TWI425568B - 絕緣膜 - Google Patents

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TWI425568B
TWI425568B TW097107004A TW97107004A TWI425568B TW I425568 B TWI425568 B TW I425568B TW 097107004 A TW097107004 A TW 097107004A TW 97107004 A TW97107004 A TW 97107004A TW I425568 B TWI425568 B TW I425568B
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Kensuke Morita
Koji Wariishi
Akira Asano
Makoto Muramatsu
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Fujifilm Corp
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Description

絕緣膜
本發明係關於一種絕緣膜，更具體言之，一種具有適當的均勻厚度及具有特優的介電率特性在半導體裝置等中作為層間絕緣膜材料之絕緣膜。
迄今為止，藉由真空方法例如化學氣相沉積法(CVD)所形成的二氧化矽(SiO2 )膜係已經常被使用於半導體裝置等作為層間絕緣膜(interlayer insulating film)。為形成更均勻的層間絕緣膜之目的，近年來係使用主要由四烷氧基矽烷之水解產物所構成的塗布型(application type；coated－type)絕緣膜，亦即所謂的「SOG(旋塗玻璃)(Spin on Glass)膜」。隨著半導體裝置等之高積體化，也正在開發一種主要係由聚有機矽氧烷所構成的具有低介電常數之層間絕緣膜，其係也稱為「有機SOG膜」。特定言之，一種可具有降低之介電常數之具有環狀結構之矽氧烷化合物，由於其膨鬆環狀結構，其係在其分子鏈周圍具有自由空間。
然而，藉由拉曼分析法(Raman analysis)其係可證實：環狀聚矽氧烷化合物之環狀結構在硬化步驟發生斷裂。由於環狀結構之斷裂，結果導致藉由使用此等化合物所獲得之薄膜將必然具有高介電常數。
因此，本發明之目的係提供一種絕緣膜以克服如上所 述之問題，更具體言之，提供一種可具有適當的均勻厚度之薄膜且具有低密度和低折射率及特優的例如介電常數和楊氏模數(Young’s modulus)等薄膜特性之絕緣膜，因此其係適用於半導體裝置等用作為層間絕緣膜(使用於此之術語「絕緣膜(insulating film)」也稱為「介電膜(dielectric film)」及「介電絕緣膜(dielectrie insulating film)」，但是此等術語並未實質地加以區分。如上所述之問題是可藉由將環狀矽氧烷結構轉化成三維籠型(cage－type)矽氧烷結構，藉此強化矽氧烷鍵網絡來獲得解決。
其係已發現如上所述之本發明之目的是可藉由下列方法來達成：(1)一種半導體裝置用之絕緣膜，係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷(silsesquioxane)化合物加以聚合所獲得之高分子化合物，係在基板上加以硬化所獲得，其中該籠型矽倍半氧烷化合物之結構並不由於硬化而斷裂。
(2)一種半導體裝置用之絕緣膜，係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷化合物加以聚合所獲得之高分子化合物，係在基板上加以硬化所獲得，其中在薄膜硬化之後的拉曼光譜(Raman spectrum)中，在約610 cm－1 並未觀測到波峰。
(3)如第1或2項所述之絕緣膜，其中該籠型矽倍半氧烷化合物具有m個RSi(O0.5 )3 單元，其中m係代表從8至16之整數，且R係各自獨立地代表非水解性基，其限制條件為至少兩個係各自為含有乙烯基或乙炔基之基，且其中該單元係經由共有氧原子彼此相互連結而構成籠型結構。
(4)如第3項所述之絕緣膜，其中m係代表8、10或12之整數。
(5)如第3或4項所述之絕緣膜，其中至少兩個R是乙烯基。
(6)如第5項所述之絕緣膜，其中該R是全部為乙烯基。
在如上所述之第1項中，對於防止籠型結構由於硬化反應而斷裂之方法並無特殊的限制。其實例係包括一種獲得具有環狀結構之籠型矽倍半氧烷結構之矽倍半氧烷化合物，且將所獲得之化合物加以聚合以將兩個鄰接籠型結構經由以Si-(-C-)n -Si所代表之鍵加以連結，其中n係代表較佳為3或以下之數目。
本發明人等研究調查各種矽氧烷化合物的介電常數及使用其所獲得之薄膜的機械強度之間的關係。結果已發現：使用其中兩個鄰接籠型結構已經由Si-(-C-)n -Si鍵(其中該n係代表4或以上之數目)連結之化合物所獲得之薄膜，在硬化之後，在拉曼光譜法(Raman spectroscopy) 中，可觀測到推測是衍生自三員環矽氧烷鍵之在610cm-1 之拉曼位移(Raman shift)的大波峰，且薄膜之介電常數之劣化，然而使用其中兩個鄰接籠型結構已經由Si-(-C-)n -Si鍵(其中該n係代表3或以下之數目)連結之化合物所獲得之薄膜，在硬化之後，在拉曼光譜法中，並未觀測到在610cm-1 之拉曼位移的波峰，且薄膜顯示優良介電常數。
在585cm-1 之矽氧烷化合物之拉曼位移的波峰是由於三員環矽氧烷鍵所造成。在硬化反應之後，在此區域之波峰增加係意謂在硬化之前的四員環由於薄膜硬化反應而斷裂，且形成三員環。在拉曼位移之波峰屬性係揭述於例如A.Lee Smith,et al.,App.Spec.38,622(1984)。
本發明之絕緣膜是一種半導體裝置用之絕緣膜，係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基之籠型矽倍半氧烷化合物及具有環狀結構之矽氧烷結構加以聚合所獲得之高分子化合物，在基板上加以硬化所獲得，且其特徵為籠型結構並不由於硬化反應而斷裂。
具有兩個或以上之不飽和基作為取代基之籠型矽倍半氧烷化合物(在下文中，也稱為「化合物(I)」)的實例係包括：具有m個RSi(O0.5 )3 單元之化合物(在下文中，也稱為「化合物(I’)」)(其中m係代表從8至16之整數，且R係各自獨立地代表非水解性基，其限制條件為至少兩個係各自為含有乙烯基或乙炔基之基)，其中該單元 元係經由共有氧原子彼此相互連結而構成籠型結構。
從降低介電常數的觀點來考慮，在化合物(I’)中之m係代表較佳為8、10、12、14或16，然而從可獲得性的觀點來考慮，則其較佳為8、10或12。
使用於此之術語「籠型結構」係意謂一分子之空腔(cavity)是由共價鍵結原子所形成的數個環加以限定，且其中在空腔內部存在的所有的點是無法不通過環而離開空腔。
以式(I)所代表之籠型結構的實例如下所示。在下式中之自由鍵係表示R之鍵結部位。
在化合物(I)中，R係各自獨立地代表非水解性基。
使用於此之術語「非水解性基」係意謂當與1當量之中性水在室溫下相接觸1小時之後，其中至少95%之基殘留並未被水解。在如上所述之條件下，非水解性基較佳為其中至少99%之基殘留並未被水解。
至少兩個R是含有乙烯基或乙炔基之基。非水解性基R的實例係包括：烷基類(例如甲基、三級-丁基、環戊基和環己基)、芳基類(例如苯基、1-萘基和2-萘基)、乙烯基、乙炔基、烯丙基、及矽烷氧基類(例如三甲基矽烷氧基、三乙基矽烷氧基和三級-丁基二甲基矽烷氧基)。
在以R所代表之基中，至少兩個以R所代表之基是含有乙烯基或乙炔基之基，較佳為至少兩個以R所代表之基是含有乙烯基之基。當以R所代表之基是含有乙烯基或乙炔基時，則乙烯基或乙炔基較佳為直接或經由二價連結基鍵結到將與R鍵結之矽原子。二價連結基的實例係包括：-[C(R11 )(R12 )]k -、-CO-、-O-、-N(R13 )-、-S -和-O-Si(R14 )(R15 )-、及彼等之任意組合所形成之二價連結基。在此等式中，R11 至R15 係各自獨立地代表氫原子、甲基、乙基或苯基，且k係代表從1至6之整數。在此等基之中，較佳為-[C(R11 )(R12 )]k -、-O-、-O-Si(R14 )(R15 )-、及彼等之任意組合所形成之二價連結基。
在化合物(I)中，乙烯基或乙炔基較佳為直接鍵結到將與R鍵結之矽原子。
關於在化合物(I)中之R，其係更佳為至少兩個乙烯基是直接鍵結到將與R鍵結之矽原子；進一步更佳為在化合物(I)中之R至少一半是乙烯基；且特佳為R是全部為乙烯基。
化合物(I)的具體實例係包括下列化合物，但是並不受限於此等。
關於化合物(1)，可使用市售化合物或藉由習知的方法所合成者。
也較佳的是本發明之化合物(I)之R係各自為以下式(II)所代表之基。在此情況下，其係可為藉由以下式 (III)所代表之化合物(在下文中，也稱為「化合物(III)」)與以下式(IV)所代表之化合物(在下文中，也稱為「化合物(IV)」)進行反應所合成者。
(R1 )3 －Si－O－ (II)
[MO－Si(O0.5 )3 ]m (III)
(R1 )3 －Si－Cl (IV)
化合物(III)可為藉由例如在「Angew.Chem.Int.Ed.Engl.」，第36冊第7期第743至745頁(1997)中所揭述之方法所合成者。
在上式中，R1 係各自獨立地代表非水解性基。非水解性基R1 的具體實例係包括：烷基類、芳基類、乙烯基和乙炔基，且m具有與在化合物(I’)中者相同的意義。M代表金屬原子(例如，Na、K、Cu、Ni或Mn)或鎓陽離子(例如，四甲基銨)。當M代表多價金屬原子的情況，數個－O－Si(O0.5 )3 是鍵結到多價金屬原子M。
化合物(III)與化合物(IV)之間的反應係例如典型為在從0至180℃歷時從10分鐘至20小時，在攪拌下，同時添加化合物(III)及從1至100莫耳(相對於每莫耳之在化合物(III)中所含有之Si－OM基)之化合物(IV)至溶劑中來實施。
關於溶劑，較佳為有機溶劑例如甲苯、己烷、及四氫呋喃(THF)。
當化合物(III)與化合物(IV)反應時，例如，可添加三乙胺或吡啶之鹼。
用於形成本發明之絕緣膜之組成物(在下文中，也稱為「本發明之組成物」)可含有數種彼此相互相同之化合物(I)之聚合物。該聚合物可由數種彼此相互相同之化合物(I)所組成的共聚合物或均聚合物之混合物兩者之一皆可。當本發明之組成物含有由數種彼此相互相同之化合物(I)所組成的共聚合物時，該共聚合物較佳為兩種或以上之選自其中m係分別代表8、10和12之化合物(I’)之化合物(I’)的混合物。
本發明之組成物可為與除了化合物(I)以外之化合物的共聚合物。此等化合物較佳為具有數個聚合性碳－碳不飽和雙鍵或SiH基。該化合物之較佳的實例係包括：乙烯基矽烷類、乙烯基矽氧烷類、苯基乙炔類及[(HSiO0.5 )3 ]8 。
本發明之組成物也可為具有化合物(I)之聚合物或其反應產物溶解於有機溶劑之溶液形態、或含有化合物(I)或其反應產物之固體形態兩者之一皆可。
在本發明之組成物中所含有之固體成分，藉由化合物(I)之間的反應所獲得之聚合物的總量較佳為70質量%或以上，更佳為80質量%或以上，進一步更佳為90質量%或以上，最佳為95質量%或以上。(在本說明書中，質量比是等於重量比。)當在固體中藉由化合物(I)之間的反應所獲得之聚合物的含量愈多時，則可形成具有較低密度、較低折射率及較低介電常數之薄膜。
使用於此之術語「固體」係意謂在將揮發性成分從在組成物中所含有的全部成分中移除之後所殘留之成分。揮 發性成分係包括在分解成低分子化合物揮發之成分。揮發性成分的實例係包括水、有機溶劑、孔隙形成用之熱分解性高分子及熱脫附性取代基。
在本發明之固體成分中所含有的成分的實例，除了藉由化合物(I)之間的反應所獲得之聚合物以外，係包括：化合物(I)、在含有化合物(I)之反應產物之共聚合物中所含有的化合物(I)之反應產物以外之成分、及非揮發性添加劑。
化合物(I)之數量是可使用固體成分之GPC圖表、HPLC圖表、NMR光譜、UV光譜或IR光譜來測定。在共聚合物中之成分的數量有時候是可從彼等之進料比率來測定，但是也可藉由將固體成分(視需要已加以純化)使用NMR光譜、UV光譜、IR光譜或元素分析來測定。
非揮發性添加劑之數量是可藉由使用其添加入組成物中在固體成分中所存在之數量、或從固體成分之GPC圖表或HPLC圖表來測定。其也可藉由將固體成分(視需要已加以純化)使用NMR光譜、UV光譜、IR光譜或元素分析來測定。
除了彼等以外之固體成分是藉由化合物(I)之間的反應所獲得之聚合物。
欲能在塗布之後獲得具有優良表面狀態且在烘烤時不會發生膜厚損失之薄膜，則在本發明之組成物中之固體成分中殘留未反應之化合物(I)之數量較佳為較少量。
在固體成分中化合物(I)之數量為15質量%或以下 ，較佳為10質量%或以下，最佳為5質量%或以下。
在本發明之組成物中所含有的固體成分(除了化合物(I)以外)之部分，在GPC圖表中是具有數量平均分子量(Mn )為從20,000至200,000，更佳為從25,000至150,000，最佳為從30,000至100,000。
當數量平均分子量較大時，則可形成具有較低密度、較低折射率和較低介電常數之薄膜。
在本發明中，GPC是使用「Waters 2695」和GPC管柱「KF－805L」(商品名；Shodex製造)、及作為洗析溶劑之四氫呋喃在流率為1毫升/分鐘，同時設定管柱溫度為在40℃之條件下；注入50 μ l之具有試樣濃度為0.5質量%之四氫呋喃溶液；且藉由利用RI偵測器(「Waters 2414」)之積分值繪製單體之校正曲線，以測定在固體成分中之單體的數量等來實施。Mn 、Mw 和MZ＋1 是根據使用標準聚苯乙烯所繪製之校正曲線計算得。
在本發明之組成物中所含有的固體成分(除了化合物(I)以外)之部分，在GPC圖表中之(Z＋1)平均分子量(MZ＋1 )較佳為從90,000至600,000，更佳為從120,000至450,000，最佳為從150,000至300,000。
當(Z＋1)平均分子量大於如上所述之範圍時，則所獲得之組成物之在有機溶劑中之溶解性及通過濾網之過濾性劣化，結果可能導致薄膜之表面特性劣化。
當此等平均分子量是落在如上所述之範圍內時，則可獲得一種具有在有機溶劑中之優良溶解性及通過濾網之優 良過濾性，且可提供具有優良表面狀態、低密度、低折射率及低介電常數之薄膜之組成物。
在本發明之組成物中所含有的固體成分(除了化合物(I)單體以外)部分，在GPC圖表中之MW較佳為從30,000至210,000，更佳為從40,000至180,000，最佳為從50,000至160,000。
從在有機溶劑之溶解性、通過濾網之過濾性及塗膜之表面狀態的觀點來考慮，則本發明之聚合物較佳為實質地不含具有分子量為3,000,000或以上之成分，更佳為實質地不含具有分子量為2,000,000或以上之成分，最佳為不含具有分子量為1,000,000或以上之成分。
在本發明之組成物之固體成分中，化合物(I)之乙烯基或乙炔基殘留未反應較佳為從10至90莫耳%，更佳為從20至80莫耳%，最佳為從30至70莫耳%。
在本發明之組成物中，化合物(I)之聚合物(反應產物)可與從0.1至40質量%，更佳為從0.1至20質量%，進一步更佳為從0.1至10質量%，最佳為從0.1至5質量%之聚合引發劑、添加劑或聚合溶劑鍵結。
其數量是可藉由組成物之NMR光譜等來加以定量。
關於本發明之組成物之製造方法，化合物(I)較佳為藉由使用碳－碳不飽和鍵之間的聚合反應來製造。
其特佳為將化合物(I)溶解於溶劑中，然後將聚合引發劑添加入其中以造成乙烯基或乙炔基之反應。
可使用任何一種聚合反應方法，其實例係包括：自由 基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合、開環聚合、聚縮合、聚加成、加成縮合、及在過渡金屬觸媒的存在下之聚合。
在聚合反應完成時，化合物(I)之殘留量以其添加量為基準較佳為25質量%或以下，更佳為20質量%或以下，最佳為15重量%或以下。若在聚合時滿足此等條件時，則可以高產率製得一種可提供具有優良表面狀態之塗膜且在烘烤時之膜厚損失小之薄膜形成組成物。
在聚合反應完成時，聚合物之重量平均分子量(Mw )較佳為從30,000至160,000，更佳為從40,000至140,000，最佳為從50,000至120,000。
在聚合反應完成時，聚合物之(Z＋1)平均分子量(MZ＋1 )較佳為從90,000至700,000，更佳為從120,000至550,000，最佳為從150,000至400,000。
在聚合反應完成時，聚合物較佳為實質地不含具有分子量為3,000,000或以上之成分，更佳為實質地不含具有分子量為2,000,000或以上之成分，最佳為不含具有分子量為1,000,000或以上之成分。
當在聚合時此等分子量條件滿足時，則可製得一種可溶於有機溶劑、具有優良通過濾網之過濾性、且可提供一種具有低介電常數之薄膜之薄膜形成組成物。
欲能滿足如上所述之分子量條件，則在聚合反應時，化合物(I)之濃度較佳為12重量%或以下，更佳為10質量%或以下，進一步更佳為8質量%或以下，最佳為6質量%或以下。
當在聚合時化合物(I)之濃度較高時，則在反應時之生產性較佳。在此情況下，化合物(I)之濃度較佳為0.1質量%或以上，更佳為1質量%或以上。
本發明之組成物之製造方法中，在化合物(I)之聚合之後，較佳為接著進行例如藉由過濾或離心以移除高分子成分、或藉由管柱式層析法(column chromatography)加以純化等處理。
關於本發明之組成物之製造方法，特定言之，其較佳為將聚合反應所形成的固體實施再沉澱處理，以移除低其中低分子成分及殘留化合物(I)，藉此提高Mn 及減少化合物(I)之殘留量。
使用於此之術語「再沉澱處理」係意謂將已藉由不良溶劑(亦即，一種不會實質地溶解本發明之組成物於其中之溶劑)添加至其中視需要已將反應溶劑蒸餾出之反應混合物中，將其中視需要已將反應溶劑蒸餾出之反應混合物逐滴添加至不良溶劑中，或將固體成分溶解於優良溶劑，然後將不良溶劑添加至所獲得之溶液等方法所沉澱出本發明之組成物加以過濾之收集。
「優良溶劑」的實例係包括：醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、甲基乙基酮及四氫呋喃。關於「不良溶劑」，較佳為醇類(甲醇、乙醇及異丙醇)、烴類(己烷及庚烷)及水。優良溶劑之使用量較佳為從1倍至50倍質量%，較佳為從2倍至20倍質量%之本發明之組成物；然而不良溶劑之使用量較佳為從1倍至200倍質量%，更佳為從2倍 至50倍質量%之本發明之組成物。
化合物(I)之聚合反應較佳為在非金屬聚合引發劑的存在下進行。例如，其係可藉由加熱會產生例如碳自由基或氧自由基等自由基而顯示活性之聚合引發劑的存在下進行聚合。
關於聚合引發劑，特佳為使用有機氧化物及有機偶氮系化合物。
有機過氧化物之較佳的實例係包括：酮過氧化物類例如「PERHEXA H」、過氧基縮酮類例如「PERHEXA TMH」、氫過氧化物類例如「PERBUTYL H－69」、二烷基過氧化物類例如「PERCUMYL D」、「PERBUTYL C」和「PERBUTYL D」、二醯基過氧化物類例如「NYPER BW」、過氧基酯類例如「PERBUTYL Z」和「PERBUTYL L」、及過氧基二碳酸酯類例如「PEROYL TCP」(各自皆為商品名；市售可獲自NOF Corporation)；二異丁醯基過氧化物、過氧基新癸酸異丙苯酯、過氧基二碳酸二－正－丙酯、過氧基二碳酸二異丙酯、過氧基二碳酸二－二級丁酯、過氧基新癸酸1,1,3,3－四甲基丁酯、過氧基二碳酸二(4－三級－丁基氯己基)酯、過氧基二碳酸二(2－乙基己基)酯、過氧基新癸酸三級－己酯、過氧基新癸酸三級－丁酯、過氧基新庚酸三級－丁酯、過氧基三甲基乙酸三級－己酯、過氧基三甲基乙酸三級－丁酯、二(3,5,5－三甲基己醯基)過氧化物、二月桂醯基過氧化物、過氧基－2－乙基己酸1,1,3,3－四甲基丁酯、過氧化二琥珀酸、2,5－二甲基－2,5－二(2－乙基 己醯基過氧基)己烷、過氧基－2－乙基己酸三級－己酯、二(4－甲基苯甲醯基)過氧化物、過氧基－2－乙基己酸三級－丁酯、二(3－甲基苯甲醯基)過氧化物、苯甲醯基(3－甲基苯甲醯基)過氧化物、二苯甲醯基過氧化物、1,1－二(三級－丁基過氧基)－2－甲基環己烷、1,1－二(三級－己基過氧基)－3,3,5－三甲基環己烷、1,1－二(三級－己基過氧基)環己烷、1,1－二(三級－丁基過氧基)環己烷、2,2－二(4,4－二－(三級－丁基過氧基)環己基)丙烷、過氧基異丙基一碳酸三級－己酯、過氧馬來酸三級丁酯、過氧基－3,5,5－三甲基己酸三級－丁酯、過氧基月桂酸三級－丁酯、過氧基異丙基一碳酸三級－丁酯、過氧基－2－乙基己基一碳酸三級－丁酯、過氧基苯甲酸三級－己酯、2,5－二甲基－2,5－二(苯甲醯基過氧基)己烷、過氧基醋酸三級－丁酯、2,2－二－(三級－丁基過氧基)丁烷、過氧基苯甲酸三級－丁酯、4,4－二－三級－丁基過氧基戊酸正－丁酯、二(2－三級－丁基過氧基異丙基)苯、二異丙苯過氧化物、二－三級－己基過氧化物、2,5－二甲基－2,5－二(三級－丁基過氧基)己烷、三級－丁基異丙苯基過氧化物、二－三級－丁基過氧化物、對－甲烷過氧化氫、2,5－二甲基－2,5－二(三級－丁基過氧基)己炔－3、氫過氧化二異丙基苯、1,1,3,3－四甲基丁基氫過氧化物、氫過氧化異丙苯、三級－丁基氫過氧化物、2,3－二甲基－2,3－二苯基丁烷、2,4－二氯苯甲醯基過氧化物、鄰－氯苯甲醯基過氧化物、對－氯苯甲醯基過氧化物、參－(三級－丁基過氧基)三氮、過氧基新癸酸2,4,4－三甲基戊酯、過氧基新癸酸 α－異丙苯酯、過氧基－2－乙基己酸三級－戊酯、過氧基異丁酸三級－丁酯、過氧基六氫對苯二甲酸二－三級－丁酯、過氧基三甲基己二酸二－三級－丁酯、過氧基二碳酸二－3－甲氧基丁酯、過氧基二碳酸二－異丙酯、過氧基異丙基碳酸三級－丁酯、1,6－雙(三級－丁基過氧基羰氧基)己烷、二甘醇雙(過氧基碳酸三級－丁酯)、過氧基新癸酸三級－己酯、及「Luperox 11」(商品名)市售可獲自ARKEMA YOSHITOMI。
有機偶氮系化合物之較佳的實例係包括：偶氮腈化合物類例如「V－30」、「V－40」、「V－59」、「V－60」、「V－65」和「V－70」，偶氮醯胺化合物類例如「VA－080」、「VA－085」、「VA－086」、「VF－096」、「VAm－110」和「VAm－111」，環狀偶氮脒化合物類例如「VA－044」和「VA－061」，偶氮脒化合物類例如「V－50」和VA－057」，偶氮酯化合物類例如「V－601」和「V－401」(各自皆為商品名，市售可獲自和光純藥工業股份有限公司(Wako Pure Chemical Industries))；2,2－偶氮雙(4－甲氧基－2,4－二甲基戊腈)、2,2－偶氮雙(2,4－二甲基戊腈)、2,2－偶氮雙(2－甲基丙腈)、2,2－偶氮雙(2,4－二甲基丁腈)、1,1－偶氮雙(環己烷－1－碳腈)、1－〔(1－氰基－1－甲基乙基)偶氮〕甲醯胺、2,2－偶氮雙{2－甲基－N－〔1,1－雙(羥基甲基)－2－羥基乙基〕丙醯胺}、2,2－偶氮雙〔2－甲基－N－(2－羥基丁基)丙醯胺〕、2,2－偶氮雙〔N－(2－丙烯基)－2－甲基丙醯胺〕、2,2－偶氮雙(N－丁基－2－甲基丙醯胺)、2,2－偶氮雙( N－環己基－2－甲基丙醯胺)、2,2－偶氮雙〔2－(2－咪唑啉－2－基)丙烷〕二鹽酸鹽、2,2－偶氮雙〔2－(2－咪唑啉－2－基)〕丙烷〕二硫酸鹽二水合物、2,2－偶氮雙{2－〔1－(2－羥基乙基)－2－咪唑啉－2－基〕丙烷}二鹽酸鹽、2,2－偶氮雙〔2－(2－咪唑啉－2－基)丙烷〕、2,2－偶氮雙(1－亞胺基－1－吡咯啶基－2－甲基丙烷)二鹽酸鹽、2,2－偶氮雙(2－甲基丙脒)二鹽酸鹽、2,2－偶氮雙〔N－(2－羧基乙基)－2－甲基丙脒〕四水合物、二甲基－2,2－偶氮雙(丙酸2－甲酯)、4,4－偶氮雙(4－氰基戊酸)、及2,2－偶氮雙(2,4,4－三甲基戊烷)。
關於聚合引發劑，若考慮及作為試劑本身之安全性及聚合反應中之分子量之再現性，則使用有機偶氮系化合物。此等之中，最佳為偶氮酯化合物例如「V－601」，有害的氰基並不會被導入聚合物中。
聚合引發劑之10－小時半衰期溫度(ten－hour half－life temperature)較佳為100℃或以下。當10－小時半衰期溫度為100℃或以下，則可容易地避免在反應完成時殘留聚合引發劑。
在本發明中，聚合引發劑可單獨使用或組合併用。
聚合引發劑之數量相對於每莫耳之單體較佳為從0.0001至2莫耳，更佳為從0.003至1莫耳，特佳為從0.001至0.5莫耳。
關於在聚合反應中所使用的溶劑，可使用任何溶劑，只要其能將化合物(I)在所需要的濃度下溶解於其中、且對於從聚合物所形成的薄膜之特性並無不利的影響即可。 在下文中，術語「酯系溶劑」係意謂例如一種在其分子中具有酯基之溶劑。
其實例係包括：例如，水；醇系溶劑，例如甲醇、乙醇、及丙醇；酮系溶劑，例如醇丙酮(alcohol acetone)、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、環己酮、及苯乙酮；酯系溶劑，例如醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸異丙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、醋酸己酯、丙酸甲醋、丙酸乙酯、醋酸丙二醇一甲基醚酯、γ－丁內酯、及苯甲酸甲酯；醚系溶劑，例如二丁基醚、大茴香醚、及四氫呋喃；芳香族烴系溶劑，例如甲苯、二甲苯、1,3,5－三甲苯(mesitylene)、1,2,4,5－四甲基苯、五甲基苯、異丙基苯、1,4－二異丙基苯、三級－丁基苯、1,4－二－三級－丁基苯、1,3,5－三乙基苯、1,3,5－三－三級－丁基苯、4－三級－丁基－鄰二甲苯、1－甲基萘、及1,3,5－三異丙基苯；醯胺系溶劑，例如N－甲基吡咯啶酮、及二甲基乙醯胺；鹵素系溶劑，例如四氯化碳、二氯甲烷、氯仿、1,2－二氯乙烷、氯苯、1,2－二氯苯、及1,2,4－三氯苯；及脂肪族烴系溶劑，例如己烷、庚烷、辛烷、及環己烷。此等之中，更佳為酯系溶劑，其中更佳為醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸異丙酯、醋酸丁酯、醋酸戊酯、醋酸己酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、醋酸丙二醇一甲基醚酯、γ－丁內酯、及苯甲酸甲酯，且特佳為醋酸乙酯、及醋酸丁酯。
此等溶劑可單獨使用或數種組合併用。
欲能在反應時將反應混合物加熱至用於分解聚合引發 劑、及在反應完成後將有機溶劑蒸餾出所需要的溫度，則有機溶劑較佳為具有沸點為75℃或以上，但是不高於140℃。
在本發明中，聚合引發劑可全部一次、分成數份或以連續式添加入。從除了可提高分子量以外、及提高薄膜強度的觀點來考慮，則較佳為後者之兩種方法。
從薄膜強度及在聚合反應時之分子量之再現性的觀點來考慮，則特佳為聚合引發劑是分成數份或以連續式添加入，同時將化合物(I)與有機溶劑所組成的反應混合物維持在聚合引發劑之1－小時半衰期溫度或以上。
最適用於本發明之聚合反應的條件是視聚合引發劑、單體或溶劑之種類或濃度而不同。聚合反應較佳為在內部溫度為從0至200℃，更佳為從40至170℃，特佳為從70至140℃，歷時較佳為從1至50小時，更佳為從2至20小時，特佳為從3至10小時的條件下實施。
欲能抑制聚合引發劑由於氧氣而造成不活性化，則反應較佳為在惰性氣體大氣(例如，氮氣或氬氣)下實施。在反應時之氧濃度較佳為100 ppm或以下，更佳為50 ppm或以下，特佳為20 ppm或以下。
本發明之組成物較佳為可溶於有機溶劑。使用於此之術語「可溶於有機溶劑」係意謂5質量%或以上之本發明之組成物在25℃可溶解於選自環己酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、醋酸丙二醇一甲基醚酯、丙二醇一甲基醚及γ－丁內酯等之溶劑。在溶劑中溶解組成物較佳為10質量%或 以上，更佳為20質量%或以上。
在製造本發明之組成物時，化合物(I)在聚合反應後之反應混合物可用作為本發明之組成物，但是較佳為將反應混合物加以蒸餾和濃縮以移除反應溶劑，且使用濃縮物作為組成物。其也較佳的是經再沉澱處理後再使用。
反應混合物較佳為在旋轉式蒸發器、蒸餾器或聚合反應所使用的反應裝置中藉由加熱和/或減壓來加以濃縮。反應混合物在濃縮時之溫度典型為從0至180℃，較佳為從10至140℃，更佳為從20至100℃，最佳為從30至60℃。在濃縮時之壓力典型為從0.133 Pa至100 kPa，較佳為從1.33 Pa至13.3 kPa，更佳為從1.33 Pa至1.33 kPa。
當將反應混合物加以濃縮時，其係加以濃縮直到在反應混合物中之固體含量達到較佳為10質量%或以上，更佳為30質量%或以上，最佳為50質量%或以上為止。
在本發明之組成物或製造組成物時，可添加入聚合抑制劑以抑制過度聚合。聚合抑制劑的實例係包括：4－甲氧基苯酚及兒茶酚。
在本發明中，其較佳為將化合物(I)之聚合物溶解於適當的溶劑，然後將所獲得之溶液塗布在基板上。適用之「溶劑」的實例係包括：二氯化乙烯、環己酮、環戊酮、2－庚酮、甲基異丁基酮、γ－丁內酯、甲基乙基酮、甲醇、乙醇、二甲基咪唑啶酮、乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、乙二醇二甲基醚、醋酸2－甲氧基乙酯、醋酸乙二醇一乙基醚酯、丙二醇一甲基醚(PGME)、醋酸丙二醇一甲 基醚酯(PGMEA)、四甘醇二甲基醚、三甘醇一丁基醚、三甘醇一甲基醚、異丙醇、碳酸乙烯酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、N,N－二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、二甲基亞碸、N－甲基吡咯啶酮、四氫呋喃、二異丙基苯、甲苯、二甲苯、及1,3,5－三甲苯。此等溶劑可單獨使用或數種混合併用。
此等之中，較佳為醋酸丙二醇一甲基醚酯、丙二醇一甲基醚、2－庚酮、環己酮、γ－丁內酯、乙二醇一甲基醚、乙二醇一乙基醚、醋酸乙二醇一乙基醚酯、丙二醇一甲基醚、丙二醇一乙基醚、碳酸乙烯酯、醋酸丁酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、N－甲基吡咯啶酮、N,N－二甲基甲醯胺、四氫呋喃、甲基異丁基酮、二甲苯、1,3,5－三甲苯、及二異丙基苯。
一種藉由將本發明之組成物溶解於適當的溶劑所獲得之溶液也包含在本發明之組成物之範圍。在本發明之溶液中之總固體成分濃度較佳為從1至30質量%，且根據使用之目的視需要而加以調整。當組成物之總固體成分濃度為在從1至30質量%之範圍，則塗膜之膜厚為在適當的範圍，且塗布液具有較佳的儲存穩定性。
本發明之組成物可含有聚合引發劑，但是較佳為組成物不含有聚合引發劑，由於其係具有較佳的儲存穩定性。
然而，當本發明之組成物必須在低溫下硬化時，則其較佳為含有聚合引發劑。在此情況下，則可使用類似於如 上所述之聚合引發劑。而且，就此目的而言，也可使用藉由輻射誘導聚合之引發劑。
本發明之組成物之金屬含量(雜質)較佳為愈少愈佳。組成物之金屬含量可藉由具有高靈敏度之ICP－MS方法測定，且在此情況下，除了過渡金屬以外之金屬含量較佳為30 ppm或以下，更佳為3 ppm或以下，特佳為300 ppb或以下。過渡金屬之含量較佳為愈少愈佳，由於其高催化能力會加速氧化，且在預烘烤或熱硬化步驟時之氧化反應會使得藉由本發明所獲得之薄膜的介電常數上升。金屬含量較佳為10 ppm或以下，更佳為1 ppm或以下，特佳為100 ppb或以下。
組成物之金屬濃度也可藉由將使用本發明之組成物所獲得之薄膜實施全反射螢光X－射線分析(total reflection fluorescent X－ray analysis)來加以評估。當W－射線是用作為X－射線源時，則可觀測到例如鉀(K)、鈣(Ca)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、及鈀(Pd)等之金屬元素。彼等之濃度較佳為100×1010 cm－2 或以下，更佳為50×1010 cm－2 或以下，特佳為10×1010 cm－2 或以下。除此之外，也可觀測到鹵素之溴(Br)；其殘留量較佳為10,000×1010 cm－2 或以下，更佳為1,000×1010 cm－2 或以下，特佳為400×1010 cm－2 或以下。此外，也可觀測到做為鹵素之氯(Cl)。欲能防止其損及CVD裝置、蝕刻裝置等，則其殘留量較佳為100×1010 cm－2 或以下，更佳為50 ×1010 cm－2 或以下，特佳為10×1010 cm－2 或以下。
在不損及使用其所獲得之絕緣膜的特性(例如耐熱性、介電常數、機械強度、塗布性、及黏著性)之條件下，可將例如自由基產生劑、膠質二氧化矽、界面活性劑、矽烷偶合劑及黏著劑等之添加劑添加至本發明之組成物中。
任何膠質二氧化矽可使用於本發明。例如，可使用一種藉由將高純度矽酸酐分散於親水性有機溶劑或水所獲得之分散液，且具有典型的平均粒徑為從5至30 nm，較佳為從10至20 nm，且固體成分濃度為從約5至40質量%。
在本發明中，可添加入任何界面活性劑。其實例係包括：非離子系界面活性劑、陰離子系界面活性劑及陽離子系界面活性劑。其他實例係包括：聚矽氧系界面活性劑、氟系界面活性劑、聚環氧烷系界面活性劑及丙烯酸系界面活性劑。在本發明中，此等界面活性劑可單獨使用或數種組合併用。關於界面活性劑，較佳為聚矽氧系界面活性劑、非離子系界面活性劑、氟系界面活性劑及丙烯酸系界面活性劑，且特佳為聚矽氧系界面活性劑。
在本發明中，所使用的界面活性劑之添加量，以薄膜形成用塗布液之總量為基準，較佳為從0.01質量%或以上、但是不多於1質量%，更佳為從0.1質量%或以上、但是不多於0.5質量%。
使用於此之術語「聚矽氧系界面活性劑」係意謂一種含有至少一矽原子之界面活性劑。在本發明中，可使用任 何聚矽氧系界面活性劑，但是較佳為一種含有環氧烷及二甲基矽氧烷之結構，更佳為一種含有下列化學式之結構：
在上式中，R1 代表氫原子或C1－5 烷基，x代表從1至20之整數，且m和n係各自獨立地代表從2至100之整數，其中數個R1 可為相同或不同。
在本發明中，所使用的「聚矽氧系界面活性劑」的實例係包括：「BYK 306」、「BYK 307」(各自皆為商品名；BYK Chemie公司製造)；「SH7PA」、「SH21PA」、「SH28PA」、及「SH30PA」(各自皆為商品名；東麗－道康寧矽酮公司(Toray－Dow Corning Silicone Co.)製造)；及Troysol S366(商品名；特洛伊化學股份有限公司(Troy Chemical Industries Inc.)製造)。
關於在本發明中所使用的「非離子系界面活性劑」，其係可使用任何非離子系界面活性劑。其實例係包括：聚氧化乙烯烷基醚類、聚氧化乙烯芳基醚類、聚氧化乙烯二烷基酯類、脫水山梨糖醇脂肪酸酯類、脂肪酸改質之聚氧化乙烯類、及聚氧化乙烯－聚氧化丙烯嵌段共聚物。
關於在本發明中所使用的「氟系界面活性劑」，其係 可使用任何氟系界面活性劑。其實例係包括：聚全氟辛基環氧乙烷、聚全氟癸基環氧乙烷、及聚全氟十二烷基環氧乙烷。
關於在本發明中所使用的丙烯酸系界面活性劑，其係可使用任何丙烯酸系界面活性劑。其實例係包括：(甲基)丙烯酸共聚合物。
在本發明中，可使用任何矽烷偶合劑。其實例係包括：3－縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、3－胺基縮水甘油氧基丙基三乙氧基矽烷、3－甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3－縮水甘油氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、1－甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷、3－胺基丙基三甲氧基矽烷、3－胺基丙基三乙氧基矽烷、2－胺基丙基三甲氧基矽烷、2－胺基丙基三乙氧基矽烷、N－(2－胺基乙基)－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、N－(2－胺基乙基)－3－胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、3－脲基丙基三甲氧基矽烷、3－脲基丙基三乙氧基矽烷、N－乙氧基羰基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、N－乙氧基羰基－3－胺基丙基三乙氧基矽烷、N－三乙氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、N－三甲氧基矽烷基丙基三伸乙基三胺、10－三甲氧基矽烷基－1,4,7－三氮癸烷、10－三乙氧基矽烷基－1,4,7－三氮癸烷、醋酸9－三甲氧基矽烷基－3,6－二氮壬酯、醋酸9－三乙氧基矽烷基－3,6－二氮壬酯、N－苯甲基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、N－苯甲基－3－胺基丙基三乙氧基矽烷、N－苯基－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、N－苯基－3－胺基丙基三乙氧基矽烷、N－雙(氧化乙烯)－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、及N－ 雙(氧化乙烯)－3－胺基丙基三乙氧基矽烷。在本發明中，此等矽烷偶合劑可單獨使用或數種組合併用。
在本發明中，可使用任何黏著促進劑。其實例係包括：三甲氧基矽烷基苯甲酸、γ－甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、乙烯基三乙醯氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷、γ－異氰酸基丙基三乙氧基矽烷、γ－環氧丙氧基丙基三甲氧基矽烷、β－(3,4－環氧基環己基)乙基三甲氧基矽烷、三甲氧基乙烯基矽烷、γ－胺基丙基三乙氧基矽烷、乙醯基醋酸一乙酯二異丙基鋁錯合物、乙烯基參(2－甲氧基乙氧基)矽烷、N－(2－胺基乙基)－3－胺基丙基甲基二甲氧基矽烷、N－(2－胺基乙基)－3－胺基丙基三甲氧基矽烷、3－氯丙基甲基二甲氧基矽烷、3－氯丙基三甲氧基矽烷、3－甲基丙烯醯氧基丙基三甲氧基矽烷、3－氫硫基丙基三甲氧基矽烷、三甲基氯矽烷、二甲基乙烯基氯矽烷、甲基二苯基氯矽烷、氯甲基二甲基氯矽烷、三甲基甲氧基矽烷、二甲基二乙氧基矽烷、甲基二甲氧基矽烷、二甲基乙烯基乙氧基矽烷、二苯基二甲氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、六甲基二矽氮烷、N,N’－雙(三甲基矽烷基)脲、二甲基三甲基矽烷基胺、三甲基矽烷基咪唑、乙烯基三氯矽烷、苯并三唑、苯并咪唑、吲唑、咪唑、2－氫硫基苯并咪唑、2－氫硫基苯并噻唑、2－氫硫基苯并噁唑、脲唑、硫尿嘧啶、氫硫基咪唑、氫硫基嘧啶、1,1－二甲基脲、1,3－二甲基脲、及硫脲化合物等。官能性矽烷偶合劑是較佳的黏著促進劑。黏著促進劑之數量較佳為10質量份或以下，特佳為從0.05至5質 量份，以100質量份之總固體含量為基準。
欲能獲得一種具有降低之介電常數之薄膜，在薄膜之機械強度所允許之範圍內，其係也可藉由使用孔隙形成因素(pore forming factor)以形成多孔性薄膜。
雖然關於用作為孔隙形成劑(pore forming agent)之添加劑的孔隙形成因素並無特殊的限制，但是較佳為非金屬化合物。其必須能滿足將用於薄膜形成用塗布液之溶劑的溶解性及與本發明之聚合物的相溶性兩者。
可使用高分子作為孔隙形成劑。可用作為孔隙形成劑之高分子的實例係包括：聚乙烯基芳香族化合物(例如聚苯乙烯、聚乙烯基吡啶及鹵化聚乙烯基芳香族化合物)、聚丙烯腈、聚環氧烷類(例如聚環氧乙烷及聚環氧丙烷)、聚乙烯、聚乳酸、聚矽氧烷、聚己內酯、聚己內醯胺、聚胺基甲酸酯、聚甲基丙烯酸酯類(例如聚甲基丙烯酸甲酯)、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸酯類(例如聚丙烯酸甲酯)、聚丙烯酸、聚二烯類(例如聚丁二烯及聚異戊二烯)、聚氯乙烯、聚縮醛、及經胺－封端之環氧烷類。除此之外，也可使用聚苯醚、聚(二甲基矽氧烷)、聚四氫呋喃、聚環己基乙烯、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基吡啶、及聚己內酯等。
特定言之，聚苯乙烯是適合用作為孔隙形成劑。關於聚苯乙烯，適用的是陰離子性聚合之聚苯乙烯、對排之聚苯乙烯、及未經取代或經取代之聚苯乙烯(例如，聚(α－甲基苯乙烯))，其中較佳為未經取代之聚苯乙烯。
關於孔隙形成劑也可使用熱塑性高分子。熱塑性孔隙形成用高分子的實例係包括：聚丙烯酸酯類、聚甲基丙烯酸酯類、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚苯醚、聚環氧丙烷、聚環氧乙烷、聚(二甲基矽氧烷)、聚四氫呋喃、聚乙烯、聚環己基乙烯、聚乙基噁唑啉、聚己內酯、聚乳酸、及聚乙烯基吡啶。
孔隙形成劑之沸點或分解溫度較佳為從100至500℃，更佳為從200至450℃，特佳為從250至400℃。其分子量為較佳為從200至50,000，更佳為從300至10,000，特佳為從400至5,000。
若其添加量以重量%來表示時，相對於薄膜形成用高分子，則較佳為從0.5至75%，更佳為從0.5至30%，特佳為從1至20%。
聚合物可含有可分解性基作為孔隙形成因素。其分解溫度較佳為從100至500℃，更佳為從200至450℃，特佳為從250至400℃。可分解性基之含量，以莫耳%來表示，相對於薄膜形成用高分子為從0.5至75%，更佳為從0.5至30%，特佳為從1至20%。
本發明之薄膜形成組成物較佳為在經由濾網過濾以消除不溶物、凝膠狀成分等之後用於薄膜形成。用於此目的之濾網較佳為具有孔徑為從0.001至0.2 μm，更佳為從0.005至0.05 μm，最佳為從0.005至0.03 μm。濾網較佳為由PTFE、聚乙烯或尼龍，更佳為聚乙烯或尼龍所製成。
藉由使用本發明之薄膜形成組成物可獲得之薄膜係可 藉由將薄膜形成組成物藉由例如旋塗、輥塗、浸塗、掃描塗布、噴塗、或棒式塗布等吾所欲方法塗布在例如矽晶圓、SiO2 晶圓、SiN晶圓、玻璃或塑膠薄膜等基板上，然後視需要而加熱以移除溶劑所形成。關於將組成物塗布在基板之方法，較佳為旋塗及掃描塗布，且特佳為旋塗。關於旋塗，較佳為使用市售可獲得之設備，例如：「Clean Track系列」(商品名；東京電子公司(Tokyo Electron Co.)製造)、「D－spin系列」(商品名；大日本螢幕製造股份有限公司(Dainippon Screen Mfg.Co.,Ltd.)製造)、或「SS系列」或「CS系列」(各自皆為商品名；東京應化工業股份有限公司(Tokyo Oka Co.,Ltd.)製造)。旋塗可在任何旋轉速度下實施，但是從薄膜之面內均勻性的觀點來考慮，對於300－毫米矽基板，則旋轉速度較佳為約1,300 rpm。當組成物溶液之排出時，可使用其中組成物溶液是排出在旋轉基板上之動態排出(dynamic disoharge)、或其中組成物溶液是排出在靜態基板上之靜態排出(static discharge)兩者之一皆可。然而，從薄膜之面內均勻性的觀點來考慮，則較佳為動態排出。另外，從減少組成物之消耗量的觀點來考慮，則可使用預先僅將組成物之主溶劑排出至基板上以形成液膜，然後將組成物排出於其上之方法。雖然對於旋塗時間並無特殊的限制，但是從生產能的觀點來考慮，則其較佳為在180秒鐘之內。從基板之輸送的觀點來考慮，其較佳為將基板進行加工(例如邊緣清洗或背面清洗)等處理，用於防止薄膜殘留 在基板之邊緣部。加熱處理方法並無特殊的限制，但是通常是使用例如熱板加熱、以爐加熱、將基板在RTP(快速加熱處理器：Rapid Thermal Processor)中使用例如氙燈光照射加熱等方法。此等之中，較佳為熱板加熱或以爐加熱。關於熱板，較佳為使用市售可獲得者，例如，「Clean Track系列」(商品名；東京電子公司製造)、「D－spin系列」(商品名；大日本螢幕製造股份有限公司製造)、及「SS系列」或「CS系列」(商品名；東京應化工業股份有限公司製造)；然而關於爐，則較佳為「α 系列」(商品名；東京電子公司製造)。
其特佳為本發明之聚合物塗布在基板上之後，接著藉由加熱加以硬化。「硬膜處理」係意謂將在基板上之組成物硬化，以對薄膜提供耐溶劑性。用於硬化之方法，特佳為加熱處理(烘烤)。就此目的而言，可利用殘留於聚合物中之乙烯基在後加熱時的聚合反應。後加熱處理較佳為在溫度為從100至450℃，更佳為從200至420℃，特佳為從350至400℃，歷時較佳為從1分鐘至2小時，更佳為從10分鐘至1.5小時，特佳為從30分鐘至1小時來實施。後加熱處理可實施數次。此後加熱處理特佳為在氮氣大氣下實施，以防止由於氧之熱氧化。
在本發明中，硬化可不藉由加熱處理來達成，但是可藉由高能量輻射線照射以使得殘留於聚合物中之乙烯基或乙炔基發生聚合反應。高能量輻射線的實例係包括(但是並不受限此等)電子束、紫外線和X射線。
當使用電子束作為高能量輻射線時，能量較佳為從0至50 keV，更佳為從0至30 keV，特佳為從0至20 keV。電子束之總劑量較佳為從0至5 μ C/cm2 ，更佳為從0至2 μ C/cm2 ，特佳為從0至1 μ C/cm2 。當其照射電子束時之基板溫度較佳為從0至450℃，更佳為從0至400℃，特佳為從0至350℃。壓力較佳為從0至133 kPa，更佳為從0至60 kPa，特佳為從0至20 kPa。從防止本發明之聚合物氧化的觀點來考慮，則基板周圍之大氣較佳為例如氬氣、氦氣或氮氣之惰性氣體大氣。造成與電漿、電磁波或與藉由電子束之相互作用所產生的化學物種反應之目的而言，可添加入氧氣、烴氣或氨氣。在本發明中，電子束照射可實施數次。在此情況下，電子束照射並不需要在相同條件下進行，但是每次可在不同條件下進行。
紫外線也可用作為高能量輻射線。紫外線之照射波長域較佳為從190至400 nm，同時在基板正上方之輸出功率較佳為從0.1至2,000 mWcm－2 。在照射紫外線時之基板溫度較佳為從250至450℃，更佳為從250至400℃，特佳為從250至350℃。關於在基板周圍之大氣，從防止本發明之聚合物氧化的觀點來考慮，較佳為例如氬氣、氦氣或氮氣之惰性氣體大氣。在此時之壓力較佳為從0至133 kPa。
薄膜也可藉由同時或逐次地實施加熱處理及高能量輻射線照射來加以硬化。
在形成絕緣膜時，膜具有厚度以乾燥膜厚來表示，其 為從0.05至1.5 μm是可藉由單一塗布來形成，而膜厚為從約0.1至3 μm是可藉由雙重塗布來形成。
欲能防止籠型結構在烘烤時發生分解，其較佳為在製造組成物或形成絕緣膜時是實質地不含求核攻擊(nucleophilically attacking)矽原子之基(例如羥基或矽烷醇基)。
具體言之，低介電常數絕緣膜是可藉由例如以旋塗將本發明之組成物塗布在基板(典型為具有金屬配線(interconnect)之基板)上，藉由預加熱處理將溶劑乾燥，然後在溫度為300℃或以上、但是不高於430℃下實施最終加熱處理(徐冷)來形成。
當使用本發明之薄膜形成組成物所獲得之薄膜用作為半導體用層間絕緣膜時，一種用於防止金屬遷移(metal migration)之阻障層(barrier layer)可配置在配線之側面，以及一種用於防止在CMP(化學機械研磨：Chemical Mechanical Polishing)時之剝離之覆蓋層(cap layer)或層間黏著層(interlayer adhesion layer)、或蝕刻終止層(etching stopping layer)可配置在配線或層間絕緣膜之上面或底面。此外，層間絕緣膜之層是可由並不需要由相同材料所製成之數層所組成。
本發明之絕緣膜可用作為與另一種含矽絕緣膜或有機膜形成堆疊結構(stack structure)。其較佳為可用作為與烴系薄膜之堆疊結構。
使用本發明之薄膜形成組成物所獲得之薄膜可加以蝕 刻加工用於形成銅配線(copper wiring)或其他目的。濕式蝕刻或乾式蝕刻兩者之一皆可使用，但是較佳為乾式蝕刻。關於乾式蝕刻，可視需要而使用氨電漿或氟碳電漿。關於電漿，不僅是氬氣，也可使用例如氧氣、氮氣、氫氣或氦氣等之氣體。移除用於蝕刻之光阻或其類似物目的而言，可在蝕刻加工之後，接著加以灰化。此外，灰化殘渣可藉由清洗加以移除。
使用本發明之薄膜形成組成物所獲得之薄膜可在銅配線加工之後實施CMP用於將鍍銅部加以平坦化。關於CMP漿液(slurry)(化學藥液)可視需要而使用市售可獲得者(例如，Fujimi Incorporated、Rodel－Nitta、JSR或Hitachi Chemical製造)。關於CMP設備，可視需要而使用市售商品級可獲得者(例如，Applied Material或Ebara Corporation製造)。在CMP之後，薄膜可加以清洗以移除研磨液殘渣。
使用本發明之薄膜形成組成物可獲得之薄膜是可用於各種目的。例如，適合用於例如LSI、系統LSI、DRAM、SDRAM、RDRAM、及D－RDRAM等半導體裝置作為絕緣膜，及用於電子零件例如多晶片模組多層配線板(multi－chip module multilayered wiring board)。更具體言之，其係可用作為半導體用之層間絕緣膜、蝕刻終止膜(etching stopper film)、表面保護膜、或緩衝塗布膜(buffer coating film)；LSI用之表面鈍化膜(passivation film)或α－射線遮斷膜(α －ray blocking film)；撓曲性印刷板 (flexographic plate)之覆蓋層膜(cover layer film)或外護膜(overcoat film)；撓曲性銅線板(flexible copper－lined plate)用之覆蓋塗膜(cover coat)、防焊膜(solder resist film)、或液晶配向膜(liquid－crystal alignment film)。其係也可用作為光學裝置用之表面保護膜、抗反射膜、或相位差膜(phase difference film)。
藉由使用如上所述之方法，一種具有低介電常數之絕緣膜，亦即，可獲得一種具有相對介電常數(relative dielectric constant)為2.5或以下，較佳為2.3或以下之絕緣膜。
《實施例》
在下文中，本發明將藉由實施例更具體地加以說明。
〔合成例1〕
在361克之醋酸乙酯中，添加入1克之包含由8個H2 C＝CH－Si(O0.5 )3 單元所構成之籠型矽倍半氧烷、由10個H2 C＝CH－Si(O0.5 )3 單元所構成之籠型矽倍半氧烷、及由12個H2 C＝CH－Si(O0.5 )3 單元所構成之籠型矽倍半氧烷的混合物(型號：OL1170，Hybrid Plastics製造)，且在氮氣氣流中，將所獲得之混合物在回流下加熱(內部溫度：78℃)。藉由將4 μ l之「Luperox 11」(商品名；ARKEMA YOSHITOMI製造，10－小時半衰期溫度：58℃)以4毫升之醋酸乙酯加以稀釋所獲得之溶液作為聚合引發劑，逐滴添加入全部歷時5小時。在逐滴添加完成之後，反應混合物在回流下加熱歷時2小時。在冷卻至室溫之後，混合物 在減壓下濃縮至液體重量為2克。然後，添加入20毫升之甲醇，且將混合物攪拌歷時1小時。將反應混合物加以過濾，接著加以乾燥，藉此可獲得0.95克之固體。將固體物質溶解於15毫升之四氫呋喃。在攪拌下，將5.5毫升之水逐滴添加入。在攪拌歷時1小時之後，將反應混合物加以過濾，接著加以乾燥，藉此可獲得0.52克之固體。固體之GPC分析結果，一種具有分子量為大於用作為起始物質之籠型矽倍半氧烷化合物之混合物者之具有Mn 為51,000、Mw 為138,000、且MZ＋1 為370,000之成分；且並不含有具有分子量為3,000,000或以上之成分；且在固體成分中之殘留未反應之起始物質為3質量%或以下。GPC係使用「Waters 2695」(商品名)及GPC管柱「KF－805L」(商品名；Shodex製造)且設定管柱溫度為40℃，使用四氫呋喃作為洗析溶劑，在流率為1毫升/分鐘下，注入50 μ l之具有試樣濃度為0.5質量%之四氫呋喃溶液來實施。單體之校正曲線是使用獲自RI偵測器(「Waters 2414」，商品名)之積分值所構成者，且測定在固體成分中之單體含量。Mn 、Mw 和MZ＋1 是根據使用標準聚苯乙烯所構成之校正曲線計算得。
藉由使用氘化氯仿(deuterized chloroform)作為測定溶劑，固體之1 H－NMR光譜測定結果，觀測到衍生自藉由乙烯基之聚合所獲得之烷基類之質子波峰(proton peak)與衍生自殘留乙烯基之質子波峰的積分比率(integration ratio)為43：57。此係顯示乙烯基之間發生聚合。
藉由將5毫升之環己酮添加至0.3克之組成物，接著將混合物在40℃下攪拌歷時3小時，藉此可獲得均勻的組成物A溶液。
從殘留單體之重量及添加劑之重量明顯可見：藉由單體之乙烯基之間的反應所獲得之聚合物的數量為70質量%或以上之在組成物A中之固體成分。
〔合成例2〕
在52.8克之醋酸丁酯中，添加入1克之實施例化合物(I－d)(Aldrich公司製造)。在氮氣氣流中，同時在回流下加熱(內部溫度：127℃)，藉由將4毫克之「V－601」(商品名；和光純藥工業股份有限公司製造，10－小時半衰期溫度：66℃)以4毫升之醋酸丁酯加以稀釋所獲得之溶液作為聚合引發劑，逐滴添加入全部歷時2小時。在逐滴添加完成之後，反應混合物在回流下加熱歷時1小時。將20毫克之4－甲氧基苯酚添加入作為聚合抑制劑。在冷卻至室溫之後，混合物在減壓下濃縮至液體重量為2克。然後，添加入20毫升之甲醇，且將混合物攪拌歷時1小時。將固體物質藉由過濾加以收集，然後加以乾燥。將固體物質溶解於10毫升之四氫呋喃。在攪拌下，將1.8毫升之水逐滴添加入。在攪拌歷時1小時之後，藉由傾析法(decantation)移除上澄液(supernatant)，且將10毫升之甲醇添加至殘留物中。將固體物質藉由過濾加以收集且加以乾燥，藉此可獲得0.49克之固體。固體之GPC分析結果，一種具有分子量為大於實施例化合物(I－d)者之具有 Mw 為158,000、MZ＋1 為310,000、且Mn 為89,000之成分；在固體成分中之殘留未反應之實施例化合物(I)為3質量%或以下；且並不含有具有分子量為3,000,000或以上之成分。藉由使用氘化氯仿作為測定溶劑，固體之1 H－NMR光譜測定結果，觀測到衍生自藉由乙烯基之聚合所獲得之烷基類之質子波峰與衍生自殘留乙烯基之質子波峰的積分比率為48：52。此係顯示乙烯基之間發生聚合。
藉由將5毫升之醋酸丙二醇甲基醚酯添加至0.3克之組成物，接著將混合物在40℃下攪拌歷時3小時，藉此可獲得均勻的本發明成分B溶液。
從殘留單體之重量及添加劑之重量明顯可見：藉由單體之乙烯基之間的反應所獲得之聚合物的數量高達70質量%或以上之在組成物中之固體成分。
〔合成例3〕
在26.4克之醋酸丁酯中，添加入1克之實施例化合物(I－d)(Aldrich公司製造)。在氮氣氣流中，同時在回流下加熱(內部溫度：127℃)，藉由將2毫克之「V－601」(商品名；和光純藥工業股份有限公司製造，10－小時半衰期溫度：66℃)以2毫升之醋酸丁酯加以稀釋所獲得之溶液作為聚合引發劑，逐滴添加入全部歷時2小時。在逐滴添加完成之後，反應混合物在回流下加熱歷時1小時。將20毫克之4－甲氧基苯酚添加入作為聚合抑制劑。在冷卻至室溫之後，混合物在減壓下濃縮至液體重量為2克。然後，添加入20毫升之甲醇，且將混合物攪拌歷時1小 時。將固體物質藉由過濾加以收集，然後加以乾燥。將固體物質溶解於15毫升之四氫呋喃。在攪拌下，將6毫升之水逐滴添加入。在攪拌歷時1小時之後，藉由傾析法移除上澄液，且將10毫升之甲醇添加至殘留物中。將固體物質藉由過濾加以收集且加以乾燥，藉此可獲得0.60克之固體。固體之GPC分析結果，一種具有分子量為大於實施例化合物(I－d)者之具有Mn 為34,000、Mw 為118,000、且MZ＋1 為270,000之成分；在固體成分中之殘留未反應之實施例化合物(I－d)為3質量%或以下；且並不含有具有分子量為3,000,000或以上之成分。藉由使用氘化氯仿作為測定溶劑，固體之1 H－NMR光譜測定結果，觀測到衍生自藉由乙烯基之聚合所獲得之烷基類之質子波峰與衍生自殘留乙烯基之質子波峰的積分比率為42：58。此係顯示乙烯基之間發生聚合。
藉由將5毫升之醋酸丙二醇甲基醚酯添加至0.3克之組成物，接著將混合物在40℃下攪拌歷時3小時，藉此可獲得均勻的本發明成分C溶液。
從殘留單體之重量及添加劑之重量明顯可見：藉由單體之乙烯基之間的反應所獲得之聚合物的數量高達70質量%或以上之在組成物中之固體成分。
〔合成例4〕
在13.2克之醋酸丁酯中，添加入1克之實施例化合物(I－d)(Aldrich公司製造)。在氮氣氣流中，同時在回流下加熱(內部溫度：127℃)，藉由將1毫克之「V－401 」(商品名；和光純藥工業股份有限公司製造，10－小時半衰期溫度：88℃)以1毫升之醋酸丁酯加以稀釋所獲得之溶液作為聚合引發劑，逐滴添加入全部歷時2小時。在逐滴添加完成之後，反應混合物在回流下加熱歷時1小時。將20毫克之4－甲氧基苯酚添加入作為聚合抑制劑。在冷卻至室溫之後，混合物在減壓下濃縮至液體重量為2克。然後，添加入20毫升之甲醇，且將混合物攪拌歷時1小時。將固體物質藉由過濾加以收集，然後加以乾燥。將固體物質溶解於10毫升之四氫呋喃。在攪拌下，將1.8毫升之水逐滴添加入。在攪拌歷時1小時之後，藉由傾析法移除上澄液，且將10毫升之甲醇添加至殘留物中。將固體物質藉由過濾加以收集且加以乾燥，藉此可獲得0.41克之固體。固體之GPC分析結果，一種具有分子量為大於實施例化合物(I－d)者之具有Mw 為128,000、MZ＋1 為380,000、且Mn 為31,000之成分；在固體成分中之殘留未反應之實施例化合物(I－d)為3質量%或以下；且並不含有具有分子量為3,000,000或以上之成分。藉由使用氘化氯仿作為測定溶劑，固體之1 H－NMR光譜測定結果，觀測到衍生自藉由乙烯基之聚合所獲得之烷基類之質子波峰與衍生自殘留乙烯基之質子波峰的積分比率為53：47。此係顯示乙烯基之間發生聚合。
藉由將5毫升之醋酸丙二醇甲基醚酯添加至0.3克之組成物，接著將混合物在40℃下攪拌歷時3小時，藉此可獲得均勻的本發明成分D溶液。
從殘留單體之重量及添加劑之重量明顯可見：藉由單體之乙烯基之間的反應所獲得之聚合物的數量高達70質量%或以上之在組成物中之固體成分。
〔合成例5(比較例)〕
在4克之醋酸E酯中，添加入1克之實施例化合物(I－d)(Aldrich公司製造)。在氮氣氣流中，同時在回流下加熱(內部溫度：127℃)，藉由將0.5毫克之「V－601」(商品名；和光純藥工業股份有限公司製造，10－小時半衰期溫度：88℃)以1毫升之醋酸丁酯加以稀釋所獲得之溶液作為聚合引發劑，逐滴添加入全部歷時2小時。在逐滴添加完成之後，反應混合物在回流下加熱歷時1小時。在冷卻至室溫之後，混合物在減壓下濃縮至液體重量為2克。然後，添加入20毫升之甲醇，且將混合物攪拌歷時1小時。將固體物質藉由過濾加以收集，然後加以乾燥，藉此可獲得0.69克之固體。固體之GPC分析結果，一種具有分子量為大於實施例化合物(I－d)者之具有Mw 為378,000、MZ＋1 為1,091,000、且Mn 為9,000之成分；在固體成分中之殘留未反應之化合物(I－d)為32質量%；且以獲自RI偵測器之積分值來表示，具有分子量為3,000,000或以上之成分的含量為0.1%。
在0.3克之組成物中，添加入5毫升之環己酮，且將混合物在40℃下攪拌歷時3小時(組成物E)。
將在如上所述之合成例中所製得之各組成物A至E經由具有孔徑為0.2 μm之鐵氟龍(Teflon)(商品名)濾網 加以過濾，且藉由旋塗將濾液塗布在4－英寸矽晶圓上。將基板在130℃下加熱乾燥歷時1分鐘，且在200℃之熱板上歷時1分鐘，然後在400℃之潔淨烘箱中在氮氣大氣加熱歷時30分鐘以形成薄膜。
薄膜之介電常數是使用汞探針電性量測系統(mercury probe)(Four Dimensions Inc.製造)所測得(在25℃測定)。折射率及薄膜損失比率是使用光譜式橢圓偏光計(spectroscopic ellipsometer)(VASE，註冊商標，J.A.Woollam Co製造)測定。
根據推測：在硬化之前和之後，由於四員環結構之斷裂，結果導致形成三員環結構，環狀矽氧烷結構之變化是藉由拉曼光譜法來加以評估。在拉曼光譜中，當藉由將在約610 cm－1 由於三員環結構之Si－O－Si鍵所造成之波峰高度除以在約495 cm－1 由於四員環結構之Si－O－Si鍵所造成之波峰高度所獲得之比率(H)是大時，則環狀矽氧烷鍵之斷裂已經發生。
硬化是在潔淨烘箱(KOYO THERMO SYSTEMS製造)中實施。對於熱硬化，加熱處理是在氮氣大氣中，在400℃歷時1小時。
評估結果如表1所示。實例A(組成物A)及實例E(組成物E)之拉曼光譜是分別顯示於第1和2圖。
從實例A和E之拉曼光譜明顯可見：三員環結構已由於硬化而形成於組成物E中，而且籠型結構已經斷裂。
如表1及第1和2圖所示之結果顯示：本發明之絕緣膜具有優良表面狀態、且具有低折射率及低介電常數。
本發明可提供一種具有特優薄膜品質均勻性、具有低密及低折射率、及例如介電常數和楊氏模數等薄膜特性之薄膜，因此適合用作為半導體裝置等用之層間絕緣膜、或光學裝置用之低折射率膜。
在各外國申請案中已主張外國優先權之全部揭示內容全部併入本文參考。
第1圖是實例A(組成物A)之拉曼光譜；及第2圖是實例E(組成物E)之拉曼光譜。

Claims (6)

  1. 一種半導體裝置用之絕緣膜，其係於基板上硬化高分子化合物而獲得，該高分子化合物係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷化合物加以聚合所獲得，其中：該籠型矽倍半氧烷化合物之結構並不由於硬化而斷裂；該籠型矽倍半氧烷化合物具有m個RSi(O0.5 )3 單元，其中m係代表從8至16之整數，且R係各自獨立地代表非水解性基，其限制條件為至少兩個R係各自為含有乙烯基或乙炔基之基；各個單元係經由共有氧原子彼此相互連結而構成籠型結構；及至少兩個R是乙烯基。
  2. 如申請專利範圍第1項之絕緣膜，其中m係代表8、10或12之整數。
  3. 如申請專利範圍第1項之絕緣膜，其中該R全部為乙烯基。
  4. 一種半導體裝置用之絕緣膜，其係於基板上硬化高分子化合物而獲得，該高分子化合物係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷化合物加以聚合所獲得，其中在薄膜硬化之後的拉曼光譜中，在約610cm-1 並未觀測到波峰。
  5. 一種製造半導體裝置用絕緣膜之方法，其係包含： 於基板上硬化高分子化合物，該高分子化合物係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷化合物加以聚合所獲得，其中該籠型矽倍半氧烷化合物之結構並不由於硬化而斷裂。
  6. 一種製造半導體裝置用絕緣膜之方法，其係包含：於基板上硬化高分子化合物，該高分子化合物係藉由將具有兩個或以上之不飽和基作為取代基、且具有環狀矽氧烷結構之籠型矽倍半氧烷化合物加以聚合所獲得，其中在薄膜硬化之後的拉曼光譜中，在約610cm-1 並未觀測到波峰。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5401118B2 (ja) * 2008-12-10 2014-01-29 富士フイルム株式会社 組成物
JP2011084672A (ja) * 2009-10-16 2011-04-28 Fujifilm Corp 光学材料用組成物
US10832904B2 (en) 2012-06-12 2020-11-10 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of oxygen doped silicon carbide films
US10325773B2 (en) 2012-06-12 2019-06-18 Novellus Systems, Inc. Conformal deposition of silicon carbide films
US10211310B2 (en) 2012-06-12 2019-02-19 Novellus Systems, Inc. Remote plasma based deposition of SiOC class of films
US9234276B2 (en) 2013-05-31 2016-01-12 Novellus Systems, Inc. Method to obtain SiC class of films of desired composition and film properties
KR101401419B1 (ko) * 2012-11-30 2014-05-30 한국과학기술연구원 저유전 층간 절연물질 및 그 제조방법
US10297442B2 (en) 2013-05-31 2019-05-21 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of graded or multi-layered silicon carbide film
US9371579B2 (en) 2013-10-24 2016-06-21 Lam Research Corporation Ground state hydrogen radical sources for chemical vapor deposition of silicon-carbon-containing films
US9997405B2 (en) 2014-09-30 2018-06-12 Lam Research Corporation Feature fill with nucleation inhibition
US20160314964A1 (en) 2015-04-21 2016-10-27 Lam Research Corporation Gap fill using carbon-based films
US10002787B2 (en) 2016-11-23 2018-06-19 Lam Research Corporation Staircase encapsulation in 3D NAND fabrication
US9837270B1 (en) 2016-12-16 2017-12-05 Lam Research Corporation Densification of silicon carbide film using remote plasma treatment
CN111093843B (zh) * 2017-09-26 2023-01-24 富士胶片株式会社 薄膜的制造方法
CN108034434A (zh) * 2017-12-19 2018-05-15 深圳市华星光电技术有限公司 热聚合自取向液晶材料及液晶显示面板的制作方法
US10840087B2 (en) 2018-07-20 2020-11-17 Lam Research Corporation Remote plasma based deposition of boron nitride, boron carbide, and boron carbonitride films
JP7487189B2 (ja) 2018-10-19 2024-05-20 ラム リサーチ コーポレーション 間隙充填のためのドープまたは非ドープシリコン炭化物および遠隔水素プラズマ曝露

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040202956A1 (en) * 2001-04-09 2004-10-14 Katsunori Takahashi Photoreactive composition

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4825347B2 (ja) * 2000-09-29 2011-11-30 三菱マテリアル株式会社 有機ケイ素化合物からなる多孔質膜及びその製造方法
JP2002363414A (ja) * 2001-06-12 2002-12-18 Asahi Kasei Corp 籠状シルセスキオキサン含有組成物
JP2003213001A (ja) * 2001-11-13 2003-07-30 Sekisui Chem Co Ltd 光反応性組成物
US7357977B2 (en) * 2005-01-13 2008-04-15 International Business Machines Corporation Ultralow dielectric constant layer with controlled biaxial stress
JP2006216793A (ja) * 2005-02-03 2006-08-17 Seiko Epson Corp 絶縁膜、絶縁膜の形成方法、半導体素子、電子デバイスおよび電子機器
JP4714832B2 (ja) * 2006-02-14 2011-06-29 独立行政法人物質・材料研究機構 高速高精度の海塩粒子発生装置
JP5054925B2 (ja) * 2006-03-20 2012-10-24 富士フイルム株式会社 組成物、絶縁膜、およびその製造方法
JP2007284652A (ja) * 2006-03-20 2007-11-01 Fujifilm Corp 組成物、膜、およびその製造方法
JP4802120B2 (ja) * 2007-03-02 2011-10-26 富士フイルム株式会社 絶縁膜形成用組成物および絶縁膜製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040202956A1 (en) * 2001-04-09 2004-10-14 Katsunori Takahashi Photoreactive composition

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Publication number Publication date
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US7772690B2 (en) 2010-08-10
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KR101475307B1 (ko) 2014-12-22

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