JP6751166B2 - 低温ｓｃ１可剥性オキシシラン含有コーティング - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年６月２９日に出願された、その全開示が本明細書に明確に組み込まれる、ＬＯＷ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＳＣ１ ＳＴＲＩＰＰＡＢＬＥ ＯＸＹＳＩＬＡＮＥ−ＣＯＮＴＡＩＮＩＮＧ ＣＯＡＴＩＮＧＳと題された、米国仮特許出願第６２／３５６，２６７号の合衆国法典第３５巻§１１９（ｅ）下での利益を主張する。
本開示は、概して、オキシシラン組成物及びこれらの組成物から生成されるコーティングに関し、より具体的には、電子デバイス及び電子用途で使用するためのオキシシラン配合物及びコーティングに関する。
３層パターニングプロセスが、半導体基板をパターニングするために、半導体のフォトリソグラフィに用いられる。例示的な３層パターニングプロセス２０が、図１に示される。
図１に示すように、シリコンウェーハなどの基板１２には、フォトレジスト層１４、中間層１６、及び有機平坦化層１８の３層が提供されている。工程２２に示すように、層は、スピンコーティングプロセスによって順次塗布することができる。工程２４では、リソグラフィ工程が、フォトレジスト層１４にパターニングする。工程２６では、第１のフルオロカーボンプラズマエッチング工程が、フォトレジスト層１４内のパターンを通して露出した中間層１４の一部をエッチングし、パターンをフォトレジスト層１４から中間層１６に転写させる。工程２８では、第１の酸素プラズマエッチング工程が、フォトレジスト層１４を除去し、中間層１６内に転写したパターンを通して露出した有機平坦化層１８の一部をエッチングし、パターンを中間層１６から有機平坦化層１８に転写させる。工程３０では、湿式エッチング工程及び／又は第２のフルオロカーボンプラズマエッチング工程が、中間層１６を除去し、有機平坦化層１８内に転写したパターンを通して露出した基板１２の一部をエッチングし、パターンを有機平坦化層１８から基板１２に転写させる。工程３２では、第２の酸素プラズマエッチング工程が、パターニングされた基板１２のみを残して、有機平坦化層１８を除去する。
典型的なプロセスでは、中間層１６は、酸系湿式エッチング溶液によって除去することができる。しかしながら、このような溶液は、下の露出した基板１２に損傷を与える可能性がある。特に、転写したパターンのノードが、幅が約１０ｎｍ未満、例えば７ｎｍ又は５ｎｍのノードなどである場合、パターニングされた基板１２の金属層は、より薄くなり、酸系のエッチング溶液によって潜在的により容易に損傷する。
基板１２への損傷を防止するために、アルカリ性剥離溶液が使用され得る。例示的なアルカリ性剥離溶液は、Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｃｌｅａｎ １（ＳＣ１）であり、それは、脱イオン水、水酸化アンモニウム、及び過酸化水素を含む、下層にあるシリコンウェーハ基板に損傷を与えることなく酸化分解及び溶解によって有機膜を除去するために設計された、高ｐＨ溶液である。典型的なＳＣ１溶液は、（体積による）５部の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び１部の３０％過酸化水素である。ＳＣ１は、異なる濃度に希釈することができ、いくつかの例示的な実施形態では、希釈されたＳＣ１は、１０部、２０部、３０部、４０部と少量、５０部、６０部、８０部、１００部と多量の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び１部の３０％過酸化水素を含有する。過酸化水素と水酸化アンモニウムとの比もまた、変動し得、いくつかの他の例示的な実施形態では、希釈されたＳＣ１は、６０部の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び２部、５部、１０部と少量、１８部、２０部、３０部、５０部と多量の３０％過酸化水素を含有する。ＳＣ１剥離の典型的なプロセス温度は、７０℃〜８０℃であるが、６５℃以下での剥離性などのより低温のＳＣ１プロセス、例えば２５℃〜６５℃は、不要なエッチングが少なく、プロセス管理が容易で、より低コストのため望ましいであろう。
中間層１６用の典型的なオキシシラン材料の使用は、ＳＣ１溶液中での不十分な剥離性によって制限される。−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−の繰り返し単位を含有する典型的なオキシシラン材料は、良好なコーティング性能及び光学特性を可能にし、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）結合の固有の安定性及び可撓性によって、これらのコーティングは、顕著な熱安定性、耐薬品性、良好な接着性、耐スクラッチ性及び耐摩耗性、優れた間隙充填及び平坦化、並びに優れた誘電特性を含む多数の利点を提供することができる。
しかしながら、典型的なオキシシラン基を含有するポリマー又はオリゴマーは、焼成又は硬化プロセス工程に続いて、縮合又は架橋を継続する傾向がある。連続した反応は、比較的多くの縮合−（Ｓｉ−Ｏ）ｎ−単位をもたらし、これは、ＳＣ１溶液による剥離に比較的耐性があり、特に低温ＳＣ１溶液に耐性がある。
上記の改良が、所望されている。
本開示は、アルカリ性剥離溶液中での良好な剥離性を有するコーティングを形成することができるオキシシラン配合物を提供する。組成物は、オキシシラン及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有するポリマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む。
１つの例示的な実施形態では、組成物が提供される。これは、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む。
より特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、式：
Figure 0006751166
（式中、各Ｒは、独立して、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
ＲＡ及びＲＢは各々、独立して、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシからなる群から選択される１つ又は２つ以上の架橋性基を含有するポリマー部分であり、
ｍは、０〜１０の整数であり、
ｎは、１〜１０の整数であり、
Ｘは、１〜１０の整数である。）を有する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、オキシシラン含有アクリルウレタンである。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、式：
Figure 0006751166
（式中、
Ｒ１は、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ２は各々、独立して、置換又は非置換のアルキレン基、置換又は非置換のアリーレン基、及びこれらの組み合わせから選択され、
ｎは、１〜１０の整数である。）を有する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、５００ダルトン〜１０，０００ダルトンの重量平均分子量を有する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、１重量％〜３０重量％のケイ素を含む。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーは、組成物の総重量の０．５重量％〜３０重量％を構成する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、溶媒は、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、乳酸エチル、プロピレングリコールプロピルエーテル（ＰＧＰＥ）、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）又はこれらの組み合わせからなる群から選択される。更により特定の実施形態では、溶媒は、ＰＧＭＥＡを含む。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤は、単一の反応性官能基を含む単官能シランである。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤は、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン、トリメチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシランからなる群から選択される。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤は、トリメチルエトキシシランである。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤は、アセトキシトリメチルシランを含む。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤のオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマー上の架橋性基のモルに対するモル比が、１：１００〜１：１である。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、末端保護剤は、組成物の総重量の０．１重量％〜２０重量％を構成する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、組成物は、少なくとも１つの界面活性剤を更に含む。更により特定のうちの実施形態では、界面活性剤は、組成物の総重量の０．０１重量％〜１５重量％を構成する。
上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、組成物は、架橋剤、開始剤、及び酸化防止剤からなる群から選択される少なくとも１つの添加剤を更に含む。
１つの例示的な実施形態では、上記実施形態のいずれかから形成されるコーティングが提供される。１つのより特定の実施形態では、コーティングは、６０℃の温度でのＳＣ１中で、少なくとも１０Å／分のエッチング速度を有する。より特定の実施形態では、ＳＣ１溶液は、２９％ＮＨ４ＯＨ、３０％Ｈ２Ｏ２、及びＨ２Ｏの体積比１／８／６０から形成され、含む。別のより特定の実施形態では、コーティングは、ＳＣ１溶液中で、少なくとも５０Å／分のエッチング速度を有する。より特定の実施形態では、コーティングは、２５℃〜６５℃のＳＣ１剥離についての最低温度を有する。上記実施形態のうちのいずれかのより特定の実施形態では、コーティングは、室温でのＰＧＭＥＡ中で、また室温での２．３８％ＴＭＡＨ溶液中で、５０Å／分以下のエッチング速度を有する。
１つの例示的な実施形態では、コーティングされた基板が提供される。コーティングされた基板は、基板がシリコンウェーハ又はコーティングされたシリコンウェーハである基板、基板と接触している有機平坦化層、フォトレジスト層、及び有機平坦化層とフォトレジスト層との間に配置された中間層を含む。中間層は、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む、組成物から形成される。より特定の実施形態では、中間層は、ＳＣ１溶液中で、１５０Å／分以上のエッチング速度、室温でのＰＧＭＥＡ中、また室温での２．３８％ＴＭＡＨ溶液中で、５０Å／分以下のエッチング速度を有する。より特定の実施形態では、ＳＣ１溶液は、２９％ＮＨ４ＯＨ、３０％Ｈ２Ｏ２、及びＨ２Ｏの体積比１／８／６０から形成され、含む。
１つの例示的な実施形態では、基板をパターニングする方法が提供される。本方法は、有機平坦化層、中間層、及びフォトレジスト層を基材表面に順次塗布する工程であって、中間層が、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む、組成物から形成される、工程と、フォトレジスト層をフォトリソグラフィを用いてパターニングし、フォトレジスト層の一部を除去して、パターンをフォトレジスト層に転写させる工程と、中間層の一部を除去して、パターンを中間層に転写させる工程と、パターニングされたフォトレジスト層を除去し、有機平坦化層の一部を除去して、パターンを有機平坦化層に転写させる工程と、パターニングされた中間層を除去し、基板の一部を除去して、パターンを基板に転写させる工程と、パターニングされた有機平坦化層を除去する工程と、を含む。
多数の実施形態が開示されるが、それでもなお当業者には、本発明の例示的実施形態を示し、説明する以下の詳細な説明から、本発明の他の実施形態が明らかになるであろう。したがって、図面及び詳細な説明は、制限的なものではなく、本質的に実例とみなされるべきである。
例示的な３層パターニングプロセスを示す図である。
対応する参照文字は、いくつかの図にわたって対応する部分を示す。本明細書に記載される例示は、特定の例示的な実施形態を示すために提供され、このような例示は、いかなる方法でも範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
発明の詳細な説明
Ｉ．オキシシラン配合物。
１つの例示的な実施形態では、オキシシラン配合物は、少なくとも１つのオキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む。いくつかの例示的な実施形態では、配合物は、架橋剤、界面活性剤、及び／又は酸化防止剤などの１つ又は２つ以上の添加剤を更に含む。
ａ．オキシシラン含有化合物。
配合物は、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、１つ又は２つ以上のポリマー又はオリゴマーを含む。架橋性基を含有するポリマーは、架橋性基の反応の間の自己架橋、又はこれらの基と架橋剤との間の反応のいずれかによって、互いに化学的に結合することができ、架橋性基は、一般に任意の反応基であり、いくつかの考えられる例としては、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシが挙げられる。例示的なポリマー及びオリゴマーとしては、Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００及びＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ１００シリコーンウレタンアクリレートなどのオキシシラン含有アクリルウレタンが挙げられ、ポリマー及びオリゴマーとしては、Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＰ９００シリコーンポリエステルアクリレートオリゴマーなどのオキシシラン含有ポリエステルアクリレートが挙げられる。
１つの例示的な実施形態では、オキシシラン含有化合物は、下記の式：
Figure 0006751166
（式中、
Ｒは、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
ＲＡ及びＲＢは、独立して、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、エポキシから選択される１つ又は２つ以上の架橋性基を含有するポリマー部分から選択され、
ｍは、０〜１０の整数であり、
ｎ及びＸは、各々独立して、１〜１０の整数である。）を有する。
１つの例示的な実施形態では、オキシシラン含有化合物は、下記の式：
Figure 0006751166
（式中、
Ｒ１は、水素、置換又は非置換のアルキル基（メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉ−プロピル、ｎ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル）、置換又は非置換のアリール基（フェニル、ナフチル）、置換又は非置換のアルケニル基（ビニル、プロペニル）、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ２は各々、独立して、置換又は非置換のアルキレン基、置換又は非置換のアリーレン基、及びこれらの組み合わせから選択され、
ｎは、１〜１０の整数である。）を有する。
いくつかの例示的な実施形態では、オキシシラン含有化合物は、５００ダルトン、１０００ダルトン、２０００ダルトンと低い、５０００ダルトン、８０００ダルトン、１０，０００ダルトンと高い、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば５００ダルトン〜１０，０００ダルトン、若しくは５０００ダルトン〜８０００ダルトンなどの、重量平均分子量（Ｍｗ）を有することができる。
１つの例示的な実施形態では、オキシシラン含有化合物は、１重量％、５重量％、１０重量％と少量の、２０重量％、２５重量％、３０重量％と多量のケイ素、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１重量％〜３０重量％、若しくは５重量％〜３０重量％などの重量パーセントのケイ素を含む。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、２重量％、２．５重量％と少量の、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、若しくは３０重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．５重量％〜１０重量％、若しくは２重量％〜５重量％などの、１つ又は２つ以上のオキシシラン含有化合物を含む。
ｂ．溶媒。
この配合物は、１つ又は２つ以上の溶媒を含む。例示的な溶媒としては、所望の温度で揮発し、かつ／又は本明細書で考察された成分を容易に溶媒和させる、好適な純粋な有機分子又はその混合物が挙げられる。溶媒はまた、好適な純粋な極性及び非極性化合物又はこれらの混合物も含むことができる。本明細書で使用される場合、「純粋な」という用語は、一定の組成を有する成分を意味する。例えば、純粋な水は、Ｈ２Ｏのみから構成される。本明細書で使用される場合、「混合物」という用語は、塩水を含む、純粋でない成分を意味する。本明細書で使用される場合、「極性」という用語は、分子又は化合物の一箇所又はそれらに沿って、不等電荷、部分電荷又は自発電荷分布を引き起こす分子又は化合物の特性を意味する。本明細書で使用される場合、「非極性」という用語は、分子又は化合物の一箇所又はそれらに沿って、等電荷、部分電荷又は自発電荷分布を引き起こす分子又は化合物の特性を意味する。
例示的な溶媒としては、場合によって、組成物の間隙充填及び平坦化特性を改善するために、溶液の粘度、分子間力、及び表面エネルギーを、単独で又は組み合わせて変化させることができる溶媒が挙げられる。しかしながら、好適な溶媒としてはまた、架橋効率に影響を与えること、熱安定性に影響を与えること、粘度に影響を与えること、及び／又は得られた層若しくは膜の、他の層、基板、若しくは表面に対する接着性に影響を与えることによってなどの、他の方法で組成物の性質に影響を与える溶媒が挙げられ得ると理解されたい。
例示的な溶媒としてはまた、アセトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトンなどを含むケトン、アルコール、エステル、エーテル、及びアミンなどの炭化水素溶媒系の化合物の一部ではない溶媒も挙げられる。追加の例示的な溶媒としては、乳酸エチル、プロピレングリコールプロピルエーテル（ＰＧＰＥ）、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）、Ｎ−メチルピロリドン、シクロヘキサノン又はこれらの組み合わせが挙げられる。１つの例示的な実施形態では、溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートが挙げられる。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、５０重量％、６０重量％、７０重量％、８０重量％と少量の、８５重量％、９０重量％、９５重量％、９７重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば５０重量％〜９７重量％、８０重量％〜９５重量％、若しくは８５重量％〜９５重量％などの、１つ又は２つ以上の溶媒を含む。
ｃ．末端保護剤。
配合物は、１つ又は２つ以上の末端保護剤を含む。いくつかの実施形態では、末端保護剤は、ポリシロキサン分子上のシラノール基と反応することができる単一の反応性官能基を含む単官能シランである。例示的な末端保護剤としては、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン、トリメチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシランなどのトリアルキルシランが挙げられる。１つの例示的な実施形態では、末端保護剤としては、アセトキシトリメチルシランが挙げられる。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、１：１００、１：５０、１：２０と低い、１：１０、１：５、又は１：１と高い、又は上記の比の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１：１００〜１：１などの、末端保護剤のモルのオキシシラン含有化合物の架橋性基のモルに対するモル比を含む。
特定の理論に拘束されることを望むものではないが、末端保護剤の含有は、オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーのＳｉ−Ｏ基間の架橋を制御する一方で、他の有機架橋性基の架橋を可能にすると考えられている。形成されたコーティングは、低減されたＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有し、これは、アルカリ性ＳＣ１溶液中での剥離性に対して比較的耐性がある。コーティングはまた、有機官能基による十分な架橋も提供して、中間層除去の前の一体化プロセスに使用することができる、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及びテトラメチルアンモニウム水酸化物（ＴＭＡＨ）溶液中での剥離性に対する良好な耐性を可能にする。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、０．１重量％、０．５重量％、１重量％、２重量％、２．５重量％と少量の、５重量％、１０重量％、１５重量％、若しくは２０重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．５重量％〜１０重量％、若しくは２重量％〜５重量％などの、１つ又は２つ以上の末端保護剤を含む。
ｄ．界面活性剤。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物は、１つ又は２つ以上の界面活性剤を含む。界面活性剤は、表面張力を低下させるために添加することができる。本明細書で使用される場合、「界面活性剤」という用語は、Ｈ２Ｏ又は他の液体に溶解された際に表面張力を低下させる、又は２つの液体の間、若しくは液体と固体との間の界面張力を低下させる任意の化合物を意味する。考えられる界面活性剤としては、少なくとも１つのアニオン性界面、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、又はこれらの組み合わせが挙げられ得る。界面活性剤は、最終組成物を形成する前に、組成物中に直接溶解することができるか、又は組成物の成分（少なくとも１つのシリコン系化合物、少なくとも１つの触媒、少なくとも１つの溶媒）のうちの１つと共に添加することができる。考えられる界面活性剤としては、ＢＹＫ ３０７及びＢＹＫ３３３（ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ＢＹＫ−Ｃｈｅｍｉｅ）などのポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ドデシルベンゼンスルホネート、テトラプロピレンベンゼンスルホネート、ドデシルベンゼンスルホネートなどのスルホネ−ト、Ｆｌｕｏｒａｄ ＦＣ−９３、及びＬ−１８６９１（３Ｍ）などのフッ素化アニオン性界面活性剤、ＦＣ−４４３０（３Ｍ）、ＦＣ−４４３２（３Ｍ）、及びＬ−１８２４２（３Ｍ）などのフッ素化ノニオン性界面活性剤、ドデシルトリメチルアンモニウム臭化物又はセチルトリメチルアンモニウム臭化物などの第４級アミン、アルキルフェノキシポリエチレンオキシドアルコール、アルキルフェノキシポリグリシドール、アセチルアルコール、Ｔｅｒｇｉｔｏｌ ＴＭＮ−６（Ｄｏｗ）及びＴｅｒｇｉｔｏｌ ｍｉｎｉｆｏａｍ ２×（Ｄｏｗ）などのポリグリコールエーテル、Ｂｒｉｊ−３０（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−３５（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−５８（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−７２（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−７６（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−７８（Ａｌｄｒｉｃｈ）、Ｂｒｉｊ−９８（Ａｌｄｒｉｃｈ）、及びＢｒｉｊ−７００（Ａｌｄｒｉｃｈ）などのポリオキシエチレン脂肪エーテル、コカミドプロピルベタインなどのベタイン、スルホベタイン、ジオクタノイルホスファチジルコリン（ｄｉｏｃｔａｎｏｙｌｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｌｃｈｏｌｉｎｅ）などの合成リン脂質、並びにレシチン、並びにこれらの組み合わせが挙げられ得る。一実施形態では、界面活性剤は、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサンを含む。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、０．００１重量％、０．００５重量％、０．０１重量％、０．０５重量％と少量の、０．１重量％、０．２５重量％、０．５重量％、１重量％、５重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．００１重量％〜１重量％、若しくは０．００１重量％〜０．２５重量％などの、１つ又は２つ以上の界面活性剤を含む。
いくつかの例示的な実施形態では、界面活性剤は、水中、又は、例えば、エタノール若しくはプロピレングリコールプロピルエーテル（ＰＧＰＥ）などの有機溶媒中に提供することができる。１つの例示的な実施形態では、界面活性剤＋水又は有機混合物は、１重量％、２重量％、３重量％と少量の、５重量％、１０重量％、１５重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１重量％〜１５重量％、若しくは５重量％〜１０重量％などの、１つ又は２つ以上の界面活性剤を含む。
ｅ．他の添加剤−架橋剤、開始剤、及び酸化防止剤。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物は１つ又は２つ以上の架橋剤又は架橋試薬を含有する。架橋剤は、ポリマー上の対応する官能基との化学反応を介して、ポリマー鎖に結合することができる２つ以上の反応性基を含有する分子である。例示的な反応性基としては、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシなどの二重結合及び三重結合を含有する不飽和基が挙げられる。一実施形態では、配合物は、Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるトリメチロールプロパン（ＥＯ）３トリアクリレートを含む。１つの例示的な実施形態では、配合物は、架橋剤Ｍｉｒａｍｅｒ ＰＵ３６００Ｅ、ウレタンアクリレートオリゴマーの混合物、及びＭｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるトリメチロールプロパン（ＥＯ）３トリアクリレートを含む。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、配合物の総重量を基準として、０．００１重量％、０．００５重量％、０．０１重量％、０．０５重量％と少量の、０．１重量％、０．２５重量％、０．５重量％、１重量％、５重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．００１重量％〜１重量％、若しくは０．００１重量％〜０．２５重量％などの、１つ又は２つ以上の架橋剤を含む。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物は、１つ又は２つ以上の開始剤を含有する。開始剤は、熱分解、光分解又は酸化還元反応による生成などの、ポリマー鎖が生成される活性中心（ラジカル）を作成するために使用される。例示的な開始剤としては、過酸化物、アゾ化合物、金属ヨウ化物、及び金属アルキルなどの有機及び無機化合物が挙げられる。１つの例示的な実施形態では、配合物は、開始剤ジ−ｔ−ブチルペルオキシドを含む。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、配合物の総重量を基準として、０．００１重量％、０．００５重量％、０．０１重量％、０．０５重量％と少量の、０．１重量％、０．２５重量％、０．５重量％、１重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．００１重量％〜１重量％、若しくは０．００１重量％〜０．２５重量％などの、１つ又は２つ以上の開始剤を含む。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物は、１つ又は２つ以上の酸化防止剤を含有する。いくつかの例示的な３レベルパターニングプロセスでは、中間層は、ＳＣ１剥離プロセス前に、酸素プラズマ処理に供される。酸素プラズマ処理中、プラズマ中の酸素ラジカルは、コーティングの有機成分の酸化を引き起こし、ＳＣ１溶液による剥離に比較的耐性がある無機ＳｉＯ層を後に残し得る。いくつかの例示的な実施形態では、１つ又は２つ以上の酸化防止剤の含有は、酸素プラズマによる酸化を低減し、コーティングの剥離性を維持する。例示的な酸化防止剤としては、各々Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能であるベンゾトリアゾール、及び２−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ヒドロキシフェニル］エチルアクリレートが挙げられる。
１つの例示的な実施形態では、配合物は、配合物の総重量を基準として、０．００１重量％、０．００５重量％、０．０１重量％、０．０５重量％と少量の、０．１重量％、０．２５重量％、０．５重量％、１重量％、５重量％、１０重量％と多量の、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば０．００１重量％〜１重量％、若しくは０．００１重量％〜０．２５重量％などの、１つ又は２つ以上の酸化防止剤を含む。
ＩＩ．コーティング。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物は、図１に示すような中間層１６などの表面にコーティングを形成する。図１に示すように、中間層１６は、フォトレジスト層１４と有機平坦化層１８との間の基板１２上に配置することができる。
いくつかの例示的な実施形態では、中間層１６は、０．０１μｍ、０．０５μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ、０．２５μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、０．７５μｍ、１μｍ、１．５μｍと薄い、２μｍ、２．５μｍ、３μｍ、３．５μｍ、４μｍと厚い、若しくはそれよりも厚い、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、０．０１μｍ〜４μｍ、若しくは０．１μｍ〜２μｍなどの、厚さを有する。
いくつかの例示的な実施形態では、ポリシロキサンコーティングは、配合物を基板に塗布して、続いて配合物を硬化することによって形成される。硬化は、オキシシラン含有化合物などのケイ素系材料が、他のオリゴマーと反応して加水分解及び縮合して、より高い分子量のポリマー又はマトリックスを形成する、重合プロセスを指す。１つの例示的な実施形態では、焼成工程が提供されて、溶媒の少なくとも一部又は全部を除去する。いくつかの実施形態では、焼成工程は、１００℃、２００℃、２２０℃と低い、２５０℃、２７５℃、３００℃、３２０℃、３５０℃と高い、又はより高い温度で、０．５分、１分、５分、１０分、１５分と短い、２０分、３０分、４５分、６０分と長い、又はより長い。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物から形成されるコーティングは、ＳＣ１溶液によって剥離される。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、（体積による）５部の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び１部の３０％過酸化水素を含む、ＳＣ１溶液によって剥離される。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、（体積による）１０部、２０部、３０部、４０部と少量、５０部、６０部、８０部、１００部と多量の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び１部の３０％過酸化水素を含む、希釈されたＳＣ１溶液によって剥離される。他の例示的な実施形態では、希釈されたＳＣ１溶液中の過酸化水素と水酸化アンモニウムとの比も変化することができる。更に他の例示的な実施形態では、コーティングは、（体積による）６０部の脱イオン水、１部の２９％水酸化アンモニウム、及び２部、５部、１０部と少量、１８部、２０部、３０部、５０部と多量の３０％過酸化水素を含む、希釈されたＳＣ１溶液によって剥離される。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物から形成されるコーティングは、７０〜８０℃の典型的なプロセス温度よりも低い温度で、上記ＳＣ１溶液のうちの１つ又は２つ以上によって剥離されることが好ましい。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、２５℃、３０℃、４０℃と低い、５０℃、６０℃、７０℃と高い、又はより高い温度で、ＳＣ１溶液によって剥離される。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物から形成されるコーティングは、アルカリ性溶液にさらされた場合、良好な剥離性を有する。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、５０Å／分、１００Å／分、１５０Å／分と遅い、１７０Å／分、２００Å／分、２５０Å／分と速い、若しくはそれより速い、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１５０Å／分以上、５０Å／分〜２５０Å／分、若しくは１５０Å／分〜１７０Å／分などの、ＳＣ１溶液中でのエッチング速度を有する。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物から形成されるコーティングは、ＰＧＭＥＡによる剥離に耐性がある。
いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、１Å／分、５Å／分、１０Å／分、２０Å／分と遅い、３０Å／分、４０Å／分、５０Å／分と速い、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１Å／分〜５０Å／分、５Å／分〜３０Å／分などの、室温でのＰＧＭＥＡ溶液中でのエッチング速度を有する。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、１０Å／分以下の室温でのＰＧＭＥＡ溶液中でのエッチング速度を有する。
いくつかの例示的な実施形態では、配合物から形成されるコーティングは、ＴＭＡＨによる剥離に耐性がある。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングは、１Å／分、５Å／分、１０Å／分、２０Å／分と遅い、３０Å／分、４０Å／分、５０Å／分と速い、又は上記の値の任意の２つの間で定義される任意の範囲内、例えば１Å／分〜５０Å／分、５Å／分〜３０Å／分などの、室温での２．３８％ＴＭＡＨ溶液中でのエッチング速度を有する。いくつかの例示的な実施形態では、コーティングｈは、１０Å／分以下の室温での２．３８％ＴＭＡＨ溶液中でのエッチング速度を有する。
下記は、組成が異なるＳＣ１可剥性コーティング配合物の例である。実施例は、説明の目的でのみ提供され、本発明の様々な実施形態を限定することを何ら意味するものではない。結果を以下の表１に要約する。
実施例１
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）１０．０ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過することによって形成した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、１１３０Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。エッチング速度を、湿式エッチング前後の厚みの変化に基づいて判定した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。本明細書で使用される場合、「可剥性ではない」という用語は、エッチング速度が１０Å／分未満であることを意味する。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３２Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が２７Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、５秒間酸素プラズマ処理に供した。プラズマ乾式エッチング速度を、乾式エッチング前後の厚みの変化に基づいて判定した。結果は、コーティングが４６Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１０Å／分であるということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。
実施例２
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）５．０ｇ、及びＰＵ３６００Ｅ（ウレタンアクリレートオリゴマーとＭｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるトリメチロールプロパン（ＥＯ）３トリアクリレートの混合物）５．０ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、次いでジ−ｔ−ブチルベンジルオキシド０．０８５ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過することによって形成した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、９９５Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１０Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３０Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が２８Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、５秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが１０８Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１４Å／分であるということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１４Å／分であるということを示した。
実施例３
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）２．５ｇ、及びＰＵ３６００Ｅ（ウレタンアクリレートオリゴマーとＭｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるトリメチロールプロパン（ＥＯ）３トリアクリレートの混合物）７．５ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、次いでジ−ｔ−ブチルベンジルオキシド０．１ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過することによって形成した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、９６０Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１溶液によって可剥性ではないということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３８Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３３Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、５秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが１２８Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が２４Å／分であるということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、４０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が２１Å／分であるということを示した。
実施例４
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）５．０ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、次いでアセトキシトリメチルシラン１．０ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過することによって形成した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、５００Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１５８Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が４Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が１Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、５秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが７０Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１によって可剥性ではないということを示した。
実施例５
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）５．０ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解することによって形成した。混合物にアセトキシトリメチルシラン５．０ｇを添加し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、５４３Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０Ｃで３分間浸漬した。エッチング速度を、湿式エッチング前後の厚みの変化に基づいて判定した。結果は、コーティングが、１７３Å／分のエッチング速度で、ＳＣ１溶液によって完全に除去されるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１８１Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が５Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が９Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、５秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが７３Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１８／６０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、コーティングがＳＣ１によって可剥性ではないということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１７Å／分であるということを示した。
実施例６
コーティング配合物を、オキシシラン含有ポリエステルアクリレートオリゴマー（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＰ ９００シリコーンポリエステルアクリレート）６．９５ｇを、ＰＧＭＥＡ２００ｇ中に、室温で溶解し、続いてアセトキシトリメチルシラン３．０ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過することによって形成した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、８８４Åのコーティングを形成した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１１８Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が７３２Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が４８０Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、３秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが５５Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１８Å／分であるということを示した。
実施例７
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）５．０ ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解することによって形成した。混合物にアセトキシトリメチルシラン５．０ｇを添加し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、次いでトリメチロールプロパン（ＥＯ）３トリアクリレート１．０ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、５７５Åのコーティングを形成した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１９３Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３１Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３４Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、１秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが４２Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１７６Å／分であるということを示した。
実施例８
コーティング配合物を、オキシシラン含有アクリルウレタン（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００シリコーンウレタンアクリレート）５．０ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解することによって形成した。混合物にアセトキシトリメチルシラン５．０ｇを添加し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、次いでベンゾトリアゾール１．０ｇを添加し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、４３０Åのコーティングを形成した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が２１７Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が０．３Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が２Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、１秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが２９Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が２０３Å／分であるということを示した。
実施例９
コーティング配合物を、ＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるシリコーンウレタンアクリレート）２．７５ｇ、及びＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ １００（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるシリコーンウレタンアクリレート）２．７５ｇを、ＰＧＭＥＡ１９０ｇ中に、室温で溶解することによって形成した。混合物にアセトキシトリメチルシラン５．５ｇを添加し、続いて１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液２．０ｇを滴下し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、６０９Åのコーティングを形成した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１９８Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が４３Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が４８Å／分であるということを示した。
いくつかのコーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、１秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが３７Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
いくつかのプラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１８１Å／分であるということを示した。
実施例１０
コーティング配合物を、ＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ ２４００（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるシリコーンウレタンアクリレート）２．５ｇ、及びＭＩＲＡＭＥＲ ＳＩＵ １００（Ｍｉｗｏｎ Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．から入手可能であるシリコーンウレタンアクリレート）２．５ｇを、ＰＧＭＥＡ２００ｇ中に、室温で溶解することによって形成した。混合物にアセトキシトリメチルシラン１．０ｇを添加し、続いてジ−ｔ−ブチルペルオキシド０．０５ｇ、及び２−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４−ヒドロキシフェニル］エチルアクリレート１．２５ｇ、１０％ＢＹＫ−３０７エタノール溶液ｇを滴下し、混合物を室温で３時間撹拌し、０．１ミクロンＰＴＦＥフィルタを用いて濾過した。
配合物をシリコンウェーハ試片上で、１５００ｒｐｍで３０秒間スピンさせ、２００℃で６０秒間焼成して、５５０Åのコーティングを形成した。
コーティングされたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１８２Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＰＧＭＥＡ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が３２Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、２．３８％ＴＭＡＨ中に、室温で１分間浸漬し、結果は、エッチング速度が２７Å／分であるということを示した。
コーティングされたウェーハを、ＴＥＬエッチャー中、４５ｍＴｏｒｒの圧力下、電力４００Ｗ、Ｏ２流量４００Ｓｃｃｍで、１秒間酸素プラズマ処理に供した。結果は、コーティングが２９Å／秒の乾式エッチング速度を有するということを示した。
プラズマ処理されたウェーハを、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏが１／１／４０の体積比であるＳＣ１溶液中に、６０℃で３分間浸漬した。結果は、エッチング速度が１７１Å／分であるということを示した。
表１は、実施例１〜１０の要約を示す。酸素プラズマエッチングを、４５ｍＴ、４００Ｗ、酸素流量４００Ｓｃｃｍで、既定の時間行った。１／８／６０ ＳＣ１溶液を、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏから１／８／６０の体積比で形成し、エッチング速度を、４０℃、３分間で判定した。１／１８／６０ ＳＣ１溶液を、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏから１／１８／６０の体積比で形成し、エッチング速度を、６０℃、３分間で判定した。１／１／４００ ＳＣ１溶液を、２９％ＮＨ４ＯＨ／３０％Ｈ２Ｏ２／Ｈ２Ｏから１／１／４０の体積比で形成し、エッチング速度を、６０℃、３分間で判定した。ＰＧＭＥＡ及び２．３８％ＴＭＡＨ中でのエッチング速度は、室温で判定される。表１の「Ｎ／Ｓ」という表記は、コーティングが、１０Å／分未満のエッチング速度を有し、可剥性ではなかったことを示す。
Figure 0006751166
本発明の範囲から逸脱することなく、記載した例示的な実施形態に対して様々な修正及び付加を行うことができる。例えば、上述の実施形態は、特定の特徴に言及するものであるが、本発明の範囲はまた、異なる特徴の組み合わせを有する実施形態及び上述の特徴の全てを含むわけではない実施形態を含む。
本明細書は、以下の発明の態様を包含する。
［１］
コーティングを形成するための組成物であって、
オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、
末端保護剤と、
溶媒と、を含む、組成物。
［２］
前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、式：
Figure 0006751166
 （式中、
各Ｒは、独立して、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ Ａ 及びＲ Ｂ は各々、独立して、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシからなる群から選択される１つ又は２つ以上の架橋性基を含有するポリマー部分であり、
ｍは、０〜１０の整数であり、
ｎは、１〜１０の整数であり、
Ｘは、１〜１０の整数である。）を有する、［１］に記載の組成物。
［３］
前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、オキシシラン含有アクリルウレタンである、［１］に記載の組成物。
［４］
前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、式：
Figure 0006751166
 （式中、
Ｒ １ は、独立して、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
Ｒ ２ は各々、独立して、置換又は非置換のアルキレン基、置換又は非置換のアリーレン基、及びこれらの組み合わせから選択され、
ｎは、１〜１０の整数である。）を有する、［１］に記載の組成物。
［５］
前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、５００ダルトン〜１０，０００ダルトンの重量平均分子量を有する、［１］に記載の組成物。
［６］
前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、１重量％〜３０重量％のケイ素を含む、［１］に記載の組成物。
［７］
前記末端保護剤が、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリメチルアセトキシシラン、トリメチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシランからなる群から選択される、［１］に記載の組成物。
［８］
末端保護剤の前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマー上の架橋性基のモルに対するモル比が、１：１００〜１：１である、［１］に記載の組成物。
［９］
少なくとも１つの界面活性剤を更に含み、
前記界面活性剤が、前記組成物の総重量の０．０１重量％〜１５重量％を構成する、［１］に記載の組成物。
［１０］
基板をパターニングする方法であって、
有機平坦化層、中間層、及びフォトレジスト層を前記基材表面に順次塗布する工程であって、前記中間層が、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む、組成物から形成される、工程と、
前記フォトレジスト層をフォトリソグラフィを用いてパターニングし、前記フォトレジスト層の一部を除去して、前記パターンを前記フォトレジスト層に転写させる工程と、
前記中間層の一部を除去して、前記パターンを前記中間層に転写させる工程と、
前記パターニングされたフォトレジスト層を除去し、前記有機平坦化層の一部を除去して、前記パターンを前記有機平坦化層に転写させる工程と、
前記パターニングされた中間層を除去し、前記基板の一部を除去して、前記パターンを前記基板に転写させる工程と、
前記パターニングされた有機平坦化層を除去する工程と、を含む、方法。

Claims (3)

  1. コーティングを形成するための組成物であって、
    オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、
    末端保護剤と、
    溶媒と、を含む、組成物であって、
    前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、式：
    Figure 0006751166
     （式中、
    各Ｒは、独立して、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
    Ｒ Ａ 及びＲ Ｂ は各々、独立して、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシからなる群から選択される１つ又は２つ以上の架橋性基を含有するポリマー部分であり、
    ｍは、０〜１０の整数であり、
    ｎは、１〜１０の整数であり、
    Ｘは、１〜１０の整数である。）を有し、
    前記末端保護剤がトリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、アセトキシトリメチルシラン、トリメチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシランからなる群から選択される、組成物。
  2. 前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、シリコーンウレタンアクリレート及びシリコーンポリエステルアクリレートのうち少なくとも一種を含む、請求項１に記載の組成物。
  3. 基板をパターニングする方法であって、
    有機平坦化層、中間層、及びフォトレジスト層を前記基板表面に順次塗布する工程であって、前記中間層が、オキシシラン基及び少なくとも１つの他の有機架橋性基を有する、少なくとも１つのオキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーと、末端保護剤と、溶媒と、を含む、組成物から形成される、工程と、
    前記フォトレジスト層をフォトリソグラフィを用いてパターニングし、前記フォトレジスト層の一部を除去して、前記パターンを前記フォトレジスト層に転写させる工程と、
    前記中間層の一部を除去して、前記パターンを前記中間層に転写させる工程と、
    前記パターニングされたフォトレジスト層を除去し、前記有機平坦化層の一部を除去して、前記パターンを前記有機平坦化層に転写させる工程と、
    前記パターニングされた中間層を除去し、前記基板の一部を除去して、前記パターンを前記基板に転写させる工程と、
    前記パターニングされた有機平坦化層を除去する工程と、を含む、方法であって、
    前記オキシシラン含有ポリマー又はオリゴマーが、式：
    Figure 0006751166
     （式中、
    各Ｒは、独立して、水素、置換又は非置換のアルキル基、置換又は非置換のアリール基、置換又は非置換のアルケニル基、置換又は非置換のシクロアルキル基、置換又は非置換のアクリル基、及びこれらの組み合わせから選択され、
    Ｒ Ａ 及びＲ Ｂ は各々、独立して、アルケン、アルキン、アクリレート、カルボン酸、アルコール、イソシアネート、アルデヒド、アミン、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、及びエポキシからなる群から選択される１つ又は２つ以上の架橋性基を含有するポリマー部分であり、
    ｍは、０〜１０の整数であり、
    ｎは、１〜１０の整数であり、
    Ｘは、１〜１０の整数である。）を有し、
    前記末端保護剤がトリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、アセトキシトリメチルシラン、トリメチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリフェニルメトキシシラン、トリフェニルエトキシシランからなる群から選択される、方法。
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