JP2002047430A - アパーチャ充填用組成物 - Google Patents
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Abstract
少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架橋可能なポ
リマーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋剤、並
びに1以上の溶媒を含む組成物であって、該架橋可能な
ポリマーが重合単位として、少なくとも1つのヒドロキ
シル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロキシル
基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%であ
る、前記組成物が開示される。
Description
分野に関する。特に、本発明は、電子デバイスの製造に
使用される基体の平坦化に関し、とりわけ、アパーチャ
(apertures)の充填に関する。プリント配線
板または半導体をはじめとする電子デバイスの製造にお
いては、フォトレジストまたは反射防止コーティングを
はじめとする、多くの物質の層が基体に適用される。特
定の場合には、適用される層が基体に追随することが望
まれるが、他の場合には、適用される層が平坦であるこ
とが望まれる。特に、下層が実質的なトポグラフィー
(topography)を有する集積回路構造物にお
ける上層のパターニングにおいて、困難が生じる場合が
ある。そのようなパターニングにおける困難性の1つ
は、実質的な影響を与えることができる垂直方向のイク
スカーション(excursion)である。例えば、
1または2ミクロンの垂直方向の変動が可能である。垂
直方向のイクスカーションが利用可能な焦点深度を奪い
取ることができるので、そのような垂直方向の変動は、
光学パターンの焦点を合わせるのを困難にする。可能な
焦点深度を潜在的に向上させるために、そのような状況
では、フォトレジスト層を全て同じ高さに配置するか、
または平坦化するのが有利である。
する方法の1つは、米国特許第4557797号(Fu
ller et al.)に開示されており、該方法
は、ポリ(メチルメタアクリレート)(PMMA)の比
較的厚い下層を有する多層構造物を使用して、平坦な表
面、反射防止コーティングである薄い中間層、およびフ
ォトレジスト物質である薄い上層を提供する。しかし、
この系は、結果として、除去されなければならない厚い
ポリマー層を形成する。そのような層は典型的には、化
学機械研磨(CMP)、エッチングおよびウエットケミ
カル法をはじめとする様々な方法によって除去される。
そのような除去プロセスによる追加の時間およびコスト
のために、ポリマー層は、その後の除去を助けるため、
できるだけ薄いことが望まれる。特定の反射防止コーテ
ィングは、それ自体で、フォトレジストの効果的な使用
を充分に可能にするように、基体の表面を平坦化するこ
とができる。例えば、Adams et al.、Pl
anarizing AR for DUV Lith
ography、Microlithography
1999:Advances in Resist T
echnology and Processing
XVI、Proceedings of SPIE v
ol.3678、part2、pp849−856、1
999参照。しかし、そのような反射防止コーティング
は、バイアおよびトレンチをはじめとするアパーチャを
完全に充填することは開示されておらず、また、比較的
低い耐エッチング性、および中程度から低いギャップ充
填能を有する。耐エッチング性は、バイアのボトムが、
トレンチのエッチングの間に保護されることを必要とす
る、デュアルダマシン(dual damascen
e)プロセスにおいて重要である。現在の反射防止コー
ティングは、小さな構造物、特にサブ−クオーターミク
ロンサイズの構造物のボトムを完全に充填するのに充分
なギャップ充填能を有さず、またそのようなエッチング
プロセスに対して、トレンチをエッチングする間にバイ
アのボトムを保護するだけの充分な耐性を有しない。
a et al.)は、プリント配線板基体のための平
坦化層を開示する。そのような平坦化層は、ポリシルフ
ェニレンシロキサン(polysilphenylen
esiloxane)、またはポリシルフェニレンシロ
キサンのオルガノシロキサン(organosilox
ane)とのコポリマーを使用する。これらのポリマー
は、10〜数百μmの範囲のジオメトリーを有する構造
物を平坦化できる。そのようなポリマーは半導体製造に
おける使用について開示されておらず、さらに、その性
能においては、デュアルダマシン製造プロセスにおける
ような、その後の加工工程に耐えるように限定される。
よって、平坦化された表面、および後の加工工程の間に
構造物(features)のボトムを保護するのに充
分な耐エッチング性を有するアパーチャ充填物質を提供
する必要性が継続して存在している。
ーバーコーティングを用いた、表面の実質的な局所的な
平坦化を提供し、公知の組成物よりも優れたギャップ充
填能および優れた耐エッチング性を有することが見出さ
れた。また、驚くべきことに、本発明は、後の加工工程
の間での、構造物、特に小さなアパーチャのボトムの保
護を提供することが見出された。よって、本発明は、デ
ュアルダマシンプロセスを用いた半導体の製造において
特に有用である。第1の態様においては、本発明は、約
8000以下の重量平均分子量および少なくとも1.5
のMw/Mn値を有する架橋可能な(cross−li
nkable)ポリマーの1以上、1以上の酸触媒、1
以上の架橋剤、および1以上の溶媒を含み、該架橋可能
なポリマーが、重合単位として、少なくとも1つのヒド
ロキシル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロキ
シル基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%
である組成物を提供する。
チャが前記組成物を含む組成物を有するものである、前
記アパーチャを有する基体を提供する。第3の態様にお
いては、本発明は、アパーチャを有する基体の表面上に
前記組成物を配置し;さらに少なくとも部分的に該組成
物を硬化させるのに充分な温度で基体を加熱する工程を
含む、電子デバイスの製造における、アパーチャのボト
ムを保護する方法を提供する。第4の態様においては、
本発明は、アパーチャを有する基体であって、該アパー
チャが、重合単位として、約8000以下の重量平均分
子量および少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架
橋可能なポリマーの1以上、並びに1以上の架橋剤を含
む、架橋されたポリマーの1以上を含む組成物を有し、
該架橋可能なポリマーが重合単位として少なくとも1つ
のヒドロキシル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒ
ドロキシル基が架橋可能なポリマーの少なくとも約3重
量%である、前記アパーチャを有する基体を提供する。
表面上に、約8000以下の重量平均分子量および少な
くとも1.5のMw/Mn値を有する架橋可能なポリマ
ーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋剤、並びに
1以上の溶媒を含む組成物であって、該架橋可能なポリ
マーが重合単位として少なくとも1つのヒドロキシル基
を有するモノマーを含み、該ヒドロキシル基が架橋可能
なポリマーの少なくとも約3重量%である、前記組成物
を配置し;さらに該組成物を少なくとも部分的に硬化す
るのに充分な温度で、該基体を加熱することにより、該
組成物を少なくとも部分的に硬化する工程を含む、実質
的に平坦化された表面を提供する方法を提供する。第6
の態様においては、本発明は:a)2以上の第1のアパ
ーチャを基体に提供し;b)該2以上の第1のアパーチ
ャをアパーチャ充填用組成物で少なくとも部分的に充填
し、該アパーチャ充填用組成物は約8000以下の重量
平均分子量および少なくとも1.5のMw/Mn値を有
する架橋可能なポリマーの1以上、1以上の酸触媒、1
以上の架橋剤、および1以上の溶媒を含み、該架橋可能
なポリマーは重合単位として少なくとも1つのヒドロキ
シル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロキシル
基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%であ
り;c)該組成物を少なくとも部分的に硬化するのに充
分な温度で該基体を加熱し;d)少なくとも部分的に充
填された第1のアパーチャの2以上を連結する構造物を
プラズマエッチングし;さらにe)少なくとも部分的に
硬化された組成物を、該2以上の第1のアパーチャから
除去する工程を含む、電子デバイスを製造する方法を提
供する。
アパーチャを有する基体の表面上に、約8000以下の
重量平均分子量および少なくとも1.5のMw/Mn値
を有する架橋可能なポリマーの1以上、1以上の酸触
媒、1以上の架橋剤、および1以上の溶媒を含むアパー
チャ充填用組成物であって、該架橋可能なポリマーは重
合単位として少なくとも1つのヒドロキシル基を有する
モノマーを含み、該ヒドロキシル基が該架橋可能なポリ
マーの少なくとも約3重量%であり、該架橋可能なポリ
マーおよび該架橋剤の少なくとも1つは重合単位として
芳香族モノマーを含み、さらに該架橋可能なポリマーお
よび該架橋剤の少なくとも1つは重合単位として脂肪族
モノマーを含む、前記アパーチャ充填用組成物を配置
し;さらに該組成物を少なくとも部分的に硬化するのに
充分な温度で該基体を加熱する工程を含み;該アパーチ
ャ充填用組成物のプラズマエッチング速度とアパーチャ
含有層のプラズマエッチング速度とが実質的に適合され
ている、電子デバイスの製造における、アパーチャのボ
トムを保護する方法を提供する。第8の態様において
は、本発明は、層内にアパーチャを1以上有する基体で
あって、該1以上のアパーチャが架橋されたポリマーを
含むアパーチャ充填用組成物を有し、該架橋されたポリ
マーのプラズマエッチング速度とアパーチャを有する層
のプラズマエッチング速度とが実質的に適合されている
前記基体を提供する。
他に特に示されない限りは、次の略語は次の意味を有す
る:℃=摂氏温度;g=グラム;cm=センチメート
ル;nm=ナノメートル;Å=オングストローム;%w
t=重量パーセント;L=リットル;mL=ミリリット
ル;およびrpm=1分間あたりの回転数。用語「ポリ
マー」とは、ダイマー、トリマー、テトラマー、オリゴ
マー、ホモポリマー、コポリマー等を意味する。用語
「(メタ)アクリル」とは、アクリルおよびメタアクリ
ルの両方を含み、さらに用語「(メタ)アクリレート」
とは、アクリレートおよびメタアクリレートの両方を含
む。同様に、用語「(メタ)アクリルアミド」とは、ア
クリルアミドおよびメタアクリルアミドの両方をいう。
「アルキル」は直鎖、分岐鎖および環式アルキル基を含
む。「クロスリンカー」および「架橋剤」は、本明細書
において交換可能に使用される。用語「モノマー」と
は、重合されることができる、エチレン性またはアセチ
レン性不飽和化合物をいう。「アパーチャ」とは、バイ
ア、トレンチおよびこれらの組み合わせをいう。「構造
物」とは、種々のジオメトリーをいい、アパーチャを含
む。特に他に示されていない限りは、全ての量は重量パ
ーセントであり、全ての比率は重量比である。全ての数
値範囲は境界値を含み、組み合わせ可能である。
有する基体を提供することに関する。本発明は、後のエ
ッチング工程から保護されるアパーチャを有する基体を
提供することにも関する。構造物を有する基体のため
に、本発明は、全ての構造物の上に実質的に平坦な表面
を提供し、さらに実質的に充填されたアパーチャを提供
する。本発明は、半導体の製造におけるデュアルダマシ
ンプロセスにおいて、バイアをはじめとするアパーチャ
を充填するのに特に適する。平坦化用組成物、およびア
パーチャ充填用組成物、特にバイア充填用組成物として
有用な本発明の組成物は、約8000以下の重量平均分
子量および少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架
橋可能なポリマーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の
架橋剤、および1以上の溶媒を含み、該架橋可能なポリ
マーは重合単位として、少なくとも1つのヒドロキシル
基を有するモノマーをを含み、さらに該ヒドロキシル基
は、架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%であ
る。架橋可能なポリマーは、約5000以下の重量平均
分子量を有することが好ましく、より好ましくは約30
00以下である。また、架橋可能なポリマーは少なくと
も約300の重量平均分子量を有することが好ましく、
好ましくは少なくとも約400であり、より好ましくは
少なくとも約500である。よって、特に有用な重量平
均分子量の範囲は約300〜約5000である。
で、広い分子量分布を有する。本発明の分子量分布は、
ポリマーの分散度、すなわち、重量平均分子量の数平均
分子量に対する比率(Mw/Mn)によって特徴づけら
れ、本発明のポリマーは典型的には、少なくとも1.5
のMw/Mn値、すなわち分散度を有し、好ましくは少
なくとも1.8、より好ましくは少なくとも2.0、さ
らにより好ましくは少なくとも2.5、さらにより好ま
しくは少なくとも3.0、最も好ましくは少なくとも
3.5である。そのような架橋可能なポリマーの典型的
な分散度は1.5〜4の範囲であり、好ましくは1.8
〜4、より好ましくは2〜4である。本発明のポリマー
は重合単位として、1以上のヒドロキシル基を有するモ
ノマーを含む。そのようなモノマーは脂肪族または芳香
族であることができ、他の官能基を含むことができる。
そのようなヒドロキシル基を有するモノマーは、1、
2、3、4またはそれ以上のヒドロキシル基を有するこ
とができるものと理解される。ヒドロキシル基は架橋可
能なポリマーの少なくとも約3重量%、好ましくは少な
くとも約5重量%、より好ましくは少なくとも約8重量
%で含まれる。特に有用な架橋可能なポリマーは、約3
〜約25重量%のヒドロキシル基を有するものである。
族−アルデヒド縮合体、および重合単位として1以上の
ヒドロキシル基を有するモノマーを含む任意のポリマー
が挙げられるがこれに限定されるものではない。本発明
において有用な芳香族−アルデヒド縮合体としては、フ
ェノールノボラック樹脂が挙げられるがこれに限定され
るものではない。そのようなノボラック樹脂は、典型的
には、フェノールのアルデヒドとの縮合によって調製さ
れ、さらに該ノボラック樹脂は公知であり、Kirk
Othmer Encyclopedia of Ch
emicalTechnology、15巻、176〜
208ページ、1968を含む多くの刊行物に開示され
ており、該刊行物におけるそのような樹脂を教示する記
載は本明細書の一部として参照される。フェノールはそ
れ自体が、そのようなフェノール樹脂の形成のために一
般的に使用されるフェノールであるが、例えば、特に限
定されるものではないが、レゾルシノール;没食子酸;
ナフトール、クレゾール、キシレノールおよびp−te
rt−ブチルフェノールをはじめとするアルキル置換フ
ェノール;並びにp−フェニルフェノールおよび4,
4’−イソプロピリデンジフェノールをはじめとするビ
スフェノールのような、他のヒドロキシ置換芳香族化合
物は同様に好適である。好ましいフェノールとしてはク
レゾールが挙げられ、より好ましくは、m−クレゾー
ル、m−およびp−クレゾールの混合物、2,5−キシ
レノール、並びにこれらの混合物が挙げられる。ヒドロ
キシ置換芳香族化合物の混合物は、本発明において有利
に使用されることができる。
ムアルデヒドであるが、他のアルデヒド、例えば、これ
らに限定されるものではないが、アセトアルデヒド、フ
ルフルアルデヒド(furfuraldehyde)お
よび芳香族アルデヒドが使用されることができる。好ま
しい芳香族アルデヒドは、ヒドロキシル基がカルボニル
基に対してオルト位置にあるものである。最も好ましい
芳香族アルデヒドはサリチルアルデヒド、ベンズアルデ
ヒドおよびこれらの混合物である。本発明の目的に好適
な他の芳香族アルデヒドとしては、2−クロロベンズア
ルデヒド、3−ヒドロキシベンズアルデヒド、4−ヒド
ロキシベンズアルデヒド、2−メトキシベンズアルデヒ
ド、3−ニトロベンズアルデヒドなどが挙げられる。ア
ルデヒドの混合物が本発明において有利に使用されるこ
とができる。芳香族アルデヒドがホルムアルデヒド、ま
たはパラホルムアルデヒドをはじめとするホルムアルデ
ヒド先駆物質と混合される場合には、好ましくは、芳香
族アルデヒドはホルムアルデヒドのモル数を超えて存在
するものであり、より好ましくは、アルデヒド混合物の
少なくとも約90重量%で存在するものである。
は、フェノール、すなわち、ヒドロキシ−置換芳香族化
合物をアルデヒドと、酸の存在下で縮合することにより
形成される。アルデヒドのモル濃度は、フェノールのモ
ル濃度よりもわずかに少なくすることができるが、架橋
された樹脂を形成させずに、フェノールの当量またはわ
ずかに過剰な量で存在することもできる。この点で、フ
ェノールのアルデヒドに対する比率は約1.1対1.0
から1.0対1.1の間で変化することができる。米国
特許第5939511号(Zampini et a
l.)参照。概して、本発明において架橋可能なポリマ
ーとして有用な、そのような芳香族−アルデヒド縮合体
の分散度は少なくとも約2.5であり、好ましくは少な
くとも約3.0であり、より好ましくは少なくとも約
3.5である。
性またはアセチレン性不飽和化合物が、本発明における
ヒドロキシル基を有するモノマーとして有用である。そ
のようなヒドロキシル基を有するモノマーは脂肪族また
は芳香族であることができる。好適なヒドロキシル基を
有するモノマーとしては、フェノール、クレゾール、レ
ゾルシノール、ピロガロール、メチロールフェノール、
メチロールクレゾール、メチロールレゾルシノール、メ
チロールピロガロール、ヒドロキシエチルフェノール、
ヒドロキシプロピルフェノール、ヒドロキシエチルクレ
ゾール、ビニルフェノール、ビニルクレゾール、ビニル
メトキシフェノール、ヒドロキシエチル(メタ)アクリ
レート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒ
ドロキシシクロへキシル(メタ)アクリレート、ヒドロ
キシフェニル(メタ)アクリレート、ジ−エチレングリ
コール(メタ)アクリレート、ビス(ヒドロキシエチ
ル)イタコネート、ビス(ヒドロキシエチル)シトラコ
ネート、ビス(ヒドロキシエチル)フマレート、ヒドロ
キシエチルイタコネート、アリルフェノール、アリルメ
トキシフェノール、アリルアルコール、ビニルアルコー
ルなどが挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。本発明のヒドロキシル基を有するモノマーとの組み
合わせに有用な、好適なモノマーとしては、(メタ)ア
クリル酸、(メタ)アクリルアミド、アルキル(メタ)
アクリレート、アルケニル(メタ)アクリレート、芳香
族(メタ)アクリレート、ビニル芳香族モノマー、窒素
含有化合物およびこれらのチオ−アナログ、置換エチレ
ンモノマーなどが挙げられるがこれらに限定されるもの
ではない。
ル(メタ)アクリレートは、(C1−C24)アルキル
(メタ)アクリレートである。好適なアルキル(メタ)
アクリレートとしては、「ローカット(low cu
t)」アルキル(メタ)アクリレート、「ミッドカット
(mid cut)」アルキル(メタ)アクリレートお
よび「ハイカット(high cut)」アルキル(メ
タ)アクリレートが挙げられるがこれらに限定されるも
のではない。「ローカット」アルキル(メタ)アクリレ
ートは、典型的には、アルキル基が1〜6個の炭素原子
を有するものである。好適なローカットアルキル(メ
タ)アクリレートとしては、メチルメタアクリレート
(MMA)、メチルアクリレート、エチルアクリレー
ト、プロピルメタアクリレート、ブチルメタアクリレー
ト(BMA)、ブチルアクリレート(BA)、イソブチ
ルメタアクリレート(IBMA)、へキシルメタアクリ
レート、シクロへキシルメタアクリレート、シクロへキ
シルアクリレート、およびこれらの混合物が挙げられる
がこれらに限定されるものではない。
レートは、典型的には、アルキル基が7〜15個の炭素
原子を有するものである。好適なミッドカットアルキル
(メタ)アクリレートとしては、2−エチルへキシルア
クリレート(EHA)、2−エチルへキシルメタアクリ
レート、オクチルメタアクリレート、デシルメタアクリ
レート、イソデシルメタアクリレート(IDMA、分岐
(C10)アルキル異性体混合物をベースとする)、ウ
ンデシルメタアクリレート、ドデシルメタアクリレート
(ラウリルメタアクリレートとしても知られる)、トリ
デシルメタアクリレート、テトラデシルメタアクリレー
ト(ミリスチルメタアクリレートとしても知られる)、
ペンタデシルメタアクリレート、およびこれらの混合物
が挙げられるがこれらに限定されるものではない。特に
有用な混合物としては、ドデシル−ペンタデシルメタア
クリレート(DPMA)、直鎖および分岐鎖のドデシ
ル、トリデシル、テトラデシルおよびペンタデシルメタ
アクリレートの混合物;およびラウリル−ミリスチルメ
タアクリレート(LMA)が挙げられる。
ートは、典型的には、アルキル基が16〜24個の炭素
原子を有するものである。好適なハイカットアルキル
(メタ)アクリレートとしては、ヘキサデシルメタアク
リレート、ヘプタデシルメタアクリレート、オクタデシ
ルメタアクリレート、ノナデシルメタアクリレート、コ
シルメタアクリレート、エイコシルメタアクリレート、
およびこれらの混合物が挙げられるがこれらに限定され
るものではない。ハイカットアルキル(メタ)アクリレ
ートの特に有用な混合物としては、ヘキサデシル、オク
タデシル、コシルおよびエイコシルメタアクリレートの
混合物であるセチル−エイコシルメタアクリレート(C
EMA);並びにヘキサデシルおよびオクタデシルメタ
アクリレートの混合物であるセチル−ステアリルメタア
クリレート(SMA)が挙げられるがこれらに限定され
るものではない。
アルキル(メタ)アクリレートモノマーは、概して、試
薬グレードの長鎖脂肪族アルコールを用いた標準的なエ
ステル化方法によって調製され、これら商業的に入手可
能なアルコールは、アルキル基が炭素原子を10〜15
個または16〜20個有する、様々な鎖長のアルコール
の混合物である。これらのアルコールの例としては、V
ista Chemical companyからの、
様々なチーグラー触媒化(Ziegler catal
yzed)ALFOLアルコール、すなわち、ALFO
L1618およびALFOL1620、Shell C
hemical Companyからの様々なチーグラ
ー触媒化NEODOLアルコール、すなわち、NEOD
OL25L、並びにProctor&Gamble’s
社のTA−1618およびCO−1270のような天然
物由来のアルコールが挙げられる。よって、本発明の目
的のためには、アルキル(メタ)アクリレートは、命名
された個々のアルキル(メタ)アクリレート製品を含む
だけでなく、命名された特定のアルキル(メタ)アクリ
レートを主として含む、アルキル(メタ)アクリレート
の混合物も含むものと意図される。
クリレートモノマーは、単独のモノマーであるか、また
はアルキル部分の炭素原子の数が異なっている混合物で
あることができる。また、本発明において有用な、(メ
タ)アクリルアミドおよびアルキル(メタ)アクリレー
トモノマーは任意に置換されることができる。好適な任
意の置換(メタ)アクリルアミドおよびアルキル(メ
タ)アクリレートモノマーとしては、ヒドロキシ(C2
−C6)アルキル(メタ)アクリレート、ジアルキルア
ミノ(C2−C6)−アルキル(メタ)アクリレート、
ジアルキルアミノ(C2−C6)アルキル(メタ)アク
リルアミドが挙げられるがこれらに限定されるものでは
ない。特に有用な置換アルキル(メタ)アクリレートモ
ノマーは、アルキル基に1以上のヒドロキシル基を有す
るものであり、特に、ヒドロキシル基がアルキル基にお
いてβ−位(2−位)にあるものである。置換アルキル
基が分岐鎖または直鎖の(C2−C6)アルキルである
ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートモノマーが好
ましい。好適なヒドロキシアルキル(メタ)アクリレー
トモノマーとしては、2−ヒドロキシエチルメタアクリ
レート(HEMA)、2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト(HEA)、2−ヒドロキシプロピルメタアクリレー
ト、1−メチル−2−ヒドロキシエチルメタアクリレー
ト、2−ヒドロキシ−プロピルアクリレート、1−メチ
ル−2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキ
シブチルメタアクリレート、2−ヒドロキシブチルアク
リレート、およびこれらの混合物が挙げられるがこれら
に限定されるものではない。好適なヒドロキシアルキル
(メタ)アクリレートモノマーはHEMA、1−メチル
−2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、2−ヒドロ
キシプロピルメタアクリレート、およびこれらの混合物
である。後者の2つのモノマーの混合物は、一般に、
「ヒドロキシプロピルメタアクリレート」または「HP
MA」と呼ばれる。
アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドモノマー
は、アルキル基がジアルキルアミノ基またはジアルキル
アミノアルキル基を有するものである。そのような置換
(メタ)アクリレートおよび(メタ)アクリルアミドの
例としては、ジメチルアミノエチルメタアクリレート、
ジメチルアミノエチルアクリレート、N,N−ジメチル
アミノエチルメタアクリルアミド、N,N−ジメチル−
アミノプロピルメタアクリルアミド、N,N−ジメチル
アミノブチルメタアクリルアミド、N,N−ジ−エチル
アミノエチルメタアクリルアミド、N,N−ジエチルア
ミノプロピルメタアクリルアミド、N,N−ジエチルア
ミノブチルメタアクリルアミド、N−(1,1−ジメチ
ル−3−オキソブチル)アクリルアミド、N−(1,3
−ジフェニル−1−エチル−3−オキソブチル)アクリ
ルアミド、N−(1−メチル−1−フェニル−3−オキ
ソブチル)メタアクリルアミド、および2−ヒドロキシ
エチルアクリルアミド、アミノエチルエチレンウレアの
N−メタアクリルアミド、N−メタアクリルオキシエチ
ルモルホリン、ジメチルアミノプロピルアミンのN−マ
レイミド、並びにこれらの混合物が挙げられるがこれら
に限定されるものではない。
アクリレートモノマーとしては、γ−プロピルトリ(C
1−C6)アルコキシシリル(メタ)アクリレート、γ
−プロピルトリ(C1−C6)アルキルシリル(メタ)
アクリレート、γ−プロピルジ(C1−C6)アルコキ
シ(C1−C6)アルキルシリル(メタ)アクリレー
ト、γ−プロピルジ(C1−C6)アルキル(C1−C
6)アルコキシシリル(メタ)アクリレート、ビニルト
リ(C1−C6)アルコキシシリル(メタ)アクリレー
ト、ビニルジ(C1−C6)アルコキシ(C1−C6)
アルキルシリル(メタ)アクリレート、ビニル(C1−
C6)アルコキシジ(C1−C6)アルキルシリル(メ
タ)アクリレート、ビニルトリ(C1−C6)アルキル
シリル(メタ)アクリレート、およびこれらの混合物を
はじめとするケイ素含有モノマーが挙げられる。本発明
における不飽和モノマーとして有用なビニル芳香族モノ
マーとしては、スチレン(STY)、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、p−メチルスチレン、エチルビニ
ルベンゼン、ビニルナフタレン、ビニルキシレン、およ
びこれらの混合物が挙げられるがこれらに限定されるも
のではない。ビニル芳香族モノマーとしては、上記モノ
マーに対応する置換体も含まれ、例えば、フッ素、塩
素、または臭素のようなハロゲン基の1以上を含むハロ
ゲン化誘導体;および、ニトロ、シアノ、(C1−C
10)アルコキシ、ハロ(C1−C10)アルキル、カ
ルボ(C1−C10)アルコキシ、カルボキシ、アミ
ノ、(C1−C10)アルキルアミノ誘導体などが挙げ
られる。
な窒素含有化合物およびそのチオ−アナログとしては、
2−ビニルピリジンまたは4−ビニルピリジンをはじめ
とするビニルピリジン;2−メチル−5−ビニル−ピリ
ジン、2−エチル−5−ビニルピリジン、3−メチル−
5−ビニルピリジン、2,3−ジメチル−5−ビニル−
ピリジン、および2−メチル−3−エチル−5−ビニル
ピリジンをはじめとする低級アルキル(C1−C8)置
換N−ビニルピリジン;メチル−置換キノリンおよびイ
ソキノリン;N−ビニルカプロラクタム;N−ビニルブ
チロラクタム;N−ビニルピロリドン;ビニルイミダゾ
ール;N−ビニルカルバゾール;N−ビニル−スクシン
イミド;(メタ)アクリロニトリル;o−、m−、また
はp−アミノスチレン;マレイミド;N−ビニル−オキ
サゾリドン;N,N−ジメチルアミノエチル−ビニル−
エーテル;エチル−2−シアノアクリレート;ビニルア
セトニトリル;N−ビニルフタルイミド;N−ビニル−
チオ−ピロリドン、3−メチル−1−ビニル−ピロリド
ン、4−メチル−1−ビニル−ピロリドン、5−メチル
−1−ビニル−ピロリドン、3−エチル−1−ビニル−
ピロリドン、3−ブチル−1−ビニル−ピロリドン、
3,3−ジメチル−1−ビニル−ピロリドン、4,5−
ジメチル−1−ビニル−ピロリドン、5,5−ジメチル
−1−ビニル−ピロリドン、3,3,5−トリメチル−
1−ビニル−ピロリドン、4−エチル−1−ビニル−ピ
ロリドン、5−メチル−5−エチル−1−ビニル−ピロ
リドン、および3,4,5−トリメチル−1−ビニル−
ピロリドンをはじめとするN−ビニル−ピロリドン;ビ
ニルピロール;ビニルアニリン;およびビニルピペリジ
ンが挙げられるがこれらに限定されるものではない。本
発明における不飽和モノマーとして有用な置換エチレン
モノマーとしては、アリルモノマー、ビニルアセテー
ト、ビニルホルムアミド、ビニルクロライド、ビニルフ
ルオライド、ビニルブロマイド、ビニリデンクロライ
ド、ビニリデンフルオライド、およびビニリデンブロマ
イドが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
として、芳香族化合物の1以上を少なくとも約3重量%
含むことが望ましく、好ましくは少なくとも約5重量%
であり、より好ましくは少なくとも約10重量%であ
る。特に有用な架橋可能なポリマーは、重合単位の総量
の少なくとも約20重量%の量でそれらを含む。架橋可
能なポリマーが芳香族−アルデヒド縮合体の1以上を含
むことがより好ましい。特に有用な架橋可能なポリマー
は、芳香族−アルデヒド縮合体の1以上、および(メ
タ)アクリレートポリマーをはじめとする他のポリマー
の1以上を含み、該芳香族−アルデヒド縮合体のMw/
Mn値は少なくとも2.5であり、好ましくは少なくと
も3.0であるようなポリマーである。本発明の架橋可
能なポリマーがシルフェニレン基を実質的に有しないの
がさらに好ましく、シルフェニレン基を全く有しないの
がより好ましい。架橋可能なポリマーは、典型的には、
本発明の組成物中に、固形分の約60〜約85%の量で
存在し、好ましくは固形分の約70〜約85%である。
されて、架橋可能なポリマーと架橋する任意のものであ
る。好適な架橋剤としては、ジ−、トリ−、テトラ−、
またはそれ以上の多官能性エチレン性不飽和モノマーが
挙げられる。本発明において有用な架橋剤の例として
は、トリビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニル
ピリジン、ジビニルナフタレンおよびジビニルキシレ
ン;およびエチレングリコールジアクリレート、トリメ
チロールプロパントリアクリレート、ジエチレングリコ
ールジビニルエーテル、トリビニルシクロヘキサン、ア
リルメタアクリレート(ALMA)、エチレングリコー
ルジメタアクリレート(EGDMA)、ジエチレングリ
コールジメタアクリレート(DEGDMA)、プロピレ
ングリコールジメタアクリレート、プロピレングリコー
ルジアクリレート、トリメチロールプロパントリメタア
クリレート(TMPTMA)、ジビニルベンゼン(DV
B)、グリシジルメタアクリレート、2,2−ジメチル
プロパン1,3ジアクリレート、1,3−ブチレングリ
コールジアクリレート、1,3−ブチレングリコールジ
メタアクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレ
ート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレ
ングリコールジメタアクリレート、1,6−ヘキサンジ
オールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメ
タアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレ
ート、トリエチレングリコールジメタアクリレート、テ
トラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレン
グリコール200ジアクリレート、テトラエチレングリ
コールジメタアクリレート、ポリエチレングリコールジ
メタアクリレート、エトキシル化ビスフェノールAジア
クリレート、エトキシル化ビスフェノールAジメタアク
リレート、ポリエチレングリコール600ジメタアクリ
レート、ポリ(ブタンジオール)ジアクリレート、ペン
タエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプ
ロパントリエトキシトリアクリレート、グリセリルプロ
ポキシトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ
アクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタアクリ
レート、ジペンタエリスリトールモノヒドロキシペンタ
アクリレート、ジビニルシラン、トリビニルシラン、ジ
メチルジビニルシラン、ジビニルメチルシラン、メチル
トリビニルシラン、ジフェニルジビニルシラン、ジビニ
ルフェニルシラン、トリビニルフェニルシラン、ジビニ
ルメチルフェニルシラン、テトラビニルシラン、ジメチ
ルビニルジシロキサン、ポリ(メチルビニルシロキサ
ン)、ポリ(ビニルヒドロシロキサン)、ポリ(フェニ
ルビニルシロキサン)、テトラ(C1−C8)アルコキ
シグリコールウリル(例えば、テトラメトキシグリコー
ルウリルおよびテトラブトキシグリコールウリル)、並
びにこれらの混合物が挙げられるがこれらに限定される
ものではない。本発明の架橋剤は、典型的には、固形分
の約5〜約25%の量で使用され、好ましくは固形分の
約10〜約22%である。
離酸および酸発生剤が挙げられる。本発明の組成物と適
合性であり、さらにポリマーと架橋剤の架橋を触媒する
ような、任意の遊離酸が本発明における使用に適する。
遊離酸の例としては、メタンスルホン酸、エタンスルホ
ン酸、プロピルスルホン酸、フェニルスルホン酸、トル
エンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、および
トリフルオロメチルスルホン酸をはじめとするスルホン
酸が挙げられるがこれらに限定されるものではない。酸
発生剤としては、熱酸発生剤(TAG)、光酸発生剤
(PAG)およびこれらの混合物が挙げられる。任意の
熱酸発生剤および任意の光酸発生剤が本発明において有
用である。熱酸発生剤は、熱処理時に酸を遊離するよう
な任意の化合物である。好適な熱酸発生剤としては、
2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサジエンオ
ン、ベンゾイントシレート、2−ニトロベンジルトシレ
ート、この他の、有機スルホン酸のアルキルエステルお
よびスルホン酸のアミン塩が挙げられるがこれらに限定
されるものではない。活性化の際にスルホン酸を発生す
る化合物が一般的に好適である。光酸発生剤は光分解の
際に酸を遊離する化合物である。好適な光酸発生剤とし
ては、オニウム塩;1,1−ビス(p−クロロフェニ
ル)−2,2,2−トリクロロエタンをはじめとするハ
ロゲン化非イオン性光酸発生剤;およびフォトレジスト
組成物における使用のために本明細書中で開示される他
の光酸発生剤が挙げられるがこれらに限定されるもので
はない。
に、固形分の約0.1〜約8%の量で存在し、好ましく
は、固形分の約0.5〜約5%である。本発明において
は、酸触媒の混合物が使用されるのが好ましい。好適な
組み合わせとしては、遊離酸と光酸発生剤の組み合わ
せ、および遊離酸と熱酸発生剤との組み合わせが挙げら
れる。そのような酸触媒は一般的に知られているか、ま
たは商業的に入手可能であり、さらに精製することなく
使用されることができる。本発明の組成物は1以上の溶
媒を含む。配合物に適合性である任意の溶媒が好適であ
る。低い粘度の溶媒が好ましい。好適な溶媒としては、
プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、2−
ヘプタノン、エチルラクテート;または2−メトキシエ
チルエーテル(ジグライム)、エチレングリコールモノ
メチルエーテル、およびプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルをはじめとするグリコールエーテルの1以
上;メトキシブタノール、エトキシブタノール、メトキ
シプロパノールおよびエトキシプロパノールをはじめと
するエーテルとヒドロキシル基の両方を有する溶媒;メ
チルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテー
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、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテ
ートおよび他の2塩基エステルをはじめとするエステ
ル;プロピレンカーボネート並びにガンマ−ブチロラク
トンが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
本発明において有用な、特に好適な溶媒は比較的高沸
点、すなわち、少なくとも約170℃、好ましくは少な
くとも約190℃の沸点を有するような溶媒である。溶
媒の混合物が、本発明において有利に使用されることが
できる。よって、本発明の溶媒は1以上の他の溶媒と混
合されることができる。そのような他の溶媒は高沸点ま
たは低沸点のいずれであっても良い。
分、これらに限定されるものではないが、例えば、可塑
剤、界面活性剤、レベリング剤、染料、顔料、発色団等
を含むことができる。可塑剤は本発明の組成物に添加さ
れ、組成物の特定の特性を改良することができる。好適
な可塑剤としては、ジメチルアジペートおよびジメチル
スクシネートをはじめとする2塩基エステルが挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。可塑剤の混合物
が本発明において使用されることができる。典型的に
は、可塑剤は、固形分の約0.5〜約10%の量で使用
され、好ましくは、固形分の約1〜約5%である。1以
上の可塑剤が本発明の組成物において使用されるのが好
ましい。固形分の約50まで〜約100%までのよう
な、より多量の可塑剤が本発明において有利に使用され
ることができることが当業者に認識される。
は、Union Carbideからの商品名Silw
et7604として入手可能なものをはじめとする表面
レベリング剤、または3M Companyから入手可
能な界面活性剤FC430が挙げられる。そのようなレ
ベリング剤の選択および量は当業者の能力の範囲内の事
項である。本発明の組成物は、反射防止コーティングと
して機能することもできる。例えば、架橋可能なポリマ
ーおよび/または架橋剤が芳香族基を含む場合には、そ
のような組成物は、193nmの放射線のための反射防
止組成物として使用されることができる。別の態様にお
いては、染料または発色団が、例えば、共重合または混
合することによって、本発明の組成物に添加されること
ができ、他の波長の放射線において有用な反射防止組成
物を提供することができる。
ポリマーの1以上、酸触媒の1以上、および架橋剤の1
以上の濃度は、適用方法のような種々の要因に応じて変
化する。一般的には、本発明の組成物の固形分含量は、
組成物の総重量の約0.5〜25重量%であり、好まし
くは、組成物の総重量の約2〜20重量%の範囲で変化
する。本発明の組成物は、成分を任意の順序で混合する
ことにより調製される。特に、好適な本発明の組成物と
しては、架橋可能なポリマーが芳香族−アルデヒド縮合
体であり、酸触媒がブロックされた(blocked)
ドデシルベンゼンスルホン酸であり、架橋剤がテトラメ
トキシグリコールウリルまたはテトラブトキシグリコー
ルウリル、好ましくはテトラブトキシグリコールウリル
であり、さらに溶媒がプロピレングリコールモノメチル
エーテルアセテートである組成物が挙げられる。
とする基体の表面を実質的に平坦化するのに有用であ
る。特に有用な基体としては、プリント配線板、導電
体、および半導体の製造において使用されるウエハーの
ような半導体デバイスが挙げられるがこれらに限定され
るものではない。本発明の組成物は基体に適用され、ス
ピンコーティングをはじめとする任意の種々の手段によ
って、平坦化されることができる。基体に適用される場
合に、本発明の組成物は基体の表面上に堆積されたコー
ティングまたは層を提供する。組成物がスピンコーティ
ングによって半導体ウエハーのようなものに適用される
場合には、得られる膜の厚さが、例えば、約200Å未
満〜約1.5μmとなるように制御されることができ
る。本発明は、分子量が8000以下であって、Mw/
Mn値が少なくとも1.5である架橋可能なポリマーの
1以上、酸触媒の1以上、架橋剤の1以上および溶媒の
1以上を含む組成物であって、該架橋可能なポリマーが
モノマー単位として、少なくとも1つのヒドロキシル基
を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロキシル基が該
架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%である前記
組成物を、基体の表面上に堆積させ;さらに該組成物を
少なくとも部分的に硬化するのに充分な温度で、該基体
を加熱することにより該組成物を少なくとも部分的に硬
化する工程を含む、実質的に局所的に平坦化された表面
を基体上に提供する方法を提供する。
チャを有する層10におけるバイア12の断面図であ
り、該バイアは本発明の組成物14によって完全に充填
されており、該組成物14はアパーチャを有する層10
をオーバーコートし、実質的に平坦化された表面を形成
する。実質的に平坦化された基体とは、実質的に充填さ
れたアパーチャを有する基体をいう。「実質的に充填さ
れた」アパーチャは、約2〜約100のアパーチャ充填
比率(aperture fill ratio;AF
R)を有する。AFRは、2より大きいアスペクト比を
有し、好ましくは0.5μm以下のサイズを有するアパ
ーチャのために、式A/Bによって定義され、式中、A
はアパーチャ内でのアパーチャ充填用組成物の高さであ
り、Bはアパーチャを有する層の表面上のアパーチャ充
填用組成物のフィルムまたは層の厚さである。この関係
はさらに図2に示され、図2は、基体16の上に配置さ
れたアパーチャを有する層10におけるバイア12の断
面図であり、該バイアは本発明の組成物14によって実
質的に充填されている。上述のAFRは、図1に示され
るような完全に充填されたアパーチャ、または図2に示
されるような部分的に充填されたアパーチャについて決
定されることができる。
〜約250℃、好ましくは約90℃〜約225℃の温度
で加熱されることにより、少なくとも部分的に硬化され
る。「少なくとも部分的に硬化される」とは、アパーチ
ャ充填用組成物が少なくとも約10%架橋していること
を言う。アパーチャ充填用組成物は実質的に架橋される
のが好ましく、完全に架橋されるのがより好ましい。本
発明の組成物は、該組成物で被覆された基体を1ステッ
プまたは2ステップベークにかけることによって硬化さ
れることができる。1ステップベークは、本発明の組成
物を少なくとも部分的に、好ましくは実質的に架橋する
のに充分な温度および時間で、該組成物を加熱する。別
法では、2ステップベークが使用されることができ、該
2ステップベークでは、本発明の組成物を硬化するのに
は充分ではないが、該組成物をリフローさせ平坦化を向
上させることができるような第1の温度で該組成物を加
熱し、続いて、該組成物を少なくとも部分的に、好まし
くは実質的に架橋するのに充分な第2の温度および時間
で加熱する。2ステップベークが使用される場合には、
本発明の組成物を含む基体は、AFRが少なくとも10
%、好ましくは少なくとも15%、より好ましくは少な
くとも25%増加するような温度および時間で加熱され
る。
00以下であって、Mw/Mn値が少なくとも1.5で
ある架橋可能なポリマーの1以上、酸触媒の1以上、架
橋剤の1以上および溶媒の1以上を含む組成物であっ
て、該架橋可能なポリマーが重合単位として、少なくと
も1つのヒドロキシル基を有するモノマーを含み、さら
に該ヒドロキシル基が該架橋可能なポリマーの少なくと
も約3重量%である前記組成物を、基体上に堆積させ;
該組成物をリフローさせるのに充分な第1の温度で該基
体を加熱し;次いで、該組成物を硬化するのに充分な第
2の温度で該基体を加熱する工程を含む、基体上での実
質的に局所的に平坦化された表面も提供する。基体は、
1以上のアパーチャを有することが好ましい。
ーフィルム、コーティングまたは層を有する、実質的に
平坦化された表面を有する基体を生じさせ、該フィルム
は重合単位として、架橋可能なポリマーの1以上および
架橋剤の1以上を含み、該架橋可能なポリマーは800
0以下の重量平均分子量、および少なくとも1.5のM
w/Mn値を有し、該架橋可能なポリマーは重合単位と
して少なくとも1つのヒドロキシル基を有するモノマー
を有し、さらに該ヒドロキシル基は、該架橋可能なポリ
マーの少なくとも約3重量%である。本発明は、実質的
に局所的に平坦化された表面を提供するのと同時に、半
導体製造でのデュアルダマシンプロセスにおいて、バイ
アを保護するのに特に有用である。よって、本発明は、
アパーチャを有する基体であって、該アパーチャが架橋
されたポリマーを含む組成物を含み、該架橋されたポリ
マーが重合単位として架橋可能なポリマーの1以上およ
び架橋剤の1以上を含み、該架橋可能なポリマーが80
00以下の重量平均分子量、および少なくとも1.5の
Mw/Mn値を有し、該架橋可能なポリマーが重合単位
として少なくとも1つのヒドロキシル基を有するモノマ
ーを含み、さらに該ヒドロキシル基が架橋可能なポリマ
ーの少なくとも約3重量%であるような、前記アパーチ
ャを有する基体を提供する。
ず、バイアをはじめとするアパーチャが誘電体層をはじ
めとする基体に形成され、任意に反射防止コーティング
が適用され、次いで、フォトレジスト層が適用され、ト
レンチがパターン付けされ、レジストが露光され、現像
され、さらにトレンチがエッチングされる。そのような
プロセスにおいては、アパーチャのボトムは、保護され
なければ損傷を受ける場合がある。本発明は、約800
0以下の重量平均分子量および少なくとも1.5のMw
/Mn値を有する、架橋可能なポリマーの1以上、酸触
媒の1以上、架橋剤の1以上、および溶媒の1以上を含
むアパーチャ充填用組成物であって、該架橋可能なポリ
マーが重合単位として少なくとも1つのヒドロキシル基
を有するモノマーを有し、さらに該ヒドロキシル基が該
架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%である、前
記アパーチャ充填用組成物を基体の表面上に堆積させ;
さらに該基体を、該組成物を硬化するのに充分な温度に
加熱する工程を含む、電子デバイスの製造においてアパ
ーチャのボトムを保護する方法を提供する。
スの製造において重要である。よって、本発明は、a)
基体に2以上の第1のアパーチャを提供し;b)少なく
とも部分的に該第1のアパーチャの1以上を、アパーチ
ャ充填用組成物で充填し、該組成物は、約8000以下
の重量平均分子量および少なくとも1.5のMw/M n
値を有する架橋可能なポリマーの1以上、酸触媒の1以
上、架橋剤の1以上、および溶媒の1以上を含み、該架
橋可能なポリマーは重合単位として少なくとも1つのヒ
ドロキシル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロ
キシル基が架橋可能なポリマーの約3重量%である、前
記アパーチャ充填用組成物であり;c)該基体を加熱し
て、少なくとも部分的に該組成物を硬化させ;d)少な
くとも部分的に充填された第1のアパーチャの2以上を
連結する第2のアパーチャをプラズマエッチングし;さ
らにe)少なくとも部分的に硬化された該組成物を該2
以上の第1のアパーチャから除去する工程を含む、電子
デバイスを製造する方法を提供する。そのようなデュア
ルダマシンプロセスにおいては、プロセスは、アパーチ
ャ充填用組成物の表面上に反射防止コーティングを堆積
させる工程をさらに含むことが好ましく、該反射防止コ
ーティングの表面上にフォトレジストを堆積させること
がより好ましい。次いで、フォトレジストは、エッチン
グの前に化学放射線を用いて露光される。そのようなプ
ロセスにおいては、アパーチャ充填用組成物と基体のプ
ラズマエッチング速度が、実質的に適合していることが
さらに好ましい。
プラズマエッチング性である、すなわち、誘電体層のよ
うなアパーチャを有する物質よりもゆっくりとエッチン
グされる場合には、トレンチをエッチングする間に問題
が起こる。図3はそのような場合に関するものであり、
アパーチャを有する物質20がエッチングされ、トレン
チ22を形成する場合に、除去するのが困難な「フェン
ス(fence)」またはオルガノメタリック(org
anometallic)ポリマー残留物24が、アパ
ーチャ充填用物質26に隣接して生じる。そのようなフ
ェンス24は、図4に示されることができるような、デ
ュアルダマシン構造物の銅28での金属化の後に残留す
る場合がある。
グ速度を、基体のアパーチャを有する層のプラズマエッ
チング速度に実質的に適合させることにより、そのよう
なフェンスの形成が低減されるか、または除去される。
本発明のアパーチャ充填用組成物のプラズマエッチング
速度は、該組成物における芳香族基の非芳香族基に対す
る比率を調節することにより調節されることができる。
例えば、物質中の芳香族基の含量を低減させることによ
り、該物質のプラズマエッチング速度は増加する。よっ
て、アパーチャ充填物質のプラズマエッチング速度がよ
り高いことを要求するような適用のためには、組成物中
の芳香族基の含量が低減されること、例えば、架橋可能
なポリマーまたは架橋剤における芳香族基の量を低減す
ることが好ましい。芳香族化合物含量のそのような低減
は、脂肪族化合物を芳香族化合物の代わりに用いること
によって、容易に達成されることができる。よって、芳
香族モノマーを脂肪族モノマーで置き換えることによ
り、組成物のプラズマエッチング速度が増加する。例え
ば、デュアルダマシンプロセスを用いた半導体の製造に
おいては、アパーチャ充填用組成物のプラズマエッチン
グ速度が、誘電体層をはじめとするアパーチャを有する
層のプラズマエッチング速度に実質的に適合することが
好ましい。「実質的に適合したプラズマエッチング速
度」とは、アパーチャを有する物質のプラズマエッチン
グ速度が、アパーチャ充填用組成物のプラズマエッチン
グ速度よりも、約1から2倍大きい耐エッチング性であ
ることを意味する。本発明のアパーチャ充填用組成物の
プラズマエッチング速度は、アパーチャを有する物質の
プラズマエッチング速度の1〜2倍であるのが好まし
い。アパーチャ充填用組成物とアパーチャを有する層の
プラズマエッチング速度を実質的に適合させる場合、ア
パーチャ充填用組成物における架橋可能なポリマーの芳
香族基の含量が低く、例えば、約10重量%未満、好ま
しくは約5重量%未満、より好ましくは実質的に芳香族
基を含まないことが好ましい。
する基体の表面上に、約8000以下の重量平均分子量
および少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架橋可
能なポリマーの1以上、酸触媒の1以上、架橋剤の1以
上並びに溶媒の1以上を含むアパーチャ充填用組成物で
あって、該架橋可能なポリマーは重合単位として少なく
とも1つのヒドロキシル基を有するモノマーを含み、該
ヒドロキシル基は該架橋可能なポリマーの少なくとも約
3重量%であり、該架橋可能なポリマーおよび該架橋剤
の少なくとも1つは重合単位として芳香族モノマーを含
み、さらに該架橋可能なポリマーおよび該架橋剤の少な
くとも1つは、重合単位として脂肪族モノマーを含む、
前記アパーチャ充填用組成物を堆積させる工程;および
基体を、該組成物を少なくとも部分的に硬化させるのに
充分な温度で加熱する工程を含み;該アパーチャ充填用
組成物のプラズマエッチング速度と、該アパーチャを有
する層のプラズマエッチング速度とが実質的に適合して
いる、電子デバイスの製造におけるアパーチャのボトム
を保護する方法を提供する。
パーチャを有する基体であって、該1以上のアパーチャ
が、架橋されたポリマーを含むアパーチャ充填用組成物
を含み、該架橋されたポリマーのエッチング速度とアパ
ーチャを有する層のエッチング速度とが実質的に適合し
ている前記基体が提供される。本発明は、半導体の製造
に関して記載されているが、本発明は広範囲の適用物に
おいて使用されることができるものと認識される。本発
明は、基体の包括的な平坦化に有用であることも認識さ
れる。次の実施例は、本発明のさらなる種々の態様を例
示することを意図するものであり、如何なる態様におい
ても本発明の範囲を限定することを意図するものではな
い。
クレゾール−2,5−ジメトキシフェノールノボラック
ポリマー(30%固形分の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)溶液を21.1
18g、Mn800、Mw2500g/モル、Tg83
℃)、パラ−トルエンスルホン酸モノハイドレート(P
GMEA中の5.02%溶液、1.125g、固形分
0.5重量%)、架橋剤として、テトラメトキシグリコ
ールウリル(0.748g、固形分15%)、表面活性
レベリング剤としてFC430(3M社より入手可能)
((PGMEA中1%)0.337g、固形分0.05
%)、ジメチルアジペート((総固形分5%であるが、
固形分の計算には含まれない)0.323g)およびP
GMEA26.32g(26.321g)を混合するこ
とにより調製された。これにより、固形分15%で、5
0gのサンプルを調製した。配合物は、物質を溶解する
のに充分な期間ロールされ、使用前に、0.2ミクロン
のポリ(テトラフルオロエチレン)(PTFE)フィル
ターを通してろ過された。
に、名目上3000Åのフィルム厚を生じさせるように
デザインされた。該溶液は手動で、約1μmの深さの種
々のサイズのバイアを有するようにパターン付けされた
ウエハー上に適用された。次いで、ウエハーは3000
rpmで回転され、続いて、まず90℃で60秒間、次
いで、205℃で60秒間加熱された。250nmの同
じサイズを有するが、領域中で異なる密度またはピッチ
で隔てられたバイアが走査型電子顕微鏡(SEM)で評
価された。図5は、1:1のピッチを有する充填された
バイアのSEMである。図6は1:3のピッチを有する
充填されたバイアのSEMである。図7は1:6のピッ
チを有する、(隔離された)充填されたバイアである。
これらのデータは、該配合物が優れたギャップ充填特性
を有し、評価される構造物について、幾分オーバーフィ
ル(overfill)、すなわちオーバーコートし
て、バイアを完全に充填したことを示す。
0.479gのブロックされたドデシルベンゼンスルホ
ン酸(King Industries、Norwal
k、Connecticutから入手可能なNacur
e 5225)のイソ−プロパノール中の25%固形分
溶液で置き換えられ、さらに他の成分の重量が変えられ
たことを除き、実施例1の方法が繰り返された。用いら
れた配合物は以下の通りである:メタ−クレゾール−パ
ラ−クレゾール−2,5−ジメトキシフェノールノボラ
ックポリマー(PGMEA中の30%固形分溶液、3
3.581g)、ブロックされたドデシルベンゼンスル
ホン酸(イソ−プロパノール中の25%固形分溶液、
0.479g、固形分1%)、テトラメトキシグリコー
ルウリル(1.800g、固形分15%)、レベリング
剤として、FC430(PGMEA中の1%溶液、0.
603g、固形分0.005%)、ジメチルアジペート
(0.528g、固形分5%、固形分の算出には含まな
い)、および残部はPGMEAである。
キシグリコールウリルで置換されたことを除き、実施例
2の方法が繰り返された。よって、配合物は以下の通り
であった:メタ−クレゾール−パラ−クレゾール−2,
5−ジメトキシフェノールノボラックポリマー(PGM
EA中の30%固形分溶液、301.268g、固形分
75.95%)、ブロックされたドデシルベンゼンスル
ホン酸(イソ−プロパノール中の25%固形分溶液、
9.520g、固形分2%)、テトラブトキシグリコー
ルウリル(26.180g、固形分22%)、FC43
0(PGMEA中の1%溶液、5.950g、固形分
0.05%)、ジメチルアジペート(5.950g、固
形分5%、固形分の算出には含まない)、および32
2.512gのPGMEAである。これにより、固形分
17%で、700gのサンプルを調製した。サンプルは
固形分10%未満に希釈され、1μmの深さのバイアを
有するウエハー上にスピンコートされた(3000rp
m)。次いで、ウエハーは205℃で60秒間加熱され
た。より低い固形分含量のために、隔離されたバイアは
実質的に充填されたが、密な構造の領域におけるバイア
は部分的に充填された。
されたバイアの断面図である。
である。
形成されるトレンチの断面図である。
る。
のピッチを有するバイアの走査型電子顕微鏡写真であ
る。
のピッチを有するバイアの走査型電子顕微鏡写真であ
る。
のピッチを有するバイアの走査型電子顕微鏡写真であ
る。
Claims (29)
- 【請求項1】 約8000以下の重量平均分子量および
少なくとも1.5のM w/Mn値を有する架橋可能なポ
リマーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋剤、並
びに1以上の溶媒を含む組成物であって、該架橋可能な
ポリマーが重合単位として、少なくとも1つのヒドロキ
シル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロキシル
基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%であ
る、前記組成物。 - 【請求項2】 1以上の溶媒が170℃以上の沸点を有
する、請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 Mw/Mn値が少なくとも2.0であ
る、請求項1記載の組成物。 - 【請求項4】 Mw/Mn値が少なくとも2.5であ
る、請求項1記載の組成物。 - 【請求項5】 ヒドロキシル基が架橋可能なポリマーの
約5〜約25重量%である請求項1記載の組成物。 - 【請求項6】 架橋可能なポリマーが約5000以下の
重量平均分子量を有する請求項1記載の組成物。 - 【請求項7】 架橋可能なポリマーが重合単位として1
以上の芳香族化合物を含む請求項1記載の組成物。 - 【請求項8】 全重合単位の少なくとも約20重量%の
芳香族化合物を含む請求項7記載の組成物。 - 【請求項9】 1以上の可塑剤をさらに含む請求項1記
載の組成物。 - 【請求項10】 可塑剤が2塩基エステルである請求項
9記載の組成物。 - 【請求項11】 1以上の可塑剤が、固形分の0.5〜
約100%の量で存在する請求項9記載の組成物。 - 【請求項12】 架橋可能なポリマーが芳香族アルデヒ
ド縮合体であり、酸触媒がブロックされたドデシルベン
ゼンスルホン酸であり、架橋剤がテトラブトキシグリコ
ールウリルであり、さらに溶媒がプロピレングリコール
モノメチルエーテルアセテートである請求項1記載の組
成物。 - 【請求項13】 請求項1記載の組成物を、アパーチャ
を有する基体の表面に配置し;さらに該組成物を少なく
とも部分的に硬化するのに充分な温度で該基体を加熱す
る工程を含む、電子デバイスの製造において、アパーチ
ャのボトムを保護する方法。 - 【請求項14】 アパーチャが請求項1の組成物を含む
組成物を有するものである、前記アパーチャを有する基
体。 - 【請求項15】 アパーチャが、約8000以下の重量
平均分子量、および少なくとも1.5のMw/Mn値を
有する架橋可能なポリマーの1以上、並びに1以上の架
橋剤を重合単位として含む架橋されたポリマーの1以上
を含む組成物を有し、該架橋可能なポリマーが重合単位
として少なくとも1つのヒドロキシル基を有するモノマ
ーを含み、さらに該ヒドロキシル基が架橋可能なポリマ
ーの少なくとも約3重量%である、前記アパーチャを有
する基体。 - 【請求項16】 約8000以下の重量平均分子量、お
よび少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架橋可能
なポリマーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋
剤、並びに1以上の溶媒を含む組成物であって、該架橋
可能なポリマーは重合単位として、少なくとも1つのヒ
ドロキシル基を有するモノマーを含み、さらに該ヒドロ
キシル基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量
%である前記組成物を、基体の表面上に配置し;さらに
該組成物を少なくとも部分的に硬化するのに充分な温度
で該基体を加熱することにより、該組成物を少なくとも
部分的に硬化する工程を含む、実質的に平坦化された表
面を提供する方法。 - 【請求項17】 少なくとも部分的に組成物を硬化する
前に、該組成物をリフローするのに充分な温度で基体を
加熱することをさらに含む、請求項16記載の方法。 - 【請求項18】 溶媒が170℃以上の沸点を有する請
求項16記載の方法。 - 【請求項19】 Mw/Mn値が少なくとも2.0であ
る請求項16記載の方法。 - 【請求項20】 Mw/Mn値が少なくとも2.5であ
る請求項16記載の方法。 - 【請求項21】 ヒドロキシル基が、架橋可能なポリマ
ーの約5〜約25重量%である請求項16記載の方法。 - 【請求項22】 架橋可能なポリマーが約5000以下
の重量平均分子量を有する請求項16記載の方法。 - 【請求項23】 架橋可能なポリマーがモノマー単位と
して1以上の芳香族化合物を含む請求項16記載の方
法。 - 【請求項24】 全モノマー単位の少なくとも約20重
量%の芳香族化合物を含む請求項23記載の方法。 - 【請求項25】 a)2以上の第1のアパーチャを基体
に提供し;b)約8000以下の重量平均分子量および
少なくとも1.5のMw/Mn値を有する架橋可能なポ
リマーの1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋剤、お
よび1以上の溶媒を含むアパーチャ充填用組成物であっ
て、該架橋可能なポリマーは重合単位として少なくとも
1つのヒドロキシル基を有するモノマーを含み、さらに
該ヒドロキシル基が該架橋可能なポリマーの少なくとも
約3重量%である、前記アパーチャ充填用組成物で、該
2以上の第1のアパーチャを少なくとも部分的に充填
し;c)該組成物を少なくとも部分的に硬化するのに充
分な温度で該基体を加熱し;d)少なくとも部分的に充
填された2以上の第1のアパーチャを連結する構造物を
プラズマエッチングし;さらにe)少なくとも部分的に
硬化された組成物を、該2以上の第1のアパーチャから
除去する工程を含む、電子デバイスを製造する方法。 - 【請求項26】 アパーチャ充填用組成物の表面上に反
射防止コーティングを配置する工程をさらに含む請求項
25記載の方法。 - 【請求項27】 アパーチャ充填用組成物と基体とのエ
ッチング速度が実質的に適合されている請求項25記載
の方法。 - 【請求項28】 層内にアパーチャを有する基体の表面
上に、約8000以下の重量平均分子量および少なくと
も1.5のMw/Mn値を有する架橋可能なポリマーの
1以上、1以上の酸触媒、1以上の架橋剤、並びに1以
上の溶媒を含むアパーチャ充填用組成物であって、該架
橋可能なポリマーは重合単位として少なくとも1つのヒ
ドロキシル基を有するモノマーを含み、該ヒドロキシル
基が該架橋可能なポリマーの少なくとも約3重量%であ
り、該架橋可能なポリマーおよび該架橋剤の少なくとも
1つは重合単位として芳香族モノマーを含み、さらに該
架橋可能なポリマーおよび該架橋剤の少なくとも1つは
重合単位として脂肪族モノマーを含む、前記アパーチャ
充填用組成物を配置し;さらに該組成物を少なくとも部
分的に硬化するのに充分な温度で該基体を加熱する工程
を含み;該アパーチャ充填用組成物のプラズマエッチン
グ速度とアパーチャを有する層のプラズマエッチング速
度とが実質的に適合されている、電子デバイスの製造に
おいてアパーチャのボトムを保護する方法。 - 【請求項29】 1以上のアパーチャが、架橋されたポ
リマーを含むアパーチャ充填用組成物を有し、該架橋さ
れたポリマーのプラズマエッチング速度とアパーチャを
有する層のプラズマエッチング速度が実質的に適合され
ている、前記1以上のアパーチャを層内に有する基体。
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