JP6044397B2 - マスクペースト組成物、これを用いて得られる半導体素子および半導体素子の製造方法 - Google Patents
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Description
(式中、R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR1はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R2は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR2はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。nは0から3の整数を表す。)
式中、R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基または炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR1はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R2は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR2はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。nは0から3の整数を表す。
本発明において、P、BおよびAlの含有量は以下の方法で測定した値であるものとする。Pについては公知である湿式分解法で試料の有機成分を分解後ICP質量分析法で測定した値、Bについては公知である酸素フラスコ燃焼法で試料の有機成分を分解後ICP発光分析法で測定した値、Alについては燃焼イオンクロマトグラフ法で測定した値である。
A−ST、メチルイソブチルケトンを分散媒とした粒子径12nmのMIBK−ST、イ
ソプロパノールを分散媒とした粒子径45nmのIPA−ST−L、粒子径85nmのIPA−ST−ZL、プロピレングリコールモノメチルエーテルを分散媒とした粒子径15nmのPGM−ST(以上商品名、日産化学工業(株)製)、γ−ブチロラクトンを分散媒とした粒子径12nmのオスカル101、分散溶液が水である粒子径5〜80nmのカタロイド−S(以上商品名、触媒化成工業(株)製)、プロピレングリコールモノメチルエーテルを分散媒とした粒子径16nmのクォートロンPL−2L−PGME、γ−ブチロラクトンを分散媒とした粒子径17nmのクォートロンPL−2L−BL、ジアセトンアルコールを分散媒とした粒子径17nmのクォートロンPL−2L−DAA、分散溶液が水である粒子径18〜20nmのクォートロンPL−2L、粒子径15nmのクォートロンPL−1、粒子径35nmのクォートロンPL−3、粒子径75nmのクォートロンPL−7、粒子径が18nmのGP−2L(以上商品名、扶桑化学工業(株)製)、粒子径が5〜50nmであるレオロシール(商品名、(株)トクヤマ製)、粒子径が7〜40nmであるアエロジル(商品名、(株)日本アエロジル製)などが挙げられる。また、これらのシリカ粒子は単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も
本発明の範囲に含まれるものである。
IPA:イソプロピルアルコール(bp 82℃)
MMB:3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(bp 174℃)
1,3BGDA:1,3−ブチレングリコールジアセテート(bp 232℃)
EDM:ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(bp 176℃)
PGME:1−メトキシ−2−プロパノール(bp 118℃)
PGMEA:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(bp 145℃)
PTB:プロピレングリコール t−ブチルエーテル(bp 151℃)
PEO:ポリエチレンオキサイド
PMMA:ポリメチルメタクリレート
PPO:ポリプロピレンオキサイド
PVP:ポリビニルピロリドン。
アルミカップに測定したい溶液を1g秤取し、ホットプレートを用いて250℃で30分間加熱して液分を蒸発させた。加熱後のアルミカップに残った固形分を秤量して、溶液の固形分濃度を求めた。
ポリシロキサンの重量平均分子量はサンプルを孔径0.45μmメンブレンフィルターで濾過後、GPC(東ソー(株)製HLC−8220GPC)(展開溶剤:テトラヒドロフラン、展開速度:0.4ml/分)を用いてポリスチレン換算により求めた。
Pについては試料を硫酸、硝酸、フッ化水素酸および過塩素酸を用いて加水分解し、硫酸白煙が生じるまで濃縮したのち、ICP質量分析法(アジレント・テクノロジー(株)製Agilent4500)にて組成物中の含有量を測定した。
B型デジタル粘度計(英弘精機株式会社製DV−II+Pro)を用い、チャンバーを23℃に保温し、ローター回転開始5分後の値を読みとり、溶液粘度を算出した。
スリットノズルによりマスクペースト組成物をストライプ状にパターニングし、そのストライプ幅精度を確認した。
スクリーン印刷によりマスクペースト組成物をストライプ状にパターニングし、そのストライプ幅精度を確認した。
3cm×3cmにカットしたP型シリコンウェハー(E&Mマテリアルズ製、表面抵抗率0.291Ω/□、研磨済)を1%フッ酸水溶液に5分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで100℃5分処理した。
クラック膜厚観察サンプルについてリン含有不純物拡散液(ポリテトラエトキシシラン5.9重量%、5酸化2リン5.0重量%)を、公知のスピンコート法でマスク上に塗布した。拡散剤の塗布後、各シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークした。続いて、N2雰囲気下、1000℃で90分間加熱して不純物拡散成分を熱拡散させた。熱拡散後、各シリコンウェハーを、10重量%のフッ酸水溶液に23℃で10分間浸浸させて、拡散剤およびマスクを剥離した。フッ酸剥離後、シリコンウェハーを純水に浸浸させて洗浄し、表面の目視残渣の有無を観察した。目視で表面付着物が確認できるものを不良(剥離残渣あり)、確認できないものを良好(剥離残渣なし)とした。
剥離後のシリコンウェハーに対して、表面抵抗を四探針式表面抵抗測定装置(RT−70V ナプソン(株)製)を用いて測定した。
上記剥離後のシリコンウェハー表面に対してP/N判定機を用いてP/N判定を実施した。
マスクペーストを密封容器に入れ、23℃で30日保管後の粘度変化率が10%未満のものを特に良好(○)、10%以上15%未満のものを良好(△)、それ以上のものを不良(×)とした。
500mLの三口フラスコにフェニルトリメトキシシランを198.29g(1.0mol)、MMBを239.63g仕込み、室温で攪拌しながら蟻酸3.80gをモノマーの加水分解に必要な水(54.00g)に溶解した蟻酸水溶液を30分かけて添加した。その後、フラスコを70℃のオイルバスに浸けて1時間攪拌した後、オイルバスを30分かけて150℃まで昇温した。昇温開始1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから30分間加熱攪拌した(内温は100〜130℃)。反応中に副生成物であるメタノール、水、蟻酸が合計72.8g留出した。
内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−2)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4000であった。
溶媒をMMBの代わりに1,3BGDAとした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−3)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は1500であった。
溶媒をMMBの代わりに1,3BGDAとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−4)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4500であった。
溶媒をMMBの代わりにEDMとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−5)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は3500であった。
溶媒をMMBの代わりにGBLとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−6)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は3500であった。
溶媒をMMBの代わりにPGMEAとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−7)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は6000であった。
蟻酸の代わりにリン酸0.82gを使用し、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様に反応を行い、ポリシロキサン溶液(A−8)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4500であった。
蟻酸の代わりにホウ酸16.00gを使用し、内温100℃到達後の反応時間を以外は合成例1−1同様にポリシロキサン溶液(A−9)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は3000であった。
溶媒をMMBの代わりにPGMEとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−10)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4500であった。
蟻酸の添加量を0.5gとし、内温100℃到達後の反応時間を10分とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−11)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は500以下であった。
内温100℃到達後の反応時間を5時間とした以外は合成例1−1同様にしてポリシロキサン溶液(A−12)を得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は7500であった。
500mLの三口フラスコにフェニルトリメトキシシランを59.49g(0.30mol)、PL−2L−IPA (扶桑化学工業(株)製 コロイダルシリカ IPA分散液 シリカ平均粒子径17nm シリカ濃度25.4重量%) を165.57g(0.70mol SiO2換算)、MMBを133.07g仕込み、室温で攪拌しながら蟻酸3.04gをモノマーの加水分解に必要な水(16.20g)に溶解した蟻酸水溶液を30分かけて添加した。その後、フラスコを70℃のオイルバスに浸けて1時間攪拌した後、オイルバスを30分かけて150℃まで昇温した。昇温開始1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから3時間加熱攪拌した(内温は100〜138℃)。反応中に副生成物であるメタノール、IPA、水、蟻酸が合計147.3g留出した。
モノマー、溶媒の仕込み量をフェニルトリメトキシシランを49.57g(0.25mol)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランを12.32g(0.05mol)、ジフェニルジメトキシシランを24.44g(0.10mol)、PL−2L−IPAを141.92g(0.60mol SiO2換算)、MMBを155.86gとした以外は合成例2−1と同様にポリシロキサン溶液(B−2)を得た。得られたポリシロキサンはシリカ粒子と結合した共重合体であり、共重合体としての重量平均分子量(Mw)は2300であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をフェニルトリメトキシシランを109.06g(0.55mol)、PL−2L−IPAを106.44g(0.45mol SiO2換算)、GBLを168.87gとした以外は合成例2−1と同様にポリシロキサン溶液(B−3)を得た。得られたポリシロキサンはシリカ粒子と結合した共重合体であり、共重合体としての重量平均分子量(Mw)は2100であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をフェニルトリメトキシシランを123.93g(0.625mol)、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランを30.80g(0.125mol)、ジフェニルジメトキシシランを61.09g(0.25mol)、MMBを270.74gとし、内温100℃到達後の反応時間を3時間とした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Cを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は5500であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をp−スチリルトリメトキシシランを224.30g(1.0mol)、MMBを278.64gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Dを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4000であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をp−トリルトリメトキシシランを212.30g(1.0mol)、MMBを254.32gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Eを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4000であった。
モノマー、溶媒の仕込み量を4−メトキシフェニルトリメトキシシランを228.32g(1.0mol)、MMBを284.68gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Fを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4000であった。
モノマー、溶媒の仕込み量を1−ナフチルトリメトキシシランを248.35g(1.0mol)、MMBを308.38gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Gを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4500であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をメチルトリメトキシシランを90.80g(0.67mol)、フェニルトリメトキシシランを66.09g(0.33mol)、MMBを171.20gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Hを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4000であった。
モノマー、溶媒の仕込み量をプロピルトリメトキシシランを164.22g(1.0mol)、GBLを198.52gとした以外は合成例1と同様にポリシロキサン溶液Iを得た。得られたポリシロキサンの重量平均分子量(Mw)は4500であった。
減圧用ナスフラスコにPL−2L−IPA200g、MMB150gを添加し、40℃水浴下、エバポレーターで減圧しながらトラップに約150g留去物が得られたところで常圧にもどし、さらにMMB150gを添加した。もう一度バス中で減圧することによりPL−2L−IPAと固形分濃度が同じで溶媒がMMBに置換されたPL−2L(MMB置換品)を得た。
ポリシロキサン溶液A−1に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25%となるようにMMBを添加した。ここでシリカ粒子のPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、スリット塗布性確認と、溶液中のP、BおよびAl含有量測定、剥離残渣評価、クラック膜厚測定、マスク膜厚測定、P/N判定および保存安定性の評価(以下、「各測定および評価」という)を行った。評価結果を表3に示す
実施例2
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−3に、PL−3(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるように1,3BGDAを添加した。ここでPL−3のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液B−1に、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加し、固形分対比0.5重量%となるようにサンエイドSI−200(三新化学工業製)を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−4に、PL−2L(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン20mol%/PL−2L 80mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるように1,3BGDAを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−4に、PL−2L(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン60mol%/PL−2L 40mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるように1,3BGDAを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに組成物全体に対して500ppmとなるようにメガファックF444(DIC(株)製パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物)を添加し混合溶解した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−5に、PL−2L−PGME(扶桑化学工業(株)製コロイダルシリカ PGME分散品、平均粒子径17nm)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、組成物の溶剤組成がPGME70/EDM30(重量比)、固形分濃度が25重量%となるようにPGME,EDMを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにGBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに組成物全体に対して500ppmとなるようにポリプロピレングリコールPPG4000(分子量4000,ジオール型)を添加し混合溶解した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−4に、PL−2L(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるように1,3BGDAを添加した。さらに組成物全体に対して500ppmとなるようにBYK333(ビックケミー(株)ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン)を添加し混合溶解した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに組成物全体に対して500ppmとなるようにBYK355(ビックケミー(株)製アクリル系レベリング剤)を添加し混合溶解した。さらに固形分対比0.1重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−7に、PL−2L(PTB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、組成物の溶剤組成がPTB60/PGMEA40(重量比)、固形分濃度が25重量%となるようにPTB,PGMEAを添加した。 ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比1重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Cに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−2L 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液B−2に、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.2重量%となるように10−カンファースルホン酸(CSA)を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.2重量%となるようにクエン酸を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
固形分比率がA−2(99.5重量%)/A−8(0.5重量%)となるようにブレンドしたものに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。SI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
固形分比率がA−2(95重量%)/A−8(5重量%)となるようにブレンドしたものに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。SI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Dに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Eに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Fに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Gに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−5に、PL−7(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−7 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、組成物の溶剤組成がMMB70/EDM30(重量比)、固形分濃度が25重量%となるようにMMB,EDMを添加した。ここでPL−7のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
固形分比率がA−2(99.6重量%)/A−9(0.4重量%)となるようにブレンドしたものに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。SI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
実施例25
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。さらに、固形分対比0.5重量%となるようにSI−200(三新化学工業製)を添加し、溶液中のアルミニウム含有量が20ppmとなるように酢酸アルミニウムを添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Hに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液Iに、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン35mol%/PL−2L 65mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。
ポリシロキサン溶液A−10に、PL−2L−PGMEをモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにPGMEを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。重合に沸点130℃未満の溶媒のみを用い、昇温が不十分であったため蟻酸成分が留去せず残留しており、保存安定性が不良であった。また、組成物が沸点130℃未満の溶媒のみから構成されていたため、塗布回数を重ねるごとにスリットノズルのまわりにシロキサンの析出物が堆積した。
ポリシロキサン溶液A−11に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。ポリシロキサンの分子量が低く、保存安定性が不良であった。またクラック膜厚も小さかった。また、スリット塗布性もペーストにじみが多く、線幅ムラが大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−5に、PL−20−PGMEをモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/PL−20 60mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにEDMを添加した。ここでPL−20のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。シリカ粒子の粒径が大きすぎるため、マスク膜厚が大きく、保存安定性も不良であった。
固形分比率がA−2(90重量%)/A−8(10重量%)となるようにブレンドしたものに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。SI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。リン含有量が多いためマスク膜厚が大きくなった。
固形分比率がA−2(99.2重量%)/A−9(0.8重量%)となるようにブレンドしたものに、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。SI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。マスク性評価において一部サンプルにおいてマスク層剥離後のシリコンウェハーの表面抵抗率がマスクペースト塗布前のブランクと比較し逆に低下していた。ペースト中の不純物であるボロンがシリコンウェハーにドープされ、汚染されたと思われる。ボロンの影響でマスク膜厚を算出できなかった。
テトラエトキシシラン(TEOS)、PL−2L−PGMEをモノマーモル比でテトラエトキシシラン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%、溶媒比PGME70重量%/MMB30重量%となるように溶媒を添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。シロキサンの重量平均分子量が300以下と低く、保存安定性が不良であった。またクラック膜厚も小さかった。また、スリット塗布性もペーストにじみが多く、線幅ムラが大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン70mol%/PL−2L 30mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。粒子含有量が少ないため、クラック膜厚が小さく、マスク膜厚が大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン15mol%/PL−2L 85mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200を添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。粒子含有量が多過ぎるため、マスク膜厚が大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−12に、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加し、混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。粒子を含有しないため、クラック膜厚が小さくマスク膜厚が大きくなった。また、スリット塗布性もペーストにじみが多く、線幅ムラが大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−2に、PL−2L(MMB置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、固形分濃度が25重量%となるようにMMBを添加した。ここでPL−2のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらに固形分対比0.5重量%となるようにSI−200と、溶液中のアルミニウム含有量が40ppmとなるように酢酸アルミニウムを添加し混合溶解した。その後、孔径0.45μmのフィルターで濾過してマスクペースト組成物を得た。得られた組成物につき、各測定および評価を行った。評価結果を表3に示す。マスク性評価において一部サンプルにおいてマスク層剥離後のシリコンウェハーの表面抵抗率がマスクペースト塗布前のブランクと比較し逆に低下していた。ペースト中の不純物であるアルミニウムがシリコンウェハーにドープされ、汚染されたと思われる。アルミニウムの影響でマスク膜厚を算出できなかった。
ポリシロキサン溶液A−3に、PL−2L(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、1,3BGDAを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリメタクリル酸メチル(以下PMMA、重量平均分子量99.6万)を組成物中8重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度33重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液B−3をGBLに溶解し、孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらにPMMA(重量平均分子量99.6万)を組成物中5重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度30重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液Iに、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン35mol%/PL−2L 65mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のPMMA(重量平均分子量99.6万)を組成物中8重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度33重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリエチレンオキサイド(以下PEO、重量平均分子量85万)を組成物中7重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度32重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリエチレンオキサイド(以下PEO、重量平均分子量85万)を組成物中4重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度29重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のPEO(重量平均分子量85万)を組成物中2重量%、ポリプロピレンオキサイド(以下PPO、重量平均分子量22.8万)を組成物中0.5重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度27.5重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、アエロジル300(日本アエロジル(株)製 粉体シリカ粒子 シリカ平均粒子径7nm)をモノマーモル比でポリシロキサン40mol%/シリカ粒子60mol%のブレンド比となるように添加した。ここでアエロジル300のモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。さらにGBLと増粘剤のPMMA(重量平均分子量99.6万)を組成物中5重量%となるよう添加し、攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度30重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリビニルピロリドン(以下PVP、重量平均分子量9万)を組成物中15重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度40重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。焼成後のフッ酸剥離時に増粘剤由来と思われる未溶解残渣があり、耐クラック性能、マスク性能ともに低かった。
ポリシロキサン溶液A−4に、PL−2L(1,3BGDA置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、1,3BGDAを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のエチルセルロース(和光純薬(株)製 エチルセルロース100 49%エトキシ)を組成物中3重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度28重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。焼成後のフッ酸剥離時に増粘剤由来と思われる未溶解残渣があり、耐クラック性能、マスク性能ともに低かった。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリビニルブチラール(以下PVB、分子量6.6万)を組成物中10重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度35重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。焼成後のフッ酸剥離時に増粘剤由来と思われる未溶解残渣があり、耐クラック性能、マスク性能ともに低かった。また、粘度が低かったためスクリーン印刷時においてペーストにじみが多く、線幅ムラがσ=20μmとやや大きくなった。
ポリシロキサン溶液A−6に、PL−2L(GBL置換品)をモノマーモル比でポリシロキサン30mol%/PL−2L 70mol%のブレンド比となるようにブレンドし、GBLを添加した。ここでPL−2Lのモノマーモル比はSiO2をモノマーユニットとして算出した。孔径0.45μmのフィルターで濾過後、さらに増粘剤のポリビニルブチラール(以下PVB、分子量6.6万)を組成物中7重量%となるよう添加し攪拌溶解しマスクペースト組成物(固形分濃度32重量%)を得た。得られた組成物につき、スクリーン印刷性確認、粘度測定と各測定および評価を行った。評価結果を表5に示す。焼成後のフッ酸剥離時に増粘剤由来と思われる未溶解残渣があり、耐クラック性能、マスク性能ともに低かった。また、粘度が低かったためスクリーン印刷時においてペーストにじみが多く、線幅ムラがσ=35μmと大きくなった。
12 マスクパターン
14 P型ドーピングパターン
16 N型ドーピングパターン
18 パッシベーション膜
20 シリコン窒化膜
22 電極
24 P型不純物拡散層
26 N型不純物拡散層
30 ストライプ塗布装置
31 半導体基板
32 ステージ
33 リニア駆動装置(X方向)
34 リニア駆動装置(Y方向)
35 ブラケット
36 CCDカメラ
37 高さセンサー
38 ノズル
40 半導体基板
41 ノズル
42 吐出口
43 ペースト
44 ビード
45 マニホールド
46 加圧口
47 ペースト供給口
Claims (9)
- (a)一般式(1)で表されるオルガノシランの1種以上を反応させることによって合成されるポリシロキサン、(b)平均粒子径150nm以下のシリカ粒子、(c)沸点130℃以上の溶剤を含有してなり、(a)ポリシロキサンの重量平均分子量が1000以上であり、組成物固形分中のシリカ粒子が20重量%以上70重量%以下であり、全組成物中のP、BおよびAl濃度がそれぞれ20ppm以下であり、組成物固形分中の炭素数6〜15のアリール基濃度が15重量%以上60重量%以下であり、アクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドから選ばれるいずれか1種以上を含有することを特徴とするマスクペースト組成物。
(R1)nSi(OR2)4−n (1)
(式中、R1は水素、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基または炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR1はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R2は水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜6のアシル基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR2はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。nは0から3の整数を表す。) - 粘度が3000mPa・s以上である請求項1記載のマスクペースト組成物。
- 組成物におけるアクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドから選ばれるいずれか1種以上の含有量が1重量%以上10重量%以下である請求項1または2記載のマスクペースト組成物。
- スルホン酸もしくはその塩、またはカルボン酸もしくはその塩のいずれかを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のマスクペースト組成物。
- スルホン酸としてスルホン酸オニウム塩を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のマスクペースト組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のマスクペースト組成物を硬化してなるマスク層。
- 請求項6に記載のマスク層が形成されてなる半導体素子。
- 前記半導体素子が光電変換素子である請求項7に記載の半導体素子。
- 半導体基板に、請求項1〜5のいずれかに記載のマスクペースト組成物を用いてマスクパターンを形成する工程と、前記半導体基板に形成された前記マスクパターンをマスクとして、前記半導体基板に不純物を拡散させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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