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JP2002285086A - 膜形成用組成物、膜の形成方法およびシリカ系膜 - Google Patents

膜形成用組成物、膜の形成方法およびシリカ系膜

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Publication number
JP2002285086A
JP2002285086A JP2001086895A JP2001086895A JP2002285086A JP 2002285086 A JP2002285086 A JP 2002285086A JP 2001086895 A JP2001086895 A JP 2001086895A JP 2001086895 A JP2001086895 A JP 2001086895A JP 2002285086 A JP2002285086 A JP 2002285086A
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JP
Japan
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film
bis
group
component
forming composition
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001086895A
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English (en)
Inventor
Eiji Hayashi
英治 林
Michinori Nishikawa
通則 西川
Atsushi Shioda
淳 塩田
Kinji Yamada
欣司 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JSR Corp
Original Assignee
JSR Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by JSR Corp filed Critical JSR Corp
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Priority to KR1020020015825A priority patent/KR20020076125A/ko
Priority to US10/103,996 priority patent/US6800330B2/en
Priority to DE60215248T priority patent/DE60215248T2/de
Priority to EP02006787A priority patent/EP1253175B1/en
Priority to TW091105721A priority patent/TWI300088B/zh
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体素子の層間絶縁膜として、塗膜の吸
水率が小さく、比誘電率2.1以下のシリカ系膜が形成
可能な組成物を提供する。 【解決手段】 A)一般式1〜3の1種以上のシラン化
合物を加水分解した縮合物、 Ra Si(OR14-a ・・・・・(1) (RはH、F又は1価の有機基、R1 は1価の有機基、
aは1〜2の整数) Si(OR24 ・・・・・(2) (R2 は1価の有機基) R3 b (R4 O)3-b Si−(R7d −Si(OR
53-c6 c・・(3) 〔R3 〜R6 は1価の有機基、b、cは0〜2の整数、
7 はO、フェニレン基又は−(CH2n −(nは1
〜6の整数)、dは0〜1〕 B)Aに相溶又は分散し、沸点又は分解温度が250〜
450℃である化合物および C)有機溶剤を含有する膜形成用組成物。またBの使用
割合がA100重量部(完全加水分解縮合物換算)に対
し50〜250重量部である膜形成用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜形成用組成物に
関し、さらに詳しくは、半導体素子などにおける層間絶
縁膜材料として、塗膜の吸水率が小さく、かつ比誘電率
2.1以下を示すシリカ系膜が形成可能な膜形成用組成
物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子などにおける層間絶縁
膜として、CVD法などの真空プロセスで形成されたシ
リカ(SiO2 )膜が多用されている。そして、近年、
より均一な層間絶縁膜を形成することを目的として、S
OG(Spin on Glass)膜と呼ばれるテト
ラアルコキシランの加水分解生成物を主成分とする塗布
型の絶縁膜も使用されるようになっている。また、半導
体素子などの高集積化に伴い、有機SOGと呼ばれるポ
リオルガノシロキサンを主成分とする低比誘電率の層間
絶縁膜が開発されている。特に半導体素子などのさらな
る高集積化や多層化に伴い、より優れた導体間の電気絶
縁性が要求されており、したがって、より低比誘電率で
かつ吸水率の小さい層間絶縁膜材料が求められるように
なっている。
【0003】低比誘電率の材料としては、アンモニアの
存在下にアルコキシシランを縮合して得られる微粒子と
アルコキシシランの塩基性部分加水分解物との混合物か
らなる組成物(特開平5−263045、同5−315
319)や、ポリアルコキシシランの塩基性加水分解物
をアンモニアの存在下縮合することにより得られた塗布
液(特開平11−340219、同11−34022
0)が提案されているが、これらの方法で得られる材料
は、反応の生成物の性質が安定せず、低吸水率や比誘電
率2.1以下の低誘電性などの膜特性のバラツキも大き
いため、工業的生産には不向きであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するための膜形成用組成物に関し、さらに詳しく
は、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、塗膜の
吸水率が小さく、かつ比誘電率2.1以下を示す膜形成
用組成物および該組成物から得られるシリカ系膜を提供
することを目的とする。
【0005】
〔式中、R3 〜R6 は同一または異なり、それぞれ1価の有機基、bおよびcは同一または異なり、0〜2の数を示し、R7 は酸素原子、フェニレン基または−(CH2n −で表される基(ここで、nは1〜6の整数である)、dは0または1を示す。〕
(B)前記(A)成分に相溶または分散し、沸点または
分解温度が250〜450℃である化合物および (C)有機溶剤を含有することを特徴とする膜形成用組
成物に関する。次に、本発明は、上記膜形成用組成物を
基板に塗布し、加熱することを特徴とする膜の形成方法
に関する。次に、本発明は、上記膜の形成方法によって
得られるシリカ系膜に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、(A)加水分解
縮合物とは、上記化合物(1)〜(3)の群から選ばれ
た少なくとも1種の加水分解物およびその縮合物もしく
はいずれか一方である。ここで、(A)成分における加
水分解物とは、上記(A)成分を構成する化合物(1)
〜(3)に含まれるR1 O−基,R2 O−基,R4 O−
基およびR5 O−基のすべてが加水分解されている必要
はなく、例えば、1個だけが加水分解されているもの、
2個以上が加水分解されているもの、あるいは、これら
の混合物であってもよい。また、(A)成分における縮
合物は、(A)成分を構成する化合物(1)〜(3)の
加水分解物のシラノール基が縮合してSi−O−Si結
合を形成したものであるが、本発明では、シラノール基
がすべて縮合している必要はなく、僅かな一部のシラノ
ール基が縮合したもの、縮合の程度が異なっているもの
の混合物などをも包含した概念である。
【0007】(A)加水分解縮合物 (A)加水分解縮合物は、上記化合物(1)〜(3)の
群から選ばれた少なくとも1種のシラン化合物を特定塩
基性化合物の存在下に、加水分解、縮合して得られる。 化合物(1);上記一般式(1)において、RおよびR
1 の1価の有機基としては、アルキル基、アリール基、
アリル基、グリシジル基などを挙げることができる。ま
た、一般式(1)において、Rは1価の有機基、特にア
ルキル基またはフェニル基であることが好ましい。ここ
で、アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピ
ル基、ブチル基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜
5であり、これらのアルキル基は鎖状でも、分岐してい
てもよく、さらに水素原子がフッ素原子などに置換され
ていてもよい。一般式(1)において、アリール基とし
ては、フェニル基、ナフチル基、メチルフェニル基、エ
チルフェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル
基、フルオロフェニル基などを挙げることができる。
【0008】一般式(1)で表される化合物の具体例と
しては、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、ト
リ−n−プロポキシシラン、トリ−iso−プロポキシ
シラン、トリ−n−ブトキシシラン、トリ−sec−ブ
トキシシラン、トリ−tert−ブトキシシラン、トリ
フェノキシシラン、フルオロトリメトキシシラン、フル
オロトリエトキシシラン、フルオロトリ−n−プロポキ
シシラン、フルオロトリ−iso−プロポキシシラン、
フルオロトリ−n−ブトキシシラン、フルオロトリ−s
ec−ブトキシシラン、フルオロトリ−tert−ブト
キシシラン、フルオロトリフェノキシシランなど;
【0009】メチルトリメトキシシラン、メチルトリエ
トキシシラン、メチルトリ−n−プロポキシシラン、メ
チルトリ−iso−プロポキシシラン、メチルトリ−n
−ブトキシシラン、メチルトリ−sec−ブトキシシラ
ン、メチルトリ−tert−ブトキシシラン、メチルト
リフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチ
ルトリエトキシシラン、エチルトリ−n−プロポキシシ
ラン、エチルトリ−iso−プロポキシシラン、エチル
トリ−n−ブトキシシラン、エチルトリ−sec−ブト
キシシラン、エチルトリ−tert−ブトキシシラン、
エチルトリフェノキシシラン、ビニルトリメトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ−n−プロ
ポキシシラン、ビニルトリ−iso−プロポキシシラ
ン、ビニルトリ−n−ブトキシシラン、ビニルトリ−s
ec−ブトキシシラン、ビニルトリ−tert−ブトキ
シシラン、ビニルトリフェノキシシラン、n−プロピル
トリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラ
ン、n−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、n−プ
ロピルトリ−iso−プロポキシシラン、n−プロピル
トリ−n−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−sec
−ブトキシシラン、n−プロピルトリ−tert−ブト
キシシラン、n−プロピルトリフェノキシシラン、i−
プロピルトリメトキシシラン、i−プロピルトリエトキ
シシラン、i−プロピルトリ−n−プロポキシシラン、
i−プロピルトリ−iso−プロポキシシラン、i−プ
ロピルトリ−n−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−
sec−ブトキシシラン、i−プロピルトリ−tert
−ブトキシシラン、i−プロピルトリフェノキシシラ
ン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエ
トキシシラン、n−ブチルトリ−n−プロポキシシラ
ン、n−ブチルトリ−iso−プロポキシシラン、n−
ブチルトリ−n−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−s
ec−ブトキシシラン、n−ブチルトリ−tert−ブ
トキシシラン、n−ブチルトリフェノキシシラン、se
c−ブチルトリメトキシシラン、sec−ブチルトリエ
トキシシラン、sec−ブチル−トリ−n−プロポキシ
シラン、sec−ブチル−トリ−iso−プロポキシシ
ラン、sec−ブチル−トリ−n−ブトキシシラン、s
ec−ブチル−トリ−sec−ブトキシシラン、sec
−ブチル−トリ−tert−ブトキシシラン、sec−
ブチル−トリフェノキシシラン、t−ブチルトリメトキ
シシラン、t−ブチルトリエトキシシラン、t−ブチル
トリ−n−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−iso
−プロポキシシラン、t−ブチルトリ−n−ブトキシシ
ラン、t−ブチルトリ−sec−ブトキシシラン、t−
ブチルトリ−tert−ブトキシシラン、t−ブチルト
リフェノキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フ
ェニルトリエトキシシラン、フェニルトリ−n−プロポ
キシシラン、フェニルトリ−iso−プロポキシシラ
ン、フェニルトリ−n−ブトキシシラン、フェニルトリ
−sec−ブトキシシラン、フェニルトリ−tert−
ブトキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、ビニ
ルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエト
キシシラン、γ−トリフロロプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−トリフロロプロピルトリエトキシシランなど;
【0010】ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエ
トキシシラン、ジメチル−ジ−n−プロポキシシラン、
ジメチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジメチル−
ジ−n−ブトキシシラン、ジメチル−ジ−sec−ブト
キシシラン、ジメチル−ジ−tert−ブトキシシラ
ン、ジメチルジフェノキシシラン、ジエチルジメトキシ
シラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチル−ジ−n
−プロポキシシラン、ジエチル−ジ−iso−プロポキ
シシラン、ジエチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジエチ
ル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジエチル−ジ−te
rt−ブトキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、
ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピル
ジエトキシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−プロポ
キシシラン、ジ−n−プロピル−ジ−iso−プロポキ
シシラン、ジ−n−プロピル−ジ−n−ブトキシシラ
ン、ジ−n−プロピル−ジ−sec−ブトキシシラン、
ジ−n−プロピル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ
−n−プロピル−ジ−フェノキシシラン、ジ−iso−
プロピルジメトキシシラン、ジ−iso−プロピルジエ
トキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−プロポ
キシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−iso−プロ
ポキシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−n−ブトキ
シシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−sec−ブトキ
シシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−tert−ブト
キシシラン、ジ−iso−プロピル−ジ−フェノキシシ
ラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチ
ルジエトキシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−プロポ
キシシラン、ジ−n−ブチル−ジ−iso−プロポキシ
シラン、ジ−n−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ
−n−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−n−
ブチル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−n−ブチ
ル−ジ−フェノキシシラン、ジ−sec−ブチルジメト
キシシラン、ジ−sec−ブチルジエトキシシラン、ジ
−sec−ブチル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ−s
ec−ブチル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジ−s
ec−ブチル−ジ−n−ブトキシシラン、ジ−sec−
ブチル−ジ−sec−ブトキシシラン、ジ−sec−ブ
チル−ジ−tert−ブトキシシラン、ジ−sec−ブ
チル−ジ−フェノキシシラン、ジ−tert−ブチルジ
メトキシシラン、ジ−tert−ブチルジエトキシシラ
ン、ジ−tert−ブチル−ジ−n−プロポキシシラ
ン、ジ−tert−ブチル−ジ−iso−プロポキシシ
ラン、ジ−tert−ブチル−ジ−n−ブトキシシラ
ン、ジ−tert−ブチル−ジ−sec−ブトキシシラ
ン、ジ−tert−ブチル−ジ−tert−ブトキシシ
ラン、ジ−tert−ブチル−ジ−フェノキシシラン、
ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニル−ジ−エトキ
シシラン、ジフェニル−ジ−n−プロポキシシラン、ジ
フェニル−ジ−iso−プロポキシシラン、ジフェニル
−ジ−n−ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−sec−
ブトキシシラン、ジフェニル−ジ−tert−ブトキシ
シラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジビニルトリ
メトキシシランなど;を挙げることができる。
【0011】化合物(1)として好ましい化合物は、メ
チルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、
メチルトリ−n−プロポキシシラン、メチルトリ−is
o−プロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エ
チルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、
ビニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシ
シラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキ
シシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメ
トキシシラン、ジフェニルジエトキシシランなどであ
る。これらは、1種あるいは2種以上を同時に使用して
もよい。
【0012】化合物(2);上記一般式(2)におい
て、R2 で表される1価の有機基としては、先の一般式
(1)と同様な有機基を挙げることができる。一般式
(2)で表される化合物の具体例としては、テトラメト
キシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロ
ポキシシラン、テトラ−iso−プロポキシシラン、テ
トラ−n−ブトキシラン、テトラ−sec−ブトキシシ
ラン、テトラ−tert−ブトキシシラン、テトラフェ
ノキシシランなどが挙げられる。
【0013】化合物(3);上記一般式(3)におい
て、R3 〜R6 で表される1価の有機基としては、先の
一般式(1)と同様な有機基を挙げることができる。一
般式(3)のうち、R7 が酸素原子の化合物としては、
ヘキサメトキシジシロキサン、ヘキサエトキシジシロキ
サン、ヘキサフェノキシジシロキサン、1,1,1,
3,3−ペンタメトキシ−3−メチルジシロキサン、
1,1,1,3,3−ペンタエトキシ−3−メチルジシ
ロキサン、1,1,1,3,3−ペンタフェノキシ−3
−メチルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタメ
トキシ−3−エチルジシロキサン、1,1,1,3,3
−ペンタエトキシ−3−エチルジシロキサン、1,1,
1,3,3−ペンタフェノキシ−3−エチルジシロキサ
ン、1,1,1,3,3−ペンタメトキシ−3−フェニ
ルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペンタエトキシ
−3−フェニルジシロキサン、1,1,1,3,3−ペ
ンタフェノキシ−3−フェニルジシロキサン、1,1,
3,3−テトラメトキシ−1,3−ジメチルジシロキサ
ン、1,1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジメチ
ルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−
1,3−ジメチルジシロキサン、1,1,3,3−テト
ラメトキシ−1,3−ジエチルジシロキサン、1,1,
3,3−テトラエトキシ−1,3−ジエチルジシロキサ
ン、1,1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ジエ
チルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−
1,3−ジフェニルジシロキサン、1,1,3,3−テ
トラエトキシ−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,
1,3,3−テトラフェノキシ−1,3−ジフェニルジ
シロキサン、1,1,3−トリメトキシ−1,3,3−
トリメチルジシロキサン、1,1,3−トリエトキシ−
1,3,3−トリメチルジシロキサン、1,1,3−ト
リフェノキシ−1,3,3−トリメチルジシロキサン、
1,1,3−トリメトキシ−1,3,3−トリエチルジ
シロキサン、、1,1,3−トリエトキシ−1,3,3
−トリエチルジシロキサン、、1,1,3−トリフェノ
キシ−1,3,3−トリエチルジシロキサン、、1,
1,3−トリメトキシ−1,3,3−トリフェニルジシ
ロキサン、1,1,3−トリエトキシ−1,3,3−ト
リフェニルジシロキサン、1,1,3−トリフェノキシ
−1,3,3−トリフェニルジシロキサン、1,3−ジ
メトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサ
ン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テトラメチ
ルジシロキサン、1,3−ジフェノキシ−1,1,3,
3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−
1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,3−
ジエトキシ−1,1,3,3−テトラエチルジシロキサ
ン、1,3−ジフェノキシ−1,1,3,3−テトラエ
チルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,3,
3−テトラフェニルジシロキサン、1,3−ジエトキシ
−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,
3−ジフェノキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジ
シロキサンなどを挙げることができる。
【0014】これらのうち、ヘキサメトキシジシロキサ
ン、ヘキサエトキシジシロキサン、1,1,3,3−テ
トラメトキシ−1,3−ジメチルジシロキサン、1,
1,3,3−テトラエトキシ−1,3−ジメチルジシロ
キサン、1,1,3,3−テトラメトキシ−1,3−ジ
フェニルジシロキサン、1,3−ジメトキシ−1,1,
3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジエトキ
シ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,
3−ジメトキシ−1,1,3,3−テトラフェニルジシ
ロキサン、1,3−ジエトキシ−1,1,3,3−テト
ラフェニルジシロキサンなどを、好ましい例として挙げ
ることができる。
【0015】また、一般式(3)において、dが0の化
合物としては、ヘキサメトキシジシラン、ヘキサエトキ
シジシラン、ヘキサフェノキシジシラン、1,1,1,
2,2−ペンタメトキシ−2−メチルジシラン、1,
1,1,2,2−ペンタエトキシ−2−メチルジシラ
ン、1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−メチ
ルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタメトキシ−2
−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタエトキ
シ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2−ペンタ
フェノキシ−2−エチルジシラン、1,1,1,2,2
−ペンタメトキシ−2−フェニルジシラン、1,1,
1,2,2−ペンタエトキシ−2−フェニルジシラン、
1,1,1,2,2−ペンタフェノキシ−2−フェニル
ジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,2−
ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラエトキシ−
1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テトラフ
ェノキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2
−テトラメトキシ−1,2−ジエチルジシラン、1,
1,2,2−テトラエトキシ−1,2−ジエチルジシラ
ン、1,1,2,2−テトラフェノキシ−1,2−ジエ
チルジシラン、1,1,2,2−テトラメトキシ−1,
2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−テトラエト
キシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,1,2,2−
テトラフェノキシ−1,2−ジフェニルジシラン、1,
1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリメチルジシラ
ン、1,1,2−トリエトキシ−1,2,2−トリメチ
ルジシラン、1,1,2−トリフェノキシ−1,2,2
−トリメチルジシラン、1,1,2−トリメトキシ−
1,2,2−トリエチルジシラン、、1,1,2−トリ
エトキシ−1,2,2−トリエチルジシラン、、1,
1,2−トリフェノキシ−1,2,2−トリエチルジシ
ラン、、1,1,2−トリメトキシ−1,2,2−トリ
フェニルジシラン、1,1,2−トリエトキシ−1,
2,2−トリフェニルジシラン、、1,1,2−トリフ
ェノキシ−1,2,2−トリフェニルジシラン、1,2
−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチルジシラ
ン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テトラメチ
ルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,2,2−
テトラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,
2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジエトキシ−
1,1,2,2−テトラエチルジシラン、1,2−ジフ
ェノキシ−1,1,2,2−テトラエチルジシラン、
1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラフェニル
ジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テト
ラフェニルジシラン、1,2−ジフェノキシ−1,1,
2,2−テトラフェニルジシランなどを挙げることがで
きる。
【0016】これらのうち、ヘキサメトキシジシラン、
ヘキサエトキシジシラン、1,1,2,2−テトラメト
キシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,2,2−テ
トラエトキシ−1,2−ジメチルジシラン、1,1,
2,2−テトラメトキシ−1,2−ジフェニルジシラ
ン、1,2−ジメトキシ−1,1,2,2−テトラメチ
ルジシラン、1,2−ジエトキシ−1,1,2,2−テ
トラメチルジシラン、1,2−ジメトキシ−1,1,
2,2−テトラフェニルジシラン、1,2−ジエトキシ
−1,1,2,2−テトラフェニルジシランなどを、好
ましい例として挙げることができる。
【0017】さらに、一般式(3)において、R7 が−
(CH2n −で表される基の化合物としては、ビス
(トリメトキシシリル)メタン、ビス(トリエトキシシ
リル)メタン、ビス(トリ−n−プロポキシシリル)メ
タン、ビス(トリ−i−プロポキシシリル)メタン、ビ
ス(トリ−n−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−
sec−ブトキシシリル)メタン、ビス(トリ−t−ブ
トキシシリル)メタン、1,2−ビス(トリメトキシシ
リル)エタン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)エ
タン、1,2−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)エ
タン、1,2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)エ
タン、1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)エタ
ン、1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)エ
タン、1,2−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)エタ
ン、1−(ジメトキシメチルシリル)−1−(トリメト
キシシリル)メタン、1−(ジエトキシメチルシリル)
−1−(トリエトキシシリル)メタン、1−(ジ−n−
プロポキシメチルシリル)−1−(トリ−n−プロポキ
シシリル)メタン、1−(ジ−i−プロポキシメチルシ
リル)−1−(トリ−i−プロポキシシリル)メタン、
1−(ジ−n−ブトキシメチルシリル)−1−(トリ−
n−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ−sec−ブト
キシメチルシリル)−1−(トリ−sec−ブトキシシ
リル)メタン、1−(ジ−t−ブトキシメチルシリル)
−1−(トリ−t−ブトキシシリル)メタン、1−(ジ
メトキシメチルシリル)−2−(トリメトキシシリル)
エタン、1−(ジエトキシメチルシリル)−2−(トリ
エトキシシリル)エタン、1−(ジ−n−プロポキシメ
チルシリル)−2−(トリ−n−プロポキシシリル)エ
タン、1−(ジ−i−プロポキシメチルシリル)−2−
(トリ−i−プロポキシシリル)エタン、1−(ジ−n
−ブトキシメチルシリル)−2−(トリ−n−ブトキシ
シリル)エタン、1−(ジ−sec−ブトキシメチルシ
リル)−2−(トリ−sec−ブトキシシリル)エタ
ン、1−(ジ−t−ブトキシメチルシリル)−2−(ト
リ−t−ブトキシシリル)エタン、ビス(ジメトキシメ
チルシリル)メタン、ビス(ジエトキシメチルシリル)
メタン、ビス(ジ−n−プロポキシメチルシリル)メタ
ン、ビス(ジ−i−プロポキシメチルシリル)メタン、
ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス
(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)メタン、ビス
(ジ−t−ブトキシメチルシリル)メタン、1,2−ビ
ス(ジメトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス
(ジエトキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス(ジ
−n−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−ビス
(ジ−i−プロポキシメチルシリル)エタン、1,2−
ビス(ジ−n−ブトキシメチルシリル)エタン、1,2
−ビス(ジ−sec−ブトキシメチルシリル)エタン、
1,2−ビス(ジ−t−ブトキシメチルシリル)エタ
ン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、
1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,2
−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,
2−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、
1,2−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、
1,2−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼ
ン、1,2−ビス(トリ-t- ブトキシシリル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、
1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,3
−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,
3−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、
1,3−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、
1,3−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)ベンゼ
ン、1,4−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、
1,4−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4
−ビス(トリ−n−プロポキシシリル)ベンゼン、1,
4−ビス(トリ−i−プロポキシシリル)ベンゼン、
1,4−ビス(トリ−n−ブトキシシリル)ベンゼン、
1,4−ビス(トリ−sec−ブトキシシリル)ベンゼ
ン、1,4−ビス(トリ−t−ブトキシシリル)ベンゼ
ンなど挙げることができる。
【0018】これらのうち、ビス(トリメトキシシリ
ル)メタン、ビス(トリエトキシシリル)メタン、1,
2−ビス(トリメトキシシリル)エタン、1,2−ビス
(トリエトキシシリル)エタン、1−(ジメトキシメチ
ルシリル)−1−(トリメトキシシリル)メタン、1−
(ジエトキシメチルシリル)−1−(トリエトキシシリ
ル)メタン、1−(ジメトキシメチルシリル)−2−
(トリメトキシシリル)エタン、1−(ジエトキシメチ
ルシリル)−2−(トリエトキシシリル)エタン、ビス
(ジメトキシメチルシリル)メタン、ビス(ジエトキシ
メチルシリル)メタン、1,2−ビス(ジメトキシメチ
ルシリル)エタン、1,2−ビス(ジエトキシメチルシ
リル)エタン、1,2−ビス(トリメトキシシリル)ベ
ンゼン、1,2−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼ
ン、1,3−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、
1,3−ビス(トリエトキシシリル)ベンゼン、1,4
−ビス(トリメトキシシリル)ベンゼン、1,4−ビス
(トリエトキシシリル)ベンゼンなどを好ましい例とし
て挙げることができる。本発明において、(A)成分を
構成する化合物(1)〜(3)としては、上記化合物
(1)、化合物(2)および化合物(3)の1種もしく
は2種以上を用いることができる。
【0019】なお、上記化合物(1)〜(3)の群から
選ばれた少なくとも1種のシラン化合物を加水分解、縮
合させる際に、化合物(1)〜(3)の群から選ばれた
少なくとも1種のシラン化合物1モル当たり20モルを
越え150モル以下の水を用いることが好ましく、20
モルを越え130モルの水を加えることが特に好まし
い。添加する水の量が20モル以下であると塗膜の耐ク
ラック性が劣る場合があり、150モルを越えると加水
分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化が生じ
る場合がある。また、上記(A)成分を反応液に添加す
る際には、一括で(A)成分を添加しても、(A)成分
を連続的あるいは断続的に添加しても良い。連続的ある
いは断続的に添加する場合は、その添加時間が5分間〜
12時間であることが好ましく、10分間〜6時間が特
に好ましい。
【0020】本発明の(A)加水分解縮合物を製造する
に際しては、上記化合物(1)〜(3)の群から選ばれ
た少なくとも1種のシラン化合物を加水分解、縮合させ
る際に、塩基性触媒を用いることが特徴である。塩基性
触媒を用いることにより、比誘電率のシリカ系膜を得る
ことができる。本発明で使用することのできる塩基性触
媒としては、例えばピリジン、ピロール、ピペラジン、
ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モノエタノールア
ミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールア
ミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、ジアザビシクロオクタン、ジアザビシクロノナ
ン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハ
イドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイド
ロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキ
サイド、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プ
ロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシ
ルアミン、ペンチルアミン、オクチルアミン、ノニルア
ミン、デシルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N
−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N
−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、シクロヘ
キシルアミン、トリメチルイミジン、1−アミノ−3−
メチルブタン、ジメチルグリシン、3−アミノ−3−メ
チルアミンなどのアミン化合物;水酸化ナトリウム、水
酸化カリウム、水酸化リチウムなどの無機水酸化化合物
を挙げることが出来る。これらの中で、アンモニア、ア
ルキルアミン、テトラアルキルアンモニウムハイドロオ
キサイド、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを好まし
い例として挙げることが出来、アルキルアミン、テトラ
アルキルアンモニウムハイドロオキサイドが特に好まし
い。これらの塩基性触媒は、1種あるいは2種以上を同
時に使用してもよい。
【0021】上記塩基性触媒の使用量は、化合物(1)
〜(3)中のR1 O−基,R2 O−基,R4 O−基およ
びR5 O−基で表される基の総量1モルに対して、通
常、0.00001〜10モル、好ましくは0.000
05〜5モル、特に好ましくは0.001〜1モル、さ
らに好ましくは0.01〜0.5モルである。特定塩基
性化合物の使用量が上記範囲内であれば、反応中のポリ
マーの析出やゲル化の恐れが少ない。
【0022】このようにして得られる(A)加水分解縮
合物の慣性半径は、GPC(屈折率,粘度,光散乱測
定)法による慣性半径で、好ましくは5〜50nm、さ
らに好ましくは8〜40nm、特に好ましくは9〜20
nmである。加水分解縮合物の慣性半径が5〜50nm
であると、得られるシリカ系膜の比誘電率、機械的強度
に特に優れるものとできる。また、このようにして得ら
れる(A)加水分解縮合物は、粒子状の形態をとってい
ないことにより、基板状への塗布性が優れるという特徴
を有している。粒子状の形態をとっていないことは、例
えば透過型電子顕微鏡観察(TEM)により確認され
る。
【0023】なお、(A)成分中、各成分を完全加水分
解縮合物に換算したときに、化合物(2)は、化合物
(1)〜(3)の総量中、5〜75重量%、好ましくは
10〜70重量%、さらに好ましくは15〜70重量%
である。また、化合物(1)および化合物(3)もしく
はいずれか一方は、化合物(1)〜(3)の総量中、9
5〜25重量%、好ましくは90〜30重量%、さらに
好ましくは85〜30重量%である。化合物(2)が、
化合物(1)〜(3)の総量中、5〜75重量%である
ことが、得られる塗膜の弾性率が高く、かつ低誘電性に
特に優れる。ここで、本発明において、完全加水分解縮
合物とは、化合物(1)〜(3)中のR1 O−基,R2
O−基,R4 O−基およびR5 O−基が100%加水分
解してSiOH基となり、さらに完全に縮合してシロキ
サン構造となったものをいう。また、(A)成分として
は、得られる組成物の貯蔵安定性がより優れるので、化
合物(1)および化合物(2)の加水分解縮合物である
ことが好ましい。
【0024】さらに、(A)加水分解縮合物では、化合
物(1)〜(3)の群から選ばれた少なくとも1種のシ
ラン化合物を、特定塩基性化合物の存在下に加水分解・
縮合して、加水分解縮合物とし、好ましくはその慣性半
径を5〜50nmとなすが、その後、組成物のpHを7
以下に調整することが好ましい。pHを調整する方法と
しては、 pH調整剤を添加する方法、 常圧または減圧下で、組成物中より特定塩基性化合物
を留去する方法、 窒素、アルゴンなどのガスをバブリングすることによ
り、組成物中から特定塩基性化合物を除去する方法、 イオン交換樹脂により、組成物中から特定塩基性化合
物を除く方法、 抽出や洗浄によって特定塩基性化合物を系外に除去す
る方法、などが挙げられる。これらの方法は、それぞ
れ、組み合わせて用いてもよい。
【0025】ここで、上記pH調整剤としては、無機酸
や有機酸が挙げられる。無機酸としては、例えば、塩
酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸、シュウ酸な
どを挙げることができる。また、有機酸としては、例え
ば、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキ
サン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン
酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、アジピン
酸、セバシン酸、没食子酸、酪酸、メリット酸、アラキ
ドン酸、シキミ酸、2−エチルヘキサン酸、オレイン
酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレイン酸、サリチ
ル酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンス
ルホン酸、ベンゼンスルホン酸、モノクロロ酢酸、ジク
ロロ酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、
マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン
酸、酒石酸、コハク酸、フマル酸、イタコン酸、メサコ
ン酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸の加水分解
物、無水マレイン酸の加水分解物、無水フタル酸の加水
分解物などを挙げることができる。これら化合物は、1
種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。
【0026】上記pH調整剤による組成物のpHは、7
以下、好ましくは1〜6に調整される。このように、加
水分解縮合物の慣性半径を5〜50nmとなしたのち、
上記pH調整剤により上記範囲内にpHを調整すること
により、得られる組成物の貯蔵安定性が向上するという
効果が得られる。pH調整剤の使用量は、組成物のpH
が上記範囲内となる量であり、その使用量は、適宜選択
される。
【0027】本発明の加水分解重合体を合成する際に
は、アルコール系溶媒、ケトン系溶媒、アミド系溶媒、
エステル系溶媒および非プロトン系溶媒の群から選ばれ
た少なくとも1種を反応溶剤として使用することが出来
る。ここで、アルコール系溶媒としては、メタノール、
エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n
−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、
t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノー
ル、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t
−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサ
ノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノー
ル、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、ヘ
プタノール−3、n−オクタノール、2−エチルヘキサ
ノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコー
ル、2,6−ジメチルヘプタノール−4、n−デカノー
ル、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニル
アルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec
−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサ
ノール、メチルシクロヘキサノール、3,3,5−トリ
メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、ジア
セトンアルコールなどのモノアルコール系溶媒;
【0028】エチレングリコール、1,2−プロピレン
グリコール、1,3−ブチレングリコール、ペンタンジ
オール−2,4、2−メチルペンタンジオール−2,
4、ヘキサンジオール−2,5、ヘプタンジオール−
2,4、2−エチルヘキサンジオール−1,3、ジエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレ
ングリコール、トリプロピレングリコールなどの多価ア
ルコール系溶媒;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、エチレングリコールモノヘキシル
エーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、
エチレングリコールモノ−2−エチルブチルエーテル、
ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコール
モノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチ
ルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ
レングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ
ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、
ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルなどの多
価アルコール部分エーテル系溶媒;などを挙げることが
できる。これらのアルコール系溶媒は、1種あるいは2
種以上を同時に使用してもよい。
【0029】ケトン系溶媒としては、アセトン、メチル
エチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチル−
n−ブチルケトン、ジエチルケトン、メチル−i−ブチ
ルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、エチル−n−
ブチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジ−i−
ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノ
ン、2−ヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、2,4
−ペンタンジオン、アセトニルアセトン、アセトフェノ
ン、フェンチョンなどのほか、アセチルアセトン、2,
4−ヘキサンジオン、2,4−ヘプタンジオン、3,5
−ヘプタンジオン、2,4−オクタンジオン、3,5−
オクタンジオン、2,4−ノナンジオン、3,5−ノナ
ンジオン、5−メチル−2,4−ヘキサンジオン、2,
2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、
1,1,1,5,5,5−ヘキサフルオロ−2,4−ヘ
プタンジオンなどのβ−ジケトン類などが挙げられる。
これらのケトン系溶媒は、1種あるいは2種以上を同時
に使用してもよい。
【0030】アミド系溶媒としては、ホルムアミド、N
−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルム
アミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,
N−ジメチルアセトアミド、N−エチルアセトアミド、
N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチルプロピオン
アミド、N−メチルピロリドン、N−ホルミルモルホリ
ン、N−ホルミルピペリジン、N−ホルミルピロリジ
ン、N−アセチルモルホリン、N−アセチルピペリジ
ン、N−アセチルピロリジンなどが挙げられる。これら
アミド系溶媒は、1種あるいは2種以上を同時に使用し
てもよい。
【0031】エステル系溶媒としては、ジエチルカーボ
ネート、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ジエチ
ル、酢酸メチル、酢酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ
−バレロラクトン、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピ
ル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブ
チル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸
3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エ
チルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸ベンジル、
酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸
n−ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢
酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレ
ングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリ
コールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコール
モノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノ−
n−ブチルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノメ
チルエーテル、酢酸プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル、酢酸プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル、酢酸プロピレングリコールモノブチルエーテル、酢
酸ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジ
プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジ酢酸グリ
コール、酢酸メトキシトリグリコール、プロピオン酸エ
チル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミ
ル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸
メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミ
ル、マロン酸ジエチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジ
エチルなどが挙げられる。これらエステル系溶媒は、1
種あるいは2種以上を同時に使用してもよい。非プロト
ン系溶媒としては、アセトニトリル、ジメチルスルホキ
シド、N,N,N´,N´−テトラエチルスルファミ
ド、ヘキサメチルリン酸トリアミド、N−メチルモルホ
ロン、N−メチルピロール、N−エチルピロール、N−
メチル−Δ3 −ピロリン、N−メチルピペリジン、N−
エチルピペリジン、N,N−ジメチルピペラジン、N−
メチルイミダゾール、N−メチル−4−ピペリドン、N
−メチル−2−ピペリドン、N−メチル−2−ピロリド
ン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、1,3
−ジメチルテトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノンな
どを挙げることができる。本発明の重合体の合成時の反
応温度としては、通常、0〜100℃、好ましくは15
〜90℃である
【0032】(B)成分 本発明において前記(A)成分に相溶または分散し、沸
点または分解温度が250〜450℃である化合物とし
てはポリアルキレンオキサイド構造を有する化合物、
(メタ)アクリレート系重合体、ビニルアミド系重
合体、芳香族ビニル系重合体、デンドリマー、親
油性化合物と分散剤、超微粒子、糖鎖構造を有する
化合物などを挙げることができる。本発明において、沸
点および分解温度とは1気圧下での温度を示す。 ポリアルキレンオキサイド構造を有する化合物 ここで、ポリアルキレンオキサイド構造としてはポリエ
チレンオキサイド構造、ポリプロピレンオキサイド構
造、ポリテトラメチレンオキサイド構造、ポリブチレン
オキシド構造などが挙げられる。具体的には、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエテチレンア
ルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンステロー
ルエーテル、ポリオキシエチレンラノリン誘導体、アル
キルフェノールホルマリン縮合物の酸化エチレン誘導
体、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロック
コポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレン
アルキルエーテルなどのエーテル型化合物、ポリオキシ
エチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソル
ビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸ア
ルカノールアミド硫酸塩などのエーテルエステル型化合
物、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、エチレン
グリコール脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリド、ポ
リグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステ
ル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ショ糖脂肪
酸エステルなどのエーテルエステル型化合物などを挙げ
ることができる。(D)成分としては、ポリオキシエチ
レンポリオキシプロピレンブロックコポリマーなどのポ
リオキシアルキレンブロックコポリマーが好ましい。ポ
リオキシチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマ
ーとしては下記のようなブロック構造を有する化合物が
挙げられる。 −(A)n−(B)m− −(A)n−(B)m−(A)l- (式中、Aは−CH2CH2O−で表される基を、Bは−
CH2CH(CH3)O−で表される基を示し、nは1〜
90、mは10〜99、lは0〜90の数を示す)
【0033】(メタ)アクリレート系重合体 本発明においてアクリル系重合体を構成するアクリル酸
エステルおよびメタクリル酸エステルとしては、アクリ
ル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステ
ル、アクリル酸アルコキシアルキルエステル、メタクリ
ル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルコキシアルキ
ルエステルなどを挙げることができる。アクリル酸アル
キルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロ
ピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸ペンチル、アクリル酸ヘキシルなどの炭素数
1〜6のアルキルエステル、メタクリル酸アルキルエス
テルとしては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸n-プロピル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、
メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ペンチル、メタクリ
ル酸ヘキシルなどの炭素数1〜6のアルキルエステル、
アクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、アク
リル酸メトキシメチル、アクリル酸エトキシエチル、メ
タクリル酸アルコキシアルキルエステルとしては、メタ
クリル酸メトキシメチル、メタクリル酸エトキシエチル
などを挙げることができる。これらの中でも、メタクリ
ル酸アルキルエステルを使用することが好ましく、特に
メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルなどを使
用することが好ましい。
【0034】本発明において、アクリル系重合体は上記
モノマーにアルコキシシリル基を有するモノマーを共重
合してなることが好ましい。アルコキシシル基を有する
モノマーとしては、メタクリル酸3−(トリメトキシシ
リル)プロピル、メタクリル酸3−(トリエトキシシリ
ル)プロピル、メタクリル酸3−[トリ(メトキシエト
キシ)シリル]プロピル、メタクリル酸3−(メチルジ
メトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3−(メチル
ジエトキシシリル)プロピルなどを挙げることができ
る。アルコキシシリル基を有するモノマーはアクリル系
重合体を構成する全モノマーに通常、0.5〜10モル
%、好ましくは1〜7モル%の割合で含まれる。本発明
においてアクリル系重合体は、上記アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステルおよびアルコキシシリル基を
有するモノマー以外のラジカル重合性モノマーを40モ
ル%以下共重合していてもよい。ラジカル重合性モノマ
ーとしては、アクリル酸、メタクリル酸などの不飽和カ
ルボン酸、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−
ジメチルメタクリルアミドなどの不飽和アミド、アクリ
ロニトリルなどの不飽和ニトリル、メチルビニルケトン
などの不飽和ケトン、スチレン、α-メチルスチレンな
どの芳香族化合物などを挙げることができる。本発明に
おいて、アクリル系重合体のポリスチレン換算数平均分
子量は1000〜100000、好ましくは1000〜
20,000である。 ビニルアミド系重合体 ビニルアミド重合体としては、ポリ(N−ビニルアセト
アミド)、ポリ(N−ビニルピロリドン、ポリ(2−メ
チル−2−オキサゾリン)、ポリ(N、N−ジメチルア
クリルアミド)などが挙げられる。 芳香族ビニル系重合体 芳香族ビニル系重合体としては、ポリスチレン、ポリメ
チルスチレン、ポリα−メチルスチレンなどが挙げられ
る。 デンドリマー デンドリマーとしては、ベンジルエーテル系、フェニル
アセチレン、ポリアミン系、ポリアミド系が挙げられる
が、熱分解性の観点からポリアミン系が好ましい。
【0035】親油性化合物と分散剤 親油性化合物と分散剤は、親油化合物のみでは(A)成
分と広い組成範囲で相溶しないが、分散剤と共存するこ
とによって、(A)成分と広い組成範囲で相溶するもの
である。親油性化合物としては、ポリカルボン酸エステ
ル、例えばジデシルフタレート、ジウンデシルフタレー
ト、ジドデシルフタレート、ジトリデシルフタレート、
トリス(2−エチルヘキシル)トリメリテート、トリデ
シルトリメリテート、トリドデシルトリメリテート、テ
トラブチルピロメリテート、テトラヘキシルトリメリテ
ート、テトラオクチルピロメリテート、ビス(2−エチ
ルヘキシル)ドデカンジオエート、ビスデシルドデカン
ジオエートなどを挙げることができる。これらの親油性
化合物を相溶させる分散剤としては、オクタノール、ラ
ウリルアルコール、デシルアルコール、ウンデシルアル
コールなどの高級アルコールを挙げることができる。分
散剤としての高級アルコールの使用量は親油性化合物に
対し0.1〜10倍量(重量)の範囲で使用できる。 超微粒子 超微粒子は、粒径100nm以下の重合体粒子であっ
て、通常の乳化重合で、乳化剤の種類、乳化剤濃度、攪
拌速度などで粒径を制御されたものであって、芳香族ビ
ニル化合物、(メタ)アクリレート化合物の単量体か
ら、粒径制御のために架橋性単量体を使用して調製され
るものである。 糖鎖構造を有する化合物 糖鎖構造を有する化合物としてはシクロデキストリン、
ショ糖エステル、オリゴ糖、グルコース、フルクトー
ス、マンニット、デンプン糖、D−ソルビット、デキス
トラン、ザンサンガム、カードラン、プルラン、シクロ
アミロース、異性化糖、マルチトール、酢酸セルロー
ス、セルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、メチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロース、キチン、キトサン
などを挙げることができる。
【0036】本発明において、(B)成分としてはア
ルキレンオキサイド構造を有する化合物またはアクリ
レート系重合体を使用することが好ましく、特にアル
キレンオキサイド構造を有する化合物を使用することが
好ましい。(B)成分の使用量は、(A)成分100重
量部(完全加水分解縮合物換算)に対して通常50〜2
50重量部、好ましくは50〜200重量部、特に好ま
しくは50〜150重量部である。(B)成分の使用割
合が50重量部未満であると、比誘電率2.1以下の塗
膜が得られない場合があり、250重量部を越えると塗
膜の塗布性が悪化する。
【0037】(C)有機溶剤 本発明に使用する溶剤としては、先の(A)成分の重合
に使用する有機溶剤を挙げることができ、下記一般式
(4)で表される溶剤が好ましい。 RO(R100) ・・・・・(4) (RおよびRは、それぞれ独立して水素原子、炭素
数1〜4のアルキル基またはCH3CO−から選ばれる
1価の有機基を示し、R10はアルキレン基を示し、e
は1〜2の整数を表す。)
【0038】かかる有機溶剤としては、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、エ
チレングリコールジメチルエーテル、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プロピルエ
ーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレン
グリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレング
リコールモノプロピルエーテルアセテート、エチレング
リコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレング
リコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモ
ノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピル
エーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、
プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレング
リコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジプ
ロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト、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、プロピレングリコールモノブチルエーテルアセテ
ート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジ
プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレ
ングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリ
コールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ
メチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエー
テル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、ジ
プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレ
ングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジプロピ
レングリコールモノプロピルエーテルアセテート、ジプ
ロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを挙
げることが出来、プロピレングリコールモノアルキルエ
ーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルア
セテートが特に好ましい。これら溶剤1は、1種あるい
は2種以上を同時に使用してもよい。
【0039】その他の添加剤 本発明で得られる膜形成用組成物には、さらにコロイド
状シリカ、コロイド状アルミナ、界面活性剤、シランカ
ップリング剤、ラジカル発生剤、トリアゼン化合物など
の成分を添加してもよい。コロイド状シリカとは、例え
ば、高純度の無水ケイ酸を前記親水性有機溶媒に分散し
た分散液であり、通常、平均粒径が5〜30nm、好ま
しくは10〜20nm、固形分濃度が10〜40重量%
程度のものである。このような、コロイド状シリカとし
ては、例えば、日産化学工業(株)製、メタノールシリ
カゾルおよびイソプロパノールシリカゾル;触媒化成工
業(株)製、オスカルなどが挙げられる。コロイド状ア
ルミナとしては、日産化学工業(株)製のアルミナゾル
520、同100、同200;川研ファインケミカル
(株)製のアルミナクリアーゾル、アルミナゾル10、
同132などが挙げられる。
【0040】界面活性剤としては、例えば、ノニオン系
界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活
性剤、両性界面活性剤などが挙げられ、さらには、フッ
素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ポリアルキ
レンオキシド系界面活性剤、ポリ(メタ)アクリレート
系界面活性剤などを挙げることができ、好ましくはフッ
素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤を挙げること
ができる。
【0041】フッ素系界面活性剤としては、例えば1,
1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−
テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テ
トラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレン
グリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)
エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,
2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタ
プロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロ
ロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ
(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エ
ーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、
1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフ
ロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロ
デカン、N−[3−(パーフルオロオクタンスルホンア
ミド)プロピル]-N,N‘−ジメチル−N−カルボキ
シメチレンアンモニウムベタイン、パーフルオロアルキ
ルスルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、
パーフルオロアルキル−N−エチルスルホニルグリシン
塩、リン酸ビス(N−パーフルオロオクチルスルホニル
−N−エチルアミノエチル)、モノパーフルオロアルキ
ルエチルリン酸エステル等の末端、主鎖および側鎖の少
なくとも何れかの部位にフルオロアルキルまたはフルオ
ロアルキレン基を有する化合物からなるフッ素系界面活
性剤を挙げることができる。また、市販品としてはメガ
ファックF142D、同F172、同F173、同F1
83(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、エフト
ップEF301、同303、同352(新秋田化成
(株)製)、フロラードFC−430、同FC−431
(住友スリーエム(株)製)、アサヒガードAG71
0、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−
102、同SC−103、同SC−104、同SC−1
05、同SC−106(旭硝子(株)製)、BM−10
00、BM−1100(裕商(株)製)、NBX−15
((株)ネオス)などの名称で市販されているフッ素系
界面活性剤を挙げることができる。これらの中でも、上
記メガファックF172,BM−1000,BM−11
00,NBX−15が特に好ましい。シリコーン系界面
活性剤としては、例えばSH7PA、SH21PA、S
H30PA、ST94PA(いずれも東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン(株)製などを用いることが出来る。
これらの中でも、上記SH28PA、SH30PAが特
に好ましい。界面活性剤の使用量は、(A)成分(完全
加水分解縮合物)に対して通常0.0001〜10重量
部である。これらは1種あるいは2種以上を同時に使用
しても良い。
【0042】シランカップリング剤としては、例えば3
−グリシジロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ア
ミノグリシジロキシプロピルトリエトキシシラン、3−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリ
シジロキシプロピルメチルジメトキシシラン、1−メタ
クリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルト
リエトキシシラン、2−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、2−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン、3−ウレイドプロピルト
リメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシ
シラン、N−エトキシカルボニル−3−アミノプロピル
トリメトキシシラン、N−エトキシカルボニル−3−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、N−トリエトキシシ
リルプロピルトリエチレントリアミン、N−トリエトキ
シシリルプロピルトリエチレントリアミン、10−トリ
メトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、10−
トリエトキシシリル−1,4,7−トリアザデカン、9
−トリメトキシシリル−3,6−ジアザノニルアセテー
ト、9−トリエトキシシリル−3,6−ジアザノニルア
セテート、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリメト
キシシラン、N−ベンジル−3−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリ
メトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルト
リエトキシシラン、N−ビス(オキシエチレン)−3−
アミノプロピルトリメトキシシラン、N−ビス(オキシ
エチレン)−3−アミノプロピルトリエトキシシランな
どが挙げられる。これらは1種あるいは2種以上を同時
に使用しても良い。
【0043】ラジカル発生剤としては、例えばイソブチ
リルパーオキサイド、α、α’ビス(ネオデカノイルパ
ーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、クミルパーオキシ
ネオデカノエート、ジ−nプロピルパーオキシジカーボ
ネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、
1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデ
カノエート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パ
ーオキシジカーボネート、1−シクロヘキシル−1−メ
チルエチルパーオキシネオデカノエート、ジ−2−エト
キシエチルパーオキシジカーボネート、ジ(2−エチル
ヘキシルパーオキシ)ジカーボネート、t−ヘキシルパ
ーオキシネオデカノエート、ジメトキブチルパーオキシ
ジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキシブチル
パーオキシ)ジカーボネート、t−ブチルパーオキシネ
オデカノエート、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキ
サイド、t−ヘキシルパーオキシピバレート、t−ブチ
ルパーオキシピバレート、3,5,5−トリメチルヘキ
サノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイ
ド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキ
サイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキ
シ2−エチルヘキサノエート、スクシニックパーオキサ
イド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(2−エチルヘキ
サノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−
1−メチルエチルパーオキシ2−エチルヘキサノエー
ト、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエー
ト、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、
m−トルオイルアンドベンゾイルパーオキサイド、ベン
ゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチ
レート、ジ−t−ブチルパーオキシ−2−メチルシクロ
ヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−
3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス
(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−
ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチ
ルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキ
シ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ−t−
ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、1,1−
ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロデカン、t−ヘキ
シルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブ
チルパーオキシマレイン酸、t−ブチルパーオキシ−
3,3,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパ
ーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ジ
(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパ
ーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパ
ーオキシ2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘ
キシルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−
2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブ
チルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチル
パーオキシ)ブタン、t−ブチルパーオキシベンゾエー
ト、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルパーオキ
シ)バレレート、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレ
ート、α、α’ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプ
ロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジ
メチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサ
ン、t−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチル
パーオキサイド、p−メンタンヒドロパーオキサイド、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキ
シ)ヘキシン−3、ジイソプロピルベンゼンヒドロパー
オキサイド、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイ
ド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオ
キサイド、クメンヒドロパーオキサイド、t−ヘキシル
ヒドロパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイ
ド、2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン等を
挙げることができる。ラジカル発生剤の配合量は、重合
体100重量部に対し、0.1〜10重量部が好まし
い。これらは1種あるいは2種以上を同時に使用しても
良い。
【0044】トリアゼン化合物としては、例えば、1,
2−ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル)ベンゼン、
1,3−ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル)ベンゼ
ン、1,4−ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル)ベ
ンゼン、ビス(3,3−ジメチルトリアゼニルフェニ
ル)エーテル、ビス(3,3−ジメチルトリアゼニルフ
ェニル)メタン、ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル
フェニル)スルホン、ビス(3,3−ジメチルトリアゼ
ニルフェニル)スルフィド、2,2−ビス〔4−(3,
3−ジメチルトリアゼニルフェノキシ)フェニル〕−
1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、
2,2−ビス〔4−(3,3−ジメチルトリアゼニルフ
ェノキシ)フェニル〕プロパン、1,3,5−トリス
(3,3−ジメチルトリアゼニル)ベンゼン、2,7−
ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル)−9,9−ビス
[4−(3,3−ジメチルトリアゼニル)フェニル]フ
ルオレン、2,7−ビス(3,3−ジメチルトリアゼニ
ル)−9,9−ビス[3−メチル−4−(3,3−ジメ
チルトリアゼニル)フェニル]フルオレン、2,7−ビ
ス(3,3−ジメチルトリアゼニル)−9,9−ビス
[3−フェニル−4−(3,3−ジメチルトリアゼニ
ル)フェニル]フルオレン、2,7−ビス(3,3−ジ
メチルトリアゼニル)−9,9−ビス[3−プロペニル
−4−(3,3−ジメチルトリアゼニル)フェニル]フ
ルオレン、2,7−ビス(3,3−ジメチルトリアゼニ
ル)−9,9−ビス[3−フルオロ−4−(3,3−ジ
メチルトリアゼニル)フェニル]フルオレン、2,7−
ビス(3,3−ジメチルトリアゼニル)−9,9−ビス
[3,5−ジフルオロ−4−(3,3−ジメチルトリア
ゼニル)フェニル]フルオレン、2,7−ビス(3,3
−ジメチルトリアゼニル)−9,9−ビス[3−トリフ
ルオロメチル−4−(3,3−ジメチルトリアゼニル)
フェニル]フルオレンなどが挙げられる。これらは1種
あるいは2種以上を同時に使用しても良い。
【0045】このようにして得られる本発明の組成物の
全固形分濃度は、好ましくは、2〜30重量%であり、
使用目的に応じて適宜調整される。組成物の全固形分濃
度が2〜30重量%であると、塗膜の膜厚が適当な範囲
となり、保存安定性もより優れるものである。なお、こ
の全固形分濃度の調整は、必要であれば、濃縮および有
機溶剤による希釈によって行われる。本発明の組成物
を、シリコンウエハ、SiO2ウエハ、SiNウエハな
どの基材に塗布する際には、スピンコート、浸漬法、ロ
ールコート法、スプレー法などの塗装手段が用いられ
る。この際の膜厚は、乾燥膜厚として、1回塗りで厚さ
0.02〜2.5μm程度、2回塗りでは厚さ0.04
〜5.0μm程度の塗膜を形成することができる。その
後、常温で乾燥するか、あるいは80〜600℃程度の
温度で、通常、5〜240分程度加熱して乾燥すること
により、ガラス質または巨大高分子の絶縁膜を形成する
ことができる。この際の加熱方法としては、ホットプレ
ート、オーブン、ファーネスなどを使用することが出
来、加熱雰囲気としては、大気下、窒素雰囲気、アルゴ
ン雰囲気、真空下、酸素濃度をコントロールした減圧下
などで行うことができる。また、電子線や紫外線を照射
することによっても塗膜を形成させることができる。ま
た、上記塗膜の硬化速度を制御するため、必要に応じ
て、段階的に加熱したり、窒素、空気、酸素、減圧など
の雰囲気を選択することができる。このようにして得ら
れる本発明のシリカ系膜は、膜密度が、通常、0.35
〜1.2g/cm3 、好ましくは0.4〜1.1g/c
3 、さらに好ましくは0.5〜1.0g/cm3 であ
る。膜密度が0.35g/cm3 未満では、塗膜の機械
的強度が低下し、一方、1.2g/cm3 を超えると低
比誘電率が得られない。また、本発明のシリカ系膜は、
BJH法による細孔分布測定において、10nm以上の
空孔が認められず、微細配線間の層間絶縁膜材料として
好ましい。さらに、本発明のシリカ系膜は、吸水性が低
い点に特徴を有し、例えば、塗膜を127℃、2.5a
tm、100%RHの環境に1時間放置した場合、放置
後の塗膜のIRスペクトル観察からは塗膜への水の吸着
は認められない。この吸水性は、本発明における膜形成
用組成物に用いられる化合物(1)のテトラアルコキシ
シラン類の量により、調整することができる。さらに、
本発明のシリカ系膜の比誘電率は、通常、2.1〜1.
2、好ましくは2.1〜1.5、さらに好ましくは2.
1〜1.6である。
【0046】このようにして得られる層間絶縁膜は、塗
膜の吸湿率が小さく、かつ比誘電率2.1以下を示すこ
とから、LSI、システムLSI、DRAM、SDRA
M、RDRAM、D−RDRAMなどの半導体素子用層
間絶縁膜やエッチングストッパー膜、半導体素子の表面
コート膜などの保護膜、多層レジストを用いた半導体作
製工程の中間層、多層配線基板の層間絶縁膜、液晶表示
素子用の保護膜や絶縁膜などの用途に有用である。
【0047】
【実施例】以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的
に説明する。ただし、以下の記載は、本発明の態様例を
概括的に示すものであり、特に理由なく、かかる記載に
より本発明は限定されるものではない。なお、実施例お
よび比較例中の部および%は、特記しない限り、それぞ
れ重量部および重量%であることを示している。また、
各種の評価は、次のようにして行なった。
【0048】慣性半径 下記条件によるゲルパーミエーションクロマトグラフィ
ー(GPC)(屈折率,粘度,光散乱測定)法により測
定した。試料溶液:シラン化合物の加水分解縮合物を、
固形分濃度が0.25%となるように、10mMのLi
Brを含むメタノールで希釈し、GPC(屈折率,粘
度,光散乱測定)用試料溶液とした。 装置:東ソー(株)製、GPCシステム モデル GPC−8020 東ソー(株)製、カラム Alpha5000/3000 ビスコテック社製、粘度検出器および光散乱検出器 モデル T−60 デュアルメーター キャリア溶液:10mMのLiBrを含むメタノール キャリア送液速度:1ml/min カラム温度:40℃
【0049】比誘電率 8インチシリコンウエハ上に、スピンコート法を用いて
組成物試料を塗布し、ホットプレート上で90℃で3分
間、窒素雰囲気200℃で3分間基板を乾燥し、さらに
50mTorrの減圧下420℃の縦型ファーネスで1
時間基板を焼成した。得られた膜に、蒸着法によりアル
ミニウム電極パターンを形成させ比誘電率測定用サンプ
ルを作成した。該サンプルを周波数100kHzの周波
数で、横河・ヒューレットパッカード(株)製、HP1
6451B電極およびHP4284AプレシジョンLC
Rメータを用いてCV法により当該塗膜の比誘電率を測
定した。
【0050】塗膜吸湿率 8インチシリコンウエハ上に、スピンコート法を用いて
組成物試料を塗布し、ホットプレート上で90℃で3分
間、窒素雰囲気200℃で3分間基板を乾燥し、さらに
50mTorrの減圧下420℃の縦型ファーネスで1
時間基板を焼成した。得られた基板を127℃、2.5
atm、100%RHの環境に1時間放置した後、ホッ
トプレート上100℃で5分間基板を焼成した。この基
板に関して、吸湿性をTDS装置(電子科学製、EMD
−WA100S型)を用いて評価した。評価条件は、以
下通りである。すなわち、1℃/sec.の昇温速度で
室温から600℃まで加熱してTDSスペクトルを測定
し、水のフラグメント(M/Z=18)の室温から40
0℃までの面積を膜厚500nm換算で求める。その
際、8インチシリコンウエハ上に形成したCVD法Si
O2 膜の水のフラグメント(M/Z=18)の面積を
同様にして求め、両者の面積比(組成物/CVD法Si
O2 )で吸湿性を評価した。 ○:塗膜の吸湿性がCVD法SiO2 膜以下。 ×:塗膜の吸湿性がCVD法SiO2 膜超える。
【0051】合成例1 石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール470.
9g、イオン交換水226.5gと25%水酸化テトラ
メチルアンモニウム水溶液17.2gを入れ、均一に攪
拌した。この溶液にメチルトリメトキシシラン44.9
gとテトラエトキシシラン68.6gの混合物を添加し
た。溶液を55℃に保ったまま、2時間反応を行った。
この溶液に20%硝酸水溶液50gを添加し、十分攪拌
した後、室温まで冷却した。この溶液にプロピレングリ
コールモノプロピルエーテル400gを加え、その後、
50℃のエバポレーターを用いて溶液を10%(完全加
水分解縮合物換算)となるまで濃縮し、その後、マレイ
ン酸の10%プロピレングリコールモノプロピルエーテ
ル溶液10gを添加し、反応液を得た。このようにし
て得られた縮合物等の慣性半径は、20.9nmであっ
た。
【0052】合成例2 石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール470.
9g、イオン交換水226.5gと25%水酸化テトラ
メチルアンモニウム水溶液17.2gを入れ、均一に攪
拌した。この溶液にメチルトリメトキシシラン44.9
gとテトラエトキシシラン68.6gの混合物を2時間
かけて添加した。溶液を59℃に保ったまま、5時間反
応を行った。この溶液に20%硝酸水溶液50gを添加
し、十分攪拌した後、室温まで冷却した。この溶液にプ
ロピレングリコールモノプロピルエーテル400gを加
え、その後、50℃のエバポレーターを用いて溶液を1
0%(完全加水分解縮合物換算)となるまで濃縮し、そ
の後、マレイン酸の10%プロピレングリコールモノプ
ロピルエーテル溶液10gを添加し、反応液を得た。
このようにして得られた縮合物等の慣性半径は、17.
9nmであった。
【0053】合成例3 石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール470.
9g、イオン交換水233.3gと25%水酸化カリウ
ム水溶液10.4gを入れ、均一に攪拌した。この溶液
にメチルトリメトキシシラン44.9gとテトラエトキ
シシラン68.6gの混合物を添加した。溶液を52℃
に保ったまま、2時間反応を行った。この溶液に20%
硝酸水溶液50gを添加し、十分攪拌した後、室温まで
冷却した。この溶液にプロピレングリコールモノプロピ
ルエーテル400gを加え、その後、50℃のエバポレ
ーターを用いて溶液を10%(完全加水分解縮合物換
算)となるまで濃縮し、その後、マレイン酸の10%プ
ロピレングリコールモノプロピルエーテル溶液10gを
添加し、反応液を得た。このようにして得られた縮合
物等の慣性半径は、24.6nmであった。
【0054】合成例4 石英製セパラブルフラスコに、蒸留エタノール470.
9g、イオン交換水226.5gと25%水酸化テトラ
メチルアンモニウム水溶液17.2gを入れ、均一に攪
拌した。この溶液にメチルトリメトキシシラン44.9
gとテトラエトキシシラン68.6gの混合物を添加し
た。溶液を55℃に保ったまま、2時間反応を行った。
この溶液に20%硝酸水溶液50gを添加し、十分攪拌
した後、室温まで冷却した。この溶液にプロピレングリ
コールモノエチルエーテル400gを加え、その後、5
0℃のエバポレーターを用いて溶液を10%(完全加水
分解縮合物換算)となるまで濃縮し、その後、マレイン
酸の10%プロピレングリコールモノエチルエーテル溶
液10gを添加し、反応液を得た。このようにして得
られた縮合物等の慣性半径は、19.9nmであった。
【0055】比較合成例1 石英製セパラブルフラスコに、メチルトリメトキシシラ
ン154.24g、テトラメトキシシラン288.83
gと蒸留プロピレングリコールモノエチルエーテル25
0gを溶解し、マレイン酸10gを溶解したイオン交換
水297gを1時間かけて溶液に滴下した。この溶液を
50℃で3時間反応し、溶液にプロピレングリコールモ
ノプロピルエーテル400gを加えた。この溶液を50
℃のエバポレーターを用いて溶液を20%(完全加水分
解縮合物換算)となるまで濃縮し、その後、マレイン酸
の10%プロピレングリコールモノプロピルエーテル溶
液10gを添加し、反応液を得た。このようにして得
られた縮合物等の慣性半径は、0.2nmであった。
【0056】実施例1 合成例1で得られた反応液中の(A)成分100重量
部に対して、重量平均分子量2,000のポリエチレン
グリコールを120重量部添加した。この溶液を0.2
μm孔径のテフロン(登録商標)製フィルターでろ過を
行い本発明の膜形成用組成物を得た。得られた組成物を
スピンコート法でシリコンウエハ上に塗布した。塗膜の
比誘電率は2.01と非常に低い値であり、塗膜はCV
D法SiO2膜以下の低い吸湿率を示した。
【0057】実施例2〜8 表1に示す組成で膜形成用組成物を作製し、実施例1と
同様に評価を行った。評価結果を表1に併せて示す。
【0058】
【表1】 *PE−61:ポリエチレンオキシドブロック−ポリプ
ロピレンオキシドブロック−ポリエチレンオキシドブロ
ック共重合体(三洋化成社製ニュポールPE61)
【0059】比較例1 合成例4で得られた反応液のみを使用したこと以外は
実施例1と同様にして塗膜の評価を行った。
【0060】比較例2 比較合成例1で得られた反応液中の(A)成分100
重量部に対して、重量平均分子量2,000のポリエチ
レングリコールを120重量部添加したこと以外は実施
例1と同様にして塗膜の評価を行った。
【0061】参考例1 合成例4で得られた反応液中の(A)成分100重量
部に対して、重量平均分子量2,000のポリエチレン
グリコールを40重量部添加したこと以外は実施例1と
同様にして塗膜の評価を行った。塗膜の比誘電率は2.
18と低い値であったが、目的の比誘電率2.1以下の
塗膜は得られなかった。
【0062】参考例2 合成例4で得られた反応液中の(A)成分100重量
部に対して、重量平均分子量2,000のポリエチレン
グリコールを300重量部添加したこと以外は実施例1
と同様にして塗膜の評価を行ったが、塗膜塗布時に多数
のストリエーションが発生し、塗布性に劣るものであっ
た。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、(A)アルコキシシラ
ンを塩基性触媒と水の存在下加水分解および縮合物もし
くはその一方、(B)前記(A)成分に相溶または分散
し、沸点または分解温度が250〜450℃である化合
物、(C)有機溶剤を含有する組成物を使用すること
で、塗膜の吸湿率が小さく、2.1以下の比誘電率を示
す膜形成用組成物(層間絶縁膜用材料)を提供すること
が可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 183/14 C09D 183/14 H01L 21/312 H01L 21/312 C 21/316 21/316 G (72)発明者 山田 欣司 東京都中央区築地二丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 Fターム(参考) 4J038 AA011 CG142 CH032 CH042 CH132 CJ182 DF012 DL021 DL031 HA176 HA306 HA441 JB01 KA04 MA09 NA21 PA19 PB09 PC01 PC02 5F058 AA04 AA10 AC03 AF04 AG01 AH02 BA07 BA20 BC05 BF46 BH01 BJ02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)下記一般式(1)で表される化
    合物、下記一般式(2)で表される化合物および下記一
    般式(3)で表される化合物の群から選ばれた少なくと
    も1種のシラン化合物を塩基性触媒と水の存在下で加水
    分解し、縮合した加水分解縮合物、 Ra Si(OR14-a ・・・・・(1) (式中、Rは水素原子、フッ素原子または1価の有機
    基、R1 は1価の有機基、aは1〜2の整数を示す。) Si(OR24 ・・・・・(2) (式中、R2 は1価の有機基を示す。) R3 b (R4 O)3-b Si−(R7d −Si(OR53-c6 c・・(3) 〔式中、R3 〜R6 は同一または異なり、それぞれ1価
    の有機基、bおよびcは同一または異なり、0〜2の数
    を示し、R7 は酸素原子、フェニレン基または−(CH
    2n −で表される基(ここで、nは1〜6の整数であ
    る)、dは0または1を示す。〕 (B)前記(A)成分に相溶または分散し、沸点または
    分解温度が250〜450℃である化合物および (C)有機溶剤を含有することを特徴とする膜形成用組
    成物。
  2. 【請求項2】 (A)成分に対する(B)成分の使用割
    合が、(A)成分100重量部(完全加水分解縮合物換
    算)に対して、(B)成分50〜250重量部であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の膜形成用組成物。
  3. 【請求項3】 (B)成分がポリアルキレンオキシド構
    造を有する化合物またはアクリル系重合体であることを
    特徴とする請求項1〜2記載の膜形成用組成物。
  4. 【請求項4】 塩基性触媒がアンモニア、アルキルアミ
    ン、テトラアルキルアンモニウムハイドロオキサイド、
    水酸化ナトリウム、水酸化カリウムの群から選ばれる少
    なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜3記載
    の膜形成用組成物。
  5. 【請求項5】 (C)成分が下記一般式(4)で表され
    る有機溶剤であることを特徴とする請求項1〜4記載の
    膜形成用組成物。 RO(R100) ・・・・・(4) (RおよびRは、それぞれ独立して水素原子、炭素
    数1〜4のアルキル基またはCH3CO−から選ばれる
    1価の有機基を示し、R10はアルキレン基を示し、e
    は1〜2の整数を表す。)
  6. 【請求項6】 (C)成分がエチレングリコールモノア
    ルキルエーテル、エチレングリコールジアルキルエーテ
    ル、エチレングリコールモノアルキルエーテルアセテー
    ト、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロ
    ピレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリ
    コールモノアルキルエーテルアセテート、ジプロピレン
    グリコールモノアルキルエーテル、ジプロピレングリコ
    ールジアルキルエーテル、ジプロピレングリコールモノ
    アルキルエーテルアセテートの群から選ばれる少なくと
    も1種であることを特徴とする請求項5記載の膜形成用
    組成物。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6項いずれかに記載の膜形成
    用組成物を基板に塗布し、加熱することを特徴とする膜
    の形成方法。
  8. 【請求項8】 請求項7記載の膜の形成方法によって得
    られるシリカ系膜。
  9. 【請求項9】 塗膜の比誘電率が2.1以下であること
    を特徴とする請求項8記載のシリカ系膜。
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