JP2001294814A - 膜形成用塗布液および絶縁膜 - Google Patents

膜形成用塗布液および絶縁膜

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JP2001294814A
JP2001294814A JP2000111681A JP2000111681A JP2001294814A JP 2001294814 A JP2001294814 A JP 2001294814A JP 2000111681 A JP2000111681 A JP 2000111681A JP 2000111681 A JP2000111681 A JP 2000111681A JP 2001294814 A JP2001294814 A JP 2001294814A
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forming
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Yuji Yoshida
祐司 吉田
Akira Yokota
明 横田
Hyonchoru Che
ヒョンチョル チェ
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】溶解性および安全性に優れ、かつ粘度が低く塗
布性が良好な膜形成用塗布液、およびこれを用いて得ら
れる、半導体装置の絶縁膜、フォトレジスト膜、パッシ
ベーション膜を提供する。 【解決手段】〔1〕下記の(A)、(B)および(C)
を含む膜形成用塗布液。 (A)芳香族環を主鎖に有するポリマー、(B)フェニ
ルエーテル類、(C)20℃、大気圧下における粘度が
1.0cP以下である有機溶媒 〔2〕前記の膜形成用塗布液を用いて形成されてなる絶
縁膜、フォトレジスト膜またはパッシベーション膜。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、シリコ
ン、アルミ、銅、プラスチック等の基材に有機ポリマー
膜を形成させる塗布液、およびこれを用いて得られる、
半導体または液晶ディスプレイ装置に使用される絶縁
膜、フォトレジスト膜またはパッシベーション膜に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造プロセスでは、絶縁膜、
フォトレジスト膜、パッシベーション膜等、種々の塗布
膜が使用される。これらの塗布膜は、有機溶媒を使用し
た塗布液を用いて形成される。該塗布液については、該
塗布液の塗布性自体が良好であることに加えて、該有機
溶媒が蒸散した蒸気または飛沫等の、作業者に対する安
全性を配慮することが重要視されている。
【0003】また、絶縁膜では、配線間が微細化するこ
とによって、絶縁膜自体の誘電率が問題視されてきた。
これまで絶縁膜として使用されてきたシリカ系絶縁膜で
は、伝達速度低下を抑制することが難しい。この解決案
として、有機ポリマーがその優れた電気特性から注目さ
れてきた。また、絶縁膜としては、電気特性のみなら
ず、優れた耐熱性が求められることから、芳香族環を主
鎖に有するポリマーが期待されている。
【0004】例えば、特表平5−502261号公報、
特表平5−503112号公報、特開平9−20282
3号公報、特開平9−202824号公報、特表平10
−510580号公報の実施例に示されているシクロヘ
キサノンでは、国立環境研究所化学物質データベース
(Web−Kis Plus)に記載の通り、催奇性
(変異原性)に問題があることが知られている。また、
特開平9−246429号公報では、トルエン、キシレ
ン、エチルベンゼンのような芳香族系溶媒や、クロロホ
ルム、トリクロロエチレンのようなハロゲン系溶媒が提
案されているが、これらの有機溶媒の蒸気は、麻酔性、
粘膜刺激性等を有していることが知られている。さら
に、比較的溶解性、安全性に優れた溶媒としてアニソー
ルなどのフェニルエーテル類が挙げられるが、これらを
単独で用いた場合、塗布液の粘度が高いという問題があ
った。特に、メタルエッチングプロセスに適用する場
合、ストリエーション、塗布欠陥が生じることや膜厚自
体の均質性が悪化することがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶解
性および安全性に優れ、かつ粘度が低く塗布性が良好な
膜形成用塗布液、およびこれを用いて得られる、半導体
装置の絶縁膜、フォトレジスト膜、パッシベーション膜
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、〔1〕下記の
(A)、(B)および(C)を含む膜形成用塗布液に係
るものである。 (A)芳香族環を主鎖に有するポリマー、(B)フェニ
ルエーテル類、(C)20℃、大気圧下における粘度が
1.0cP以下である有機溶媒 また、本発明は、〔2〕前記の膜形成用塗布液を用いて
形成されてなる絶縁膜、フォトレジスト膜またはパッシ
ベーション膜に係るものである。次に、本発明を詳細に
説明する。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明におけるフェニルエーテル
類としては特に限定されるものではないが、アニソール
(メトキシベンゼン)、フェネトール(エトキシベンゼ
ン)、メトキシトルエン、メトキシエチルベンゼン、エ
トキシトルエン、エトキシエチルベンゼン、ベラトロー
ル(ジメトキシベンゼン)、ジエトキシベンゼン、ブト
キシベンゼン、ペンチルフェニルエーテル、ジフェニル
エーテル等が挙げられ、アニソール、フェネトール、メ
トキシトルエンから選ばれる少なくとも1種が好まし
い。
【0008】本発明における粘度とは、20℃、大気圧
下における粘性率である。例えば、JIS Z 880
3・液体粘度測定方法(円すい−平板回転粘度計)など
により測定することができる。
【0009】本発明における粘度が1.0cP以下であ
る有機溶媒は、粘度が規定の範囲にあれば特に限定はさ
れないが、具体的に例示すれば、ヘキサン、ヘプタン、
シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒;ベンゼ
ン、トルエン、キシレンなどの炭化水素系溶媒;アセチ
ルアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケ
トン、3−ペンタノン、2−ヘプタノン等のケトン系溶
媒;酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸
エチル等のエステル系溶媒;ジイソプロピルエーテル、
ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒が工業的に入手可
能な溶媒として用いることができる。特に、テトラヒド
ロフラン、テトラヒドロピラン、メチルテトラヒドロフ
ラン、メチルテトラヒドロピラン、メトキシテトラヒド
ロピランなどの脂環式エーテル類は、より溶解性、安全
性に優れた溶媒であるため好ましい。
【0010】本発明の塗布液において、フェニルエーテ
ル類である有機溶媒の割合は、全有機溶媒に対して好ま
しくは5〜95重量%、更に好ましくは20〜90重量
%である。この割合が95%よりも高い場合、塗布液の
粘度の十分な低下がみられず、効果が十分に得られない
ことがある。また、5%よりも低い場合は、樹脂の溶解
性が低下し、樹脂結晶が析出することがある。
【0011】本発明の塗布液において、粘度が1.0c
P以下である有機溶媒の割合は、全有機溶媒に対して好
ましくは95〜5重量%、さらに好ましくは90〜20
重量%である。本発明の膜形成用塗布液は、本発明の目
的を損なわない範囲で、(B)フェニルエーテル類と
(C)粘度が1.0cP以下である有機溶媒以外の有機
溶媒を含んでいてもよい。
【0012】本発明における芳香族環を主鎖に有する有
機ポリマーは、特に限定されものではないが、化1に示
す構造のいずれかを繰返し単位に有する有機ポリマーが
挙げられる。
【化1】−Ar−R−、 −Ar−O−、 −Ar−CONH− (Arは側鎖を有してもよい炭素数6〜20のアリーレ
ン基を示し、Rは炭素数1〜10のアルキル基、炭素数
4〜10のシクロアルキル基または炭素数2〜10のア
ルケニル基を示す) さらに、前記(A)として、化1に示す構造のいずれか
と、化2に示す構造のいずれかとを繰返し単位に有する
有機ポリマーが挙げられる。
【化2】−Ar−SO2− −Ar−CO−、 −Ar−COO− (Arは、化1における定義と同じである。) 該有機ポリマーは、ランダム共重合体でもブロック共重
合体でもよい。また、側鎖または末端基に他のポリマー
を結合させたグラフト共重合体、ブロック共重合体であ
ってもよい。また、側鎖または末端基にエポキシ基、シ
アネート基、プロパギル基、アリル基、ビニル基等の熱
硬化基を有していても差し支えない。これらは1種また
は2種以上を混合して使用することができる。
【0013】本発明における芳香族環を主鎖に有する有
機ポリマーとして、特に、ポリアリーレンエーテル類、
ポリアリーレンエーテルケトン類、ポリアリーレンエ−
テルスルホン類、ポリアリーレンエーテルアミド類等
の、エーテル結合を主鎖に有するポリマーが耐熱性、絶
縁性等が優れているため好ましい。中でもポリアリーレ
ンエーテル類が比誘電率3.0以下であるため、更に好
適である。
【0014】また、本発明の効果を損なわない範囲で界
面活性剤、シランカップリング剤等の他の添加剤を混合
することもできる。
【0015】また、本発明の塗布液は、スピンコート
法、ローラープレーティング法または浸漬法によって、
半導体デバイス基板上に塗布し、必要に応じて熱処理、
光照射等の方法によって電気特性・耐熱性に優れた絶縁
膜を形成することが可能であり、良好な溶解性を有する
ことから経時的な安定性にも優れる。
【0016】また、本発明の塗布液に、紫外線または可
視光線で反応する感光剤を配合させることにより、該塗
布液を用いてフォトレジスト膜を形成することが可能で
ある。本発明の塗布液は、スピンコート法または浸漬法
によって、半導体デバイス基板上に塗布し、必要に応じ
て熱処理を行い耐熱性(耐ドライエッチング性)に優れ
たフォトレジスト膜を形成することが可能であり、良好
な溶解性を有することから経時的な安定性にも優れる。
【0017】また、本発明の塗布液は、スピンコート法
または浸漬法によって、半導体デバイス基板上に塗布
し、必要に応じて熱処理、光照射等の方法によって耐吸
湿性に優れたパッシベーション膜を形成することが可能
であり、良好な溶解性を有することから経時的な安定性
にも優れる。
【0018】
【実施例】本発明を更に詳細に説明するために以下に実
施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるもの
ではない。 合成例1 2L4つ口フラスコに1,1−ビス(4−ヒドロキシ−
3−シクロヘキシルフェニル)シクロヘキシリデン17
2.8g、苛性ソーダ32.0g、ベンゾフェノン56
0gおよびトルエン300gを仕込み、還流脱水を行っ
た。脱水が完了した後、ジヨードビフェニル162.4
gを添加した。更に塩化第1銅0.4gをピリジン40
gに溶解させた溶液を添加し、内温約180℃で6時間
反応させた。室温まで冷却させた後、イソプロピルアル
コール3000gに酢酸80.0gを混合した溶液に反
応溶液を加え、生成物を析出させた。析出した結晶をろ
過し、大量のメタノールで洗浄し、ドライケーキとして
175gの製品を得た。GPCによるポリスチレン換算
重量平均分子量は約5000であった。これを樹脂Aと
呼ぶ。
【0019】窒素置換した1Lの4つ口フラスコに上記
記載の樹脂Aを4g、溶媒としてテトラヒドロフランを
400mL加え、該樹脂Aを溶解させた。n−ブチルリ
チウム(1.5M、n−ヘキサン溶液)を230mL加
え、窒素気流下1時間攪拌し、その後ジメチルビニルシ
リルクロライドを41.6g加え、さらに攪拌を約1時
間続けた。反応終了後、メタノール1600g、酢酸4
0gの混合溶媒中に反応溶液をチャージし、高分子量物
を析出させ、濾過した後メタノール洗浄および水洗を行
い、白色粉末状の生成物を得た。GPCによるポリスチ
レン換算重量平均分子量は約7000であった。これを
樹脂Bと呼ぶ。
【0020】実施例1〜4、比較例1 合成例1で選られた樹脂Bを減圧乾燥させた後、固形分
が15重量%になるようにアニソールとテトラヒドロピ
ランの混合溶媒に溶解させた。調製した溶液を0.1μ
mフィルターでろ過し、8インチパターンウェハーに回
転数4000rpmでスピンコートし、150℃で1分
間ベークした。面内の塗布ムラは光学顕微鏡40倍観察
を行った。各々の溶媒混合比における塗布性評価結果を
表1に示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明の膜形成用塗布液は、耐熱性に優
れた芳香族環を主鎖に有する有機ポリマーをたやすく塗
布、成膜することが可能であり、溶解性および安全性に
優れ、かつ粘度が低く塗布性が良好なものである。該膜
形成用塗布液を用いることにより、絶縁膜、フォトレジ
スト膜、パッシベーション膜等を好適に形成することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/027 H01L 21/30 502R (72)発明者 チェ ヒョンチョル 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株式 会社内 Fターム(参考) 2H025 AA10 AA18 AA20 AB17 CB21 CB41 CC03 CC20 4J038 CP091 DB251 DC001 DD061 DF031 DF061 DG261 DH011 DJ011 FA241 JA01 JA26 JA28 JA33 JA56 JA62 JA70 JA72 KA06 NA21 PB08 5G305 AA07 AA11 AB10 AB24 AB35 AB36 BA09 CA13 CA14 CA20 CA35 CB09 CD12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下記の(A)、(B)および(C)を含む
    膜形成用塗布液。 (A)芳香族環を主鎖に有するポリマー、(B)フェニ
    ルエーテル類、(C)20℃、大気圧下における粘度が
    1.0cP以下である有機溶媒
  2. 【請求項2】芳香族環を主鎖に有するポリマーが、さら
    に主鎖にエーテル結合を有するポリマーであることを特
    徴とする請求項1に記載の膜形成用塗布液。
  3. 【請求項3】フェニルエーテル類がアニソール、フェネ
    トール、メトキシトルエンから選ばれる少なくとも1種
    であることを特徴とする請求項1に記載の膜形成用塗布
    液。
  4. 【請求項4】(C)20℃、大気圧下における粘度が
    1.0cP以下である有機溶媒が脂環式エーテル類であ
    ることを特徴とする請求項1〜3に記載の膜形成用塗布
    液。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の膜形成用
    塗布液を用いて形成されてなる絶縁膜。
  6. 【請求項6】請求項1〜4のいずれかに記載の膜形成用
    塗布液を用いて形成されてなるフォトレジスト膜。
  7. 【請求項7】請求項1〜4のいずれかに記載の膜形成用
    塗布液を用いて形成されてなるパッシベーション膜。
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