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JP2001288270A - Modified polysilsesquiazane, photosensitive composition, and method of forming patterned modified polysilsesquiazane film - Google Patents

Modified polysilsesquiazane, photosensitive composition, and method of forming patterned modified polysilsesquiazane film

Info

Publication number
JP2001288270A
JP2001288270A JP2000108023A JP2000108023A JP2001288270A JP 2001288270 A JP2001288270 A JP 2001288270A JP 2000108023 A JP2000108023 A JP 2000108023A JP 2000108023 A JP2000108023 A JP 2000108023A JP 2001288270 A JP2001288270 A JP 2001288270A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photosensitive composition
polysilsesquiazane
film
modified polysilsesquiazane
modified
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2000108023A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuro Nagahara
達郎 長原
Hideki Matsuo
英樹 松尾
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.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen General Sekiyu KK
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen General Sekiyu KK filed Critical Tonen General Sekiyu KK
Priority to JP2000108023A priority Critical patent/JP2001288270A/en
Publication of JP2001288270A publication Critical patent/JP2001288270A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリシルセスキアザンの安定性を向上させ、
さらに本ポリマーを含む感光性組成物の保存安定性及び
現像効率を高めること。 【解決手段】 一般式:−〔SiR1 (NR2 1.5
−を基本構成単位とし、さらに一般式:−〔SiR1 2
NR2 〕−及び/又は〔SiR1 3 (NR2 0. 5 〕−
で表される他の構成単位を前記基本構成単位に対して
0.1モル%〜100モル%含有する数平均分子量10
0〜100,000の変性ポリシルセスキアザン。(式
中、R1 は、各々独立に、炭素数1〜3のアルキル基又
は置換もしくは無置換フェニル基を表し、R2 は、各々
独立に、水素、炭素数1〜3のアルキル基又は置換もし
くは無置換フェニル基を表す。)
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve the stability of polysilsesquiazane,
Further, to enhance the storage stability and development efficiency of the photosensitive composition containing the present polymer. SOLUTION: General formula:-[SiR 1 (NR 2 ) 1.5 ]
- was the basic unit, further general formula: - [SiR 1 2
NR 2] - and / or [SiR 1 3 (NR 2) 0. 5 ] -
A number average molecular weight of 10 containing from 0.1 mol% to 100 mol% of other structural units represented by the formula:
0-100,000 modified polysilsesquiazane. (Wherein, R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 2 each independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted phenyl group. Or represents an unsubstituted phenyl group.)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な変性ポリシ
ルセスキアザン、そのような変性ポリシルセスキアザン
を含む感光性組成物、並びにこのような感光性組成物を
用いてパターン化された変性ポリシルセスキアザン膜及
び絶縁膜を形成する方法に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a novel modified polysilsesquiazane, a photosensitive composition containing such a modified polysilsesquiazane, and a modified composition patterned with such a photosensitive composition. The present invention relates to a method for forming a polysilsesquiazane film and an insulating film.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスや液晶表示装置の製作に
おいては、層間絶縁膜をはじめ様々な要素がパターニン
グ加工されている。このような要素は、一般に半導体デ
バイス等の製造工程において400℃を超える高温に晒
される。従って、有機材料では耐熱性が不十分であり、
無機材料の使用が望まれる。かかる無機材料としては、
パターン化されたシリカ系セラミックス膜が、耐熱性の
他、耐磨耗性、耐蝕性、絶縁性、透明性、等にも優れた
被膜として半導体デバイス、液晶表示装置、プリント回
路基板、等において有用であることが知られている。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices and liquid crystal display devices, various elements including an interlayer insulating film are patterned. Such an element is generally exposed to a high temperature exceeding 400 ° C. in a manufacturing process of a semiconductor device or the like. Therefore, organic materials have insufficient heat resistance,
The use of inorganic materials is desired. As such an inorganic material,
The patterned silica-based ceramic film is useful in semiconductor devices, liquid crystal display devices, printed circuit boards, etc. as a film excellent in heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance, insulation, transparency, etc. in addition to heat resistance. It is known that

【0003】特に、パターン化された被膜を層間絶縁膜
として残留させて使用する場合には、低誘電性に優れた
被膜であることが望まれる。かかる要請に応えるべく、
本出願人は、特願平11−283106号明細書におい
て、ポリシラザンと光酸発生剤とを含む感光性ポリシラ
ザン組成物の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光をパ
ターン状に照射する工程と、前記塗膜の照射された部分
を溶解除去する工程とを含んで成る、パターン化された
ポリシラザン膜の形成方法及び当該パターン化されたポ
リシラザン膜を、周囲雰囲気において放置又は焼成する
ことによりシリカ系セラミックス被膜に転化させる工程
を含んで成る、パターン化された絶縁膜の形成方法を開
示している。上記明細書では、ポリシラザンとして一般
式−〔SiR4 (NR5 1.5 n −で表されるポリシ
ルセスキアザンを使用することも開示している。
[0003] In particular, when a patterned film is used while remaining as an interlayer insulating film, a film excellent in low dielectric properties is desired. In response to such a request,
In the specification of Japanese Patent Application No. 11-283106, the present applicant discloses a step of forming a coating film of a photosensitive polysilazane composition containing polysilazane and a photoacid generator, and irradiating the coating film with light in a pattern. And a step of dissolving and removing the irradiated portion of the coating film, a method for forming a patterned polysilazane film and the patterned polysilazane film by leaving or firing in an ambient atmosphere. A method of forming a patterned insulating film, comprising a step of converting the film into a silica-based ceramic film, is disclosed. In the foregoing specification, the general formula as polysilazane - also discloses the use of at polysilsesquioxane sesqui Azan represented - [SiR 4 (NR 5) 1.5] n.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリシ
ルセスキアザンを使用する場合、ポリマー自体の安定性
が低く、特にポリメチルシルセスキアザン−〔SiCH
3 (NH)1.5 n −の場合、ポリマーの反応性が高い
ために保存時にポリマー間で重合が起こることが認めら
れた。また、ポリシルセスキアザンと光酸発生剤とを含
む感光性組成物についても、ニトロベンジルスルホン酸
エステルをはじめとする一部の光酸発生剤が、保存時に
ポリシルセスキアザンから遊離する微量のNH3 によっ
て分解される現象も認められた。さらに、パターン現像
効率を高めるためには、露光部におけるポリシルセスキ
アザンの現像液への溶解を促進する必要もある。
However, when polysilsesquiazane is used, the stability of the polymer itself is low, and in particular, polymethylsilsesquiazane- [SiCH
In the case of 3 (NH) 1.5 ] n-, it was recognized that polymerization occurs between the polymers during storage due to the high reactivity of the polymers. Also, regarding the photosensitive composition containing polysilsesquiazane and a photoacid generator, some photoacid generators such as nitrobenzyl sulfonic acid ester may cause a trace amount of liberated polysilsesquiazane during storage. A phenomenon of decomposition by NH 3 was also observed. Further, in order to increase the pattern development efficiency, it is necessary to promote the dissolution of polysilsesquiazane in the developer in the exposed area.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者は、ポリシルセ
スキアザンの基本構成単位に特定の構成単位を一定量導
入することによりポリマー自体の安定性が向上するこ
と、また耐塩基性の光酸発生剤を選択することにより感
光性組成物の保存安定性が向上すること、さらには当該
技術分野で溶解防止剤として知られている化合物を添加
することにより現像効率が高くなることを見い出し、本
発明に到達した。すなわち、本発明によると、 〔1〕一般式:−〔SiR1 (NR2 1.5 〕−を基本
構成単位とし、さらに一般式:−〔SiR1 2 NR2
−及び/又は〔SiR1 3 (NR2 0.5 〕−で表され
る他の構成単位を前記基本構成単位に対して0.1モル
%〜100モル%含有する数平均分子量100〜10
0,000の変性ポリシルセスキアザン(式中、R
1 は、各々独立に、炭素数1〜3のアルキル基又は置換
もしくは無置換フェニル基を表し、R2 は、各々独立
に、水素、炭素数1〜3のアルキル基又は置換もしくは
無置換フェニル基を表す。); 〔2〕〔1〕項に記載の変性ポリシルセスキアザンと、
スルホキシム系化合物及びトリアジン系化合物からなる
群より選ばれた光酸発生剤とを含んで成る感光性組成
物;並びに 〔3〕〔2〕項に記載の感光性組成物の塗膜を形成する
工程と、前記塗膜に光をパターン状に照射する工程と、
前記塗膜の照射された部分を溶解除去する工程とを含ん
で成る、パターン化された変性ポリシルセスキアザン膜
の形成方法;が提供される。
Means for Solving the Problems The present inventor has proposed that the stability of the polymer itself can be improved by introducing a certain amount of a specific structural unit into the basic structural unit of polysilsesquiazane, and that the basic resistance to light can be improved. It has been found that the storage stability of the photosensitive composition is improved by selecting an acid generator, and that the development efficiency is further increased by adding a compound known as a dissolution inhibitor in the art, The present invention has been reached. That is, according to the present invention, (1) the general formula: - [SiR 1 (NR 2) 1.5] - was used as a basic unit, further general formula: - [SiR 1 2 NR 2]
- and / or [SiR 1 3 (NR 2) 0.5] - number containing 0.1 mol% to 100 mol% of other structural units to the basic unit represented by the average molecular weight 100 to 10
000 modified polysilsesquiazane (wherein R
1 independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group; R 2 each independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group; Represents [2] the modified polysilsesquiazane according to [1],
A photosensitive composition comprising a photoacid generator selected from the group consisting of a sulfoxime compound and a triazine compound; and [3] a step of forming a coating film of the photosensitive composition according to [2]. And irradiating the coating film with light in a pattern,
Dissolving and removing the irradiated portion of the coating film; and a method of forming a patterned modified polysilsesquiazane film.

【0006】本発明の好ましい実施態様を以下に列挙す
る。 〔4〕R1 がメチル基であり且つR2 が水素である、
〔1〕項に記載の変性ポリシルセスキアザン。 〔5〕前記光酸発生剤が4−メトキシ−α−((((4−メ
トキシフェニル)スルホニル)オキシ)イミノ)ベンゼ
ンアセトニトリルである、〔2〕項に記載の感光性組成
物。 〔6〕さらに、t−ブトキシカルボニル化カテコール、
t−ブトキシカルボニル化ヒドロキノン、ベンゾフェノ
ン−4,4’−ジカルボン酸t−ブチルエステル及び
4,4’−オキシジ安息香酸t−ブチルエステルからな
る群より選ばれた添加剤を含む、〔2〕項に記載の感光
性組成物。 〔7〕〔3〕項に記載の方法により形成されたパターン
化された変性ポリシルセスキアザン膜を、周囲雰囲気に
おいて放置又は焼成することによりシリカ系セラミック
ス被膜に転化させる工程を含んで成る、パターン化され
た絶縁膜の形成方法。
[0006] Preferred embodiments of the present invention are listed below. [4] R 1 is a methyl group and R 2 is hydrogen;
The modified polysilsesquiazane according to item [1]. [5] The photosensitive composition according to [2], wherein the photoacid generator is 4-methoxy-α-((((4-methoxyphenyl) sulfonyl) oxy) imino) benzeneacetonitrile. [6] Further, t-butoxycarbonylated catechol,
Item [2], comprising an additive selected from the group consisting of t-butoxycarbonylated hydroquinone, benzophenone-4,4'-dicarboxylic acid t-butyl ester and 4,4'-oxydibenzoic acid t-butyl ester. The photosensitive composition as described in the above. [7] A pattern comprising a step of converting the patterned modified polysilsesquiazane film formed by the method according to [3] into a silica-based ceramic film by leaving or firing in an ambient atmosphere. Method for forming a simplified insulating film.

【0007】本発明の変性ポリシルセスキアザンは、一
般式:−〔SiR1 (NR2 1.5〕−を基本構成単位
とし、さらに一般式:−〔SiR1 2 NR2 〕−及び/
又は〔SiR1 3 (NR2 0.5 〕−で表される他の構
成単位を含有する。ここで、R1 は、各々独立に、炭素
数1〜3のアルキル基又は置換もしくは無置換フェニル
基を表し、R2 は、各々独立に、水素、炭素数1〜3の
アルキル基又は置換もしくは無置換フェニル基を表す。
これらの他の構成単位は基本構成単位に対してランダム
に結合される。
[0007] Modified polysilsesquioxane sesquicarbonate Azan of the present invention have the general formula: - [SiR 1 (NR 2) 1.5] - was used as a basic unit, further general formula: - [SiR 1 2 NR 2] - and /
Or [SiR 1 3 (NR 2) 0.5] - contain other structural units represented by. Here, R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 2 each independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group. Represents an unsubstituted phenyl group.
These other building blocks are randomly linked to the base building blocks.

【0008】R1 、R2 のいずれについても、具体的な
基は各々独立に選ぶことができ、したがって、基本構成
単位間で同一であっても異なってもよく、また基本構成
単位と他の構成単位との間でも同一であっても異なって
もよい。例えば、基本構成単位においてR1 の一部がメ
チルであり、その残部がフェニルであること、R2 の一
部が水素であり、その残部がメチルであること、また基
本構成単位のR1 がメチルであり、他の構成単位のR1
がメチル又はフェニルであること、基本構成単位のR2
が水素であり、他の構成単位のR2 が水素又はメチルで
あること、等、いずれも可能である。好ましくは、基本
構成単位及び他の構成単位の両方において、R1 はメチ
ル基又はフェニル基であり、特にメチル基であることが
最も好ましい。また、基本構成単位及び他の構成単位の
両方において、R2 は水素であることが好ましい。
Specific groups for both R 1 and R 2 can be independently selected, and therefore may be the same or different between the basic structural units. It may be the same as or different from the structural unit. For example, a part of methyl R 1 in the basic structural unit, that the remainder being phenyl, a part of R 2 is hydrogen, that the remainder being methyl, and the R 1 of the basic unit Methyl, and the other structural unit R 1
Is methyl or phenyl, R 2 of the basic structural unit
Is hydrogen, and R 2 in the other structural unit is hydrogen or methyl. Preferably, in both the basic structural unit and other structural units, R 1 is a methyl group or a phenyl group, and most preferably a methyl group. In both the basic structural unit and other structural units, R 2 is preferably hydrogen.

【0009】本発明の変性ポリシルセスキアザンは、一
般式:−〔SiR1 2 NR2 〕−及び/又は〔SiR1
3 (NR2 0.5 〕−で表される他の構成単位を上記基
本構成単位に対して0.1モル%〜100モル%、好ま
しくは0.5モル%〜40モル%、より好ましくは1モ
ル%〜20モル%含有する。他の構成単位として一般
式:−〔SiR1 2 NR2 〕−のみを含有する場合に
は、上記基本構成単位に対する含有量は0.1モル%〜
100モル%、より好ましくは1モル%〜20モル%で
あることが好ましい。また、他の構成単位として一般
式:〔SiR1 3 (NR2 0.5 〕−のみを含有する場
合には、上記基本構成単位に対する含有量は0.1モル
%〜50モル%、より好ましくは0.5モル%〜20モ
ル%であることが好ましい。他の構成単位が0.1モル
%よりも少ないと、ポリマー自体の安定性が低くなり、
保存時にポリマー間で重合が起こるようになる。反対
に、他の構成単位が100モル%よりも多いと、ポリマ
ーの分子量が十分に高くならないために塗膜に流動性が
生じ、好ましくない。
[0009] Modified polysilsesquioxane sesquicarbonate Azan of the present invention have the general formula: - [SiR 1 2 NR 2] - and / or [SiR 1
3 (NR 2 ) 0.5 ]-is 0.1 mol% to 100 mol%, preferably 0.5 mol% to 40 mol%, more preferably 1 mol% to the above-mentioned basic constitution unit. It contains from 20 mol% to 20 mol%. Formula Other structural units: - [SiR 1 2 NR 2] - in the case of containing only the content for the basic units is 0.1 mol%
It is preferably 100 mol%, more preferably 1 mol% to 20 mol%. In general formula as other structural units: [SiR 1 3 (NR 2) 0.5] - in the case of containing only the amount contained with respect to the basic units is 0.1 mol% to 50 mol%, more preferably It is preferably from 0.5 mol% to 20 mol%. When the amount of other structural units is less than 0.1 mol%, the stability of the polymer itself becomes low,
Upon storage, polymerization occurs between the polymers. On the other hand, if the amount of the other constituent units is more than 100 mol%, the molecular weight of the polymer will not be sufficiently high, and the coating film will have fluidity, which is not preferable.

【0010】本発明の変性ポリシルセスキアザンの数平
均分子量は100〜100,000、好ましくは500
〜5000の範囲にある。変性ポリシルセスキアザンの
数平均分子量が100よりも低いと塗膜に流動性が生
じ、反対に100,000よりも高いと溶媒への溶解が
困難となり、いずれも好ましくない。
The number average molecular weight of the modified polysilsesquiazane of the present invention is 100 to 100,000, preferably 500.
55000. When the number average molecular weight of the modified polysilsesquiazane is lower than 100, fluidity is generated in the coating film. On the other hand, when the number average molecular weight is higher than 100,000, it becomes difficult to dissolve in a solvent.

【0011】本発明の変性ポリシルセスキアザンは、通
常のポリシラザンを合成する際のアンモノリシスにおい
て、出発原料としてR1 SiCl3 、R1 2 SiCl2
及び/又はR1 3 SiClを、後二者を上記他の構成単
位の含有比率に対応するモル比率で使用することにより
容易に得られる。例えば、他の構成単位として一般式:
−〔SiR1 2 NR2 〕−を20モル%含有させる場合
には、R1 SiCl3に対して20モル%のR1 2 Si
Cl2 を混合したシラン原料を用いてアンモノリシスを
行えばよく、同様に、他の構成単位として一般式:〔S
iR1 3 (NR 2 0.5 〕−を10モル%含有させる場
合には、R1 SiCl3 に対して10モル%のR1 3
iClを混合すればよい。ポリシラザンを合成する際の
アンモノリシスの詳細については、例えば、本出願人に
よる特公昭63−16325号公報を参照されたい。
The modified polysilsesquiazane of the present invention can be used
Ammonolysis in ordinary polysilazane synthesis
And R as a starting material1SiClThree, R1 TwoSiClTwo
And / or R1 ThreeSiCl and the latter two
By using the molar ratio corresponding to the content ratio of
Obtained easily. For example, as another structural unit, a general formula:
− [SiR1 TwoNRTwo]-When 20 mol% is contained
Has R1SiClThree20 mol% of R1 TwoSi
ClTwoAmmonolysis using silane raw material mixed with
The same applies to the other structural units represented by the general formula: [S
iR1 Three(NR Two)0.5]-Where 10 mol% is contained
If1SiClThree10 mol% of R1 ThreeS
iCl may be mixed. When synthesizing polysilazane
For details of ammonolysis, see, for example, the applicant.
See Japanese Patent Publication No. 63-16325.

【0012】本発明の変性ポリシルセスキアザンは安定
性が高く、実質的に保存時にさらに重合して分子量が高
くなることがない。このように三官能形の基本構成単位
に、単に二官能形及び/又は一官能形の構成単位を導入
することによりポリマーの安定性が向上することは、ま
ったく意外な発見であった。特定の理論に拘束されるも
のではないが、三官能形の基本構成単位のみからなるポ
リマーの場合には、分子内に歪みのある環構造が多数存
在し、これが保存時に開裂し、その開裂した部分が他の
同様に開裂した分子と再結合することにより分子量が高
くなることが考えられる。三官能形の基本構成単位に二
官能形及び/又は一官能形の構成単位を導入すると、歪
みのある環構造が減少するためこのような開裂・再結合
が発生しにくくなり、ポリマーの高分子量化が抑えられ
るものと考えられる。
The modified polysilsesquiazane of the present invention has high stability and does not substantially polymerize during storage to increase the molecular weight. It was a completely unexpected finding that the stability of a polymer is improved by simply introducing a difunctional and / or monofunctional structural unit into a trifunctional basic structural unit. Without being bound by a particular theory, in the case of a polymer consisting only of trifunctional basic structural units, there are a large number of distorted ring structures in the molecule, which are cleaved upon storage and are cleaved. It is possible that the moiety recombines with other similarly cleaved molecules to increase molecular weight. When a bifunctional and / or monofunctional structural unit is introduced into a trifunctional basic structural unit, such a dissociated ring structure is reduced, so that such cleavage / recombination hardly occurs, and the polymer has a high molecular weight. It is thought that the conversion is suppressed.

【0013】本発明の変性ポリシルセスキアザンは、光
酸発生剤を組み合わせることにより、最終的に露光によ
りパターン化されたセラミックス被膜を形成し得る感光
性組成物を構成することができる。光酸発生剤は、その
固有の感光波長域にある光の照射により直接的に又は、
さらに増感色素を使用する場合にはその増感色素が励起
される波長域にある光の照射により間接的に、励起状態
にされる。励起状態となった光酸発生剤により変性ポリ
シルセスキアザンポリのSi−N結合が開裂し、ダング
リングボンドの状態を経て雰囲気中の水分との反応する
ことによりシラノール(Si−OH)結合が生成するも
のと考えられる。シラノールは後述の現像液に可溶であ
るため、感光性組成物の塗膜の光照射部分のみが溶解除
去され、ポジ型のパターニングが達成される。
By combining the modified polysilsesquiazane of the present invention with a photoacid generator, a photosensitive composition capable of finally forming a patterned ceramic film by exposure can be constituted. The photoacid generator is directly or by irradiation with light in its unique photosensitive wavelength range.
Further, when a sensitizing dye is used, the sensitizing dye is indirectly brought into an excited state by irradiation with light in a wavelength range in which the sensitizing dye is excited. The Si-N bond of the modified polysilsesquiazane poly is cleaved by the photoacid generator in an excited state, and the silanol (Si-OH) bond is formed by reacting with moisture in the atmosphere through a dangling bond state. It is considered to be generated. Since silanol is soluble in a developer described later, only the light-irradiated portion of the coating film of the photosensitive composition is dissolved and removed, and positive patterning is achieved.

【0014】光酸発生剤は過酸化物であることができ
る。過酸化物系の光酸発生剤の具体例として、3,
3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキシカルボ
ニル)ベンゾフェノン、t−ブチルペルオキシベンゾエ
ート、メチルエチルケトンペルオキシド、シクロヘキサ
ノンペルオキシド、メチルシクロヘキサノンペルオキシ
ド、メチルアセトアセテートペルオキシド、アセチルア
セトンペルオキシド、1,1−ビス(t−ヘキシルペル
オキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,
1−ビス(t−ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン、
1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)3,3,5−ト
リメチルシクロヘキサン、ジ−t−ブチルペルオキシ−
2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチル
ペルオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)シクロドデカン、2,2−ビス(t−ブ
チルペルオキシ)ブタン、n−ブチル 4,4−ビス
(t−ブチルペルオキシ)バレレート、2,2−ビス
(4,4−ジ−t−ブチルペルオキシシクロヘキシル)
プロパン、p−メンタンヒドロペルオキシド、ジイソプ
ロピルベンゼンヒドロペルオキシド、1,1,3,3−
テトラメチルブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロ
ペルオキシド、t−ヘキシルヒドロペルオキシド、t−
ブチルヒドロペルオキシド、α,α’−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルペル
オキシド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチ
ルペルオキシ)ヘキサン、t−ブチルクミルペルオキシ
ド、ジ−t−ブチルペルオキシド、2,5−ジメチル−
2,5−ビス(t−ブチルペルオキシ)ヘキシン−3、
イソブチリルペルオキシド、3,5,5−トリメチルヘ
キサノイルペルオキシド、オクタノイルペルオキシド、
ラウロイルペルオキシド、ステアロイルペルオキシド、
コハク酸ペルオキシド、m−トルオイルベンゾイルペル
オキシド、ベンゾイルペルオキシド、ジ−n−プロピル
ペルオキシジカーボネート、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシ
ル)ペルオキシジカーボネート、ジ−2−エトキシエチ
ルペルオキシジカーボネート、ジ−2−エチルヘキシル
ペルオキシジカーボネート、ジ−3−メトキシブチルペ
ルオキシジカーボネート、ジ(3−メチル−3−メトキ
シブチル)ペルオキシジカーボネート、α,α’−ビス
(ネオデカノイルペルオキシ)ジイソプロピルベンゼ
ン、クミルペルオキシネオデカノエート、1,1,3,
3−テトラメチルブチルペルオキシネオデカノエート、
1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオキシネオ
デカノエート、t−ヘキシルペルオキシネオデカノエー
ト、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、t−ヘキ
シルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシピバ
レート、1,1,3,3−テトラメチルブチルペルオキ
シ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−
2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルペルオキシ)ヘ
キサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルペルオ
キシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルペルオ
キシ 2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキ
シ 2−エチルヘキサノエート、t−ブチルペルオキシ
イソブチレート、t−ヘキシルペルオキシイソプロピル
モノカーボネート、t−ブチルペルオキシマレイン酸、
t−ブチルペルオキシ 3,5,5−トリメチルヘキサ
ノエート、t−ブチルペルオキシラウレート、2,5−
ジメチル−2,5−(m−トルオイルペルオキシ)ヘキ
サン、t−ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネ
ート、t−ブチルペルオキシ 2−エチルヘキシルモノ
カーボネート、t−ヘキシルペルオキシベンゾエート、
2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルペルオキ
シ)ヘキサン、t−ブチルペルオキシアセテート、t−
ブチルペルオキシ−m−トルオイルベンゾエート、ビス
(t−ブチルペルオキシ)イソフタレート、t−ブチル
ペルオキシアリルモノカーボネート、t−ブチルトリメ
チルシリルペルオキシド、2,3−ジメチル−2,3−
ジフェニルブタン、1,3−ジ(t−ブチルペルオキシ
カルボニル)ベンゼン、等が挙げられる。
[0014] The photoacid generator can be a peroxide. As specific examples of the peroxide-based photoacid generator, 3,
3 ', 4,4'-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, t-butylperoxybenzoate, methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, methylcyclohexanone peroxide, methyl acetoacetate peroxide, acetylacetone peroxide, 1,1-bis (t- Hexylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane,
1-bis (t-hexylperoxy) cyclohexane,
1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, di-t-butylperoxy-
2-methylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclododecane, 2,2-bis (t-butylperoxy) butane, n-butyl 4, 4-bis (t-butylperoxy) valerate, 2,2-bis (4,4-di-t-butylperoxycyclohexyl)
Propane, p-menthane hydroperoxide, diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-
Tetramethylbutyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, t-hexyl hydroperoxide, t-
Butyl hydroperoxide, α, α′-bis (t-butylperoxy) diisopropylbenzene, dicumyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (t-butylperoxy) hexane, t-butylcumyl peroxide, -T-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-
2,5-bis (t-butylperoxy) hexyne-3,
Isobutyryl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanoyl peroxide, octanoyl peroxide,
Lauroyl peroxide, stearoyl peroxide,
Succinic peroxide, m-toluoylbenzoyl peroxide, benzoyl peroxide, di-n-propylperoxydicarbonate, diisopropylperoxydicarbonate, bis (4-t-butylcyclohexyl) peroxydicarbonate, di-2-ethoxyethylperoxydicarbonate , Di-2-ethylhexylperoxydicarbonate, di-3-methoxybutylperoxydicarbonate, di (3-methyl-3-methoxybutyl) peroxydicarbonate, α, α'-bis (neodecanylperoxy) diisopropylbenzene, Cumyl peroxy neodecanoate, 1,1,3
3-tetramethylbutyl peroxy neodecanoate,
1-cyclohexyl-1-methylethyl peroxy neodecanoate, t-hexyl peroxy neodecanoate, t-butyl peroxy neodecanoate, t-hexyl peroxy pivalate, t-butyl peroxy pivalate, 1,1, 3,3-tetramethylbutylperoxy-2-ethylhexanoate, 2,5-dimethyl-
2,5-bis (2-ethylhexanoylperoxy) hexane, 1-cyclohexyl-1-methylethylperoxy-2-ethylhexanoate, t-hexylperoxy 2-ethylhexanoate, t-butylperoxy 2-ethyl Hexanoate, t-butylperoxyisobutyrate, t-hexylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxymaleic acid,
t-butylperoxy 3,5,5-trimethylhexanoate, t-butylperoxylaurate, 2,5-
Dimethyl-2,5- (m-toluoylperoxy) hexane, t-butylperoxyisopropyl monocarbonate, t-butylperoxy 2-ethylhexyl monocarbonate, t-hexylperoxybenzoate,
2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxyacetate, t-
Butylperoxy-m-toluoylbenzoate, bis (t-butylperoxy) isophthalate, t-butylperoxyallylmonocarbonate, t-butyltrimethylsilyl peroxide, 2,3-dimethyl-2,3-
Diphenylbutane, 1,3-di (t-butylperoxycarbonyl) benzene, and the like.

【0015】光酸発生剤は、ナフトキノンジアジドスル
ホン酸エステル又はニトロベンジルエステルであること
もできる。ナフトキノンジアジドスルホン酸エステル系
の光酸発生剤の具体例として、1,2−ナフトキノン−
(2)−ジアジド−5−スルホン酸クロライド、1,2
−ナフトキノン−(2)−ジアジド−4−スルホン酸ク
ロライド、2,3,4−トリヒドロキシベンゾフェノン
と6−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタ
レン−1−スルホン酸との(モノ〜トリ)エステル、
2,3,4,4’−トリヒドロキシベンゾフェノンと6
−ジアゾ−5,6−ジヒドロ−5−オキソ−ナフタレン
−1−スルホン酸との(モノ〜トリ)エステル、等が挙
げられる。ニトロベンジルエステル系の光酸発生剤の具
体例として、ニトロベンジルトシレート、ジニトロベン
ジルトシレート、ニトロベンジルクロライド、ジニトロ
ベンジルクロライド、ニトロベンジルブロミド、ジニト
ロベンジルブロミド、ニトロベンジルアセテート、ジニ
トロベンジルアセテート、ニトロベンジルトリクロロア
セテート、ニトロベンジルトリフルオロアセテート、等
が挙げられる。その他の光酸発生剤としてベンゾイント
シレート、ニトロベンジルスルホン酸類、オニウム塩類
〔例えば、ビス(4−t−ブチルフェニル)ヨードニウ
ム塩やトリフェニルスルホニウム塩〕、等も有用であ
る。必要に応じてこれらの光酸発生剤を組み合わせて使
用することもできる。
[0015] The photoacid generator can also be a naphthoquinonediazidosulfonic acid ester or a nitrobenzyl ester. Specific examples of the naphthoquinonediazidesulfonic acid ester-based photoacid generator include 1,2-naphthoquinone-
(2) -diazide-5-sulfonic acid chloride, 1,2
-Naphthoquinone- (2) -diazido-4-sulfonic acid chloride, a mixture of 2,3,4-trihydroxybenzophenone and 6-diazo-5,6-dihydro-5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid (mono to Tri) ester,
2,3,4,4'-trihydroxybenzophenone and 6
(Mono-tri) esters with -diazo-5,6-dihydro-5-oxo-naphthalene-1-sulfonic acid, and the like. Specific examples of the nitrobenzyl ester-based photoacid generator include nitrobenzyl tosylate, dinitrobenzyl tosylate, nitrobenzyl chloride, dinitrobenzyl chloride, nitrobenzyl bromide, dinitrobenzyl bromide, nitrobenzyl acetate, dinitrobenzyl acetate, nitrobenzyl Trichloroacetate, nitrobenzyl trifluoroacetate, and the like. Benzoin tosylate, nitrobenzyl sulfonic acids, onium salts [eg, bis (4-t-butylphenyl) iodonium salt and triphenylsulfonium salt] are also useful as other photoacid generators. If necessary, these photoacid generators can be used in combination.

【0016】本発明による感光性組成物は、上記光酸発
生剤を、その種類及び用途に応じ、一般に変性ポリシル
セスキアザン質量に対して0.05〜50質量%の量で
含有する。光酸発生剤の含有量が0.05質量%よりも
少ないと、分解反応速度が極めて遅くなり、反対に50
質量%よりも多くなると、変性ポリシルセスキアザン由
来の特徴である緻密な膜が得難くなる。光酸発生剤は、
変性ポリシルセスキアザン質量に対して0.1〜20質
量%、より好ましくは1〜20質量%の量で含まれるこ
とが好ましい。
The photosensitive composition according to the present invention generally contains the above-mentioned photoacid generator in an amount of 0.05 to 50% by mass based on the mass of the modified polysilsesquiazane, depending on the type and use. If the content of the photoacid generator is less than 0.05% by mass, the decomposition reaction rate becomes extremely slow, and
When the content is more than the mass%, it becomes difficult to obtain a dense film characteristic of the modified polysilsesquiazane. The photoacid generator is
It is preferably contained in an amount of 0.1 to 20% by mass, more preferably 1 to 20% by mass, based on the mass of the modified polysilsesquiazane.

【0017】本発明による感光性組成物の調製は、変性
ポリシルセスキアザンに上記光酸発生剤を添加すること
により行われる。光酸発生剤を均一に混合することが好
ましく、そのためには変性ポリシルセスキアザンと光酸
発生剤を十分に攪拌しながら混合することや、それぞれ
を後述の溶剤に溶かして希釈してから混合することが望
ましい。特に、混合に際して光酸発生剤が固体である場
合には、これを溶剤に溶かしてから混合することが好ま
しい。添加時の温度や圧力に特に制限はなく、室温、大
気圧下で添加を行うことができる。但し、光酸発生剤が
励起されないよう、その添加時から後述の現像工程に至
るまでは、使用する光酸発生剤の感光波長を含まない環
境下、好ましくは暗所、で作業することが望ましい。
The preparation of the photosensitive composition according to the present invention is carried out by adding the above-mentioned photoacid generator to modified polysilsesquiazane. It is preferable to uniformly mix the photoacid generator. For this purpose, the modified polysilsesquiazane and the photoacid generator are mixed with sufficient stirring, or each is dissolved in a solvent described below and diluted before mixing. It is desirable to do. In particular, when the photoacid generator is a solid at the time of mixing, it is preferable to dissolve this in a solvent before mixing. The temperature and pressure at the time of addition are not particularly limited, and the addition can be performed at room temperature and under atmospheric pressure. However, in order not to excite the photoacid generator, it is desirable to work in an environment not containing the photosensitive wavelength of the photoacid generator to be used, preferably in a dark place, from the time of its addition to the development step described below. .

【0018】得られた変性ポリシルセスキアザンと光酸
発生剤とを含む感光性組成物を一定期間以上保存しなけ
ればならない場合には、ニトロベンジルスルホン酸エス
テルをはじめとする一部の光酸発生剤については、保存
時に変性ポリシルセスキアザンから遊離する微量のNH
3 によって分解されるおそれがある。このような場合に
は、耐塩基性の光酸発生剤を選択することにより感光性
組成物の保存安定性が向上する。かかる耐塩基性の光酸
発生剤としては、イミノスルホネート誘導体、ジスルホ
ン誘導体、ジアゾメタン誘導体の他、4−メトキシ−α
−((((4−メトキシフェニル)スルホニル)オキシ)イ
ミノ)ベンゼンアセトニトリルのようなスルホキシム系
化合物及び下式の化合物のようなトリアジン系化合物が
挙げられる。
When the photosensitive composition containing the modified polysilsesquiazane obtained and the photoacid generator must be stored for a certain period of time or more, some photoacids such as nitrobenzyl sulfonic acid ester may be used. For the generator, a small amount of NH released from the modified polysilsesquiazane during storage
It may be decomposed by 3 . In such a case, the storage stability of the photosensitive composition is improved by selecting a base-resistant photoacid generator. Such base-resistant photoacid generators include iminosulfonate derivatives, disulfone derivatives, diazomethane derivatives, 4-methoxy-α
Examples include sulfoxime-based compounds such as-((((4-methoxyphenyl) sulfonyl) oxy) imino) benzeneacetonitrile and triazine-based compounds such as the following compounds.

【0019】[0019]

【化1】 Embedded image

【0020】本発明による感光性組成物に増感色素を混
合すると有利な場合がある。光酸発生剤によっては、例
えば3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルペルオキ
シカルボニル)ベンゾフェノンのように、それ自体が励
起される波長域が約330nmより短いものがある。光
照射を、KrF系(248nm)、ArF系(193n
m)、等のエキシマレーザーを使用して行う場合には、
光酸発生剤が直接励起されるので増感色素は必要がな
い。しかしながら、高圧水銀灯(360〜430nm)
などの安価な光源を用いる場合には、当該波長域で励起
される増感色素を組み合わせることにより間接的に光酸
発生剤を励起させることができる。このように、増感色
素を組み合わせることにより、本発明の感光性組成物は
常用の安価な光源を用いたパターニングが可能となる。
It may be advantageous to mix a sensitizing dye with the photosensitive composition according to the invention. Some photoacid generators, such as 3,3 ', 4,4'-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, have a wavelength range in which themselves are excited to be shorter than about 330 nm. Light irradiation was performed using a KrF system (248 nm) or an ArF system (193n).
m), etc., when using an excimer laser,
No sensitizing dye is needed because the photoacid generator is directly excited. However, high pressure mercury lamp (360-430nm)
When an inexpensive light source such as the above is used, the photoacid generator can be indirectly excited by combining a sensitizing dye excited in the wavelength region. Thus, by combining a sensitizing dye, the photosensitive composition of the present invention can be patterned using a commonly used inexpensive light source.

【0021】本発明の感光性組成物に使用することがで
きる増感色素として、クマリン、ケトクマリン及びそれ
らの誘導体、チオピリリウム塩、等、具体的には、p−
ビス(o−メチルスチリル)ベンゼン、7−ジメチルア
ミノ−4−メチルキノロン−2、7−アミノ−4−メチ
ルクマリン、4,6−ジメチル−7−エチルアミノクマ
リン、2−(p−ジメチルアミノスチリル)−ピリジル
メチルヨージド、7−ジエチルアミノクマリン、7−ジ
エチルアミノ−4−メチルクマリン、2,3,5,6−
1H,4H−テトラヒドロ−8−メチルキノリジノ−<
9,9a,1−gh>クマリン、7−ジエチルアミノ−
4−トリフルオロメチルクマリン、7−ジメチルアミノ
−4−トリフルオロメチルクマリン、7−アミノ−4−
トリフルオロメチルクマリン、2,3,5,6−1H,
4H−テトラヒドロキノリジノ−<9,9a,1−gh
>クマリン、7−エチルアミノ−6−メチル−4−トリ
フルオロメチルクマリン、7−エチルアミノ−4−トリ
フルオロメチルクマリン、2,3,5,6−1H,4H
−テトラヒドロ−9−カルボエトキシキノリジノ−<
9,9a,1−gh>クマリン、3−(2’−N−メチ
ルベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチルアミノ
クマリン、N−メチル−4−トリフルオロメチルピペリ
ジノ−<3,2−g>クマリン、2−(p−ジメチルア
ミノスチリル)−ベンゾチアゾリルエチルヨージド、3
−(2’−ベンズイミダゾリル)−7−N,N−ジエチ
ルアミノクマリン、3−(2’−ベンゾチアゾリル)−
7−N,N−ジエチルアミノクマリン、並びに下式で表
されるピリリウム塩及びチオピリリウム塩が挙げられ
る。
Examples of sensitizing dyes that can be used in the photosensitive composition of the present invention include coumarin, ketocoumarin and derivatives thereof, thiopyrylium salts, and the like.
Bis (o-methylstyryl) benzene, 7-dimethylamino-4-methylquinolone-2, 7-amino-4-methylcoumarin, 4,6-dimethyl-7-ethylaminocoumarin, 2- (p-dimethylaminostyryl) ) -Pyridylmethyl iodide, 7-diethylaminocoumarin, 7-diethylamino-4-methylcoumarin, 2,3,5,6-
1H, 4H-tetrahydro-8-methylquinolizino- <
9,9a, 1-gh> coumarin, 7-diethylamino-
4-trifluoromethylcoumarin, 7-dimethylamino-4-trifluoromethylcoumarin, 7-amino-4-
Trifluoromethyl coumarin, 2,3,5,6-1H,
4H-tetrahydroquinolizino- <9,9a, 1-gh
> Coumarin, 7-ethylamino-6-methyl-4-trifluoromethylcoumarin, 7-ethylamino-4-trifluoromethylcoumarin, 2,3,5,6-1H, 4H
-Tetrahydro-9-carbethoxyquinolizino- <
9,9a, 1-gh> coumarin, 3- (2′-N-methylbenzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin, N-methyl-4-trifluoromethylpiperidino- <3,2- g> coumarin, 2- (p-dimethylaminostyryl) -benzothiazolylethyl iodide, 3
-(2'-benzimidazolyl) -7-N, N-diethylaminocoumarin, 3- (2'-benzothiazolyl)-
7-N, N-diethylaminocoumarin, and pyrylium salts and thiopyrylium salts represented by the following formula.

【0022】[0022]

【化2】 Embedded image

【0023】さらに別の増感色素の具体例として以下の
化合物が挙げられる。
Further specific examples of the sensitizing dye include the following compounds.

【0024】[0024]

【化3】 Embedded image

【0025】特に好適な増感色素は、7−ジエチルアミ
ノ−4−メチルクマリン及び7−ジエチルアミノ−4−
トリフルオロメチルクマリンである。増感色素を組み合
わせる場合、本発明による感光性組成物中、上記増感色
素を、変性ポリシルセスキアザン質量に対して一般に
0.05〜50質量%、好ましくは1〜20質量%の量
で含有させればよい。
Particularly preferred sensitizing dyes are 7-diethylamino-4-methylcoumarin and 7-diethylamino-4-methylcoumarin.
It is trifluoromethyl coumarin. When sensitizing dyes are combined, the sensitizing dyes are generally present in the photosensitive composition according to the invention in an amount of from 0.05 to 50% by weight, preferably from 1 to 20% by weight, based on the weight of the modified polysilsesquiazane. What is necessary is just to make it contain.

【0026】本発明による感光性組成物に増感色素を混
合した場合には、得られる被膜が着色することがある。
当該組成物をフォトレジストとして使用する場合には、
所望のパターニング加工の終了後に当該レジストを除去
するので、レジストの着色が問題となることはほとんど
ない。しかしながら、本発明の感光性組成物を用いてパ
ターニングされた層間絶縁膜を製作する場合など、増感
色素を含む被膜をパターニング後に除去することなく使
用する場合には、焼成後の被膜が可視光に対して透明で
あることが必要な場合もある。このような場合でも、本
発明の感光性組成物に含まれる光酸発生剤が被膜焼成時
に増感色素を分解して被膜を透明化することが可能であ
る。さらに、光反応には直接関与しないが、被膜焼成時
に増感色素を分解せしめる酸化触媒を本発明の感光性組
成物に別途添加することにより、一層透明な被膜を得る
ことができる。このような酸化触媒の例として、プロピ
オン酸パラジウム、酢酸パラジウム、アセチルアセトナ
ート白金、エチルアセトナート白金、パラジウム微粒
子、白金微粒子などの金属の有機化合物や微粒子等が挙
げられる。酸化触媒を添加する場合、本発明による感光
性組成物中、変性ポリシルセスキアザン質量に対して一
般に0.05〜10質量%、好ましくは0.1〜5質量
%の量で含有させればよい。また、このような酸化触媒
を添加することにより、不要な色素を分解し脱色する
他、変性ポリシルセスキアザンのセラミックス化を促進
することもできる。
When a sensitizing dye is mixed with the photosensitive composition according to the present invention, the resulting coating may be colored.
When using the composition as a photoresist,
Since the resist is removed after the desired patterning process is completed, coloring of the resist hardly causes a problem. However, when a film containing a sensitizing dye is used without being removed after patterning, for example, when a patterned interlayer insulating film is produced using the photosensitive composition of the present invention, the film after baking is exposed to visible light. It may be necessary to be transparent to Even in such a case, the photoacid generator contained in the photosensitive composition of the present invention can decompose the sensitizing dye at the time of film baking to make the film transparent. Further, a transparent film can be obtained by separately adding an oxidation catalyst which does not directly participate in the photoreaction but decomposes the sensitizing dye at the time of film baking to the photosensitive composition of the present invention. Examples of such oxidation catalysts include metal organic compounds and fine particles such as palladium propionate, palladium acetate, platinum acetylacetonate, platinum ethylethylacetonate, fine palladium particles, and fine platinum particles. When an oxidation catalyst is added, it is contained in the photosensitive composition of the present invention in an amount of generally 0.05 to 10% by mass, preferably 0.1 to 5% by mass based on the mass of the modified polysilsesquiazane. Good. In addition, by adding such an oxidation catalyst, unnecessary dyes are decomposed and decolored, and the conversion of the modified polysilsesquiazane into a ceramic can be promoted.

【0027】本発明の別の態様として、上記の感光性組
成物に顔料を添加することにより、耐熱性、絶縁性、硬
度に優れパターン精度の良好なカラーフィルターやブラ
ックマトリックスの作製に適した感光性組成物を得るこ
とができる。本発明による顔料を含有する感光性組成物
から得られるカラーフィルターやブラックマトリックス
は、顔料がシリカ系セラミックス中に分散されているた
め、酸素が遮断され耐熱性(高温での耐酸化性)に優れ
ると共に、顔料自体が導電性であってもカラーフィルタ
ーやブラックマトリックスとしては絶縁体となる。ま
た、シリカ系セラミックス膜はアクリルやポリイミドと
いった一般的な有機膜と比べて硬度が高いので、カラー
フィルターやブラックマトリックスの表面での作業性
(膜の堆積、配線付け、ボンディング作業)が良好とな
り、歩留りを高めることができる。さらに、加熱時にセ
ラミックス膜から発生する脱ガス量も一般的な有機膜か
ら発生する脱ガス量よりも非常に少なくなる。
As another embodiment of the present invention, by adding a pigment to the above-mentioned photosensitive composition, a photosensitive material which is excellent in heat resistance, insulation and hardness, and which is suitable for producing a color filter and a black matrix having good pattern accuracy is provided. Composition can be obtained. The color filter and the black matrix obtained from the photosensitive composition containing the pigment according to the present invention have excellent heat resistance (oxidation resistance at high temperatures) because the pigment is dispersed in the silica-based ceramics, so that oxygen is blocked. At the same time, even if the pigment itself is conductive, it becomes an insulator as a color filter or a black matrix. In addition, since the silica-based ceramic film has higher hardness than general organic films such as acrylic and polyimide, the workability (film deposition, wiring, bonding work) on the surface of the color filter or black matrix is improved, The yield can be increased. Further, the amount of outgas generated from the ceramic film at the time of heating is much smaller than the amount of outgas generated from a general organic film.

【0028】本発明の感光性組成物に添加することがで
きる顔料の例として、グラファイト、カーボンブラッ
ク、チタンブラック、酸化鉄、銅クロム系ブラック、銅
鉄マンガン系ブラック、コバルト鉄クロム系ブラック、
等が挙げられる。顔料添加量は、一般にポリシラザン質
量に対して0.05〜1000質量%、好ましくは10
〜500質量%である。顔料を使用する場合、本発明に
よる顔料を添加した感光性組成物の調製は、変性ポリシ
ルセスキアザンに上記光酸発生剤及び/又は上記増感色
素及び/又は上記酸化触媒並びに顔料を添加することに
より行われる。添加順序は特に問題ではないが、両者を
均一に混合することが好ましく、そのためには添加時に
十分に攪拌しながら混合することや、光酸発生剤及び/
又は上記増感色素及び/又は上記酸化触媒を後述の溶剤
に溶かし又は分散させて希釈してから混合することが望
ましい。
Examples of pigments that can be added to the photosensitive composition of the present invention include graphite, carbon black, titanium black, iron oxide, copper chromium black, copper iron manganese black, cobalt iron chromium black,
And the like. The amount of the pigment added is generally 0.05 to 1000% by mass, preferably 10 to 100% by mass based on the mass of polysilazane.
~ 500% by mass. When a pigment is used, the photosensitive composition to which the pigment according to the present invention is added is prepared by adding the photoacid generator and / or the sensitizing dye and / or the oxidation catalyst and the pigment to the modified polysilsesquiazane. This is done by: The order of addition is not critical, but it is preferable to mix the two uniformly. For this purpose, mixing is performed with sufficient stirring during the addition, and the photoacid generator and / or
Alternatively, it is desirable to dissolve or disperse the sensitizing dye and / or the oxidation catalyst in a solvent described below and dilute the mixture before mixing.

【0029】溶剤を使用する場合には、ベンゼン、トル
エン、キシレン、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、
トリメチルベンゼン、トリエチルベンゼン、等の芳香族
化合物;シクロヘキサン;シクロヘキセン;デカヒドロ
ナフタレン;ジペンテン;n−ペンタン、i−ペンタ
ン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、n−ヘプタン、i−
ヘプタン、n−オクタン、i−オクタン、n−ノナン、
i−ノナン、n−デカン、i−デカン、等の飽和炭化水
素化合物;エチルシクロヘキサン;メチルシクロヘキサ
ン;p−メンタン;ジプロピルエーテル、ジブチルエー
テル、等のエーテル類;メチルイソブチルケトン(MI
BK)等のケトン類;酢酸ブチル、酢酸シクロヘキシ
ル、ステアリン酸ブチル、等のエステル類、等を使用す
ることが好ましい。これらの溶剤を使用する場合、ポリ
シラザンの溶解度や溶剤の蒸発速度を調節するために、
2種類以上の溶剤を混合してもよい。
When a solvent is used, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, diethylbenzene,
Aromatic compounds such as trimethylbenzene and triethylbenzene; cyclohexane; cyclohexene; decahydronaphthalene; dipentene; n-pentane, i-pentane, n-hexane, i-hexane, n-heptane, i-
Heptane, n-octane, i-octane, n-nonane,
saturated hydrocarbon compounds such as i-nonane, n-decane and i-decane; ethylcyclohexane; methylcyclohexane; p-menthane; ethers such as dipropyl ether and dibutyl ether; methyl isobutyl ketone (MI
It is preferable to use ketones such as BK); esters such as butyl acetate, cyclohexyl acetate, and butyl stearate. When using these solvents, in order to adjust the solubility of polysilazane and the evaporation rate of the solvent,
Two or more solvents may be mixed.

【0030】溶剤の使用量(割合)は、採用するコーテ
ィング方法により作業性がよくなるように選択され、ま
た用いる変性ポリシルセスキアザンの平均分子量、分子
量分布、その構造によって異なるので、適宜、自由に混
合することができる。しかしながら、変性ポリシルセス
キアザンの安定性や製造効率を考慮し、変性ポリシルセ
スキアザン濃度は0.1〜50質量%、より好適には
0.1〜40質量%とすることが好ましい。
The amount (proportion) of the solvent used is selected so that the workability is improved by the coating method to be used, and it depends on the average molecular weight, molecular weight distribution and structure of the modified polysilsesquiazane used. Can be mixed. However, in consideration of the stability and production efficiency of the modified polysilsesquiazane, the concentration of the modified polysilsesquiazane is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.1 to 40% by mass.

【0031】また、本発明による感光性組成物に、必要
に応じて適当な充填剤及び/又は増量剤を加えることが
できる。充填剤の例としてはシリカ、アルミナ、ジルコ
ニア、マイカを始めとする酸化物系無機物あるいは炭化
珪素、窒化珪素等の非酸化物系無機物の微粉等が挙げら
れる。また用途によってはアルミニウム、亜鉛、銅等の
金属粉末の添加も可能である。これら充填剤は、針状
(ウィスカーを含む。)、粒状、鱗片状等種々の形状の
ものを単独又は2種以上混合して用いることができる。
又、これら充填剤の粒子の大きさは1回に適用可能な膜
厚よりも小さいことが望ましい。また充填剤の添加量は
変性ポリシルセスキアザン1質量部に対し、0.05質
量部〜10質量部の範囲であり、特に好ましい添加量は
0.2質量部〜3質量部の範囲である。本発明の感光性
組成物には、必要に応じて各種顔料、レベリング剤、消
泡剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、pH調整剤、分散剤、
表面改質剤、可塑剤、乾燥促進剤、流れ止め剤を加えて
もよい。
Further, a suitable filler and / or extender can be added to the photosensitive composition according to the present invention, if necessary. Examples of the filler include fine powders of oxide-based inorganic substances such as silica, alumina, zirconia, and mica, and non-oxide-based inorganic substances such as silicon carbide and silicon nitride. Depending on the application, metal powder such as aluminum, zinc, and copper can be added. These fillers may be of various shapes such as needles (including whiskers), granules, and scales, or may be used alone or in combination of two or more.
Further, it is desirable that the size of the particles of these fillers is smaller than the film thickness that can be applied at one time. The addition amount of the filler is in the range of 0.05 to 10 parts by mass, particularly preferably 0.2 to 3 parts by mass, based on 1 part by mass of the modified polysilsesquiazane. . The photosensitive composition of the present invention, if necessary, various pigments, leveling agents, defoamers, antistatic agents, ultraviolet absorbers, pH adjusters, dispersants,
A surface modifier, a plasticizer, a drying accelerator, and a flow stopper may be added.

【0032】本発明によると、上記感光性組成物を用い
てパターン化されたシリカ系セラミックス膜を形成する
方法も提供される。すなわち、本発明の方法は、変性ポ
リシルセスキアザンと光酸発生剤とを含む感光性組成物
の塗膜を形成する工程と、前記塗膜に光をパターン状に
照射する工程と、前記塗膜の照射された部分を溶解除去
する工程とを含んで成る。
According to the present invention, there is also provided a method for forming a patterned silica-based ceramic film using the above photosensitive composition. That is, the method of the present invention comprises the steps of: forming a coating film of a photosensitive composition containing a modified polysilsesquiazane and a photoacid generator; irradiating the coating film with light in a pattern; Dissolving and removing the irradiated portion of the film.

【0033】本発明による感光性組成物の塗膜の形成
は、一般的な塗布方法、即ち、浸漬、ロール塗り、バー
塗り、刷毛塗り、スプレー塗り、フロー塗り、スピンコ
ート、等の方法を採用し、シリコン基板、ガラス基板、
等の適当な基板上で行うことができる。また、基材がフ
ィルムである場合にはグラビア塗布も可能である。所望
により塗膜の乾燥工程を別に設けることもできる。塗膜
は必要に応じて1回又は2回以上繰り返して塗布するこ
とにより所望の膜厚とすることができる。所望の膜厚は
用途により異なるが、例えば、フォトレジストの場合に
は0.05〜2μm、層間絶縁膜の場合には0.5〜4
μm、カラーフィルターやブラックマトリックスの場合
には0.3〜3μm、等が目安となる。
The coating of the photosensitive composition according to the present invention is formed by a general coating method, such as dipping, roll coating, bar coating, brush coating, spray coating, flow coating, spin coating and the like. Silicon substrate, glass substrate,
Etc. on a suitable substrate. When the substrate is a film, gravure coating is also possible. If desired, a drying step of the coating film can be separately provided. The coating film can be formed to a desired thickness by repeating the application once or twice or more as necessary. The desired film thickness varies depending on the application. For example, in the case of a photoresist, 0.05 to 2 μm, and in the case of an interlayer insulating film,
μm, 0.3 to 3 μm in the case of a color filter or a black matrix, and the like.

【0034】本発明の感光性組成物の塗膜を形成した
後、該塗膜を乾燥させ且つその後の脱ガス量を減少させ
るため、該塗膜をプリベーク(加熱処理)することが好
ましい。プリベーク工程は、一般に40〜200℃、好
ましくは60〜120℃の温度で、ホットプレートによ
る場合には10〜180秒間、好ましくは30〜90秒
間、クリーンオーブンによる場合には1〜30分間、好
ましくは5〜15分間、実施することができる。
After the coating of the photosensitive composition of the present invention is formed, it is preferable to pre-bake (heat-treat) the coating in order to dry the coating and reduce the amount of degassing thereafter. The pre-bake step is generally performed at a temperature of 40 to 200 ° C., preferably 60 to 120 ° C., for 10 to 180 seconds, preferably 30 to 90 seconds when using a hot plate, and 1 to 30 minutes when using a clean oven. Can be carried out for 5 to 15 minutes.

【0035】本発明の感光性組成物の塗膜を形成し、必
要に応じてプリベーク処理した後、該塗膜に光をパター
ン状に照射する。このような光源としては、高圧水銀
灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、エキシマレー
ザー、等を使用することができる。照射光としては半導
体のような超微細加工を除き、360〜430nmの光
(高圧水銀灯)を使用することが一般的である。中で
も、液晶表示装置の場合には430nmの光を使用する
ことが多い。このような場合に本発明の感光性組成物に
増感色素を組み合わせると有利であることは上述した通
りである。照射光のエネルギーは、光源や所期の膜厚に
もよるが、一般に5〜4000mj/cm2 、好ましく
は10〜2000mj/cm2 とする。このエネルギー
が5mj/cm2 よりも低いと変性ポリシルセスキアザ
ンが十分に分解せず、反対に4000mj/cm2 より
も高いと、露光過多となり、ハレーションの発生を招く
場合がある。
After a coating film of the photosensitive composition of the present invention is formed and, if necessary, prebaked, the coating film is irradiated with light in a pattern. As such a light source, a high-pressure mercury lamp, a low-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, an excimer laser, or the like can be used. It is common to use light (high-pressure mercury lamp) of 360 to 430 nm as the irradiation light except for ultrafine processing such as a semiconductor. Above all, in the case of a liquid crystal display device, light of 430 nm is often used. As described above, in such a case, it is advantageous to combine a sensitizing dye with the photosensitive composition of the present invention. The energy of the irradiation light depending on the light source and the desired thickness, generally 5~4000mj / cm 2, preferably between 10 to 2000 mJ / cm 2. If this energy is lower than 5 mj / cm 2 , the modified polysilsesquiazane will not be sufficiently decomposed, and if it is higher than 4000 mj / cm 2 , excessive exposure may occur, resulting in the occurrence of halation.

【0036】パターン状に照射するためには一般的なフ
ォトマスクを使用すればよく、そのようなフォトマスク
については当業者であれば周知である。照射の際の環境
は、一般に周囲雰囲気(大気中)や窒素雰囲気とすれば
よいが、変性ポリシルセスキアザンの分解を促進するた
めに酸素含有量を富化した雰囲気を採用してもよい。
A general photomask may be used to irradiate in a pattern, and such a photomask is well known to those skilled in the art. In general, the environment for the irradiation may be an ambient atmosphere (in the air) or a nitrogen atmosphere, but an atmosphere having an increased oxygen content may be employed in order to promote the decomposition of the modified polysilsesquiazane.

【0037】パターン状に照射を受けた感光性組成物の
露光部分では、変性ポリシルセスキアザンのSi−N結
合が開裂し、ダングリングボンドの状態を経て雰囲気中
の水分との反応することによりシラノール(Si−O
H)結合が生成し、変性ポリシルセスキアザンが分解す
る。このシラノール結合の生成を促進するために、露光
後の変性ポリシルセスキアザン組成物に水、好ましくは
純水を接触させてもよい。照射後の塗膜を現像すること
により、感光性組成物の露光部分が除去され、未露光部
分が基板上に残留してパターン(ポジ型)が形成され
る。残留する変性ポリシルセスキアザンは後述の現像液
にはほとんど膨潤しないので、照射光のパターンと分解
除去される変性ポリシルセスキアザンのパターンはほぼ
完全に一致し、良好なパターン精度(解像度)が得られ
る。
In the exposed portion of the photosensitive composition which has been irradiated in a pattern, the Si—N bond of the modified polysilsesquiazane is cleaved and reacts with the moisture in the atmosphere via a dangling bond. Silanol (Si-O
H) A bond is formed and the modified polysilsesquiazane is decomposed. In order to promote the formation of the silanol bond, water, preferably pure water, may be brought into contact with the modified polysilsesquiazane composition after exposure. By developing the coating film after irradiation, the exposed portion of the photosensitive composition is removed, and the unexposed portion remains on the substrate to form a pattern (positive type). Since the remaining modified polysilsesquiazane hardly swells in the developing solution described later, the pattern of the irradiation light and the pattern of the modified polysilsesquiazane to be decomposed and removed almost completely match, and good pattern accuracy (resolution) is obtained. can get.

【0038】感光性変性ポリシルセスキアザン組成物の
露光部分の除去、すなわち現像に際しては、現像液とし
てアルカリ水溶液を使用することができる。このような
アルカリ水溶液として、テトラメチルアンモニウムヒド
ロキシド(TMAH)、珪酸ナトリウム、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、等の水溶液が挙げられる。本発
明における現像では、業界標準のアルカリ現像液である
約2%のTMAH水溶液を使用すると便利である。現像
に要する時間は、膜厚や溶剤にもよるが、一般に0.1
〜5分、好ましくは0.5〜3分である。また、現像処
理温度は、一般に20〜50℃、好ましくは20〜30
℃である。
At the time of removing the exposed portion of the photosensitive modified polysilsesquiazane composition, that is, at the time of development, an aqueous alkali solution can be used as a developer. Examples of such an alkaline aqueous solution include aqueous solutions of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), sodium silicate, sodium hydroxide, potassium hydroxide, and the like. In the development in the present invention, it is convenient to use an approximately 2% aqueous TMAH solution which is an industry standard alkaline developer. Although the time required for development depends on the film thickness and the solvent, it is generally 0.1 time.
-5 minutes, preferably 0.5-3 minutes. The development temperature is generally 20 to 50 ° C, preferably 20 to 30 ° C.
° C.

【0039】現像効率を高めるため、当該技術分野でい
わゆる溶解防止剤として知られている化合物を本発明の
感光性組成物に添加することができる。一般的な溶解防
止剤は、その疎水性により、塗膜の未露光部においてポ
リマーがアルカリ現像液に溶出することを防止するが、
露光部においては露光により又は光酸発生剤により溶解
防止剤自体が分解して親水性となることによりポリマー
の分解を促進する作用を有している。上述したように、
本発明による変性ポリシルセスキアザンは現像液には溶
解しないため、溶解防止剤の未露光部の溶出防止作用と
いうメリットを享受することはほとんどないが、露光部
の溶解促進作用が有利に働くことがわかった。すなわ
ち、本発明の感光性組成物にいわゆる溶解防止剤を添加
することにより、露光部の溶解速度が高くなるという点
において、現像効率を向上させることができる。このよ
うな溶解防止剤の具体例として、t−ブトキシカルボニ
ル(以下、t−BOC)化カテコール、t−BOC化ヒ
ドロキノン、ベンゾフェノン−4,4’−ジカルボン酸
t−ブチルエステル、4,4’−オキシジ安息香酸t−
ブチルエステル、等が挙げられる。溶解防止剤は、感光
性組成物に対して0.1〜40質量%、好ましくは1〜
30質量%の範囲で添加することができる。
In order to enhance the development efficiency, compounds known in the art as so-called dissolution inhibitors can be added to the photosensitive composition of the present invention. A general dissolution inhibitor prevents the polymer from being eluted in an alkali developer in an unexposed portion of the coating film due to its hydrophobicity.
In the exposed portion, the dissolution inhibitor itself is decomposed by exposure or by the photoacid generator to become hydrophilic, thereby having an action of accelerating the decomposition of the polymer. As mentioned above,
Since the modified polysilsesquiazane according to the present invention does not dissolve in the developing solution, it hardly enjoys the merit of preventing the dissolution inhibitor from dissolving the unexposed portion, but the dissolution promoting effect of the exposed portion works advantageously. I understood. That is, by adding a so-called dissolution inhibitor to the photosensitive composition of the present invention, the development efficiency can be improved in that the dissolution rate of the exposed portion is increased. Specific examples of such a dissolution inhibitor include catechol t-butoxycarbonyl (hereinafter, t-BOC), hydroquinone t-BOC, benzophenone-4,4′-dicarboxylic acid t-butyl ester, and 4,4′-. Oxydibenzoic acid t-
Butyl ester, and the like. The dissolution inhibitor is used in an amount of 0.1 to 40% by mass, preferably 1 to 40% by mass based on the photosensitive composition.
It can be added in the range of 30% by mass.

【0040】現像により、感光性変性ポリシルセスキア
ザン組成物の露光部分が除去され、パターニングが完了
する。パターン化された変性ポリシルセスキアザン膜
は、そのまま化学耐性の強いフォトレジストとして用い
ることができる。本発明によるフォトレジストはポジ型
であるため解像度が高く、しかも耐ドライエッチング性
の高いフォトレジストとなる。特に、本発明によるフォ
トレジストは、耐酸素プラズマ性が高いので、2層レジ
スト法におけるシリコン含有レジストの代替材料として
非常に有用である。本発明によるフォトレジストを保護
膜として下層又は基板をエッチングした後、用済みとな
ったフォトレジストを除去する。本発明のフォトレジス
トの除去には、上述の溶剤を使用して変性ポリシルセス
キアザンを溶解除去すればよい。
By the development, the exposed portions of the photosensitive modified polysilsesquiazane composition are removed, and the patterning is completed. The patterned modified polysilsesquiazane film can be directly used as a photoresist having high chemical resistance. Since the photoresist according to the present invention is a positive type, it has high resolution and high dry etching resistance. In particular, since the photoresist according to the present invention has high oxygen plasma resistance, it is very useful as a substitute for a silicon-containing resist in a two-layer resist method. After the lower layer or the substrate is etched using the photoresist according to the present invention as a protective film, the used photoresist is removed. The photoresist of the present invention can be removed by dissolving and removing the modified polysilsesquiazane using the above-mentioned solvent.

【0041】本発明によりパターン化された変性ポリシ
ルセスキアザン膜を層間絶縁膜等として残留させて使用
する場合には、長時間放置又は焼成することにより、高
耐熱性、低誘電率、透明性、等に優れたシリカ系セラミ
ックス被膜に転化させればよい。現像後の変性ポリシル
セスキアザン膜を放置する場合、一般に周囲雰囲気(大
気中、室温)において長時間、例えば、1日以上、放置
すればよい。また、焼成する場合には、焼成温度は、用
いる変性ポリシルセスキアザンの種類や基板、電子部
品、等の耐熱性にもよるが、一般に50〜1000℃、
好ましくは100〜1000℃、より好ましくは150
℃〜450℃とする。焼成時間は、一般に5分以上、好
ましくは10分以上とする。焼成雰囲気は、一般に周囲
雰囲気(大気中)とすればよいが、変性ポリシルセスキ
アザンの酸化を促進するために酸素含有量及び/又は水
蒸気分圧を富化した雰囲気を採用してもよい。このよう
にして得られたシリカ系セラミックス被膜は、誘電率5
以下、場合によっては誘電率3.3以下、抵抗率1013
Ωcm以上を示すことができる。
When the modified polysilsesquiazane film patterned according to the present invention is used while remaining as an interlayer insulating film or the like, by leaving it for a long time or sintering, high heat resistance, low dielectric constant, and transparency are obtained. What is necessary is just to convert it into a silica-based ceramics coating excellent in, for example,. When the modified polysilsesquiazane film after development is allowed to stand, it is generally sufficient to leave it in an ambient atmosphere (in the air, at room temperature) for a long time, for example, one day or more. In the case of firing, the firing temperature depends on the type of the modified polysilsesquiazane used and the heat resistance of the substrate, the electronic component, and the like.
Preferably 100-1000 ° C, more preferably 150
C to 450C. The firing time is generally 5 minutes or more, preferably 10 minutes or more. In general, the firing atmosphere may be an ambient atmosphere (in the air), but an atmosphere having an increased oxygen content and / or a partial pressure of water vapor may be employed to promote the oxidation of the modified polysilsesquiazane. The silica-based ceramic coating thus obtained has a dielectric constant of 5
Hereinafter, in some cases, the dielectric constant is 3.3 or less, and the resistivity is 10 13
Ωcm or more.

【0042】[0042]

【実施例】以下の実施例により本発明をさらに説明す
る。実施例1 :変性ポリシルセスキアザンの調製 四つ口フラスコにガス吹き込み管、メカニカルスターラ
ー、ジュワーコンデンサーを装着した。反応器内部を脱
酸素した乾燥窒素で置換した後、四つ口フラスコに原料
のCH3 SiCl3 と(CH3 2 SiCl2 及び/又
は(CH3 3SiClとを所定のモル比で混合し(合
計で約50g)、さらに脱気した乾燥ピリジンを原料濃
度が約10質量%となるように入れ、これを氷冷した。
この原料混合物に攪拌しながらアンモニア(NH3 )を
窒素ガスと混合して反応が終了するまで吹き込んだ。反
応終了後、固体生成物を遠心分離し、さらに濾過して除
去した。濾液から溶媒を減圧除去すると変性ポリシルセ
スキアザンが得られた。変性ポリシルセスキアザンにお
ける−〔Si(CH3 2 NH〕−及び〔Si(C
3 3 (NH)0.5 〕−の構成比率は、Si−NMR
スペクトルによって測定することができる。また、変性
ポリシルセスキアザンは、赤外(IR)吸収スペクトル
の各種結合による特性ピークによってその構成を概ね知
ることができる。例えば、他の構成単位として−〔Si
(CH3 2 NH〕−を20モル%含有する変性ポリシ
ルセスキアザンのIRスペクトルを図1に示す。これら
の測定結果より、本発明による変性ポリシルセスキアザ
ンにおける各種構成単位の比率は、対応する出発原料の
モル比率がほぼ反映されることが確認された。
The following examples further illustrate the present invention. Example 1 Preparation of Modified Polysilsesquiazane A four-necked flask was equipped with a gas blowing tube, a mechanical stirrer, and a dewar condenser. After the inside of the reactor was replaced with deoxygenated dry nitrogen, the raw materials CH 3 SiCl 3 and (CH 3 ) 2 SiCl 2 and / or (CH 3 ) 3 SiCl were mixed in a four-neck flask at a predetermined molar ratio. (Total of about 50 g), and further, degassed dry pyridine was added so that the raw material concentration became about 10% by mass, and the mixture was cooled with ice.
With stirring, ammonia (NH 3 ) was mixed with nitrogen gas and blown into the raw material mixture until the reaction was completed. After completion of the reaction, the solid product was centrifuged and further filtered off. Removal of the solvent from the filtrate under reduced pressure gave a modified polysilsesquiazane. In the modified polysilsesquioxane sesqui Azan - [Si (CH 3) 2 NH] - and [Si (C
The composition ratio of H 3 ) 3 (NH) 0.5 ]-is determined by Si-NMR.
It can be measured by spectrum. The configuration of the modified polysilsesquiazane can be generally known from characteristic peaks due to various bonds in an infrared (IR) absorption spectrum. For example, as another structural unit,-[Si
FIG. 1 shows the IR spectrum of a modified polysilsesquiazane containing (CH 3 ) 2 NH] — in an amount of 20 mol%. From these measurement results, it was confirmed that the ratio of the various constituent units in the modified polysilsesquiazane according to the present invention almost reflected the molar ratio of the corresponding starting material.

【0043】実施例2:ポリマーの保存安定性 変性ポリシルセスキアザンの保存安定性を以下のように
して評価した。実施例1に記載した手順に従い、−〔S
iCH3 (NH)1.5 〕−を基本構成単位とし、−〔S
i(CH3 2 NH〕−又は〔Si(CH3 3 (N
H)0.5 〕−で表される他の構成単位を基本構成単位に
対して下記表1に記載の比率で含有する変性ポリシルセ
スキアザン及び基本構成単位のみからなるポリシルセス
キアザンを調製し、それぞれ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)に溶解し20
質量%の溶液とした。各溶液を密閉容器に入れ、50℃
の一定温度で1週間保存した。各種ポリマーの保存前後
での数平均分子量及び重量平均分子量をゲル浸透クロマ
トグラフィー(GPC)法で測定した。
Example 2 Storage Stability of Polymer The storage stability of the modified polysilsesquiazane was evaluated as follows. According to the procedure described in Example 1,-[S
iCH 3 (NH) 1.5 ]-as a basic structural unit, and-[S
i (CH 3) 2 NH] - or [Si (CH 3) 3 (N
H) A modified polysilsesquiazane containing another structural unit represented by 0.5 ]-at a ratio shown in Table 1 below with respect to the basic structural unit, and a polysilsesquiazane consisting only of the basic structural unit are prepared. Each was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and dissolved in 20
% Solution. Put each solution in a closed container,
For one week. The number average molecular weight and the weight average molecular weight of each polymer before and after storage were measured by gel permeation chromatography (GPC).

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】−〔SiCH3 (NH)1.5 〕−の基本構
成単位のみからなるポリシルセスキアザンは、1週間の
保存中に分子量が実質的に増加する(比較例)。しか
し、他の構成単位として−〔Si(CH3 2 NH〕−
又は〔Si(CH3 3 (NH)0.5 〕−を含有する変
性ポリシルセスキアザンの場合(本発明)には、1週間
の保存による高分子量化はほとんど又はまったく認めら
れなかった。
Polysilsesquiazane consisting of only the basic structural unit-[SiCH 3 (NH) 1.5 ]-has a substantially increased molecular weight during one week of storage (Comparative Example). However, as other structural units - [Si (CH 3) 2 NH] -
Or [Si (CH 3) 3 (NH ) 0.5 ] - in the case of the modified polysilsesquioxane sesqui Azan containing (present invention), molecular weight due to storage for a week was observed little or no.

【0046】実施例3:感光性組成物の保存安定性に対
する光酸発生剤の影響 実施例1に記載した手順に従い、−〔SiCH3 (N
H)1.5 〕−を基本構成単位とし、−〔Si(CH3
2 NH〕−を約10モル%含有する変性ポリシルセスキ
アザンを調製した。この変性ポリシルセスキアザンに光
酸発生剤として以下の式(1)に示すニトロベンジルス
ルホン酸エステル又は式(2)に示すトリアジン誘導体
を5質量%添加し、さらに増感剤として式(3)に示す
ミヘラーズケトンをそれぞれ5質量%添加した。最後に
酢酸イソアミルでポリマー濃度が10質量%となるよう
に希釈することにより感光性組成物を調製した。
Example 3 Influence of Photoacid Generator on Storage Stability of Photosensitive Composition According to the procedure described in Example 1,-[SiCH 3 (N
H) 1.5] - was used as a basic unit, - [Si (CH 3)
2 NH] - was prepared modified polysilsesquioxane sesqui Azan containing about 10 mole%. To this modified polysilsesquiazane, 5% by mass of a nitrobenzylsulfonic acid ester represented by the following formula (1) or a triazine derivative represented by the following formula (2) is added as a photoacid generator, and a sensitizer of the formula (3) Was added in an amount of 5% by mass. Finally, the photosensitive composition was prepared by diluting with isoamyl acetate so that the polymer concentration became 10% by mass.

【0047】[0047]

【化4】 Embedded image

【0048】調製直後の各感光性組成物のi線感度を、
各感光性組成物をシリコンウェハーにスピンコートして
塗膜を形成させ、次いで露光(360nm)、現像(T
MAH:テトラメチルアンモニウムヒドロキシ水溶液
2.38%)を行うことにより測定した。一方、各感光
性組成物を密閉容器に入れ、50℃の一定温度で1週間
保存した。保存後の各感光性組成物のi線感度を同様に
測定した。測定結果を以下の表に示す。
The i-line sensitivity of each photosensitive composition immediately after preparation was
Each photosensitive composition is spin-coated on a silicon wafer to form a coating film, and then exposed (360 nm) and developed (T
MAH: 2.38% aqueous solution of tetramethylammonium hydroxy). On the other hand, each photosensitive composition was placed in a closed container and stored at a constant temperature of 50 ° C. for one week. The i-ray sensitivity of each photosensitive composition after storage was measured in the same manner. The measurement results are shown in the following table.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】光酸発生剤としてニトロベンジルスルホン
酸エステルを使用した感光性組成物は、1週間保存後に
i線感度が1/10に低下した。一方、トリアジン誘導
体を使用した感光性組成物のi線感度は保存前後でほと
んど変化しなかった。このように、変性ポリシルセスキ
アザンを含む感光性組成物は、光酸発生剤の種類により
保存安定性に差があり、その原因として保存中に変性ポ
リシルセスキアザンから遊離する微量のアンモニアが、
ニトロベンジルスルホン酸エステルをはじめとする一部
の光酸発生剤を分解することが挙げられる。したがっ
て、このような塩基により分解されない耐塩基性の光酸
発生剤を使用することにより、本発明の感光性組成物の
保存安定性を向上させることができる。
The i-ray sensitivity of the photosensitive composition using nitrobenzylsulfonic acid ester as a photoacid generator was reduced to 1/10 after storage for one week. On the other hand, the i-line sensitivity of the photosensitive composition using the triazine derivative hardly changed before and after storage. As described above, the photosensitive composition containing the modified polysilsesquiazane has a difference in storage stability depending on the type of the photoacid generator. As a cause, a small amount of ammonia released from the modified polysilsesquiazane during storage is generated. ,
Decomposing some photoacid generators, including nitrobenzyl sulfonic acid esters. Therefore, the storage stability of the photosensitive composition of the present invention can be improved by using such a base-resistant photoacid generator that is not decomposed by a base.

【0051】実施例4:現像効率の向上 実施例1に記載した手順に従い、−〔SiCH3 (N
H)1.5 〕−を基本構成単位とし、〔Si(CH3 3
(NH)0.5 〕−を約2.5モル%含有する変性ポリシ
ルセスキアザンを調製した。この変性ポリシルセスキア
ザンを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)に溶解し20質量%の溶液とした。
この溶液に光酸発生剤として式(4)に示すトリアジン
誘導体を2質量%添加した。この溶液を二つに分け、一
方の溶液に溶解防止剤として式(5)に示すベンゾフェ
ノン−4,4’−ジカルボン酸t−ブチルエステルをポ
リマー質量に対して2質量%添加した。
Example 4 : Improvement of development efficiency According to the procedure described in Example 1,-[SiCH 3 (N
H) 1.5 ]-as a basic structural unit, and [Si (CH 3 ) 3
A modified polysilsesquiazane containing (NH) 0.5 ]-at about 2.5 mol% was prepared. This modified polysilsesquiazane was dissolved in propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) to obtain a 20% by mass solution.
To this solution, 2% by mass of a triazine derivative represented by the formula (4) was added as a photoacid generator. This solution was divided into two, and benzophenone-4,4'-dicarboxylic acid t-butyl ester represented by the formula (5) as a dissolution inhibitor was added to one of the solutions at 2% by mass relative to the polymer mass.

【0052】[0052]

【化5】 Embedded image

【0053】各溶液をシリコンウェハーにスピンコート
して塗膜を形成させ、そして90℃で90秒間プリベー
クした。40mJのi線露光を施す前と施した後でのT
MAH水溶液(現像液)への溶解速度を測定した。測定
結果を以下の表に示す。
Each solution was spin coated on a silicon wafer to form a coating and prebaked at 90 ° C. for 90 seconds. T before and after i-ray exposure of 40 mJ
The dissolution rate in the MAH aqueous solution (developer) was measured. The measurement results are shown in the following table.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】変性ポリシルセスキアザンはTMAH現像
液には溶けないため、i線露光前では溶解防止剤の有無
に関わらず溶解速度は0であった。しかしながら、i線
露光後は、溶解防止剤の添加により溶解速度が2倍とな
り、本発明の感光性組成物に溶解防止剤を添加すること
により現像効率が向上することが認められた。
Since the modified polysilsesquiazane was insoluble in the TMAH developer, the dissolution rate was 0 before i-line exposure regardless of the presence or absence of the dissolution inhibitor. However, after i-line exposure, the dissolution rate was doubled by the addition of the dissolution inhibitor, and it was confirmed that the development efficiency was improved by adding the dissolution inhibitor to the photosensitive composition of the present invention.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によると、ポリシルセスキアザン
の基本構成単位に特定の構成単位を一定量導入すること
によりポリマー自体の安定性が向上する。また耐塩基性
の光酸発生剤を選択することによりポリシルセスキアザ
ンを含む感光性組成物の保存安定性が向上する。さらに
溶解防止剤として知られている化合物を添加することに
より感光性組成物の現像効率が高くなる。本発明による
変性ポリシルセスキアザン膜は、耐酸素プラズマ性が高
いため、2層レジスト法におけるシリコン含有レジスト
の代替材料として非常に有用である他、本発明によりパ
ターン化された変性ポリシルセスキアザン膜を長時間放
置又は焼成することにより、層間絶縁膜として好適な高
耐熱性、低誘電率、透明性、等に優れたパターン化され
たシリカ系セラミックス被膜が得られる。
According to the present invention, the stability of the polymer itself is improved by introducing a specific amount of a specific structural unit into the basic structural unit of polysilsesquiazane. Further, by selecting a photoacid generator having basic resistance, the storage stability of the photosensitive composition containing polysilsesquiazane is improved. Further, by adding a compound known as a dissolution inhibitor, the development efficiency of the photosensitive composition is increased. The modified polysilsesquiazane film according to the present invention has a high oxygen plasma resistance, so that it is very useful as a substitute for a silicon-containing resist in a two-layer resist method, and the modified polysilsesquiazane patterned according to the present invention. By leaving or baking the film for a long time, a patterned silica-based ceramic film excellent in high heat resistance, low dielectric constant, transparency, etc. suitable as an interlayer insulating film can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による変性ポリシルセスキアザンの赤外
吸収スペクトルを表すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing an infrared absorption spectrum of a modified polysilsesquiazane according to the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── 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) G03F 7/039 G03F 7/039 7/075 511 7/075 511 H01L 21/027 H01L 21/312 C 21/312 21/30 502R Fターム(参考) 2H025 AA04 AA11 AA13 AA20 AB16 AB17 AC01 AD03 BE00 BE08 BF30 CB32 FA29 4J002 CP21W EU186 EV246 FD206 GP03 4J035 HA03 LB16 5F058 AA10 AC03 AD05 AF04 AG01 AH02 AH03 AH10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03F 7/039 G03F 7/039 7/075 511 7/075 511 H01L 21/027 H01L 21/312 C 21 / 312 21/30 502R F-term (Reference) 2H025 AA04 AA11 AA13 AA20 AB16 AB17 AC01 AD03 BE00 BE08 BF30 CB32 FA29 4J002 CP21W EU186 EV246 FD206 GP03 4J035 HA03 LB16 5F058 AA10 AC03 AD05 AF04 AG01 AH02 AH03 AH10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式:−〔SiR1 (NR2 1.5
−を基本構成単位とし、さらに一般式:−〔SiR1 2
NR2 〕−及び/又は〔SiR1 3 (NR20.5 〕−
で表される他の構成単位を前記基本構成単位に対して
0.1モル%〜100モル%含有する数平均分子量10
0〜100,000の変性ポリシルセスキアザン。(式
中、R1 は、各々独立に、炭素数1〜3のアルキル基又
は置換もしくは無置換フェニル基を表し、R2 は、各々
独立に、水素、炭素数1〜3のアルキル基又は置換もし
くは無置換フェニル基を表す。)
1. The general formula:-[SiR 1 (NR 2 ) 1.5 ]
- was the basic unit, further general formula: - [SiR 1 2
NR 2] - and / or [SiR 1 3 (NR 2) 0.5] -
A number average molecular weight of 10 containing from 0.1 mol% to 100 mol% of other structural units represented by the formula:
0-100,000 modified polysilsesquiazane. (Wherein, R 1 each independently represents an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted or unsubstituted phenyl group, and R 2 each independently represents hydrogen, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a substituted phenyl group. Or represents an unsubstituted phenyl group.)
【請求項2】 請求項1に記載の変性ポリシルセスキア
ザンと、スルホキシム系化合物及びトリアジン系化合物
からなる群より選ばれた光酸発生剤とを含んで成る感光
性組成物。
2. A photosensitive composition comprising the modified polysilsesquiazane according to claim 1 and a photoacid generator selected from the group consisting of a sulfoxime compound and a triazine compound.
【請求項3】 請求項2に記載の感光性組成物の塗膜を
形成する工程と、前記塗膜に光をパターン状に照射する
工程と、前記塗膜の照射された部分を溶解除去する工程
とを含んで成る、パターン化された変性ポリシルセスキ
アザン膜の形成方法。
3. A step of forming a coating film of the photosensitive composition according to claim 2, a step of irradiating the coating film with light in a pattern, and dissolving and removing an irradiated portion of the coating film. Forming a patterned modified polysilsesquiazane film comprising the steps of:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005350304A (en) * 2004-06-10 2005-12-22 Az Electronic Materials Kk Silazane compound having hexahedral structure, method for producing the same, and coating composition using the same
KR101078719B1 (en) 2007-07-03 2011-11-02 주식회사 하이닉스반도체 Method of manufacturing semiconductor device
JP2012116878A (en) * 2010-11-29 2012-06-21 Az Electronic Materials Ip Kk Silsesquiazane polymer containing sulfonated phenyl group and siliceous film manufactured by using the same

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