TWI458779B - 矽氧烷聚合物組成物及其使用方法 - Google Patents

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Description

矽氧烷聚合物組成物及其使用方法
本發明係關於一種矽氧烷聚合物組成物。本發明尤其關於一種具有適用於負型光微影製程之性質的矽氧烷聚合物組成物。本發明亦關於此類組成物之合成、聚合作用和交聯。
光微影術是一種製造半導體元件(如積體電路(IC))、平面顯示器裝置(如液晶顯示器、電漿顯示器、和有機發光顯示器)、及光電和光子裝置(例如波導和光導結構、光柵和光子晶體)所使用的一般技術。
在光微影程序中，光敏性材料層被沈積在基材上以形成塗覆。經沈積的材料層選擇性地曝光於某種形式的輻射，例如紫外光。一種曝光工具和光罩、或在分步重複投影系統中之標線被用於產生所需要的選擇性曝光。光罩含有可在光敏性材料層中界定欲得到圖案的透明和不透明特徵。曝露於光的區域藉由特定溶劑(習知為顯影劑)之使用而為可溶解或不可溶解。
在所照射(曝光)的區域為可溶解的情況時，在光敏性材料中產生光罩的正影像。這種材料稱為正型光敏性材料[參見附圖1(a)]。
另一方面，如果該未被照射區域溶解於顯影劑，則得到負影像。該材料在此情況稱為負型光敏性材料[參見圖1(b)]。
曝光之後該光敏性材料薄膜需進行顯影步驟，將在光敏性材料中的潛像轉換成最終影像。在光敏性材料係作用為「犧牲層/結構」的程序中，在顯影後仍留存的光敏性材料區域則在隨後之蝕刻或離子植入步驟中用來遮蔽其所覆蓋的基材區域。
該光敏性材料被移除的位置可進行將圖案轉換至基材表面上的各種減去性或加成性製程。在光敏性材料作為「反應性層/結構」的程序中，在顯影後仍留存的光敏性材料區域是使用在最終裝置/組件結構中，且並不需要額外的蝕刻或其他減去性或加成性製程。
正型光敏性材料顯影劑典型地為鹼水溶液，亦即經水稀釋之鹼溶液。一些典型的例子為：廣泛使用之氫氧化四甲銨水溶液(TMAH-水溶液)和氫氧化鉀水溶液(KOH-水溶液)。這些水性顯影劑類型為較佳者是因為它們普遍地受業界使用且具環境安全性。
相較之下，負型光敏性材料顯影劑為典型之以有機溶劑為基礎或有機溶劑型顯影劑[例如丙酮、異丙醇(IPA)、甲基異丁基酮(MIBK)、二甲苯和甲苯]，而這造成嚴重的環境、健康和安全(EHS)問題。以有機溶劑為基礎的顯影劑普遍地用於有機-矽氧烷聚合物組成物的光微影程序。所用的典型顯影劑為丙酮、IPA和MIBK。尚未有用於負型矽氧烷材料的水溶性顯影劑。
 本發明概要說明
本發明的一個目的係為除去本技藝相關問題之至少一部份，及提供用於鹼水溶液顯影劑系統之負型矽氧烷聚合物組成物。
本發明的一個目標尤其係提供一種新型材料組成物，其具有適當性質以用於其中在光微影程序的顯影步驟中使用水基顯影劑系統的負型光微影製造方法。
本發明的第二個目標係提供一種材料組成物，其適合藉由包括但不限於下列之習知且具成本效益的程序由液相製造薄膜和結構：旋轉、浸漬、噴灑、噴墨、捲繞、凹版、膠版印刷、簾式、網版印刷之塗覆方法，擠壓塗覆和縫式塗覆。
熱及/或輻射敏感性材料組成物的圖案化可非限制性地經由直接光微影圖案化、習用之光微影光罩及蝕刻程序、壓印和壓紋來進行。
本發明的第三個目標係提供一種材料組成物，其可在相當低之加工溫度(例如最高240℃之溫度或甚至在100℃之溫度)固化。
本發明的第四個目標係提供一種材料組成物，其可在高達450℃(或甚至高達900℃)之溫度固化，致使該組成物可能利用下列之高溫沈積步驟而與材料之膜或結構結合：例如一些濺射、發射、熱蒸鍍及/或CVD程序。
本發明的第六個目標係提供一種材料組成物，其係在顯示器裝置(例如LCD、電漿、OLED顯示器)、太陽能電池、LED或半導體裝置中作為光學層。
本發明的第七個目標係提供一種材料組成物，其在膜沈積(隨意地為濺射)且固化之後，該材料之膜或結構能耐受隨後之任何沈積/圖案化程序步驟的侵蝕性濕式蝕刻和乾式蝕刻程序步驟。
本發明的第八個目標係提供一種材料組成物，其能在頂層可能具有凸出結構之基材或電子裝置上作為平面層。該基材可為顯示器裝置(例如液晶顯示器或電漿顯示器或OLED顯示器)的一部份。
本發明的第九個目標係提供一種材料組成物，其能在基材或電子組件上作為絕緣層。該絕緣層亦能同時在基材上或電子裝置中作為平面層。此基材及/或電子裝置(例如薄膜電晶體)可為顯示器裝置(例如液晶顯示器或電漿顯示器或OLED顯示器)的一部份。
本發明的第十個目標係提供一種能在各種不同基材表面(例如玻璃、矽、氮化矽、金屬和塑膠)沈積的材料組成物。
已發現，當該矽氧烷聚合物富含能在鹼性環境中進行去質子作用的基團時，該矽氧烷聚合物易於溶解至鹼-水顯影劑溶液(例如在下文中亦縮寫成「TMAH」之氫氧化四甲銨，或氫氧化鉀KOH)。這些基團的例子包括羥基、胺基、硫醇、和羧基。能進行去質子作用之基團可直接地接附至矽氧烷聚合物主鏈之矽原子，或接附至與矽氧烷聚合物主鏈相連接的有機官能基。該矽氧烷聚合物另展現反應性官能基，例如胺、環氧基、丙烯氧基、烯丙基或乙烯基。這些反應性有機基團在以熱或輻射起始之固化步驟期間能進行反應。
去質子基團將以足夠量存有致使該聚合物溶解於鹼性顯影劑溶液中。亦將有足夠量之反應性反應劑以提供UV曝光後的交聯。
一種製造矽氧烷預聚物組成物之方法，其包含：
--水解至少二種不同之矽烷單體，
--縮合該等矽烷單體以形成具有約500至20,000克/莫耳之分子量的矽氧烷聚合物，及
--將光反應性化合物和用於該矽氧烷聚合物之溶劑併入其中，藉此配製矽氧烷預聚物之液體組成物。
本發明亦提供一種將矽氧烷預聚物組成物用於光微影製程之方法，其包含
--隨意地將該預聚物組成物材料之固體含量調整至沈積薄膜的所需膜厚度，
--將該組成物沈積於基材上以形成膜厚度為10nm-10μm之層，
--隨意地對該沈積薄膜進行熱處理，
--對該沈積材料層施以使用光罩或標線之光微影術且將該材料曝光於UV光，
--隨意地對該經曝光材料進行熱處理，及
--藉由令該層與鹼性顯影劑水溶液接觸而於顯影步驟中移除該薄膜之未曝光區域。
更特而言之，本發明組成物之特徵為申請專利第1項之特徵部份所述者。
製造本發明組成物之方法的特徵為申請專利第16項之特徵部份所述者。
本發明提供相當多的優勢。因此，該新穎的矽氧烷可溶解於普遍地受業界使用且亦為環境安全的水性鹼顯影劑中。
較佳具體實例的詳細敘述
如於上文所述者，本發明一般性地係有關於一種矽氧烷聚合物組成物之合成和聚合作用，該等組成物具有適用於負型光微影製造程序的性質。
尤其，本發明提供一種矽氧烷或有機-矽氧烷聚合物組成物的合成和聚合方法，該等組成物可直接應用至使用鹼-水性基顯影劑系統的生產線中。基於本發明目的，「鹼-水性」和「鹼性-水性」和「水性鹼」和相似者可互換地用於具有pH為超過7(較佳為超過9且適當地為約11至14、特別為約11至13或12至13)之指定水溶液。該鹼性組份可為鹼金屬或鹼土金屬的氫氧化物或金屬碳酸鹽、胺或任何其他的適當鹼/鹼性化合物和二或多種該等物質的組合。
於本發明中，該等新穎的材料組成物為矽氧烷聚合物，因為其等在光微影程序期間將形成具有較高分子量的聚合物，因而於下文亦互換地稱為「預聚物」。該等矽氧烷聚合物/預聚物係使用矽烷前驅物分子作為起始材料而合成出。該等聚合物具有包含-Si-O-重複單元之矽氧烷主鏈。通常，於式(-Si-O-)n 中的符號n代表2至1000(尤其約3至100)的整數。
該預聚物材料的分子量範圍在500至20,000之範圍內，較佳為約700至15,000，尤其約1000至10,000克/莫耳。
該矽氧烷聚合物的前驅物分子可為四-、三-、二-、或單-官能性分子。四-官能性分子具有四個可水解基團；三-官能性分子具有三個可水解基團；二-官能性分子具有二個；及單-官能性分子具有一個。
依據一個特別佳具體實例，在聚合物中的三官能性或四官能性烷氧化物(烷氧矽烷)殘基係衍自：例如參(低碳烷氧基)矽烷或肆(低碳烷氧基)矽烷如乙氧矽烷或四甲氧矽烷或彼等之混合物。藉由這些化合物之大量使用(前驅物總量之至少40莫耳%)，可使該最終沈積薄膜的二氧化矽含量最大化。自然地，在前驅物程序中亦可使用前驅物，亦即具有有機官能性之矽烷單體。
在上述程序中，可使用各種不同矽烷單體(且特別是矽烷單體的組合)作為本發明有機矽氧烷聚合物的前驅物。
依據一個具體實例，本發明方法包含將式Ⅰ和Ⅱ之任一者或兩者單體水解和聚合：
R1 a SiX4-a 　Ⅰ及
R2 b SiX4-b 　Ⅱ
其中R1 和R2 獨立地選自：氫、直鏈和支鏈之烷基和環烷基、烯基、炔基、(烷基)丙烯酸酯、環氧基、烯丙基、乙烯基和烷氧基及具有1至6個環之芳基；每個X獨立地代表水解基或烴殘基；及a和b為1至3之整數。
進一步地可使用式Ⅰ或Ⅱ之組合或至少一種式Ⅲ之相對應單體：
R3 c SiX4-c 　Ⅲ
其中R3 代表氫、隨意地攜有一或數個取代基之烷基或環烷基、或烷氧基；每個X獨立地代表具有如上文相同意義之可水解基或烴殘基；及c為1至3之整數。
在任何一個上述之式中，可水解基特別地為烷氧基(參見式Ⅳ)。
如於上文中論及者，本發明提供一種使用三-或四烷氧矽烷製造有機矽氧烷聚合物的方法。該矽烷的烷氧基可為相同或不同，且較佳係選自具有下式基之族群
-O-R4 　Ⅳ
其中R4 代表具有1至10個(較佳為1至6個)碳原子的直鏈或支鏈烷基，及隨意地展現一或二個選自下列之取代基：鹵素、羥基、乙烯基、環氧基和烯丙基。
上述前驅物分子係經縮合聚合以達到最終之矽氧烷聚合物組成物。通常，在三-、二-和單-官能性分子的情況時，該前驅物分子的其他官能基(依可水解基數之數目而定)可為有機官能基，例如直鏈、芳基、環狀、脂族之基團。這些有機基團亦可含有反應性官能基，例如胺、環氧基、丙烯氧基、烯丙基或乙烯基。這些反應性有機基團可在以熱或輻射起始之固化步驟期間反應。可使用熱和輻射敏感性起始劑以達到該材料組成物的特定固化性質。當使用該種輻射敏感性起始劑時，該材料可在光微影程序中作為負型光敏性材料。
依據一個較佳具體實例，當使用上述單體時，用於水解和縮合的單體之至少一者係選自具有式Ⅰ或Ⅱ之單體，其中至少一個取代基係為能在以熱或輻射起始之固化步驟期間達到交聯至相鄰的矽氧烷聚合物鏈。為製備預聚物，源自該等單體之單元莫耳部份(或由單體總量計算而得之包含反應基之單體的莫耳部份)為約0.1至70%，較佳為約0.5至50%，尤其為約1至40%。在一些情形中，反應性基係以單體的莫耳部份計以約1至15%的濃度存在。
特別適合的單體係選自：三乙氧矽烷、四乙氧矽烷、甲基三乙氧矽烷、乙基三乙氧矽烷、正丁基三乙氧矽烷、甲基二乙氧乙烯矽烷、二甲基二乙氧矽烷、苯基三甲氧矽烷、菲-9-三乙氧矽烷、乙烯基三甲氧矽烷、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷、胺丙基三甲氧矽烷、甲基丙烯氧丙基三甲氧矽烷、丙烯氧丙基三甲氧矽烷、烯丙基三甲氧矽烷、環氧基環己基乙基三甲氧矽烷及彼等之混合物。
依據一個具體實例，至少50莫耳%之單體係選自：四乙氧矽烷、甲基三乙氧矽烷、乙基三乙氧矽烷、正丁基三乙氧矽烷、甲基二乙氧基乙烯矽烷和二甲基二乙氧矽烷及彼等之混合物。
依據一個具體實例，該矽氧烷組成物包含在溶劑相中之矽氧烷預聚物，其中
--該預聚物具有由重複-Si-O-單元形成之矽氧烷主鏈且具有在約1000至約10,000克/莫耳範圍內之分子量，該矽氧烷主鏈展現數量為-Si-O-單元的約5至70%之羥基且另展現數量為以重複單元數量計1至15莫耳%之環氧基；及
--該組成物另包含以固體物質重量計為0.1-3%之至少一種陽離子光反應性化合物。
該矽氧烷聚合物的合成是以二個步驟進行。在第一個合成步驟(其於下文亦稱為水解步驟)，前驅物分子典型地在存有水和催化劑(例如鹽酸或另一種礦物或有機酸或鹼)時水解；及在第二個步驟之聚合作用步驟中，該材料的分子量藉由縮合聚合作用而增加。被水解步驟中所使用之水典型地具有低於7之pH，較佳為低於6，尤其為低於5。
在水解期間，一部份之縮合作用開始，且形成一種相當低分子量之預聚物。對於一些前驅物和組成物，該材料可能在合成階段時即具有最終材料所使用之適當分子量和性質，且若必要時在加入加工溶劑後即可用於薄膜沈積及圖案化。
在第二個步驟中，所得到的低分子量預聚物經進一步縮合聚合以產生具有分子量為相對應預選定範圍之預聚物。在一些情形下較佳為在存有適當催化劑下進行縮合作用。在該步驟中，預聚物的分子量被提高因此有助於該材料的適當性質及薄膜之沈積和加工。
矽氧烷聚合物之合成(包括水解和縮合反應)可使用惰性溶劑或惰性溶液的混合物(例如丙酮或PGMEA)、「非惰性溶劑」(例如醇類)、或未存有溶劑來進行。所使用的溶劑將影響最終之矽氧烷聚合物組成物。反應可在存有催化劑下於鹼性、中性或酸性條件下進行。該前驅物的水解可在存有水(過量之水、化學計量數之水或次化學計量數之水)之下完成。反應期間可施加熱，且在反應期間可使用迴流。
在進一步縮合作用之前，過量的水可由材料中移除，且若必要時在此階段可將一種溶劑換成另一種合成溶劑。這個另一種合成溶劑可作為該矽氧烷聚合物的最終加工溶劑或其一。在進一步縮合作用步驟結束之後可移除殘餘的水和醇類和其他副產物。額外的加工溶劑可在配製步驟期間加入，藉此形成最終加工溶劑組合。可在該矽氧烷聚合物的最後過濾之前加入添加劑，例如熱起始劑(如熱酸產生劑)、輻射敏感性起始劑、界面活性劑和其他添加劑。在配製該組成物之後，該聚合物即可以在例如光微影程序 之中加工。
藉由水解和縮合條件的調整可控制能進行去質子化之基團(例如OH基)的濃度/含量，及控制由該矽氧烷聚合物組成物的矽烷前驅物(例如烷氧基)得到的任何殘留離去基，以及控制該矽氧烷聚合物的最終分子量。這將大幅地影響該矽氧烷聚合物材料溶解於鹼性顯影劑水溶液中。
因此，例如已發現當最終矽氧烷聚合物具有高含量之羥基殘餘以及低含量之烷氧基(例如乙氧基)，則該最終矽氧烷聚合物易溶解至鹼-水顯影劑溶液中(例如氫氧化四甲銨；TMAH、或氫氧化鉀；KOH)。
另一方面，若該最終矽氧烷聚合物的殘餘烷氧基含量很高且幾乎不含有任何OH-基，則該最終矽氧烷聚合物在上述類型的鹼-水顯影劑中具有極低的溶解度。會影響該鹼性顯影劑系統溶解度之OH-基或其他官能基(例如胺基(NH2 )、硫醇(SH)、羧基或相似者)可直接地接附至該矽氧烷聚合物主鏈的矽原子，或隨意地接附至與矽氧烷聚合物主鏈相接的有機官能基上。
羥基可在水解步驟期間導至矽氧烷聚合物中。胺基、硫醇和其他基團之導入可藉由選用含有該等基團之矽烷單體。該單體的例子可為胺丙基三乙氧矽烷。
通常其為至少約1個去質子基/100個矽原子或-Si-O單元，較佳為約1個去質子基/50個Si-O-單元至10個去質子基/10個Si-O-單元。特別佳為由約1個去質子基/20個Si-O-單元至約8個去質子基/10個Si-O-單元。依此， 該層的未曝光區域即能容易地溶於鹼性顯影劑水溶液中。
用於該合成的適當溶劑為：水、脂族醇、脂族醚、芳族醇、及彼等之混合物，例如丙酮、四氫呋喃(THF)、甲苯、2-丙醇、甲醇、乙醇、丙二醇單甲醚、丙二醇丙醚、甲基-三級丁基醚(MTBE)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲醚PGME和丙二醇丙基醚(PnP)。
該有機矽氧烷聚合物可由反應介質中回收。
在合成之後，該材料以適當的溶劑或溶劑組合稀釋而得到一個固體含量，其在薄膜沈積中會生成預定之薄膜厚度。
起始劑分子化合物通常會被加至矽氧烷組成物中。該起始劑係用於製造在UV固化步驟中可起始「反應性」官能基進行聚合作用的物種。在環氧基的情況中，可使用陽離子或陰離子起始劑。當具有雙鍵之基團在已合成之材料中作為「反應性」官能基時，可使用自由基起始劑。亦可使用熱起始劑(依據自由基、陽離子或陰離子的機制操作)以促進該「反應性」官能基的交聯。選用光起始劑的適當組合亦依所使用之曝光源(波長)而定。
在組成物中，光反應性化合物的濃度由該矽氧烷聚合物的質量計算通常為約0.1至10%，較佳約0.5至5%。
依據一個具體實例，該有機矽氧烷聚合物經配製成含有至少約20莫耳%之有機羥基化合物的組成物。
薄膜厚度可為：例如由5nm至10μm的範圍。製造薄膜的各種不同方法已述於美國專利號7,094,709，其內容將藉由參考方式併入。
依據本發明產生的薄膜在100kHz頻率時典型地具有4或更低之介電常數。在633nm之波長時折射率係落於1.2至1.9之間。
此外，該薄膜在汞UV光源之I-射線波長及100mJ/cm2 或更低之UV劑量下展現70%或更高之交聯度。
最終塗覆膜厚度必須依每種裝置和結構製造程序而最佳化。例如，當使用PGMEA作為合成之溶劑時，在上述之一或兩者合成步驟中即沒有必要對最終材料改變溶劑，因為PGMEA經常地在半導體工業中作為加工溶劑。此將令該物質的合成程序更簡易且省時。
所得到之結論為當最終矽氧烷聚合物的OH-/烷氧基比是在5:95至95:5之範圍內(較佳為在10:90至90:10之間)，則該材料將完全適合與以鹼-水為基礎的顯影劑共同使用。應注意者為該最終矽氧烷聚合物分子量亦對該鹼性顯影劑在光微影程序期間溶解於該矽氧烷聚合物的能力有影響力。
上述的組成物可包含數量為組成物之5至50重量%的固體奈米粒子。該等奈米粒子特別為選自光散射顏料和無機磷光質者。
藉由本發明提供之材料適用於製造薄膜和結構。這些層可沈積在各種不同基材表面上，例如玻璃、矽、氮化矽、金屬和塑膠。
這些層可藉由習用且具成本效益之加工由液相中得到。這些加工方法非限制性地包括旋轉、浸漬、噴灑、噴墨、捲繞、凹版、膠版印刷、簾式、網版印刷之塗覆方法，擠壓塗覆和縫式塗覆。
該等熱及/或輻射敏感性材料組成物圖案化之施行可經由非限制性之直接光微影圖案化、習用之光微影光罩及蝕刻程序、壓印和壓紋。
可用於製造層的組成物可在相當低的加工溫度固化，例如最高240℃之溫度或甚至在100℃之溫度及在這些限度之間的範圍內。
然而，由這些組成物形成的層亦可在較高的溫度固化，亦即超過240℃且至高450℃之溫度，或甚至高達900℃。在此情況，由這些組成物製得之薄膜或結構可利用接下來之高溫沈積步驟而組合：例如濺射、發射、熱蒸鍍及/或CVD程序。
薄膜沈積(隨意地圖案化)和固化之後，該材料之薄膜或結構能耐受隨後之任何沈積/圖案化程序步驟的侵蝕性濕式蝕刻和乾式蝕刻程序步驟。
如所述地由該等組成物沈積且固化之層可在頂層可能具有凸出結構之基材或電子裝置上作為平面層。該基材可為顯示器裝置(例如液晶顯示器或電漿顯示器或OLED顯示器)的一部份。
通常，該等材料組成物可在顯示裝置(例如LCD、電漿、OLED顯示器)、太陽能電池、LED或半導體裝置中作為光學層。亦可能將該等材料組成物用於製造在基材上或電子組件中的絕緣層。該絕緣層亦同時能在基材上或電子裝置中作為平面層。此基材及/或電子裝置(例如薄膜電晶體)可為顯示器裝置(例如液晶顯示器或電漿顯示器或OLED顯示器)的一部份。
於下文中，本發明將藉助多個操作實施例說明使上文論及之矽氧烷聚合物塗覆組成物的製備更詳細。
實施例1
將甲基三乙氧矽烷(1440克，90莫耳%)和3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(211.84克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入3303.68克之丙酮。於5分鐘內將969.28克之水(0.01M HNO3 )加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在室溫(於下文縮寫成「RT」)攪拌17分鐘後，使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入250克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。接著，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需(參見下文)而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可如將於下文更詳細敘述地用於在光微影程序中加工。
實施例2
將甲基三乙氧矽烷(120克，90莫耳%)和乙烯基三乙氧矽烷(14.22克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入268.44克之丙酮。於5分鐘內將80.83克之水(0.01M HNO3 )加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌17分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入89.83克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例3
將甲基三乙氧矽烷(30克，80莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(4.97克，10莫耳%)及苯基三甲氧矽烷(4.17克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入78.28克之丙酮。於5分鐘內將22.73克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌17分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力300->200mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入32克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例4
將甲基三乙氧矽烷(30克，80莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(5.68克，10莫耳%)及苯基三甲氧矽烷(9.53克，20莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入90.42克之丙酮。於5分鐘內將25.98克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力800->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入36.7克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例5
將甲基三乙氧矽烷(70克，70莫耳%)及3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(39.76克，30莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入219.52克之丙酮。於4分鐘內將60.58克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->150mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入60克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例6
將甲基三乙氧矽烷(60克，80莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(9.94克，10莫耳%)及菲-9-三乙氧矽烷(14.36克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入164.6克之丙酮。於4分鐘內將45.47克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力800->150mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入55.0克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例7
將甲基三乙氧矽烷(17.14克，40莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(22.31克，30莫耳%)及異丁基三甲氧矽烷(16.38克，30莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入281.4克之丙酮。於4分鐘內將17.0克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流1小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力800->150mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入198.28克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流24小時。在迴流後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例8
將甲基三乙氧矽烷(31.87克，85莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(4.97克，10莫耳%)及苯基三甲氧矽烷(2.09克，5莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入77.86克之丙酮。於5分鐘內將22.73克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入31.34克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在稀釋和過濾後即可使用。該材料被稀釋成具有20%之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例9
將甲基三乙氧矽烷(42.51克，85莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(3.31克，5莫耳%)及三乙氧矽烷(4.60克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入100.84克之丙酮。於4分鐘內將30.29克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入60克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例10
將甲基三乙氧矽烷(20克，50莫耳%)和3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(26.51克，50莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入139.53克之丙酮。於5分鐘內將24.23克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌17分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入14克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例11
將甲基三乙氧矽烷(20.0克，70莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(7.57克，20莫耳%)及四乙氧矽烷(3.34克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入92.73克之丙酮。於4分鐘內將17.31克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入10克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例12
將甲基三乙氧矽烷(40.0克，80莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(6.62克，10莫耳%)及三乙氧矽烷(4.60克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入102.44克之丙酮。於4分鐘內將30.29克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入60克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例13
將萘-1-三乙氧矽烷(30.0克，80莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(3.48克，10莫耳%)及三乙氧矽烷(2.42克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入71.80克之丙酮。於3分鐘內將15.90克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入60克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例14
將甲基三乙氧矽烷(30.0克，60莫耳%)、3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(19.88克，30莫耳%)及三乙氧矽烷(4.60克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入108.96克之丙酮。於4分鐘內將30.29克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌26分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入60克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例15
將甲基三乙氧矽烷(90克，90莫耳%)和環氧基環己基乙基三甲氧矽烷(13.82克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入207.64克之丙酮。於3分鐘內將60.58克之水(0.01M HCl)加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌27分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入14克之PGMEA。在加入PGMEA作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例16
將甲基三乙氧矽烷(1440克，90莫耳%)和3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(211.84克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入3305克之丙酮。於5分鐘內將970克之水(0.01M HNO3 )加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌23分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入270克之PGME。在加入PGME作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
實施例17
將甲基三乙氧矽烷(1440克，90莫耳%)和3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷(211.84克，10莫耳%)稱重置於圓底燒瓶內。於該圓底燒瓶中加入3305克之丙酮。於5分鐘內將960克之水(0.01M HNO3 )加至反應瓶內，同時使用磁攪拌器持續攪拌該反應混合物。該反應混合物在RT攪拌23分鐘後使用電熱罩迴流5小時。迴流之後，使用旋轉蒸發器(壓力350->250mbar，t(水浴)=50℃)將大部份的丙酮由反應混合物中移除。在移除大部份的丙酮之後，於燒瓶內加入260克之PnP。在加入PnP作為溶劑交換之後，該反應混合物在旋轉蒸發器(壓力45mbar，t(水浴)=50℃，1小時)中進一步蒸發。在溶劑交換之後，該材料溶液在120℃迴流1小時。在1小時之迴流步驟後，該材料在配製(加入溶劑和添加劑)和過濾後即可使用。該材料依膜厚度所需而配製成特定之固體含量，及使用0.1μm之PTFE過濾器過濾。該溶液即可用於加工。
藉由前驅物材料和所使用組成物的選擇，可因此改變該材料的最終性質(光學、機械性、化學性)。該材料之合成和加工溶劑的選擇亦影響該最終材料的性質。如前述者，在合成期間可使用惰性或反應性溶劑及/或作為加工溶劑。適當溶劑的選擇可影響聚合物合成後所得到之組成物、最終組成物的穩定性、在光微影程序中該材料的溶解率、沈積膜的品質、光微影術的加工參數。對於一些組成物，較佳為使用能與合成出的矽氧烷組成物反應(共價鍵結或配位鍵結)的反應性溶劑作為加工溶劑。這些反應性溶劑的例子可為PGME、PnP、2-丙醇、水(H2 O)、乙醇、甲醇、乳酸乙酯。除了上述的代表性組成物外，可基於這些方法合成出其他組成物變化且可達到廣範圍的性質。
實施例1材料的光微影程序：
該材料合成後(述於上文之實施例1)，該材料配製成依據該沈積薄膜所需膜厚度調整的固體含量。所產生的薄膜厚度亦依據所使用之沈積方法而定(例如浸漬塗覆、旋轉塗覆、噴灑塗覆、縫式塗覆)且依不同案例而最佳化。同時所使用之加工溶劑會影響所得到的薄膜厚度。當使用旋轉塗覆且以丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)作為加工溶劑時，該材料之薄膜厚度可在10nm-10μm之間變化，配製成在1-65%之間的固體含量。藉由更高固體含量的使用可達到更厚的結構。當需使用低固化溫度時，應選擇低沸點的溶劑。若必要時亦可使用其他添加劑，例如界面活性劑(例如Byk-307和FC 4430或4432)。
在實施例1中，該材料具有可在UV固化步驟期間促進聚合作用的環氧基官能性(得自3-縮水甘油醚氧丙基三甲氧矽烷前驅物分子)。
除了在所合成材料中的「反應性」官能基(環氧基)，在UV固化步驟中亦須使用起始劑分子，藉以得到可起始該「反應性」官能基之聚合作用的物種。在存有環氧基的情況，可使用陽離子性或陰離子性起始劑(例如Rhodorsil光起始劑2074和Cyracure光起始劑UVI-6976)。
例如在所合成材料中使用雙鍵作為「反應性」官能基時，在UV固化步驟中則使用自由基起始劑(例如Ircacure 819、814和651)以促進聚合作用。亦可使用熱起始劑(自由基、陽離子性或陰離子性)以促進該「反應性」官能基的交聯。光起始劑適當組合的選用亦取決於所使用之曝光源(波長)。
添加劑和光起始劑的濃度可由該最終矽氧烷聚合物組成物的固體含量計算而得。該材料作用為負型光阻劑材料意為該材料在曝光的區域中聚合，且在所使用的顯影劑溶液中變得不溶解。當加入加工溶劑和添加劑時，該材料使用0.1μm+0.04μm的PTFE過濾器過濾。該溶液可立即用於加工。下面將述及三種不同程序以得到不同薄膜厚度。
用於合成實施例1之方法實施例A(得到1.54μm之薄膜厚度)：
調合物和添加劑
--使用PGMEA配製成32%之固體含量
--1%之UVI 6976光起始劑
--1%之Rhodorsil光/熱起始劑
--0.05%之BYK307界面活化劑
旋轉塗覆
--在緩慢旋轉之基材上配量(動態分配)
--在50rpm旋轉5秒
--在300rpm旋轉10秒
--在最終速度(例如1500rpm)旋轉30秒
--EBR/Backside清洗(例如600rpm)，30秒
軟烤
該材料沈積後使用軟烤程序。對流烘箱和加熱烘烤方法均可使用。
--放置在140℃之熱板上1分鐘
冷板
該基板須在曝光之前冷卻。
--放置在冷板上1分鐘
曝光
經沈積材料層使用光罩或標線和UV-曝光步驟進行光微影圖案化。該材料作用為負型光阻劑材料。
--曝光源：汞UV-燈(10.3mW/cm2 ，寬頻)或I-射線步進機(I-射線曝光)
--5-10秒的曝光時間為典型程序
曝光後烘烤
該材料層在完全曝光後，須使用曝光後烘烤程序。
對流烘箱和加熱板烘烤方法均可使用。該基材須在顯影步驟之前冷卻。
--放置在90℃之熱板上10秒
顯影(鹼顯影劑，如TMAH水溶液)
該材料層在曝光和曝光後烘烤之後，該薄膜的非曝光區域藉由將薄膜浸漬(或使用淺灘式顯影方法)於顯影劑溶液中而在顯影步驟中移除。對於該薄膜的顯影可使用顯影劑AZ326 MIF比DI水之1:3比例。
--在1:3溶液(AZ 326 MIF顯影劑：DI水)顯影1分鐘
硬烤/固化
當該塗覆於固化後欲處於高溫程序時，該固化溫度可高於250℃。然而，通常係施予較低溫度，及該材料為很隱定且在例如<250℃的溫度固化。在對流烘箱中(N2 ，大氣壓)：
--在30分鐘內穩定上升至150℃並維持30分鐘
--在30分鐘內穩定上升至250℃並維持2小時
--穩定地緩慢下降
--在250℃的熱板上5分鐘
所產生的圖案化固化結構具有1.5μm的厚度。圖2顯示在矽基材上的光微影圖案化單線特徵的SEM影像。
用於合成實施例1之方法實施例B(得到4μm之薄膜厚度)：
調合物和添加劑
--使用PGMEA配製成50%之固體含量
--1%之UVI 6976光起始劑
--1%之Rhodorsil光/熱起始劑
--0.05%之BYK307界面活化劑
此外該方法與方法實施例A的情形完全相同。所產生的圖案化固化結構具有4μm的厚度。圖3顯示在矽基材上的光微影圖案化單線特徵的SEM影像。
用於合成實施例1之方法實施例C(得到10μm之薄膜厚度)：
調合物和添加劑
--使用PGMEA配製成65%之固體含量
--1%之UVI 6976光起始劑
--1%之Rhodorsil光/熱起始劑
--0.05%之BYK307界面活化劑
此外該方法與方法實施例A的情形完全相同。所產生的圖案化固化結構具有10μm的厚度。圖4顯示在矽基材上的光微影圖案化單線特徵的顯微鏡影像。
圖1a以示意圖方式顯示正型光敏性材料之光微影程序的主要步驟，及圖1b顯示負型光敏性材料製程之光微影程序相同步驟；
圖2顯示以具有1.5μm厚度之圖案化固化結構在矽基材上形成的光微影圖案化單線特徵的SEM影像；
圖3顯示以具有4μm厚度之圖案化固化結構在矽基材上形成的光微影圖案化單線特徵的SEM影像；
圖4顯示以具有10μm厚度之圖案化固化結構在矽基材上形成的光微影圖案化單線特徵的顯微鏡影像。

Claims (31)

  1. 一種矽氧烷組成物，其包含--矽氧烷預聚物，其具有一矽氧烷主鏈展現能在鹼水溶液中被去質子化之基團且另展現在以熱或輻射起始之固化期間能進行反應之反應性官能基，--用於該矽氧烷預聚物之溶劑，及--光反應性化合物其中該矽氧烷預聚物具有約500至20,000克/莫耳之平均分子量。
  2. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其中該矽氧烷預聚物具有約1,000至10,000克/莫耳之平均分子量。
  3. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其具有至少1重量%且至多約70重量%之固體濃度。
  4. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其中該有機矽氧烷聚合物含有至少1莫耳%之衍生自下述單體的單元：該單體包含至少一個能被去質子化之基團。
  5. 根據申請專利範圍第4項之組成物，其中該有機矽氧烷聚合物含有至少5莫耳%之衍生自下述單體的單元：該單體包含至少一個能被去質子化之基團。
  6. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其中該溶劑係為能與該矽氧烷預聚物反應之溶劑。
  7. 根據申請專利範圍第6項之組成物，其中該溶劑係選自：水、脂族醇、脂族醚、和芳族醇，及彼等之混合物。
  8. 根據申請專利範圍第6項之組成物，其中該溶劑係選自：丙二醇單甲基醚、丙二醇丙基醚、2-丙醇、水、乙醇、甲醇、和乳酸乙酯，及彼等之混合物。
  9. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其中該光反應性化合物為光酸產生劑或光起始劑。
  10. 根據申請專利範圍第9項之組成物，其中該光反應性化合物在紫外光或熱處理下能使該矽氧烷組成物交聯。
  11. 根據申請專利範圍第10項之組成物，其中該組成物含有熱酸產生劑作為添加劑。
  12. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其中該光反應性化合物的濃度以該矽氧烷聚合物之質量計為約0.1至10%。
  13. 根據申請專利範圍第12項之組成物，其中該光反應性化合物的濃度以該矽氧烷聚合物之質量計為約0.5至5%。
  14. 根據申請專利範圍第1項之組成物，其包含數量為組成物之5至50重量%的固體奈米粒子。
  15. 根據申請專利範圍第14項之組成物，其中該奈米粒子係選自：光散射顏料和無機磷光質。
  16. 一種矽氧烷組成物，其包含在溶劑相中之矽氧烷預聚物，--該預聚物具有由重複-Si-O-單元形成之矽氧烷主鏈且具有在約1000至約10,000克/莫耳範圍內之分子量， 該矽氧烷主鏈展現數量為-Si-O-單元的約5至70%之羥基且另展現數量為以重複單元數量計1至15莫耳%之環氧基；及--該組成物另包含以固體物質重量計為0.1-3%之至少一種陽離子光反應性化合物。
  17. 根據申請專利範圍第16項之組成物，其中該溶劑相包含選自下列之溶劑：丙二醇單甲基醚、丙二醇丙基醚、2-丙醇、水、乙醇、甲醇、和乳酸乙酯，及彼等之混合物。
  18. 一種製造申請專利範圍第1至17項中任一項之矽氧烷預聚物組成物之方法，其包含--水解至少二種不同之矽烷單體，--縮合該等矽烷單體以形成具有約500至20,000克/莫耳之分子量的矽氧烷聚合物，及--將光反應性化合物和用於該矽氧烷聚合物之溶劑併入其中，以配製矽氧烷預聚物之液體組成物。
  19. 一種製造矽氧烷預聚物組成物之方法，其包含下列步驟--水解至少二種不同之矽烷單體，--縮合該等矽烷單體以形成具有約500至20,000克/莫耳之分子量的矽氧烷聚合物，--回收在溶劑相中之矽氧烷聚合物，及--將光反應性化合物併入該溶劑相中，該矽烷單體包括含有一或多個反應性官能基之單體， 該等反應性官能基能在光反應性化合物誘導下達成矽氧烷聚合物之交聯，該水解和該縮合步驟係以使得在聚合物中存在有至少一些羥基的方式進行。
  20. 根據申請專利範圍第19項之方法，其中該水解步驟係在水性溶劑中進行。
  21. 一種將申請專利範圍第1至17項中任一項之矽氧烷預聚物組成物用於光微影製程之方法，其包含下列步驟--隨意地將該預聚物組成物材料之固體含量調整至沈積薄膜的所需膜厚度，--將該組成物沈積於基材上以形成膜厚度為10nm-10μm之層，--隨意地對該沈積薄膜進行熱處理，--對該沈積材料層施以使用光罩或標線之光微影術且將該材料曝光於UV光，--隨意地對該經曝光材料進行熱處理，及--藉由令該層與鹼性顯影劑水溶液接觸而於顯影步驟中移除該薄膜之未曝光區域。
  22. 根據申請專利範圍第21項之方法，其中該鹼性顯影劑水溶液之pH為至少7。
  23. 根據申請專利範圍第22項之方法，其中該鹼性顯影劑水溶液之pH為至少9。
  24. 根據申請專利範圍第23項之方法，其中該鹼性顯影劑水溶液之pH為至少11。
  25. 根據申請專利範圍第24項之方法，其中該鹼性顯 影劑水溶液之pH為至少12。
  26. 根據申請專利範圍第25項之方法，其中該鹼性顯影劑水溶液之pH為約12至13。
  27. 根據申請專利範圍第21至26項中任一項之方法，其中所製得之薄膜在頻率為100kHz下具有4或更低之介電常數。
  28. 根據申請專利範圍第21至26項中任一項之方法，其中所製得之薄膜在波長為633nm下具有介於1.2至1.9之間的折射率。
  29. 根據申請專利範圍第21至26項中任一項之方法，其中所製得之薄膜在汞UV光源之I-射線波長及100mJ/cm2 或更低之UV劑量下展現70%或更高之交聯度。
  30. 根據申請專利範圍第21至26項中任一項之方法，其包含藉由直接光微影圖案化、藉由習用之光微影光罩及蝕刻程序、或藉由壓印和壓紋而將該等材料組成物圖案化。
  31. 根據申請專利範圍第21至26項中任一項之方法，其包含在顯示器裝置(例如LCD、電漿或OLED顯示器)、太陽能電池、LED或半導體裝置中提供光學層。
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