絶縁膜形成用組成物、絶縁膜、およびその製造方法
【課題】 均一に塗膜形成可能な組成物、良好な面状を有し、低誘電率である絶縁膜および該絶縁膜の製造方法を提供する。
【解決手段】 一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物、該組成物を用いた絶縁膜の製造方法及び該絶縁膜。
【化１】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【解決手段】 一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物、該組成物を用いた絶縁膜の製造方法及び該絶縁膜。
【化１】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁材料の形成に有用な組成物、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、適当な均一な厚さを有する塗膜が形成可能で、誘電率特性などに優れた絶縁膜形成用組成物、絶縁膜の製造方法および絶縁膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、気相成長（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、ＳＯＧ（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誘電率の層間絶縁膜が開発されている。
【０００３】
かかる状況下、エタノール中、環状カルボシランから得られるポリオルガノシロキサンに界面活性剤を添加して空孔を形成し、より誘電率を下げる方法が知られている。（非特許文献１）しかしながら、均一な塗膜の形成が難しく安定に膜を作製できないという問題点があった。
【０００４】
【非特許文献１】サイエンス（Science）、２００３年、第３０２巻、第２６６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、均一に塗膜形成可能な組成物、良好な面状を有し、低い誘電率を有する絶縁膜、および、該絶縁膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の手段より達成されることが見出された。
（１）一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物。
【０００７】
【化１】
【０００８】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【０００９】
（２）Ｘ1が炭素原子であり、Ｌ1がアルキレン基であることを特徴とする上記（１）に記
載の絶縁膜形成用組成物。
【００１０】
（３）ｍが０であることを特徴とする上記（１）に記載の絶縁膜形成用組成物。
（４）有機溶剤が、エーテル基、エステル基及びカルボニル基の少なくとも一つを有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
（５）更に無機プロトン酸または有機プロトン酸を含む上記（１）〜（４）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【００１１】
（６）水を含む上記（１）〜（５）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
（７）界面活性剤を含む上記（１）〜（６）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【００１２】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物から形成された絶縁膜。
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体素子などにおける層間絶縁膜として使用するのに適した、低比誘電率を有する絶縁膜を安定に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の絶縁膜形成用組成物は、上記したように、一般式（１）により表されるシラン化合物および特定有機溶剤を含むことを特徴とするものである。この組成物を使用すると、安定に均一な塗膜が作成でき、非常に低い比誘電率を有する絶縁膜を得ることができる。
【００１５】
【化２】
【００１６】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【００１７】
一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4は、各々独立に、水素原子または置換基を表す。
Ｒ1〜Ｒ4で表される置換基としては、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子）、炭素数１〜１０の直鎖、分岐、環状のアルキル基（メチル、ｔ−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等）、炭素数２〜１０のアルケニル基（ビニル、プロペニル等）、炭素数２〜１０のアルキニル基（エチニル、フェニルエチニル等）、炭素数６〜２０のアリール基（フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル等）、炭素数２〜１０のアシル基（ベンゾイル等）、炭素数1〜１０のアルコキシ基（メトキシ、エトキシ、i−プロポキシ、ｔ−ブトキシ等）炭素数３〜１０のシリルオキシ基（トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ｔ−ブチルジメチルシリルオキシ等）、炭素数６〜２０
のアリールオキシ基（フェノキシ等）、炭素数２〜１０のアシルオキシ基（アセチルオキシ、エチルカルボニルオキシ等）、水酸基等が好ましい。
【００１８】
さらに好ましい置換基は塩素原子、炭素数１〜５の直鎖、分岐、環状のアルキル基、炭素数２〜５のアルケニル基、炭素数２〜５のアルキニル基、炭素数１〜５のアルコキシ基である。
これらの置換基はさらに別の置換基で置換されていてもよい。
【００１９】
Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは、加水分解性基である。Ｒ1及びＲ2としての加水分解性基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シリルオキシ基などが挙げられる。
Ｒ1及びＲ2として好ましいのは、置換もしくは無置換のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基など）であり、最も好ましいのは、炭素数１〜５の無置換のアルコキシ基である。
【００２０】
Ｒ1〜Ｒ4で表される置換基は、同じあるいは異なる置換基同士それぞれが連結して多量体あるいは環を形成してもよい。形成される環は、５〜８員環が好ましく、５〜６員環がより好ましい。
【００２１】
Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表すが、炭素原子が好ましい。
【００２２】
Ｌ1は２価の連結基を表す。連結基の例としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳｉＲＲ‘−（Ｒ，Ｒ’はアルキル基、アリール基を表わす）又はこれらを２つ以上組み合わせてなる連結基等が挙げられる。上記連結基のうち、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基であり、特に好ましくはメチレン、エチレン基、ビニレン基である。
【００２３】
ｍは０または１を表わす。ｍは０が好ましい。
【００２４】
ｍが０の場合、ｎは３〜５の整数を表わす。ｍが１の場合、ｎは２〜３の整数を表わす。
【００２５】
ｎで示される繰り返し単位のなかで複数のＲ1〜Ｒ4、Ｘ1およびＬ1は、互いに同じ基であってもよいし、異なっていてもよい。
また、一般式（１）により表される化合物が単結合または連結基を介して連結した構造をとってもよい。
【００２６】
以下に一般式（１）の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
【化３】
【００２８】
【化４】
【００２９】
一般式（１）で表される化合物の分子量は、一般的には２００〜１０００、好ましくは２５０〜９００である。
【００３０】
一般式（１）で表される化合物は、シリコンの化学において広く知られた技法を使用して容易に調製することができ、例えば、Tetrahedron Letters,３４巻、１３号、２１１１頁（１９９３年）等に記載されている方法により合成できる。
【００３１】
本発明の絶縁膜形成用組成物は、これらの一般式（１）で表される化合物を単独で使用しても、あるいは２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
また、一般式（１）で表される化合物とともに、絶縁膜形成用組成物に添加される、公知なシリコン化合物（例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランなど）を併用してもよい。
【００３３】
材料の膜特性を向上させるため、必要に応じて、添加してもよい他のシラン化合物の例として、下記一般式(Ａ)で表される有機ケイ素化合物又はそれらをモノマーとするポリマーが挙げられる。
【００３４】
【化５】
【００３５】
一般式（Ａ）中、Ｒaはアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、Ｒbは、水素原子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表す。これらの基は更に置換基を有していてもよい。
ｑは０〜３の整数を表し、ｑ又は４−ｑが２以上のとき、Ｒa又はＲbはそれぞれ同一でも異なってもよい。また、該化合物同士は、Ｒa又はＲbの置換基により互いに連結し、多量体を形成してもよい。
【００３６】
ｑは０〜２が好ましく、Ｒbはアルキル基が好ましい。さらにｑが０のときの好ましい
化合物の例としては、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等が挙げられ、ｑが１又は２のときの好ましい化合物の例としては以下の化合物が挙げられる。
【００３７】
【化６】
【００３８】
一般式（Ａ）で表される化合物など他のシラン化合物を併用する場合、一般式（１）で表される化合物に対して、１〜２００モル％の範囲で用いるのが好ましく、１０〜１００モル％の範囲で用いるのがより好ましい。
【００３９】
一般式（１）で表される化合物、必要により他のシラン化合物を併用して、いわゆるゾルゲル反応により加水分解物あるいは縮合物を得る。
【００４０】
一般式（１）で表される化合物を加水分解、縮合させる際に、一般式（１）で表される化合物、必要により他のシラン化合物を含むシラン化合物の総量１モル当たり０．５〜１５０モルの水を用いることが好ましく、１〜１００モルの水を加えることが特に好ましい。添加する水の量は、面状の点から０．５モル以上が好ましく、加水分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化防止の点から１５０モル以下が好ましい。
【００４１】
一般式（１）で表される化合物を加水分解、縮合させる際に、酸触媒、又は金属キレート化合物を使用することが好ましい。
【００４２】
酸触媒としては、無機あるいは有機のプロトン酸が好ましい。無機プロトン酸としては
、塩酸、硫酸、フッ酸、リン酸類（Ｈ3ＰＯ4、Ｈ3ＰＯ3、Ｈ4Ｐ2Ｏ7、Ｈ5Ｐ3Ｏ10、メタ
リン酸、ヘキサフルオロリン酸など）、硼酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロ硼酸、ヘキサフルオロ砒素酸、臭化水素酸など、あるいはタングストリン酸、タングテンペルオキソ錯体などの固体酸等が挙げられる。無機プロトン酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸が好ましく、塩酸、硝酸が特に好ましい。
【００４３】
有機プロトン酸としては、カルボン酸類（シュウ酸、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、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、メロット酸、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、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ｐ−アミノ安息香酸、ギ酸、マロン酸、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、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など）、リン酸エステル類（例えばＣ数１〜３０、リン酸メチルエステル、リン酸プロピルエステル、リン酸ドデシルエステル、リン酸フェニルエステル、リン酸ジメチルエステル、リン酸ジドデシルエステルなど）、亜リン酸エステル類（例えばＣ数１〜３０、亜リン酸メチルエステル、亜リン酸ドデシルエステル、亜リン酸ジエチルエステル、亜リン酸ジイソプロピル、亜リン酸ジドデシルエステルなど）、スルホン酸類（例えばＣ数１〜１５、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ヘキサフルオロベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルスルホン酸など）、カルボン酸類（シュウ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など）、イミド類（例えばビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸、トリフルオロメタンスルホニルトリフルオロアセトアミドなど）、ホスホン酸類（例えばＣ数１〜３０、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、１，５−ナフタレンビスホスホン酸など）などの低分子化合物、あるいは、ナフィオンに代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー、側鎖にリン酸基を有するポリ（メタ）アクリレート（特開２００１−１１４８３４号）、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン（特開平６−９３１１１号）、スルホン化ポリエーテルスルホン（特開平１０−４５９１３号）、スルホン化ポリスルホン（特開平９−２４５８１８号）などのプトロン酸部位を有する高分子化合物が挙げられる。
有機プロトン酸としてはカルボン酸が特に好ましい。
【００４４】
上記触媒の使用量は、総量として、一般式（１）で表される化合物などシラン化合物１モルに対して、通常０．００００１〜１０モル、好ましくは０．００００５〜５モルである。触媒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。
【００４５】
一般式（１）で表される化合物を加水分解及び縮合する温度は通常０〜１００℃、好ましくは１０〜９０℃である。時間は通常５分〜２００時間、好ましくは１０分〜４０時間である。
【００４６】
加水分解、縮合に用いる溶媒は、溶質であるシラン化合物を溶解するものであれば特に制限はないが、好ましくはケトン類（シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等）、カーボネート化合物（エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等）、複素環化合物（３−メチル−２−オキサゾリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、環状エーテル類（ジオキサン、テトラヒドロフラン等）、鎖状エーテル類（ジエチルエーテル、エチ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メチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリ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、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、トリエチ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モノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等）、アルコール類（メタノール、エタノール等）、多価アルコール類（エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等）、ニトリル化合物（アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、２−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、γ-ブチロラクトン、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等）、非プロトン極性物質（ジメチルスルホキシド、スルホラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等）、非極性溶媒（トルエン、キシレン、メシチレン等）、塩素系溶媒（メチレンジクロリド、エチレンジクロリド等）、ジイソプロピルベンゼン、水等を用いることができる。
【００４７】
上記の中でも、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メチルエーテルなどのエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、γ−ブチロラクトンなどのエステル類、エチレンカーボネートなど
のカーボネート類、シクロヘキサノンなどのケトン類、非プロトン性極性物質、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、非極性溶媒、水が好ましい。これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００４８】
上記の中でも、好ましい溶剤としては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メチルエーテル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、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エ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、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンを挙げることができる。
【００４９】
〔組成物〕
本発明の組成物は、通常、一般式（１）で表される化合物自体、上記で調製された一般式（１）で表される化合物の加水分解物及び縮合物の少なくともいずれかを有機溶剤に溶解して調製される。この組成物調製時の溶媒は、加水分解、縮合に用いる溶媒と同じでも異なっていてもよい。
【００５０】
該有機溶媒は、均質な膜を得るために、沸点が８５℃以上２５０℃以下であることが好ましい。また、低誘電率の観点から分子中にエーテル基、エステル基、またはカルボニル基を有する溶媒であることがさらに好ましい。
【００５１】
これらの観点から、好ましい溶剤としては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メチルエーテル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、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エ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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
【００５２】
これらの好ましい有機溶媒の使用量はそれ以外の有機溶媒を含む全溶媒量の２５質量％以上であり、３０質量％が好ましく、５０質量％がより好ましい。
【００５３】
本発明の組成物の全固形分濃度は、好ましくは、２〜３０質量％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質量％であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、また組成物の保存安定性もより優れるものである。
【００５４】
本発明の組成物を塗布、乾燥、好ましくは加熱することにより、良好な絶縁材料を形成することができる。特に、良好な絶縁膜を提供することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
この際の膜厚は、乾燥膜厚として、１回塗りで厚さ０．０５〜１．５μｍ程度、２回塗りでは厚さ０．１〜３μｍ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分程度加熱することにより、ガラス質または巨大高分子、またはその混合物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。
【００５７】
より具体的には、本発明の組成物を、例えばスピンコート法により、基板（通常は金属配線を有する基板）上に塗布し、３００℃以下の温度で第一の熱処理を行うことにより溶媒を乾燥させるとともに、組成物に含まれるシロキサンを架橋させ、次いで３００℃より高く４５０℃以下の温度（好ましくは３３０〜４００℃）で、一般的には１分〜１０時間、第二の熱処理（アニール）を行うことにより低誘電率の絶縁膜を形成できる。
【００５８】
本発明の組成物に界面活性剤等の空孔形成剤を添加して多孔質化することにより、さらに誘電率を低下させることが好ましい。界面活性剤の添加は、一般式（１）で表わされる化合物の加水分解、縮合時に予め添加しておくのが好ましい。
界面活性剤の例としてはノニオン型界面活性剤、４級アンモニウム塩型界面活性剤等が挙げられるが、４級アンモニウム塩型界面活性剤が好ましい。例えば、特開２００４−３０７６９４号公報に記載された４級アンモニウム塩型界面活性剤などが好ましい。
空孔形成剤は、本発明の組成物の全固形物質量の５〜８０％が好ましく、１０〜７０％がより好ましく、１５〜６０％がもっとも好ましい。
【００５９】
本発明の組成物により形成した絶縁膜の上には、シリコン酸化膜等の別の絶縁膜を、例えば気相成長法等により、形成してもよい。これは、本発明により形成した絶縁膜を外気と遮断し、膜中に残留している水素やフッ素の減少を抑制するのに効果があるからである。また、この別の絶縁膜は、その後の工程での処理（例えばＣＭＰによる平坦化等の処理）で本発明による絶縁膜が損傷を被るのを防止するのにも有効である。
【実施例】
【００６０】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
【００６１】
〔合成例１：化合物１−１の合成〕
Tetrahedron Letters、第３４巻、第１３号、第２１１１頁（１９９３年）に記載の方法を用いて化合物１−１を合成した。
【００６２】
〔合成例２：膜形成用組成物Ｅ−１の合成〕
化合物（１−１）１．０ｇと塩化セチルトリメチルアンモニウム０．３４６ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの塩酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−１を作製した。
【００６３】
〔合成例３：膜形成用組成物Ｅ−２の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテル２．４７ｇとエタノール２．４７ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６４】
〔合成例４：比較用組成物Ｃ−１の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテル０．９８ｇとエタノール３．９４ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６５】
〔合成例５：比較用組成物Ｃ−２の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をエタノール４．９３ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６６】
〔合成例６：膜形成用組成物Ｅ−３の合成〕
合成例２で、使用した塩酸水溶液を０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６７】
〔合成例７：膜形成用組成物Ｅ−４の合成〕
化合物（１−１）０．５ｇとテトラエトキシシラン１．０１ｇおよびセチルトリメチルアンモニウム０．１７３ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−４を作製した。
【００６８】
〔合成例８：膜形成用組成物Ｅ−５の合成〕
化合物（１−１）１ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−５を作製した。
【００６９】
〔合成例９：比較用組成物Ｃ−３の合成〕
合成例８で、使用した溶媒をエタノール４．９３ｇに替えたほかは合成例８と同様にして組成物Ｃ−３を作製した。
【００７０】
〔絶縁膜の作製〕
上記のようにして調製した組成物の各々について、シリコン基板上に膜厚４０００Ａでスピンコートし、ホットプレート上で１５０℃１分間にわたって乾燥を行い、溶剤を除去した。次いで、乾燥後のシリコン基板をクリーンオーブンに移し、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素中で４００℃３０分間にわたって熱処理を行い、絶縁膜を形成した。
【００７１】
〔面状の評価〕
各絶縁膜について光学顕微鏡を用いて５０倍、１５００倍の倍率で面状を以下のように評価した。
○：ムラあるいはブツは認められず問題ない。
△：数点のムラあるいはブツが認められた。
×：膜全体にわたり多数のムラあるいはブツが認められた。
【００７２】
〔比誘電率の測定〕
上記で得られた絶縁膜を温度２４℃湿度５０％の条件で２４時間放置した後、フォーディメンジョンズ社製水銀プローブとヒューレットパッカード社製ＨＰ４２８５Ａ ＬＣＲメーターを用い１ＭＨｚで比誘電率（測定温度２５℃）を測定した。
面状の評価結果および比誘電率の測定結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
本発明に従った実施例の絶縁膜は、良好な面状であり、誘電率が小さいことがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁材料の形成に有用な組成物、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、適当な均一な厚さを有する塗膜が形成可能で、誘電率特性などに優れた絶縁膜形成用組成物、絶縁膜の製造方法および絶縁膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などにおける層間絶縁膜として、気相成長（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、ＳＯＧ（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誘電率の層間絶縁膜が開発されている。
【０００３】
かかる状況下、エタノール中、環状カルボシランから得られるポリオルガノシロキサンに界面活性剤を添加して空孔を形成し、より誘電率を下げる方法が知られている。（非特許文献１）しかしながら、均一な塗膜の形成が難しく安定に膜を作製できないという問題点があった。
【０００４】
【非特許文献１】サイエンス（Science）、２００３年、第３０２巻、第２６６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、均一に塗膜形成可能な組成物、良好な面状を有し、低い誘電率を有する絶縁膜、および、該絶縁膜の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の手段より達成されることが見出された。
（１）一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物。
【０００７】
【化１】
【０００８】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【０００９】
（２）Ｘ1が炭素原子であり、Ｌ1がアルキレン基であることを特徴とする上記（１）に記
載の絶縁膜形成用組成物。
【００１０】
（３）ｍが０であることを特徴とする上記（１）に記載の絶縁膜形成用組成物。
（４）有機溶剤が、エーテル基、エステル基及びカルボニル基の少なくとも一つを有することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
（５）更に無機プロトン酸または有機プロトン酸を含む上記（１）〜（４）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【００１１】
（６）水を含む上記（１）〜（５）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
（７）界面活性剤を含む上記（１）〜（６）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【００１２】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物から形成された絶縁膜。
（９）上記（１）〜（７）のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半導体素子などにおける層間絶縁膜として使用するのに適した、低比誘電率を有する絶縁膜を安定に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の絶縁膜形成用組成物は、上記したように、一般式（１）により表されるシラン化合物および特定有機溶剤を含むことを特徴とするものである。この組成物を使用すると、安定に均一な塗膜が作成でき、非常に低い比誘電率を有する絶縁膜を得ることができる。
【００１５】
【化２】
【００１６】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【００１７】
一般式（１）において、Ｒ1〜Ｒ4は、各々独立に、水素原子または置換基を表す。
Ｒ1〜Ｒ4で表される置換基としては、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、または沃素原子）、炭素数１〜１０の直鎖、分岐、環状のアルキル基（メチル、ｔ−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル等）、炭素数２〜１０のアルケニル基（ビニル、プロペニル等）、炭素数２〜１０のアルキニル基（エチニル、フェニルエチニル等）、炭素数６〜２０のアリール基（フェニル、１−ナフチル、２−ナフチル等）、炭素数２〜１０のアシル基（ベンゾイル等）、炭素数1〜１０のアルコキシ基（メトキシ、エトキシ、i−プロポキシ、ｔ−ブトキシ等）炭素数３〜１０のシリルオキシ基（トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ｔ−ブチルジメチルシリルオキシ等）、炭素数６〜２０
のアリールオキシ基（フェノキシ等）、炭素数２〜１０のアシルオキシ基（アセチルオキシ、エチルカルボニルオキシ等）、水酸基等が好ましい。
【００１８】
さらに好ましい置換基は塩素原子、炭素数１〜５の直鎖、分岐、環状のアルキル基、炭素数２〜５のアルケニル基、炭素数２〜５のアルキニル基、炭素数１〜５のアルコキシ基である。
これらの置換基はさらに別の置換基で置換されていてもよい。
【００１９】
Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは、加水分解性基である。Ｒ1及びＲ2としての加水分解性基としては、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシルオキシ基、シリルオキシ基などが挙げられる。
Ｒ1及びＲ2として好ましいのは、置換もしくは無置換のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基など）であり、最も好ましいのは、炭素数１〜５の無置換のアルコキシ基である。
【００２０】
Ｒ1〜Ｒ4で表される置換基は、同じあるいは異なる置換基同士それぞれが連結して多量体あるいは環を形成してもよい。形成される環は、５〜８員環が好ましく、５〜６員環がより好ましい。
【００２１】
Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表すが、炭素原子が好ましい。
【００２２】
Ｌ1は２価の連結基を表す。連結基の例としては、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＳｉＲＲ‘−（Ｒ，Ｒ’はアルキル基、アリール基を表わす）又はこれらを２つ以上組み合わせてなる連結基等が挙げられる。上記連結基のうち、好ましくは、アルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基であり、特に好ましくはメチレン、エチレン基、ビニレン基である。
【００２３】
ｍは０または１を表わす。ｍは０が好ましい。
【００２４】
ｍが０の場合、ｎは３〜５の整数を表わす。ｍが１の場合、ｎは２〜３の整数を表わす。
【００２５】
ｎで示される繰り返し単位のなかで複数のＲ1〜Ｒ4、Ｘ1およびＬ1は、互いに同じ基であってもよいし、異なっていてもよい。
また、一般式（１）により表される化合物が単結合または連結基を介して連結した構造をとってもよい。
【００２６】
以下に一般式（１）の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
【化３】
【００２８】
【化４】
【００２９】
一般式（１）で表される化合物の分子量は、一般的には２００〜１０００、好ましくは２５０〜９００である。
【００３０】
一般式（１）で表される化合物は、シリコンの化学において広く知られた技法を使用して容易に調製することができ、例えば、Tetrahedron Letters,３４巻、１３号、２１１１頁（１９９３年）等に記載されている方法により合成できる。
【００３１】
本発明の絶縁膜形成用組成物は、これらの一般式（１）で表される化合物を単独で使用しても、あるいは２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
また、一般式（１）で表される化合物とともに、絶縁膜形成用組成物に添加される、公知なシリコン化合物（例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシランなど）を併用してもよい。
【００３３】
材料の膜特性を向上させるため、必要に応じて、添加してもよい他のシラン化合物の例として、下記一般式(Ａ)で表される有機ケイ素化合物又はそれらをモノマーとするポリマーが挙げられる。
【００３４】
【化５】
【００３５】
一般式（Ａ）中、Ｒaはアルキル基、アリール基又はヘテロ環基を表し、Ｒbは、水素原子、アルキル基、アリール基又はシリル基を表す。これらの基は更に置換基を有していてもよい。
ｑは０〜３の整数を表し、ｑ又は４−ｑが２以上のとき、Ｒa又はＲbはそれぞれ同一でも異なってもよい。また、該化合物同士は、Ｒa又はＲbの置換基により互いに連結し、多量体を形成してもよい。
【００３６】
ｑは０〜２が好ましく、Ｒbはアルキル基が好ましい。さらにｑが０のときの好ましい
化合物の例としては、テトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等が挙げられ、ｑが１又は２のときの好ましい化合物の例としては以下の化合物が挙げられる。
【００３７】
【化６】
【００３８】
一般式（Ａ）で表される化合物など他のシラン化合物を併用する場合、一般式（１）で表される化合物に対して、１〜２００モル％の範囲で用いるのが好ましく、１０〜１００モル％の範囲で用いるのがより好ましい。
【００３９】
一般式（１）で表される化合物、必要により他のシラン化合物を併用して、いわゆるゾルゲル反応により加水分解物あるいは縮合物を得る。
【００４０】
一般式（１）で表される化合物を加水分解、縮合させる際に、一般式（１）で表される化合物、必要により他のシラン化合物を含むシラン化合物の総量１モル当たり０．５〜１５０モルの水を用いることが好ましく、１〜１００モルの水を加えることが特に好ましい。添加する水の量は、面状の点から０．５モル以上が好ましく、加水分解および縮合反応中のポリマーの析出やゲル化防止の点から１５０モル以下が好ましい。
【００４１】
一般式（１）で表される化合物を加水分解、縮合させる際に、酸触媒、又は金属キレート化合物を使用することが好ましい。
【００４２】
酸触媒としては、無機あるいは有機のプロトン酸が好ましい。無機プロトン酸としては
、塩酸、硫酸、フッ酸、リン酸類（Ｈ3ＰＯ4、Ｈ3ＰＯ3、Ｈ4Ｐ2Ｏ7、Ｈ5Ｐ3Ｏ10、メタ
リン酸、ヘキサフルオロリン酸など）、硼酸、硝酸、過塩素酸、テトラフルオロ硼酸、ヘキサフルオロ砒素酸、臭化水素酸など、あるいはタングストリン酸、タングテンペルオキソ錯体などの固体酸等が挙げられる。無機プロトン酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸が好ましく、塩酸、硝酸が特に好ましい。
【００４３】
有機プロトン酸としては、カルボン酸類（シュウ酸、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、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、メロット酸、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、モノクロロ酢酸、ジクロロ酢酸、トリクロロ酢酸、ｐ−アミノ安息香酸、ギ酸、マロン酸、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、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など）、リン酸エステル類（例えばＣ数１〜３０、リン酸メチルエステル、リン酸プロピルエステル、リン酸ドデシルエステル、リン酸フェニルエステル、リン酸ジメチルエステル、リン酸ジドデシルエステルなど）、亜リン酸エステル類（例えばＣ数１〜３０、亜リン酸メチルエステル、亜リン酸ドデシルエステル、亜リン酸ジエチルエステル、亜リン酸ジイソプロピル、亜リン酸ジドデシルエステルなど）、スルホン酸類（例えばＣ数１〜１５、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ヘキサフルオロベンゼンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ドデシルスルホン酸など）、カルボン酸類（シュウ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、安息香酸、置換安息香酸など）、イミド類（例えばビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸、トリフルオロメタンスルホニルトリフルオロアセトアミドなど）、ホスホン酸類（例えばＣ数１〜３０、メチルホスホン酸、エチルホスホン酸、フェニルホスホン酸、ジフェニルホスホン酸、１，５−ナフタレンビスホスホン酸など）などの低分子化合物、あるいは、ナフィオンに代表されるパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマー、側鎖にリン酸基を有するポリ（メタ）アクリレート（特開２００１−１１４８３４号）、スルホン化ポリエーテルエーテルケトン（特開平６−９３１１１号）、スルホン化ポリエーテルスルホン（特開平１０−４５９１３号）、スルホン化ポリスルホン（特開平９−２４５８１８号）などのプトロン酸部位を有する高分子化合物が挙げられる。
有機プロトン酸としてはカルボン酸が特に好ましい。
【００４４】
上記触媒の使用量は、総量として、一般式（１）で表される化合物などシラン化合物１モルに対して、通常０．００００１〜１０モル、好ましくは０．００００５〜５モルである。触媒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。
【００４５】
一般式（１）で表される化合物を加水分解及び縮合する温度は通常０〜１００℃、好ましくは１０〜９０℃である。時間は通常５分〜２００時間、好ましくは１０分〜４０時間である。
【００４６】
加水分解、縮合に用いる溶媒は、溶質であるシラン化合物を溶解するものであれば特に制限はないが、好ましくはケトン類（シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２−ヘプタノン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等）、カーボネート化合物（エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等）、複素環化合物（３−メチル−２−オキサゾリジノン、ジメチルイミダゾリジノン、Ｎ−メチルピロリドン等）、環状エーテル類（ジオキサン、テトラヒドロフラン等）、鎖状エーテル類（ジエチルエーテル、エチ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メチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、ポリ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、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）、トリエチ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モノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル等）、アルコール類（メタノール、エタノール等）、多価アルコール類（エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリン等）、ニトリル化合物（アセトニトリル、グルタロジニトリル、メトキシアセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等）、エステル類（酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、ピルビン酸プロピル、２−メトキシエチルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、γ-ブチロラクトン、リン酸エステル、ホスホン酸エステル等）、非プロトン極性物質（ジメチルスルホキシド、スルホラン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等）、非極性溶媒（トルエン、キシレン、メシチレン等）、塩素系溶媒（メチレンジクロリド、エチレンジクロリド等）、ジイソプロピルベンゼン、水等を用いることができる。
【００４７】
上記の中でも、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メチルエーテルなどのエーテル類、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、γ−ブチロラクトンなどのエステル類、エチレンカーボネートなど
のカーボネート類、シクロヘキサノンなどのケトン類、非プロトン性極性物質、テトラヒドロフランなどの環状エーテル類、非極性溶媒、水が好ましい。これらは単独で用いても２種以上を併用してもよい。
【００４８】
上記の中でも、好ましい溶剤としては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メチルエーテル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、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エ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、エチレンカーボネート、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトン、キシレン、メシチレン、ジイソプロピルベンゼンを挙げることができる。
【００４９】
〔組成物〕
本発明の組成物は、通常、一般式（１）で表される化合物自体、上記で調製された一般式（１）で表される化合物の加水分解物及び縮合物の少なくともいずれかを有機溶剤に溶解して調製される。この組成物調製時の溶媒は、加水分解、縮合に用いる溶媒と同じでも異なっていてもよい。
【００５０】
該有機溶媒は、均質な膜を得るために、沸点が８５℃以上２５０℃以下であることが好ましい。また、低誘電率の観点から分子中にエーテル基、エステル基、またはカルボニル基を有する溶媒であることがさらに好ましい。
【００５１】
これらの観点から、好ましい溶剤としては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メチルエーテル、２−ヘプタノン、シクロヘキサノン、γ−ブチロラクトン、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エ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、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、酢酸ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルム
アミド、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。
【００５２】
これらの好ましい有機溶媒の使用量はそれ以外の有機溶媒を含む全溶媒量の２５質量％以上であり、３０質量％が好ましく、５０質量％がより好ましい。
【００５３】
本発明の組成物の全固形分濃度は、好ましくは、２〜３０質量％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質量％であると、塗膜の膜厚が適当な範囲となり、また組成物の保存安定性もより優れるものである。
【００５４】
本発明の組成物を塗布、乾燥、好ましくは加熱することにより、良好な絶縁材料を形成することができる。特に、良好な絶縁膜を提供することができる。
【００５５】
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。
【００５６】
この際の膜厚は、乾燥膜厚として、１回塗りで厚さ０．０５〜１．５μｍ程度、２回塗りでは厚さ０．１〜３μｍ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分程度加熱することにより、ガラス質または巨大高分子、またはその混合物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。
【００５７】
より具体的には、本発明の組成物を、例えばスピンコート法により、基板（通常は金属配線を有する基板）上に塗布し、３００℃以下の温度で第一の熱処理を行うことにより溶媒を乾燥させるとともに、組成物に含まれるシロキサンを架橋させ、次いで３００℃より高く４５０℃以下の温度（好ましくは３３０〜４００℃）で、一般的には１分〜１０時間、第二の熱処理（アニール）を行うことにより低誘電率の絶縁膜を形成できる。
【００５８】
本発明の組成物に界面活性剤等の空孔形成剤を添加して多孔質化することにより、さらに誘電率を低下させることが好ましい。界面活性剤の添加は、一般式（１）で表わされる化合物の加水分解、縮合時に予め添加しておくのが好ましい。
界面活性剤の例としてはノニオン型界面活性剤、４級アンモニウム塩型界面活性剤等が挙げられるが、４級アンモニウム塩型界面活性剤が好ましい。例えば、特開２００４−３０７６９４号公報に記載された４級アンモニウム塩型界面活性剤などが好ましい。
空孔形成剤は、本発明の組成物の全固形物質量の５〜８０％が好ましく、１０〜７０％がより好ましく、１５〜６０％がもっとも好ましい。
【００５９】
本発明の組成物により形成した絶縁膜の上には、シリコン酸化膜等の別の絶縁膜を、例えば気相成長法等により、形成してもよい。これは、本発明により形成した絶縁膜を外気と遮断し、膜中に残留している水素やフッ素の減少を抑制するのに効果があるからである。また、この別の絶縁膜は、その後の工程での処理（例えばＣＭＰによる平坦化等の処理）で本発明による絶縁膜が損傷を被るのを防止するのにも有効である。
【実施例】
【００６０】
本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。なお、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
【００６１】
〔合成例１：化合物１−１の合成〕
Tetrahedron Letters、第３４巻、第１３号、第２１１１頁（１９９３年）に記載の方法を用いて化合物１−１を合成した。
【００６２】
〔合成例２：膜形成用組成物Ｅ−１の合成〕
化合物（１−１）１．０ｇと塩化セチルトリメチルアンモニウム０．３４６ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの塩酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−１を作製した。
【００６３】
〔合成例３：膜形成用組成物Ｅ−２の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテル２．４７ｇとエタノール２．４７ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６４】
〔合成例４：比較用組成物Ｃ−１の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をプロピレングリコールモノメチルエーテル０．９８ｇとエタノール３．９４ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６５】
〔合成例５：比較用組成物Ｃ−２の合成〕
合成例２で、使用した溶媒をエタノール４．９３ｇに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６６】
〔合成例６：膜形成用組成物Ｅ−３の合成〕
合成例２で、使用した塩酸水溶液を０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌに替えたほかは合成例２と同様にして組成物Ｅ−２を作製した。
【００６７】
〔合成例７：膜形成用組成物Ｅ−４の合成〕
化合物（１−１）０．５ｇとテトラエトキシシラン１．０１ｇおよびセチルトリメチルアンモニウム０．１７３ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−４を作製した。
【００６８】
〔合成例８：膜形成用組成物Ｅ−５の合成〕
化合物（１−１）１ｇをプロピレングリコールモノメチルエーテル３．７ｇとエタノール１．２３ｇに溶解させた溶液中に０．１Ｍの硝酸水溶液０．５ｍｌと水１ｍｌの混合物を滴下した。滴下終了後３０分反応させ、本発明の組成物Ｅ−５を作製した。
【００６９】
〔合成例９：比較用組成物Ｃ−３の合成〕
合成例８で、使用した溶媒をエタノール４．９３ｇに替えたほかは合成例８と同様にして組成物Ｃ−３を作製した。
【００７０】
〔絶縁膜の作製〕
上記のようにして調製した組成物の各々について、シリコン基板上に膜厚４０００Ａでスピンコートし、ホットプレート上で１５０℃１分間にわたって乾燥を行い、溶剤を除去した。次いで、乾燥後のシリコン基板をクリーンオーブンに移し、酸素濃度１０ｐｐｍ以下の窒素中で４００℃３０分間にわたって熱処理を行い、絶縁膜を形成した。
【００７１】
〔面状の評価〕
各絶縁膜について光学顕微鏡を用いて５０倍、１５００倍の倍率で面状を以下のように評価した。
○：ムラあるいはブツは認められず問題ない。
△：数点のムラあるいはブツが認められた。
×：膜全体にわたり多数のムラあるいはブツが認められた。
【００７２】
〔比誘電率の測定〕
上記で得られた絶縁膜を温度２４℃湿度５０％の条件で２４時間放置した後、フォーディメンジョンズ社製水銀プローブとヒューレットパッカード社製ＨＰ４２８５Ａ ＬＣＲメーターを用い１ＭＨｚで比誘電率（測定温度２５℃）を測定した。
面状の評価結果および比誘電率の測定結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
【００７４】
本発明に従った実施例の絶縁膜は、良好な面状であり、誘電率が小さいことがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物。
【化１】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【請求項２】
Ｘ1が炭素原子であり、Ｌ1がアルキレン基であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項３】
ｍが０であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項４】
有機溶剤が、エーテル基、エステル基及びカルボニル基の少なくとも一つを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絶縁膜形成用組成物。
【請求項５】
更に無機プロトン酸または有機プロトン酸を含む請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項６】
水を含む請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項７】
界面活性剤を含む請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物から形成された絶縁膜。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【請求項１】
一般式（１）により表される化合物、その加水分解物、及び／または、それらの縮合物、及び、溶媒を含有し、全溶媒中、沸点が８５℃〜２５０℃の有機溶剤が２５質量％以上占めることを特徴とする絶縁膜形成用組成物。
【化１】
式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＲ4は、各々独立に、水素原子または置換基である。ただし、Ｒ1及びＲ2のうち少なくとも１つは加水分解性基を表す。Ｘ1は炭素原子またはケイ素原子を表す。Ｌ1は２価の連結基を表す。ｍは０または１を表し、ｍが０の場合ｎは３〜５の整数を表し、ｍが１の場合ｎは２〜３の整数を表す。
【請求項２】
Ｘ1が炭素原子であり、Ｌ1がアルキレン基であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項３】
ｍが０であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項４】
有機溶剤が、エーテル基、エステル基及びカルボニル基の少なくとも一つを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絶縁膜形成用組成物。
【請求項５】
更に無機プロトン酸または有機プロトン酸を含む請求項１〜４のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項６】
水を含む請求項１〜５のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項７】
界面活性剤を含む請求項１〜６のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の絶縁膜形成用組成物から形成された絶縁膜。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の組成物を基板上に塗布した後、焼成することを特徴とする絶縁膜の製造方法。
【公開番号】特開２００７−４５９６６（Ｐ２００７−４５９６６Ａ）
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３３２９４（Ｐ２００５−２３３２９４）
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年２月２２日（２００７．２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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