(57)【要約】【課題】低い誘電率を維持しながら、耐電圧の低下が少ない多孔質シリカ膜を形成し得る多孔質シリカ膜形成用塗布液を提供する。【解決手段】式（１）で示されるシラン化合物の少なくとも１種を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤と有機溶剤とを含有してなる多孔質シリカ膜形成用塗布液。Ｑ１ａ−Ｓｉ−（ＯＲ１）４−ａ　　　　　　　（１）（式中、Ｑ１は、水素原子またはフッ素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基、置換されていてもよいアリール基を表し、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基またはＲ２ＣＯ基を表し、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ２は、水素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基またはフェニル基を表し、ａは０〜２の整数を表す。）【特許請求の範囲】
【請求項１】
式（１）で示されるシラン化合物の少なくとも１種を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤と有機溶剤とを含有してなる多孔質シリカ膜形成用塗布液。
Ｑ１ａ−Ｓｉ−（ＯＲ１）４−ａ　　　　　　　（１）
（式中、Ｑ１は、水素原子またはフッ素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基、置換されていてもよいアリール基を表し、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基またはＲ２ＣＯ基を表し、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ２は、水素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基またはフェニル基を表し、ａは０〜２の整数を表す。）
【請求項２】
両性界面活性剤が、ベタイン型界面活性剤、スルホベタイン型界面活性剤およびアミンオキシド型界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の両性界面活性剤である請求項１記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項３】
両性界面活性剤が、スルホベタイン型界面活性剤およびアミンオキシド型界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の両性界面活性剤である請求項１または２記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項４】
両性界面活性剤が、炭素数６〜１６のアルキル基および炭素数６〜１６のアルコキシアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも１種の基を分子内に有する両性界面活性剤である請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項５】
両性界面活性剤の含有量が、シラン化合物１ｍｏｌに対して０．０５〜０．５ｍｏｌである請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項６】
Ｑ１が炭素数１〜６のアルキル基または置換されていてもよいアリール基であり、ａが１または２である請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項７】
式（１）で示されるシラン化合物を縮合せしめて得た樹脂が、ＧＰＣによるポリスチレン換算の重量平均分子量が１０００以上５００００以下の樹脂である請求項１〜６のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項８】
式（１）で示されるシラン化合物を縮合せしめて得た樹脂の含有量が５〜３０重量％である請求項１〜６のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項９】
有機溶剤が、大気圧下の沸点が１００〜２５０℃である有機溶剤の少なくとも１種を１０重量％以上含有する請求項１〜８のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項１０】
有機溶剤が、エーテル系有機溶剤、エステル系溶剤またはケトン類有機溶剤を含有する請求項１〜９のいずれかに記載の多孔質シリカ膜形成用塗布液。
【請求項１１】
請求項１〜１０の多孔質シリカ膜形成用塗布液を基板に塗布し、熱処理することを特徴とする多孔質シリカ膜の形成方法。
【請求項１２】
４００℃以下の温度で熱処理する請求項１１記載の多孔質シリカ膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多孔質シリカ膜形成用塗布液および多孔質シリカ膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体デバイスは配線微細化に伴って、電子信号の伝達速度が遅くなる、いわゆる配線遅延が問題となっている。配線遅延を解決するためには、絶縁膜の性能を向上して配線間の干渉を低減することが必要であることから、低誘電率の絶縁膜の開発が試みられている。
例えば、特開２０００−３５１９１１号公報には、陽イオン界面活性剤の存在下、有機シラン、水およびアルコールを含む有機シラン液を加熱して、加水分解縮合せしめて得た多孔質シリカ膜が開示されているが、誘電率は低いものの、陽イオン界面活性剤に由来するハロゲンイオンが残存するため、耐電圧が低下するという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、低い誘電率を維持しながら、耐電圧の低下が少ない多孔質シリカ膜を形成し得る多孔質シリカ膜形成用塗布液を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記したような問題がない多孔質シリカ膜形成用塗布液を見出すべく、鋭意検討を重ねた結果、下記式（１）で示されるシラン化合物を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤とを含有してなる塗布液が、低い誘電率を維持しながら、耐電圧の低下が少ない多孔質シリカ膜を形成し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００５】
即ち、本発明は、式（１）で示されるシラン化合物の少なくとも１種を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤と有機溶剤とを含有してなる多孔質シリカ膜形成用塗布液を提供するものである。
Ｑ１ａ−Ｓｉ−（ＯＲ１）４−ａ　　　　　　　（１）
（式中、Ｑ１は、水素原子またはフッ素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基、置換されていてもよいアリール基を表し、Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基またはＲ２ＣＯ基を表し、同一であっても異なっていてもよく、Ｒ２は、水素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基またはフェニル基を表し、ａは０〜２の整数を表す。）
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の多孔質シリカ膜形成用塗布液は、式（１）で示されるシラン化合物の少なくとも１種を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤と有機溶剤とを含有してなる。
Ｑ１ａ−Ｓｉ−（ＯＲ１）４−ａ　　　　　　　（１）
式中、Ｑ１は、水素原子またはフッ素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基、置換されていてもよいアリール基を表す。
Ｒ１は、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基またはＲ２ＣＯ基を表し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
Ｒ２は、水素原子を表すか、炭素数１〜６のアルキル基またはフェニル基を表す。
ａは０〜２の整数を表す。
【０００７】
本発明の多孔質シリカ膜形成用塗布液において、Ｑ１が炭素数１〜６のアルキル基または置換されていてもよいアリール基で、かつａが１または２であることが、水分等の吸着が抑制され、経時的な電気特性の悪化を抑制できるため好ましい。
【０００８】
炭素数１〜６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ヘキシル基などが挙げられる。
置換されていてもよいアリール基の置換基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基などの炭素数１〜３のアルキル基が挙げられる。
置換されていてもよいアリール基としては、例えば、フェニル基、トルイル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、ジメチルナフチル基、トリメチルナフチル基などが挙げられる。
Ｒ２ＣＯ基としては、例えば、ホルミル基、アセチル基、プロピオニル基、フェニルカルボニル基などが挙げられる。
【０００９】
式（１）で示されるシラン化合物としては、例えば、
ａ＝０のシラン化合物；
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラヘキシルオキシシラン、テトラフェノキシシラン、テトラトルイルオキシシラン、テトラアセトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、プロポキシトリエトキシシラン、メトキシトリアセトキシシラン、プロポキシトリアセトキシシラン、フェノキシトリメトキシシラン、フェノキシトリエトキシシラン、フェノキシトリアセトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、ジメトキシジフェノキシシラン、ジメトキシジアセトキシシラン、ジエトキシジエトキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、ジエトキシジフェノキシシラン、ジエトキシジアセトキシシラン
【００１０】
ａ＝１のシラン化合物；
トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリプロポキシシラン、トリブトキシシラン、トリヘキシルオキシシラン、トリフェノキシシラン、トリアセトキシシラン、ジエトキシプロポキシシラン、ジエトキシブトキシシラン、ジエトキシフェノキシシラン、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、フルオロトリプロポキシシラン、フルオロトリブトキシシラン、フルオロトリヘキシルオキシシラン、フルオロトリフェノキシシラン、フルオロトリアセトキシシラン、フルオロジエトキシプロポキシシラン、フルオロジエトキシフェノキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、メチルトリヘキシルオキシシラン、メチルトリフェノキシシラン、メチルトリアセトキシシラン、メチルジエトキシプロポキシシラン、メチルジエトキシフェノキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシシラン、エチルトリヘキシルオキシシラン、エチルトリフェノキシシラン、エチルトリアセトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、ブチルトリブトキシシラン、ブチルトリヘキシルオキシシラン、ブチルトリフェノキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、ヘキシルトリプロポキシシラン、ヘキシルトリブトキシシラン、ヘキシルトリヘキシルオキシシラン、ヘキシルトリフェノキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリプロポキシシラン、フェニルトリブトキシシラン、フェニルトリヘキシルオキシシラン、フェニルトリフェノキシシラン、トルイルトリエトキシシラン、トルイルトリプロポキシシラン、トルイルトリブトキシシラン、トルイルトリヘキシルオキシシラン、トルイルトリフェノキシシラン、エチルフェニルトリエトキシシラン、エチルフェニルトリプロポキシシラン、エチルフェニルトリブトキシシラン、エチルフェニルトリヘキシルオキシシラン、エチルフェニルトリフェノキシシラン、ジメチルフェニルトリエトキシシラン、ジメチルフェニルトリプロポキシシラン、ジメチルフェニルトリブトキシシラン、ジメチルフェニルトリヘキシルオキシシラン、ジメチルフェニルトリフェノキシシラン、
【００１１】
ａ＝２のシラン化合物；
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシシラン、ジメチルジブトキシシラン、ジメチルジヘキシルオキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロポキシシラン、ジエチルジブトキシシラン、ジエチルジヘキシルオキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン、ジエチルジアセトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジブチルジプロポキシシラン、ジブチルジブトキシシラン、ジブチルジヘキシルオキシシラン、ジブチルジフェノキシシラン、ジブチルジアセトキシシラン、ジヘキシルジメトキシシラン、ジヘキシルジエトキシシラン、ジヘキシルジプロポキシシラン、ジヘキシルジブトキシシラン、ジヘキシルジヘキシルオキシシラン、ジヘキシルジフェノキシシラン、ジヘキシルジアセトキシシラン、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、ジフェニルジプロポキシシラン、ジフェニルジブトキシシラン、ジフェニルジヘキシルオキシシラン、ジフェニルジフェノキシシラン、ジフェニルジアセトキシシラン、ジトルイルジメトキシシラン、ジトルイルジエトキシシラン、ジトルイルジプロポキシシラン、ジトルイルジブトキシシラン、ジトルイルジヘキシルオキシシラン、ジトルイルジフェノキシシラン、ジトルイルジアセトキシシラン
などが挙げられる。
【００１２】
シラン化合物を縮合せしめて得た樹脂の塗布液中の濃度は、５〜３０重量％であることが好ましく、より好ましくは８〜２０重量％である。５重量％未満では、得られる多孔質シリカ膜が薄膜化し、半導体デバイス絶縁膜で通常、使用される膜厚０．１〜３μｍを得るために重ね塗りなどが必要となる傾向があり、３０重量％を超えると、塗布液の粘度が上昇し、送液等の操作が煩雑になる傾向がある。
【００１３】
本発明で使用される樹脂は、その製造方法は特に限定されないが、例えば、式（１）示されるシラン化合物を、塩酸、硫酸、硝酸、亜硫酸等の酸触媒または水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等のアルカリ触媒の存在下、加水分解して縮合することにより製造することができる。塩酸、硫酸等の強酸の触媒を用いる場合には、酢酸、プロピオン酸等の低級カルボン酸を水の代わりに用いてもよい。
本発明で用いる樹脂の重量平均分子量は、ＧＰＣによるポリスチレン換算分子量で１０００〜５００００であることが好ましく、より好ましくは２０００〜１００００である。重量平均分子量が１０００未満では、塗布性の悪化および多孔質シリカ膜を得るための焼成時間が長くなる傾向がある。重量平均分子量が５００００を超えると、得られるシリカ膜の内部応力が高くなり、クラック等の塗膜劣化が生じる傾向があり、凹凸のある基板に塗布する場合は、凹部へ塗布液が入りこみにくい（Ｇａｐ−Ｆｉｌｌが悪くなる）傾向がある。
【００１４】
本発明で用いられる両性界面活性剤は、分子内に４級アンモニウム基、３級チオニウム基、４級ホスホニウム基等のカチオン性基と、カルボキル基、スルホキシル基、ホスホキシル基、オキシド基等のアニオン性基とが共存し、分子内または分子間で電気的に中和されている界面活性剤を意味する。
【００１５】
両性界面活性剤は、ベタイン型界面活性剤、スルホベタイン型界面活性剤およびアミンオキシド型界面活性剤からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１６】
これらの中で、カチオン性基が４級アンモニウム基である界面活性剤は熱分解性が良好であるため好ましく、式（３）で示される基を分子内に有するベタイン型界面活性剤、式（４）で示される基を分子内に有するスルホベタイン型界面活性剤または式（５）で示される基を分子内に有するアミンオキシド型界面活性剤がより好ましい。
【００１７】
2004002579.tif 000002
（３）
【００１８】
2004002579.tif 000003
（４）
【００１９】
2004002579.tif 000004
（５）
式中、Ｘ１〜Ｘ３は、それぞれ独立に、炭素数１〜１６のアルキル基またはフェニル基を表し、Ｘ１〜Ｘ３の少なくとも１つは炭素数４〜１６のアルキル基である。
炭素数１〜１６のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基などが挙げられ、これらは分岐していてもよい。
炭素数４〜１６のアルキル基としては、例えば、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基などが挙げられ、これらは分岐していてもよい。
Ｙは２価の有機基を表す。２価の有機基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基などのアルキレン基、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基などのアルケニレン基、フェニレン基、トルイレン基、ジメチルフェニレン基、トリメチルフェニレン基、テトラメチルフェニレン基、エチルフェニレン基、ジエチルフェニレン基、プロピレンフェニレン基、ナフチレン基、メチルナフチレン基、ジメチルナフチレン基などのアルキル基で置換されていてもよいアリーレン基などが挙げられる。
【００２０】
式（３）で示されるベタイン型界面活性剤としては、例えば、ヘキシルジメチルアンモニオアセテート、デシルジメチルアンモニオアセテート、ドデシルジメチルアンモニオアセテート、ヘキサデシルジメチルアンモニオアセテート、デシルジエチルアンモニオアセテート、ドデシルジエチルアンモニオアセテート、ヘキサデシルジエチルアンモニオアセテート、デシルジプロピルアンモニオアセテート、ドデシルジプロピルアンモニオアセテート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオアセテート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオアセテート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオアセテート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオアセテート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオアセテート、ヘキシルジブチルアンモニオアセテート、デシルジプロピルアンモニオアセテート、ドデシルジプロピルアンモニオアセテート、ジヘキシルメチルアンモニオアセテート、ジデシルメチルアンモニオアセテート、ジドデシルメチルアンモニオアセテート、ジヘキサデシルメチルアンモニオアセテート、ジデシルエチルアンモニオアセテート、ジドデシルエチルアンモニオアセテート、ジヘキシルフェニルアンモニオアセテート、ジデシルフェニルアンモニオアセテート、ジドデシルフェニルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオアセテート、トリヘキシルアンモニオアセテート、トリデシルアンモニオアセテート、トリドデシルアンモニオアセテート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオアセテート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオアセテート、ヘキシルジメチルアンモニオプロピオネート、デシルジメチルアンモニオプロピオネート、ドデシルジメチルアンモニオプロピオネート、ヘキサデシルジメチルアンモニオプロピオネート、デシルジエチルアンモニオプロピオネート、ドデシルジエチルアンモニオプロピオネート、ヘキサデシルジエチルアンモニオプロピオネート、デシルジプロピルアンモニオプロピオネート、ドデシルジプロピルアンモニオプロピオネート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオプロピオネート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオプロピオネート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオプロピオネート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオプロピオネート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオプロピオネート、ヘキシルジブチルアンモニオプロピオネート、デシルジプロピルアンモニオプロピオネート、ドデシルジプロピルアンモニオプロピオネート、ジヘキシルメチルアンモニオプロピオネート、ジデシルメチルアンモニオプロピオネート、ジドデシルメチルアンモニオプロピオネート、ジヘキサデシルメチルアンモニオプロピオネート、ジデシルエチルアンモニオプロピオネート、ジドデシルエチルアンモニオプロピオネート、ジヘキシルフェニルアンモニオプロピオネート、ジデシルフェニルアンモニオプロピオネート、ジドデシルフェニルアンモニオプロピオネート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオプロピオネート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオプロピオネート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオプロピオネート、トリヘキシルアンモニオプロピオネート、トリデシルアンモニオプロピオネート、トリドデシルアンモニオプロピオネート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオプロピオネート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオプロピオネート、ヘキシルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ドデシルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ヘキサデシルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルジエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ドデシルジエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ヘキサデシルジエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルジプロピルアンモニオフェニルカルボキシレート、ドデシルジプロピルアンモニオフェニルカルボキシレート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ヘキシルジブチルアンモニオフェニルカルボキシレート、デシルジプロピルアンモニオフェニルカルボキシレート、ドデシルジプロピルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキシルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジデシルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジドデシルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキサデシルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジデシルエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジドデシルエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキシルフェニルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジデシルフェニルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジドデシルフェニルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリヘキシルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリデシルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリドデシルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオフェニルカルボキシレート、トリヘキシルアンモニオブチレート、トリヘキシルアンモニオヘキサネートなどが挙げられる。
【００２１】
式（４）で示されるスルホベタイン型界面活性剤としては、例えば、ヘキシルジメチルアンモニオエチルスルホナート、デシルジメチルアンモニオエチルスルホナート、ドデシルジメチルアンモニオエチルスルホナート、ヘキサデシルジメチルアンモニオエチルスルホナート、デシルジエチルアンモニオエチルスルホナート、ドデシルジエチルアンモニオエチルスルホナート、ヘキサデシルジエチルアンモニオエチルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオエチルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオエチルスルホナート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオエチルスルホナート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオエチルスルホナート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオエチルスルホナート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオエチルスルホナート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオエチルスルホナート、ヘキシルジブチルアンモニオエチルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオエチルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキシルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジデシルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジドデシルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキサデシルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジデシルエチルアンモニオエチルスルホナート、ジドデシルエチルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキシルフェニルアンモニオエチルスルホナート、ジデシルフェニルアンモニオエチルスルホナート、ジドデシルフェニルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオエチルスルホナート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオエチルスルホナート、トリヘキシルアンモニオエチルスルホナート、トリデシルアンモニオエチルスルホナート、トリドデシルアンモニオエチルスルホナート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオエチルスルホナート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオエチルスルホナート、ヘキシルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、ドデシルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、ヘキサデシルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルジエチルアンモニオプロピルスルホナート、ドデシルジエチルアンモニオプロピルスルホナート、ヘキサデシルジエチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオプロピルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオプロピルスルホナート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオプロピルスルホナート、ヘキシルジブチルアンモニオプロピルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオプロピルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキシルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジデシルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジドデシルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキサデシルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジデシルエチルアンモニオプロピルスルホナート、ジドデシルエチルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキシルフェニルアンモニオプロピルスルホナート、ジデシルフェニルアンモニオプロピルスルホナート、ジドデシルフェニルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオプロピルスルホナート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオプロピルスルホナート、トリヘキシルアンモニオプロピルスルホナート、トリデシルアンモニオプロピルスルホナート、トリドデシルアンモニオプロピルスルホナート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオプロピルスルホナート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオプロピルスルホナート、ヘキシルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、ドデシルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、ヘキサデシルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルジエチルアンモニオフェニルスルホナート、ドデシルジエチルアンモニオフェニルスルホナート、ヘキサデシルジエチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオフェニルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオフェニルスルホナート、ブチルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、ヘキシルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルオキシエチルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、ドデシルオキシブチルジメチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルオキシエチルジエチルアンモニオフェニルスルホナート、ヘキシルジブチルアンモニオフェニルスルホナート、デシルジプロピルアンモニオフェニルスルホナート、ドデシルジプロピルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキサデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルエチルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルエチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルアンモニオフェニルスルホナート、トリデシルアンモニオフェニルスルホナート、トリドデシルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルアンモニオブチルスルホナート、トリヘキシルアンモニオヘキシルスルホナートなどが挙げられる。
【００２２】
式（５）で示されるアミンオキシド型界面活性剤としては、例えば、ヘキシルジメチルアミンオキシド、デシルジメチルアミンオキシド、ドデシルジメチルアミンオキシド、ヘキサデシルジメチルアミンオキシド、ヘキシルオキシエチルアミンオキシド、ヘキシルオキシプロピルアミンオキシド、ヘキシルジエチルアミンオキシド、デシルジエチルアミンオキシド、ドデシルジエチルアミンオキシド、ヘキサデシルジエチルアミンオキシド、デシルジプロピルアミンオキシド、ドデシルジプロピルアミンオキシド、ヘキサデシルジプロピルアミンオキシド、ジヘキシルメチルアミンオキシド、ジデシルメチルアミンオキシド、ジドデシルメチルアミンオキシド、ジヘキサデシルメチルアミンオキシド、ジデシルエチルアミンオキシド、ジドデシルエチルアミンオキシド、ジヘキシルフェニルアミンオキシド、ジデシルフェニルアミンオキシド、ジドデシルフェニルアミンオキシド、ジヘキシルオキシエチルメチルアミンオキシド、ジヘキシルオキシプロピルメチルアミンオキシド、ジヘキシルオキシブチルメチルアミンオキシド、トリヘキシルアミンオキシド、トリオクチルアミンオキシド、トリデシルアミンオキシド、トリヘキシルオキシエチルアミンオキシド、トリヘキシルオキシプロピルアミンオキシド、トリヘキシルオキシブチルアミンオキシドなどが挙げられる。
【００２３】
式（３）で示されるベタイン型界面活性剤は、ｐＨが低下すると、カルボキシレート基が中和され、アンモニウム基がハロゲンイオン、硫酸イオン、硝酸イオン等の無機イオンを吸着して、無機イオンの混入が起こり、絶縁性の劣化を引き起こす傾向がある。よって、ベタイン型界面活性剤は、その等電点よりも高いｐＨ領域で使用することが好ましい。
一方、式（４）で示されるスルホベタイン型界面活性剤および式（５）で示されるアミンオキシド型界面活性剤では、分子内の対イオン構造が保持されるため、広いｐＨ領域で使用することができるため、より好ましく使用される。
【００２４】
また、本発明で使用する両性界面活性剤は、分子内に炭素数６〜１６のアルキル基および炭素数６〜１６のアルコキシアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも１種の基を分子内に有する両性界面活性剤であることがより好ましい。
該両性界面活性剤としては、例えば、ジヘキシルメチルアンモニオアセテート、ジデシルメチルアンモニオアセテート、ジドデシルメチルアンモニオアセテート、ジヘキサデシルメチルアンモニオアセテート、ジデシルエチルアンモニオアセテート、ジドデシルエチルアンモニオアセテート、ジヘキシルフェニルアンモニオアセテート、ジデシルフェニルアンモニオアセテート、ジドデシルフェニルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオアセテート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオアセテート、トリヘキシルアンモニオアセテート、トリデシルアンモニオアセテート、トリドデシルアンモニオアセテート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオアセテート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオアセテート等のベタイン型両性界面活性剤、
ジヘキシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキサデシルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルエチルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルエチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジデシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジドデシルフェニルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシエチルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシプロピルメチルアンモニオフェニルスルホナート、ジヘキシルオキシブチルメチルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルアンモニオフェニルスルホナート、トリデシルアンモニオフェニルスルホナート、トリドデシルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルオキシエチルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルオキシプロピルアンモニオフェニルスルホナート、トリヘキシルアンモニオブチルスルホナート、トリヘキシルアンモニオヘキシルスルホナート等のスルホベタイン両性界面活性剤、
ジヘキシルメチルアミンオキシド、ジデシルメチルアミンオキシド、ジドデシルメチルアミンオキシド、ジヘキサデシルメチルアミンオキシド、ジデシルエチルアミンオキシド、ジドデシルエチルアミンオキシド、ジヘキシルフェニルアミンオキシド、ジデシルフェニルアミンオキシド、ジドデシルフェニルアミンオキシド、ジヘキシルオキシエチルメチルアミンオキシド、ジヘキシルオキシプロピルメチルアミンオキシド、ジヘキシルオキシブチルメチルアミンオキシド、トリヘキシルアミンオキシド、トリオクチルアミンオキシド、トリデシルアミンオキシド、トリヘキシルオキシエチルアミンオキシド、トリヘキシルオキシプロピルアミンオキシド、トリヘキシルオキシブチルアミンオキシド等のアミンオキシド両性界面活性剤が挙げられる。
【００２５】
両性界面活性剤の添加量は式（１）で示されるシラン化合物１ｍｏｌに対して、０．０５〜０．５ｍｏｌであることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．３ｍｏｌである。添加量が０．０５ｍｏｌ未満では、多孔質化が充分でなく、比誘電率が２．５以上と低誘電率化が充分でなく、０．５ｍｏｌを超えると、界面活性剤のはっ水性が著しくなり、シリコンウェハー等の基板に対する塗布性が悪化する傾向がある。
【００２６】
本発明で使用される有機溶剤は、特に限定されないが、大気圧下での沸点が１００〜２５０℃である有機溶剤の少なくとも１種を１０重量％以上含有するが好ましく、１０〜１００％含有することがより好ましく、３０〜１００％含有することが更に好ましい。塗布液に含有される有機溶剤が、沸点が１００℃未満の有機溶剤１０％未満であると、スピンコートにより塗布する場合、基板の中心部と周辺部の膜厚に差異が生じ、塗布ムラが発生する傾向がある。特に半導体デバイスにおいては、直径６インチ以上のウェハーを使用する場合はその傾向が顕著となる。沸点が２５０℃を超える有機溶剤１００％であると、膜からの溶媒除去に長時間の加熱処理等が必要となる傾向がある。
【００２７】
大気圧下での沸点が１００〜２５０℃の溶剤としては、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤が挙げられ、これらの溶剤は塗布ムラを抑制できるため好ましく使用される。具体的には、ジブチルエーテル、ジペンチルエーテル、ジヘキシルエーテル、アニソール、フェネトール、ベラトロールなどのエーテル系溶剤、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸プロピレングリコールモノメチルエーテル、乳酸エチル、乳酸ブチルγ−ブチロラクトンなどのエステル系溶剤、２−ペンタノン、３−ペンタノン、メチルイソブチルケトン、３−ヘキサノン、メチルアミルケトンなどのケトン系溶剤が挙げられる。
これらの溶剤は、シラン化合物を縮合せしめて得た樹脂の溶液に添加する、または公知の方法により溶剤置換を行うなどにより、塗布液に添加することができる。全溶剤中における当該溶剤の含有量はガスクロマトグラフィー法等によって求められる。
【００２８】
本発明の塗布液は、式（１）で示されるシラン化合物の少なくとも１種を縮合せしめて得た樹脂と両性界面活性剤と有機溶剤とを混合し、０．１〜０．５μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製フィルターでろ過することで調製できる。
【００２９】
本発明の塗布液には、本発明の効果を妨げない範囲で各種の添加剤を添加してもよい。
添加剤としては、例えば、ヒドロキノン、カテコール等の酸化防止剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等の密着向上剤、色素等、本分野で通常、用いられる添加剤は言うまでもなく、多孔質シリカ膜の機械的強度向上のために、例えば、式（１０）で示される分子内に複数のアルコキシシリル基またはアルカノイルシリル基を有する化合物を架橋剤として配合してもよい。
【００３０】
（Ｒ３Ｏ）３−Ｓｉ−Ｑ３−Ｓｉ−（ＯＲ４）３　　　　　　（１０）
式中、Ｑ３は２価の有機基を表す。Ｒ３、Ｒ４は炭素数１〜６のアルキル基またはＲ５ＣＯ基を示し、Ｒ５は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基またはフェニル基を表す。
２価の有機基、炭素数１〜６のアルキル基としては、前記と同じものが挙げられる。
Ｒ５ＣＯ基としては、前記Ｒ２ＣＯ基と同じものが挙げられる。
式（１０）で示される化合物としては、例えば、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。
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、１，２−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）ベンゼンが反応基が多く、工業的に入手用意であるため好ましく用いられる。
【００３１】
多孔質シリカ膜は、本発明の塗布液を、基板にスピンコート法、浸漬法、スキャン法等でコーティングし、加熱処理を行うことによって形成することができる。
加熱条件は、使用するシラン化合物、両性界面活性剤の種類に応じて適宜、選択可能であり、例えば、ホットプレート、光照射、ファーネス等の加熱装置を用い、８０〜２５０℃で１分〜３０分予備加熱を行い、２５０〜４５０℃で１分〜５時間加熱処理するなどの条件を挙げることができる。
加熱雰囲気は、大気雰囲気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気、減圧雰囲気などのいずれの雰囲気でもよい。半導体デバイスでは、配線金属の酸化劣化を抑制する目的から不活性ガス雰囲気または減圧雰囲気での加熱が好ましい。
【００３２】
更に、加熱温度としては、４００℃以下が好ましい。４００℃を超えると、シラン化合物を縮合せしめた樹脂の硬化速度が顕著となり、多孔質化する段階でクラック等が入る傾向がある。
【００３３】
本発明の塗布液を用いて得られる多孔質シリカ膜は、デザインルール１００ｎｍ以下の高速デバイスの層間絶縁膜として特に有用である。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明が実施例により限定されないことは言うまでもない。
【００３５】
製造例１
ジメチルジエトキシシラン２．９７ｇ（２０ｍｍｏｌ）、メチルトリエトキシシラン７．１３ｇ（４０ｍｍｏｌ）及びテトラエトキシシラン１０．４２ｇ（１００ｍｍｏｌ）を混合し、塩酸を触媒として、水８．０ｇで加水分解縮合を行い、ＧＰＣでのポリスチレン換算平均分子量２５００のシラン重縮合体を固形分濃度３０％のエタノール溶液として得る。
【００３６】
実施例１
製造例１で得られるシラン重縮合体２８．５ｇに、ジヘキシルメチルアンモニオプロピルスルホナート１２．８６ｇ（４０ｍｍｏｌ）、酢酸ｎ−ブチル１９．０ｇ及び１−ブタノール９．５ｇを混合・溶解し、０．１μｍ　ＰＴＦＥフィルターでろ過して、塗布液を調整する。この調整液を４インチシリコンウェハーにスピンコートし、１５０℃プレベークを施し、窒素雰囲気下、４００℃で３０分焼成することにより多孔質シリカ膜が得られる。この多孔質シリカ膜の比誘電率は２．０であり、耐電圧は４ＭＶ／ｃｍとなる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、低い誘電率を維持しながら、耐電圧の低下が少ない多孔質シリカ膜を形成し得る多孔質シリカ膜形成用塗布液を提供することが可能となる。