JP5707407B2 - ポジ型感光性シロキサン組成物 - Google Patents
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Description
一般式:RSi(OR1)3 (1)で示されるシラン化合物と、
一般式:Si(OR1)4 (2)で示されるシラン化合物
(式中、Rは、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、または炭素数6〜20で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R1は、炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
を塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるプリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下「5%TMAH」と略記することがある。)水溶液に可溶であり、その溶解速度が1,000Å/秒以下であるポリシロキサンと、
ポリシロキサン(Ib):少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるプリベーク後の膜の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(以下「2.38%TMAH」と略記することがある。)水溶液に対する溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン、
の混合物であり、前記ポリシロキサン(I)の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が10〜1,000Å/秒であることを特徴とするポジ型感光性シロキサン組成物。
前記したように、本発明のポジ型感光性シロキサン組成物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度の異なる少なくとも2種類以上のポリシロキサン、ジアゾフナフトキノン誘導体、および溶剤を含有することを特徴とするものである。以下、本発明のポジ型感光性シロキサン組成物で使用される、ポリシロキサン、ジアゾフナフトキノン誘導体、および溶剤について、順次詳細に説明する。
まず、本発明に用いられるポリシロキサンの特徴について説明する。
本発明に用いるポリシロキサンは、前記したようにテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液に対する溶解速度の異なる少なくとも2種類のポリシロキサン(Ia)と(Ib)を含む。
ポリシロキサン(Ia)を製造するために少なくとも用いることが必要とされる、一般式(1)のRSi(OR1)3および一般式(2)のSi(OR1)4において、Rは、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基または炭素数6〜20で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R1は炭素数1〜5のアルキル基を表す。これら一般式(1)および一般式(2)のシラン化合物は、各々1種が用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
ポリシロキサン(Ib)は、少なくとも上記一般式(1)で示されるシラン化合物を、酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解し、加水分解された化合物が順次縮合することで生成される。加水分解・縮合に用いられる反応溶媒、塩基性触媒は、上記ポリシロキサン(Ia)の生成に用いられたものと同様のものを用いることができる。また、反応温度、反応時間等の具体的製造条件、合成法についても、上記ポリシロキサン(Ia)同様で行うことができる。
ポリシロキサン(Ia)、(Ib)および(Ia)と(Ib)の混合物のTMAH水溶液に対する溶解速度は、次のように測定する。ポリシロキサンをプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)に35重量%程度になるように希釈し、室温でスターラーで1時間撹拌させながら溶解する。温度23.0±0.5℃、湿度50±5.0%雰囲気下のクリーンルーム内で、調製したポリシロキサン溶液を4インチ、厚さ525μmのシリコンウエハ上にピペットを用い1ccシリコンウエハの中央部に滴下し、2±0.1μmの厚さになるようにスピンコーティングし、その後100℃のホットプレート上で90秒間加熱することによりさらに溶剤を除去する。分光エリプソメーター(Woollam社)で、塗布膜の膜厚測定を行う。次に、この膜を有するシリコンウエハを、ポリシロキサン(Ia)については5%TMAH水溶液100ml、ポリシロキサン(Ib)および(Ia)と(Ib)の混合物については、2.38%TMAH水溶液100mlを入れた直径6インチのガラスシャーレに、23.0±0.1℃で浸漬・静置し、被膜が消失するまでの時間を測定した。溶解速度は、ウエハ端部から10mm内側の膜厚が誤差100Å程度の均一な初期膜厚部が消失するまでの時間で除して求める。溶解速度が著しく遅い場合は、一定時間浸漬した後、200℃のホットプレート上で5分間加熱することにより溶解速度測定中に含まれた水分を取り除いた後、膜厚測定を行い、浸漬前後の膜厚変化量を浸漬時間で除し、溶解速度を算出する。上記測定を5回行い、得られた値の平均をポリシロキサン(Ia)、(Ib)および(Ia)と(Ib)の混合物の溶解速度とする。
本発明のジアゾナフトキノン誘導体を含有する感光性シロキサン組成物は、露光部が、アルカリ現像液に可溶になることにより現像によって除去されるポジ型を形成する。本発明におけるジアゾナフトキノン誘導体は、フェノール性水酸基を有する化合物にナフトキノンジアジドスルホン酸がエステル結合した化合物であり、特に構造について制限されないが、好ましくはフェノール性水酸基を1つ以上有する化合物とのエステル化合物であることが好ましい。ナフトキノンジアジドスルホン酸としては、4−ナフトキノンジアジドスルホン酸、あるいは5−ナフトキノンジアジドスルホン酸を用いることができる。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物はi線(波長365nm)領域に吸収を持つため、i線露光に適している。また、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物は広範囲の波長領域に吸収が存在するため、広範囲の波長での露光に適している。露光する波長によって4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物、5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を選択することが好ましい。4−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物と5−ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル化合物を混合して用いることもできる。
溶剤としては、例えばエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエチレングリコールモノアルキルエーテル類、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、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルなどのジエチレングリコールジアルキルエーテル類、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどのエチレングリコールアルキルエーテルアセテート類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノプロピルエーテルアセテートなどのプロピレングリコールアルキルエーテルアセテート類、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチルなどのエステル類、γ−ブチロラクトンなどの環状エステル類などが挙げられる。かかる溶剤は、それぞれ単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられ、その使用量は塗布方法や塗布後の膜厚の要求によって異なる。
一般式(3):R+X-
ここで、R+は水素、炭素原子もしくはその他ヘテロ原子で修飾されたアルキル基、アリール基、アルケニル基、アシル基、アルコキシル基等を表し、X-は、BF4 -、PF6 -、SbF6 -、SCN-、(CF3SO2)2N-、カルボン酸イオン、スルホニウムイオン等を表す。
先ず、本発明のポリシロキサンの合成例を以下に示す。なお、測定にあたって、次の装置を用いた。
GPC:HLC−8220GPC(東ソー製)
スピンコーター:MS−A100(ミカサ製)
膜厚計:VM−1200(大日本スクリーン製造製)
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液36.5g、イソプロピルアルコール(IPA)300ml、水1.5gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン44.6g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン3.8gの混合溶液を調整した。その混合溶液を60℃にて滴下し、同温で3時間撹拌した後、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン200ml、水300mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を添加調整した。得られたポリシロキサン1の分子量(ポリスチレン換算)は重量平均分子量(Mw)=1,420であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、950Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.5g、IPA800ml、水2.0gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を10℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン400ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン2の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=2,200であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、490Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.4g、IPA800ml、水2.9gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン29.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン15.2gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で48時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン300ml、水400mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン3の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=4,450であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、210Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.4g、IPA550ml、水1.0gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン49.6g、メチルトリメトキシシラン34.1gの混合溶液を調整した。その混合溶液を室温にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン700ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン4の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,730であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、150Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液36.5g、IPA800ml、水2.0gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を10℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン400ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン5の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,430であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、1,200Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液1.6g、PGMEA300ml、水27.4gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン49.6g、メチルトリメトキシシラン34.1gの混合溶液を調整した。その混合溶液を10℃にて滴下し、同温で6時間撹拌したのち、反応液にトルエン200ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン6の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,780であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、11,100Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液1.6g、PGMEA600ml、水28.3gを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で1時間撹拌した後、反応液にトルエン500ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン7の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,590であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、9,530Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液1.6g、PGMEA600ml、水29.3gを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン29.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン15.2gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で1時間撹拌したのち、反応液にトルエン500ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン8の分子量(ポリスチレン換算)はMw=1,290であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、12,100Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液1.6g、PGMEA600ml、水28.3gを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で1時間撹拌したのち、70℃で8時間反応を継続させた。その後、反応液にトルエン500ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン9の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=2,090であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、5%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、240Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに25%重量TMAH水溶液54.7g、IPA800mlを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を55℃にて滴下し、同温で48時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン500ml、水200mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン10の分子量(ポリスチレン換算)はMw=1,720であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハーにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、4,830Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液2.0g、PGMEA600ml、水29.3gを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン29.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン15.2gの混合溶液を調整した。その混合溶液を45℃にて滴下し、同温で5時間撹拌したのち、反応液にトルエン500ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン11の分子量(ポリスチレン換算)はMw=2,140であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、370Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液38.2g、IPA800ml、水2.9gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン29.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン15.2gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン300ml、水400mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン12の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=4,450であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、1,240Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、35%塩酸水溶液1.0g、PGMEA600ml、水28.3gを仕込み、ついで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.7g、メチルトリメトキシシラン34.1g、テトラメトキシシラン7.6gの混合溶液を調整した。その混合溶液を45℃にて滴下し、同温で5時間撹拌した後、反応液にトルエン500ml、水100mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン13の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,430であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、1,000Å/秒であった。
撹拌機、温度計、冷却管を備えた2Lのフラスコに、25重量%TMAH水溶液43.8g、IPA800ml、水2.9gを仕込み、次いで滴下ロートにフェニルトリメトキシシラン39.6g、メチルトリメトキシシラン40.8gの混合溶液を調整した。その混合溶液を25℃にて滴下し、同温で24時間撹拌したのち、10%HCl水溶液を加え中和した。中和液にトルエン300ml、水400mlを添加し、2層に分離させ、得られた有機層を減圧下濃縮することで溶媒を除去し、濃縮物に固形分濃度40重量%なるようにPGMEAを添加調整した。得られたポリシロキサン14の分子量(ポリスチレン換算)は、Mw=1,400であった。得られた樹脂溶液をシリコンウエハにプリベーク後の膜厚が2μmになるように塗布し、2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、470Å/秒であった。
ポリシロキサン(Ia−1):(Ib−1)=(80重量%):(20重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、137Å/秒であった。このシロキサン混合物に、4−4’−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェノール)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノールのジアゾナフトキノン2.0モル変性体(以下「PAC」と略す。)を、ポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−1):(Ib−2)=(75重量%):(25重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、252Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−1):(Ib−3)=(70重量%):(30重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、487Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−1)=(70重量%):(30重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、229Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製(KF−53)を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(66重量%):(34重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、383Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−3)=(64重量%):(36重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、340Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−3):(Ib−1)=(65重量%):(35重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、414Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−3):(Ib−2)=(63重量%):(37重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、313Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−3):(Ib−3)=(60重量%):(40重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、524Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−4)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、310Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−4)=(55重量%):(45重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、259Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−5)=(25重量%):(75重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、158Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−6)=(30重量%):(70重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、294Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−7)=(32重量%):(68重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、302Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−8)=(20重量%):(80重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、51Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−4)=(70重量%):(30重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、15Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光塩基発生剤(NBC−101、みどり化学社製)をポリシロキサンに対して0.8重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、723Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤(PAI−1001、みどり化学社製)をポリシロキサンに対して1.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、723Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤(PAI−1001、みどり化学社製)をポリシロキサンに対して1.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、723Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(シグマ アルドリッチ ジャパン社製)をポリシロキサンに対して1.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−1)=(60重量%):(40重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、362Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光塩基発生剤(NBC−101、みどり化学社製)をポリシロキサンに対して0.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(53重量%):(47重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、423Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤(PAI−1001、みどり化学社製)をポリシロキサンに対して1.2重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−2):(Ib−2)=(53重量%):(47重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、604Å/秒であった。このシロキサン混合物に、PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(シグマ アルドリッチ ジャパン社製)をポリシロキサンに対して2.0重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
実施例11の組成おいて、シロキサンに対して1重量%の15−クラウン−5−エーテル(東京化成社製)を添加した組成物を調整した。この感光性シロキサン組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後、ホットプレート上100℃で90秒間プリベークし、0.5μmの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ニコンFX−604(NA=0.1)のg、h線露光機を用い露光したところ、最適露光量は270mJ/cm2から210mJ/cm2に高感度化された。2.38%TMAH水溶液で現像、純水によるリンスを行った。その結果、3μmのラインアンドスペース(L/S)パターンおよびコンタクトホール(C/H)パターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。さらにキャノン製PLA−501Fで600mJ/cm2で全面露光した後、250℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、角が丸くなる程度で良好な形状を保っており、3μmのパターンが保持されていた。また、得られた比誘電率は3.2であった。
実施例14の組成おいて、シロキサンに対して1重量%の18−クラウン−6−エーテル(東京化成社製)を添加した組成物を調整した。この感光性シロキサン組成物を、スピンコートにてシリコンウエハ上に塗布し、塗布後、ホットプレート上100℃で90秒間プリベークし、0.5μmの膜厚になるように調整した。プリベーク後、ニコンFX−604(NA=0.1)のg、h線露光機を用い露光したところ、最適露光量は160mJ/cm2から135mJ/cm2に高感度化された。2.38%TMAH水溶液で現像、純水によるリンスを行った。その結果、3μmのラインアンドスペース(L/S)パターンおよびコンタクトホール(C/H)パターンが、残渣等なく抜けていることが確認された。さらにキャノン製PLA−501Fで600mJ/cm2で全面露光した後、250℃で焼成硬化を行い、光学顕微鏡で確認したところ、角が丸くなる程度で良好な形状を保っており、3μmのパターンが保持されていた。また、得られた比誘電率は3.2であった。
ポリシロキサン(比較1):(Ib−2)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、399Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(比較2):(Ib−2)=(75重量%):(25重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、362Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(比較3):(Ib−2)=(70重量%):(30重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、356Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(比較2):(Ib−6)=(40重量%):(60重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、225Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−1):(Ib−3)=(30重量%):(70重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、1,220Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(シグマ アルドリッチ ジャパン社製)をポリシロキサンに対して1.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
ポリシロキサン(Ia−3):(Ib−6)=(90重量%):(10重量%)の割合で混ぜた後、ポリシロキサン混合物を35%のPGMEA溶液に調整した。このポリシロキサン混合物のプリベーク後の2.38%TMAH水溶液に対する溶解速度を測定したところ、2Å/秒であった。PACをポリシロキサンに対して12重量%添加した。次に光酸発生剤トリフェニルスルホニウムトリフルオロメタンスルホナート(シグマ アルドリッチ ジャパン社製)をポリシロキサンに対して1.5重量%加え、また界面活性剤として信越化学工業社製 KF−53を、ポリシロキサンに対して0.3重量%加え、感光性シロキサン組成物を得た。
Claims (13)
- (I)テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度の異なる少なくとも2種類以上のポリシロキサン、(II)ジアゾナフトキノン誘導体、および(III)溶剤を含有するポジ型感光性シロキサン組成物であって、前記ポリシロキサン(I)が、ポリシロキサン(Ia):
一般式:RSi(OR1)3 (1)で示されるシラン化合物と、
一般式:Si(OR1)4 (2)で示されるシラン化合物
(式中、Rは、任意のメチレンが酸素で置き換えられてもよい炭素数1〜20の直鎖状、分岐状あるいは環状アルキル基、または炭素数6〜20で任意の水素がフッ素で置き換えられてもよいアリール基を表し、R1は、炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
を塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるプリベーク後の膜が5重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に可溶であり、その溶解速度が1,000Å/秒以下であるポリシロキサンと、
ポリシロキサン(Ib):少なくとも前記一般式(1)のシラン化合物を酸性あるいは塩基性触媒の存在下で加水分解・縮合させて得られるプリベーク後の膜の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が100Å/秒以上であるポリシロキサン、
の混合物であり、前記ポリシロキサン(I)の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が10〜1,000Å/秒であることを特徴とするポジ型感光性シロキサン組成物。 - 前記ポリシロキサン(Ib)において、さらに前記一般式(2)のシラン化合物が用いられることを特徴とする請求項1に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- 前記ポリシロキサン(Ib)のプリベーク後の膜の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が4,000Å/秒以上であり、前記ポリシロキサン(I)の2.38重量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液に対する溶解速度が100〜1,000Å/秒であることを特徴とする請求項1または2に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- 前記ポリシロキサン(Ia)が、ポリシロキサン(I)中に1〜80重量%含まれることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- ポリシロキサン(Ib)が、塩基性触媒の存在下で前記シラン化合物の加水分解・縮合
によって得られたものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のポジ
型感光性シロキサン組成物。 - ポリシロキサン(Ia)が、一般式(2)のシラン化合物を1モル%〜40モル%含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- ポリシロキサン(Ib)が、一般式(2)のシラン化合物を1モル%〜40モル%含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- 一般式(1)のシラン化合物のうち、Rがメチル基で示されるシラン化合物が20モル%〜80モル%であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- 熱あるいは放射線で、酸あるいは塩基を発生させることができる硬化助剤を含有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- クラウンエーテルを含有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載のポジ型感光性シロキサン組成物から形成されることを特徴とする硬化膜。
- 請求項11に記載の硬化膜を有することを特徴とする素子。
- 前記硬化膜の比誘電率が4以下であることを特徴とする請求項12に記載の素子。
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