができる化合物である。アミン架橋剤の例としては、グリコウリルホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ベンゾグアナミンホルムアルデヒド樹脂、ウレアホルムアルデヒド樹脂、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（アルコキシメチル）グリコウリル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（メトキシメチル）グリコウリル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（エトキシメチル）グリコウリル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（ｎ−プロポキシメチル）グリコウリル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（ｔ−プロポキシメチル）グリコウリル、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（ｎ−ブトキシメチル）グリコウリル、及びＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（ｔ−ブトキシメチル）グリコウリルが挙げられるが、これらに限定されない。Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ（メトキシメチル）グリコウリルはＣｙｔｅｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓから商標ＰＯＷＤＥＲＬＩＮＫ（例えば、ＰＯＷＤＥＲＬＩＮＫ１１７４）で市販されている。

フリーラジカル熱開始剤は、焼成ステップ中に加熱するとフリーラジカルを発生させることができる化合物である。適切なフリーラジカル熱開始剤としては、とりわけ過酸化ベンゾイル、過酸化ジクミル、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）が挙げられるが、これらに限定されない。溶液に添加する熱開始剤は、単一の開始剤又は２つ以上の熱開始剤の混合物とすることができる。

フリーラジカル光開始剤は、焼成ステップ中にＵＶに露光するとフリーラジカルを発生させることができる化合物である。適切な光開始剤としては、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ジ−２，４，６−トリメチルベンゾイルフェニルホスフィンオキシド、ベンゾイン誘導体、メチロールベンゾイン誘導体、４−ベンジル−１，３−ジオキソラン誘導体、ベンジルケタル、１−ヒドロキシクロへキシフェニルケトン、２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルホリノ−プロパン−２−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルホリノフェニル）−ブタン−１−オン、α，α−ジアルコキシアセトフェノン、フェニルグリオキシレートが挙げられるが、これらに限定されない。

一般的には、活性剤はコーティング組成物中に、コーティング組成物の総重量に対して、最大２０，０００ｐｐｍ、あるいは１０〜１０，０００ｐｐｍの量で存在している。

アクリレート又はメタクリレート官能基をコーティング組成物の総重量に対して最大５０，０００ｐｐｍ、あるいは１０〜１０，０００ｐｐｍの量で有するシルセスキオキサンの場合、任意で安定剤がコーティング組成物に組み込まれる。安定剤はコーティング組成物の保存中にフリーラジカルを捕捉することができる化合物である。安定剤としては、２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、ヒドロキノン、等が挙げられるが、これらに限定されない。

コーティング組成物の基板への具体的な塗布方法としては、スピンコーティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、フローコーティング、スクリーン印刷、等が挙げられるが、これらに限定されない。一般的な塗布方法はスピンコーティングである。一般的には、コーティングは電子デバイスの１，０００〜２，０００ＲＰＭでの回転、及びコーティング組成物の回転する電子デバイスの表面への添加を含む。

コーティング組成物が塗布されると、いずれかの溶媒は除去され、コーティング組成物を硬化機構に露出し、反転パターン形成コーティング層において活性剤を活性化し、コーティング組成物を硬化する。シルセスキオキサン樹脂上の官能基及び組成物中の活性剤に応じ、硬化機構は熱又は放射線によるものであってもよい。

コーティング組成物を熱硬化するため、コーティングした基板を十分な温度まで十分な時間加熱し、硬化をもたらす。硬化は例えばコーティングした電子デバイスを８０℃〜４５０℃で０．１〜６０分、あるいは１５０℃〜２７５℃で０．５〜５分、あるいは２００℃〜２５０℃で０．５〜２分間加熱することにより行うことができる。硬化工程中にいずれかの加熱方法を用いることができる。例えば、コーティングした電子デバイスは石英環状炉、対流式オーブン中、又は加熱板上に配置することができる。

放射線硬化は、コーティング組成物をＵＶ、Ｘ線、ｅビーム、ＥＵＶ、等のような放射線源に露出すると起きる。一般的には１９３ｎｍ〜３６５ｎｍの波長を有する紫外線を用い、あるいは２４６ｎｍ〜３６５ｎｍの波長を有する紫外線を用いる。適切な放射線源としては、水銀、水銀／キセノン、及びキセノンランプが挙げられる。より長い波長、例えば３６５ｎｍの放射線を用いる場合、増感剤をコーティング組成物に添加し、放射線の吸収を向上することが推奨されている。コーティング組成物の完全露出は一般的には１００ｍＪ／ｃｍ^２未満の放射線、あるいは５０ｍＪ／ｃｍ^２未満の放射線で達成される。

硬化するコーティング組成物の量はフォトレジスト中の活性剤の量及びコーティング組成物を硬化機構に露出する時間によって決まる。コーティング組成物を放射線源に露出する場合、その後の熱処理を行い、樹脂中での硬化を促進することが望ましくあり得る。

第１パターン形成材料、一般的にはフォトレジストの反転パターンを硬化シリコンコーティング中に転写するため、２つの乾燥エッチング技術を用いる。第１エッチング工程はＣＦ_４を含有する反応性イオンエッチングレシピを用い、硬化シリコンコーティングを第１パターン形成材料の上面まで「エッチングバック」し、第１パターン形成材料の上面全体を露出することである。

第２ステップはＯ_２を含有する第２反応性イオンエッチングレシピを用い、第１パターン形成材料をエッチング除去することである。結果、第１パターン形成材料のサイズ及び形状のビアホールを有する硬化シリコンコーティングが得られる。硬化シリコンコーティングを用い、ビアホールパターンを別の限界層上にさらに転写することができる。

追加のステップ又はパターンを下層中へ転写するステップを用い、所望の構造を有するデバイスを製造することができる。

以下の実施例は本発明の実施形態の示すために含む。当業者であれば、以下の実施例に開示する技術が本発明者により本発明の実施において十分に機能することが見出された技術を表し、よってその実施について一般的な態様を構成するとみなすことができることを理解すべきである。しかしながら、当業者であれば、本開示を踏まえて、本発明から逸脱することなく、開示する具体的な実施形態において多くの変更を行うことができ、さらに同様又は類似の結果が得られることを理解すべきである。
すべてのパーセントは重量％である。

（実施例１）

１５０ｇのトルエン、１０９．０ｇのメチルトリメトキシシラン（０．８０ｍｏｌ）、４７．３ｇの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（０．２０ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７２ｇの水、０．４６ｇのメタノール中１０重量％の水酸化テトラメチルアンモニウムをフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、３時間還流した。その後、１ｇの０．１Ｎ硝酸を添加した。溶液を５分間撹拌した。その後６ｇの酢酸を添加した。約５分後、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップによって除去した。約３５０ｇの溶媒を除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を継続的に除去した。一方、同量のトルエンを添加し、樹脂濃度を一定に保った。温度が９１℃に達すると、反応を停止した。樹脂溶液を各回２５０ｍｌの水で５回洗浄した。残りの濁った溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで５重量％まで希釈した。

（実施例２）

１５０ｇのトルエン、１２２．６ｇのメチルトリメトキシシラン（０．９０ｍｏｌ）、２４．８４ｇの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（０．２０ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７２ｇの水、０．４６ｇのメタノール中１０重量％の水酸化テトラメチルアンモニウムをフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、３時間還流した。その後、１ｇの０．１Ｎ硝酸を添加した。溶液を５分間撹拌した。その後６ｇの酢酸を添加した。約５分後、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップによって除去した。約３５０ｇの溶媒を除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を継続的に除去した。一方、同量のトルエンを添加し、樹脂濃度を一定に保った。温度が８０℃に達すると、反応を停止した。樹脂溶液を各回２５０ｍｌの水で５回洗浄した。残りの濁った溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで５重量％まで希釈した。

（実施例３）

２７０ｇのトルエン、８１．７５ｇのメチルトリメトキシシラン（０．６０ｍｏｌ）、２４．８４ｇの２−（３，４−エポキシシクロへキシル）エチルトリメトキシシラン（０．１５ｍｏｌ）、３１０ｇのメタノール、５４ｇの水、０．１５０ｇの水中５０重量％の水酸化セシウムをフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、２時間還流した。その後、６ｇの酢酸を添加した。約５分後、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップによって除去した。約３００ｇの溶媒を除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を継続的に除去した。一方、同量のトルエンを添加し、樹脂濃度を一定に保った。温度が９６℃に達すると、反応を停止した。樹脂溶液を各回１８８ｍｌの水で５回洗浄した。残りの濁った溶液を２リットル梨型フラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで５重量％まで希釈した。

（実施例４）

２７０ｇのトルエン、６１．３ｇのメチルトリメトキシシラン、３５．５ｇの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３１．２ｇのテトラエチルオルソシリケート（ＴＥＯＳ）、２９４ｇのメタノール、５４ｇの水、０．３４５ｇのメタノール中１０重量％の水酸化テトラメチルアンモニウムをフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、４時間還流した。その後、６ｇの酢酸を添加し、溶液を５分間撹拌した。その後、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップによって除去した。約３００ｇの溶媒を除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を継続的に除去した。一方、同量のトルエンを添加し、樹脂濃度を一定に保った。温度が８０℃に達すると、反応を停止した。樹脂溶液を各回２５０ｍｌの水で５回洗浄した。残りの濁った溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで５重量％まで希釈した。

（実施例５）
１５０ｇのトルエン、７９．２ｇのメチルトリメトキシシラン、３５．５ｇの３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、９．４ｇのポリエチレンオキシジルトリメトキシシラン、３１０ｇのメタノール、５４ｇの水、０．３４５ｇのメタノール中１０重量％の水酸化テトラメチルアンモニウムをフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、４時間還流した。その後、６ｇの酢酸を添加し、溶液を５分間撹拌した。その後、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップによって除去した。約３００ｇの溶媒を除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を継続的に除去した。一方、同量のトルエンを添加し、樹脂濃度を一定に保った。温度が８０℃に達すると、反応を停止した。樹脂溶液を各回１９０ｍｌの水で５回洗浄した。残りの濁った溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで５重量％まで希釈した。

（実施例６）スピンコーティング及びＵＶ硬化用配合
瓶に、１０ｇの上で調製した樹脂溶液及び０．４ｍｇのテトラキス−（ペンタフルオロフェニル）ホウ酸（ｐ−イソプロピルフェニル）（ｐ−メチルフェニル）ヨードニウムを添加した。溶液を十分に混合されるまで激しく振った。ウェーハ上の膜コーティングはＫａｒｌＳｕｓｓＣＴ６２スピンコーターで調製した。配合した樹脂溶液をまず０．２０μｍＰＴＦＥ薄膜フィルターによってろ過した後、標準片面４インチ研磨低抵抗ウェーハ又は両面研磨ＦＴＩＲウェーハ上にスピンコーティングした（回転速度２０００〜４０００ｒｐｍ）。膜を１４０℃で１分間予備焼成した後、ＵＶ源によって１０Ｊ／ｃｍ^２の用量で硬化した。膜厚はＪ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ偏光解析器を用いて測定した。結果を表１に示す。

（実施例７）

２０２ｇのトルエン、１２２．６０ｇのメチルトリメトキシシラン（０．９ｍｏｌ）、２４．８４ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．１０ｍｏｌ）、３５０ｇのメタノール、７１ｇの水、１ｇの０．１Ｎ硝酸をフラスコにおいて混合した。混合物を２時間室温で撹拌した後、２時間還流した。約３ｍｇの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）を添加した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより温度を８６℃まで上昇させた。温度が８６℃に達すると、反応を停止した。透明な溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例８）

１５０ｇのトルエン、１０９．０ｇのメチルトリメトキシシラン（０．８０ｍｏｌ）、４９．６ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．２０ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７１ｇの水、１ｇの０．１Ｎ硝酸をフラスコにおいて混合した。混合物を２時間室温で撹拌した後、２時間還流した。５ペレットの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）を添加した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより温度を８６℃まで上昇させた。温度が８６℃に達すると、反応を停止した。透明な溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例９）

１５０ｇのトルエン、９５．３ｇのメチルトリメトキシシラン（０．７０ｍｏｌ）、７４．４ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．３０ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７１ｇの水、１ｇの０．１Ｎ硝酸をフラスコにおいて混合した。混合物を２時間室温で撹拌した後、２時間還流した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を７２℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより温度を８６℃まで上昇させた。温度が８６℃に達すると、反応を停止した。透明な溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例１０）

１５０ｇのトルエン、９８．８ｇのメチルトリメトキシシラン（０．７２５ｍｏｌ）、４９．７ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．２０ｍｏｌ）、１４．９ｇのフェニルトリメトキシシラン（０．０７５ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７１ｇの水、１ｇの０．１Ｎ硝酸をフラスコにおいて混合した。混合物を２時間室温で撹拌した後、２時間還流した。約３ｍｇの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）を添加した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を７０℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、温度を７３℃まで上昇させた後、別の１５０ｇのトルエンを反応器に添加した。溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより、温度を９２℃まで上昇させた。温度が９２℃に達すると、反応を停止した。透明な溶液を別のフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例１１）

１５０ｇのトルエン、１２９．４ｇのメチルトリメトキシシラン（０．７０ｍｏｌ）、１２．４ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．３０ｍｏｌ）、２９４ｇのメタノール、７１ｇの水、１ｇの０．１Ｎ硝酸をフラスコにおいて混合した。混合物を２時間室温で撹拌した後、２時間還流した。５ペレットの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）を添加した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を６７℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、温度を６８℃まで上昇させた。その後は、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、温度を７０℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより、温度を７５℃まで上昇させた。温度が７５℃に達すると、反応を停止した。４２４ｇの溶液を別のフラスコへ移し、４２ｇのＩＰＡを溶液に添加した。溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例１２）

１５０ｇのトルエン、１０９．０ｇのメチルトリメトキシシラン（０．８０ｍｏｌ）、４９．７ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．２０ｍｏｌ）、５ペレットの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、２９４ｇのメタノール、７２ｇの水、及び０．４６ｇの水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）／メタノール溶液（０．０００５ｍｏｌ）をフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、３時間還流した。次に、５ｇの０．１Ｎ硝酸を反応器に添加し、ＴＭＡＨを中和した。溶液を５分まで撹拌した。次に、６ｇの酢酸を反応器に添加した。約３５０ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を６８℃まで上昇させた。その後、１６０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を除去することにより温度を７０℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、温度を８５℃まで上昇させた。その後、別の１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより温度を９０℃まで上昇させた。温度が９０℃に達すると、反応を停止した。溶液を６０℃より低い温度まで冷却すると、６ｇの酢酸を反応器に添加し、溶液を１０分間撹拌した。溶液をトルエンで８６７ｇまで希釈し、５リットル分離漏斗に移した。溶液を次に２５０ｇの水で洗浄し、低水相を排出した。洗浄工程を２回繰り返した。その後、濁った溶液を２ａフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例１３）

２７０ｇのトルエン、６１．３ｇのメチルトリメトキシシラン（０．４５ｍｏｌ）、３７．３ｇの（３−メタクリロキシ）プロピルトリメトキシシラン（０．１５ｍｏｌ）、３１．３ｇのテトラエチルオルソシリケート（０．１５ｍｏｌ）、５ペレットの２，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−メチルフェノール（ＢＨＴ）、３６２ｇのメタノール、５４ｇの水、及び０．３４５ｇの水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）／メタノール溶液（０．０００３７５ｍｏｌ）をフラスコにおいて混合した。混合物を１時間室温で撹拌した後、３時間還流した。次に、６ｇの酢酸を反応器に添加し、ＴＭＡＨを中和した。溶液を５分まで撹拌した。次に、６ｇの酢酸を反応器に添加した。約４００ｇの溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから除去した後、温度を６８℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒を除去することにより温度を６９℃まで上昇させた。その後、１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、温度を８２℃まで上昇させた。その後、別の１５０ｇのトルエンを反応器に添加し、溶媒をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋトラップから継続的に除去することにより温度を９１℃まで上昇させた。温度が９１℃に達すると、反応を停止した。溶液を６０℃より低い温度まで冷却すると、６ｇの酢酸を反応器に添加し、溶液を１０分間撹拌した。溶液をトルエンで６６０ｇまで希釈し、５リットル分離漏斗に移した。溶液を次に２５０ｇの水で洗浄し、低水相を排出した。洗浄工程を４回繰り返した。その後、濁った溶液をフラスコへ移し、溶媒を回転蒸発器上において４０℃で除去した。無色の粘性液を４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。残留トルエンを、溶液が約３０重量％まで濃縮されるまで、回転蒸発器上において４０℃で継続的に除去した。溶液を再度４−メチル−２−ペンタノールで１０重量％まで希釈した。

（実施例１４）スピンコーティング及びＵＶ硬化用配合
プラスチック琥珀瓶に、１５ｇの４−メチル−２−ペンタノール、０．１３５ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ６５１光開始剤、０．３１５ｇのＩｒｇａｃｕｒｅ３７９光開始剤を添加した。溶液をすべての開始剤が溶解するまで激しく振った。次に５ｇの上で調製した１０重量％樹脂溶液を溶液に添加し、混合物を均一に混合した。ウェーハ上の膜コーティングはＫａｒｌＳｕｓｓＣＴ６２スピンコーターで行った。配合した樹脂溶液をまず０．２０μｍＰＴＦＥ薄膜フィルターによってろ過した後、標準片面４インチ研磨低抵抗ウェーハ又は両面研磨ＦＴＩＲウェーハ上にスピンコーティングした（回転速度２０００〜４０００ｒｐｍ）。膜を１４０℃で１分間予備焼成した後、ＵＶ源によって１０Ｊ／ｃｍ^２の用量で硬化した。膜厚はＪ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ偏光解析器を用いて測定した。

（実施例１５）スピンコーティング及び熱硬化用配合
プラスチック瓶に、１ｇの４−メチル−２−ペンタノール及び０．０２５ｇの過酸化ベンゾイルを添加した。溶液を過酸化ベンゾイルが溶解するまで激しく振った。次に４．５ｇの上で調製した１０重量％樹脂溶液及び１２ｇの４−メチル−２−ペンタノールを添加し、溶液を希釈した。ウェーハ上の膜コーティングはＫａｒｌＳｕｓｓＣＴ６２スピンコーターで行った。配合した樹脂溶液をまず０．２０μｍＰＴＦＥ薄膜フィルターによってろ過した後、標準片面４インチ研磨低抵抗ウェーハ又は両面研磨ＦＴＩＲウェーハ上にスピンコーティングした（回転速度２０００〜４０００ｒｐｍ）。膜を１４０℃で３分間予備焼成及び硬化した。膜厚はＪ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ偏光解析器を用いて測定した。

Claims

基板上での反転パターンの形成方法であって、該方法は
（Ｉ）コーティング組成物を第１パターン形成材料の上に塗布するステップであって、該コーティング組成物が、
（ｉ）（ＭｅＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｍ
（ＲＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｎ
（Ｒ^１ＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｏ
（ＳｉＯ_{（４−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｐ
（Ｐｈ（ＣＨ_２）_ｓＳｉＯ_{（３−ｘ）／２}（ＯＲ’）_ｘ）_ｑ
単位を含み、Ｐｈはフェニル基であり、Ｍｅはメチル基であり、Ｒ’は水素原子又は１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基であり、Ｒはエポキシ官能基を含有する基及び（メタ）アクリロキシ官能基を含有する基から選択される反応性有機基であり、Ｒ^１は親水基であり、ｓは０、１、２、３、又は４の値を有し、ｘは０、１又は２の値を有し、樹脂中、ｍは０．５〜０．９０の値を有し、ｎは０．０５〜０．３０の値を有し、ｏは０〜０．２０の値を有し、ｐは０〜０．３０の値を有し、ｑは０〜０．１５の値を有し、ｍ＋ｎ＋ｏ＋ｐ＋ｑ＝１であるシルセスキオキサン樹脂；
（ｉｉ）該樹脂を担持する溶媒；並びに
（ｉｉｉ）活性剤
を含む、ステップと；
（ＩＩ）該コーティング組成物を硬化し、該第１パターン形成材料の上に硬化シリコンコーティングを生成し、パターン全体を覆うステップと；
（ＩＩＩ）該硬化シリコンコーティングを部分的に除去し、該第１パターン形成材料の上面を露出するステップと；
（ＩＶ）該第１パターン形成材料を除去し、これにより該硬化シリコンコーティングに第２パターンを形成するステップと
を具える、方法。
さらに、（Ｖ）前記第２パターンをいずれかの下層上に転写するステップを具える、請求項１に記載の方法。
Ｒは、Ｒ^２が１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基又はポリエーテル基である式−Ｒ^２ＯＣＨ_２ＣＨ（Ｏ）ＣＨ_２又はＣＨ_２ＣＨ_２−（Ｃ_６Ｈ_９（Ｏ））を有するエポキシ基である、請求項１又は２に記載の方法。
Ｒが３−グリシドキシプロピル基である、請求項１又は３に記載の方法。
Ｒが２−（３，４−エポキシシクロへキシル）基である、請求項１又は３に記載の方法。
ＲはＲ^３が水素原子又はメチル基であり、Ｒ^４が１〜４個の炭素原子を有する炭化水素基又はポリエーテル基である式ＣＨ_２＝Ｃ（Ｒ^３）ＣＯＯＲ^４−を有するアクリロキシ官能基である、請求項１又は２に記載の方法。
Ｒがメタクリロキシプロピル基である、請求項１又は６に記載の方法。
Ｒがアクリロキシプロピル基である、請求項１又は６に記載の方法。
Ｒ^１が置換フェニル基、エステル基、ポリエーテル基、及びメルカプト基から選択される、請求項１、２、３又は６に記載の方法。
前記溶媒が−メトキシ−２−プロパノール、４−メチル−２−ペンタノール、酢酸プロピレングリコールモノメチルエチル、γ−ブチロラクトン、及びシクロヘキサノンから選択される、請求項９に記載の方法。
前記活性剤が熱酸発生剤、光酸発生剤又はアミン架橋剤から選択される、請求項３に記載の方法。
前記活性剤がフリーラジカル熱開始剤又は光ラジカル開始剤から選択される、請求項６に記載の方法。
前記コーティング組成物は、８０℃〜４５０℃で、０．１〜６０分間加熱することにより熱硬化される、請求項１に記載の方法。
前記コーティング組成物がＵＶ、Ｘ線、ｅビーム、又はＥＵＶから選択される放射線源に露出することにより放射線硬化される、請求項１に記載の方法。
前記硬化シリコンコーティング組成物がＣＦ_４を含有する反応性イオンエッチングを用いて部分的に除去される、請求項１に記載の方法。
第１パターン形成材料がＯ_２を含有する反応性イオンエッチングにより除去される、請求項１に記載の方法。