KR100708491B1 - 듀얼 다마신 공정을 위한 개선된 충전 조성물을 포함하는 기판구조체, 충전조성물의 도포방법, 충전조성물의 적합성 결정방법, 및 전구체 구조체 - Google Patents

듀얼 다마신 공정을 위한 개선된 충전 조성물을 포함하는 기판구조체, 충전조성물의 도포방법, 충전조성물의 적합성 결정방법, 및 전구체 구조체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 비아 및 콘택트 홀 충전 조성물 및, 회로의 듀얼 다마신(dual damascene) 생성에 조성물을 사용하기 위한 방법을 제공하고자 한다. 이러한 조성물은 중합체 결합제를 포함하는 고형 성분 및, 고형 성분을 위한 용제계를 포함한다. 용제계의 비점은 조성물의 가교 온도보다 낮다. 용제계에 사용하기 위한 바람직한 용제의 예로는 알콜, 에테르, 글리콜 에테르, 아미드, 케톤 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 용제인 것이다. 바람직한 중합체 결합제는 지방족 주쇄를 갖고, 분자량이 약 80,000 미만인 것, 특히 폴리에스테르가 바람직하다. 사용시, 충전 조성물은 홀을 둘러싼 기판 표면에 뿐 아니라, 콘택트 홀 또는 비아 홀을 형성하는 기판 표면에 도포한 후, 홀 형성면과 기판면에 조성물이 균일하게 유동되도록 조성물의 재유동 온도로 가열한다. 그후, 조성물을 경화시키고, 나머지 듀얼 다마신 공정을 수행한다.

Description

듀얼 다마신 공정을 위한 개선된 충전 조성물을 포함하는 기판구조체, 충전조성물의 도포방법, 충전조성물의 적합성 결정방법, 및 전구체 구조체{SUBSTRATE STRUCTURE HAVING IMPROVED FILL COMPOSITION FOR DUAL DAMASCENE PROCESSES, METHODS FOR APPLYING THE FILL COMPOSITION AND FOR DETERMINING SUITABLITY OF THE FILL COMPOSITION AND PRECURSOR STRUCTURE}
본 발명은 충전 조성물 및, 집적 회로의 듀얼 다마신 공정 중에 콘택트 및 비아 홀을 형성하는 표면을 보호하기에 유용한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 조성물은 중합체 결합제를 포함하는 소정량의 고형 가교성 성분 및, 고형 성분을 위한 용제계를 포함한다. 용제계의 비점은 조성물의 가교 온도보다 충분히 낮아서 충전 조성물을 임의의 상당한 정도로 가교시키지 않으면서도 용제계의 거의 전부가 제1의 소성 단계 중에 증발되는 것이 바람직하다. 사용시에, 충전 조성물은 종래의 방법에 의해 콘택트 홀 또는 비아 홀로 이미 패턴이 형성되어 있는 기판에 도포된 후, 용제계를 증발시키고, 균일한 도포를 위해 홀에 조성물이 유동되도록 하기 위하여 이의 재유동 온도로 조성물을 가열한다. 그후, 조성물을 경화시키고, 나머지 듀얼 다마신 공정을 통상의 방식으로 수행한다.
다마신 공정 또는, 수행된 그로브(groove)에 패턴이 형성된 상감 금속을 형성하는 방법은 일반적으로 집적 회로를 위한 상호접속물을 제조하는 바람직한 방법이다. 이러한 간단한 형태로, 듀얼 다마신 공정은 우선 기판상에 형성된 후, 평면화 처리하는 절연층으로 개시된다. 수평 트렌치 및 수직 홀(즉, 콘택트 및 비아 홀)을 필수 금속 라인 패턴 및 홀 위치부 각각에 해당하는 절연층으로 에칭시키고, 이는 절연층을 통하여 장치 영역으로(제1의 절연층을 통한 경우 콘택트 홀) 또는 그 다음의 금속층 아래에(기판 구조체 중의 상부 절연층을 통한 경우 비아 홀) 절연층을 통하여 하강된다. 그다음, 금속을 기판상에 증착시킴으로써 트렌치 및 홀을 충전시키고, 금속 라인 및 상호접속 홀을 동시에 형성한다. 최종 단계로서, 생성된 표면은 기존의 화학-기계적 연마(CMP) 기법을 사용하여 평면화 처리하고, 또다른 듀얼 다마신 구조체를 수용하기 위하여 준비한다.
듀얼 다마신 공정 중에, 콘택트 및 비아홀은 통상적으로 트렌치 에칭 이전에 통상적으로 완전 에칭된다. 그리하여, 트렌치 에칭 단계는 베이스층을 갖는 접촉을 열화시킬 수 있는 과-에칭에 콘택트 홀 또는 비아 홀의 바닥 및 측벽 (이는 절연층 또는 유전층으로 형성됨)을 노출시킨다. 그리하여 비아 홀 또는 콘택트 홀을 부분적으로 또는 완전 충전시키고, 추가의 에칭 공격으로부터 바닥과 측벽을 보호하기 위하여 유기 물질을 사용한다. 또한, 이러한 유기 충전 물질은, 충전 물질이 유전체층의 표면을 덮는 한, 트렌치층의 패턴형성에서 패턴 분해 및 라인폭 변화를 감소시키거나 또는 배제시키기 위하여 바닥의 반사 방지 코팅(BARC)으로서 작용할 수 있다.
통상의 노광 파장에서 높은 광학 밀도를 갖는 충전 물질이 수년간 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 종래의 물질은 제한된 충전 특성을 갖는다. 예를 들면, 종래 기술의 조성물은 기판내에 형성된 비아 홀 또는 콘택트 홀에 그리고 기판면에 도포되는 경우, 조성물에 의해 형성된 필름은 홀에 바로 인접한 기판면상에서 매우 얇 게되는 경향이 있어서 차후의 노광 단계 동안 바람직하지 않은 광 반사를 야기하게 된다. 또한, 종래의 조성물은 유전층보다 매우 느리게 에칭되며, 미-에칭 충전 조성물은 에칭 중합체가 증착되는 벽면을 제공하게 된다. 이와 같은 에칭 중합체 빌드업(build-up)은 최종 회로의 금속 상호접속내에서 바람직하지 않은 저항을 생성한다. 이러한 문제점은 이하에서 보다 상세히 설명된다.
비아 및 콘택트 홀의 상부에서 완전 도포를 제공하는 콘택트 홀 또는 비아 홀 충전 물질에 대한 수요가 당업계에 존재하고 있다. 또한, 이러한 물질은 차단층의 분해와 아랫면의 금속 전도체의 손상을 방지하기 위하여 에칭중에 비아 홀 및 콘택트 홀의 베이스에 적절한 보호물을 제공하여야만 한다. 측면 중합체 빌드업을 방지하기 위하여서는 물질의 에칭 속도가 유전체 물질의 에칭 속도 이상이어야만 하거나 또는, 콘택트 홀 또는 비아 홀은 홀 내의 충전 물질이 트렌치 에칭후 트렌치의 베이스의 상부로 연장되지 않도록 부분적으로 충전되어야만 한다.
본 발명은 다마신 구조체의 트렌치의 베이스에서 홀의 상부 에지 둘레에서 에칭 중합체의 과도한 빌드업을 방지하면서도, 완전 표면 도포를 제공하기 위하여 다마신 공정 중에 비아 홀 및/또는 콘택트 홀에 도포할 수 있는 충전 물질 또는 조성물을 제공함으로써 당업계의 문제점을 해소하였다.
보다 상세하게는, 본 발명의 조성물(본 명세서에서 충전 물질 및 충전 조성물이 서로 번갈아 사용됨)은 중합체 결합제 또는 수지를 포함하는 소정량의 고형 성분 및, 이러한 고형 성분을 위한 용제계(단일 또는 다수의 용제)를 포함한다. 본 발명의 조성물은, 본 발명의 조성물이 예비 소성 단계(즉, 제1 소성 단계) 중에 조성물의 최소한의 가교 또는 가교가 일어나지 않은 콘택트 홀 또는 비아 홀에 자유롭고 균일하게 유동되며, 예비 소성 단계 중에, 거의 모든 용제가 증발되어 조성물이 최종 소성 단계 동안 수축이 거의 일어나지 않게 되는 2 가지의 필수 요건을 달성하기 위하여, 배합되는 종래의 조성물보다 우수하다. 이러한 2 가지의 필수 요건은 이하에서 상세하게 설명되는 조성물의 "예비소성 열 안정도 테스트" 및 "필름 수축율 테스트"를 수행하여 정량화한다.
전술한 필수 요건을 충족시키는 충전 조성물의 능력에 영향을 미치는 요인에는 다수가 존재한다. 예를 들면, 중합체 결합제 또는 수지는 지방족 주쇄를 포함하며, 분자량이 약 80,000 미만, 바람직하게는 약 25,000 미만, 더욱 바람직하게는 약 2,000∼7,500이다. 적절한 중합체 결합제는 폴리에스테르, 폴리아크릴레이트, 다중복소환, 폴리에테르케톤, 폴리히드록시스티렌, 폴리카보네이트, 폴리에피클로로히드린, 폴리비닐알콜, 올리고머 수지 (예, 크라운 에테르, 시클로덱스트린, 에폭시 수지) 및 이들의 혼합물 등이 있다. 본 발명의 조성물에 사용된 용제계는 비점이 바람직하게는 160℃ 미만, 더욱 바람직하게는 약 140℃ 미만, 가장 바람직하게는 약 120℃ 미만이다. 또한, 용제계는 인화점이 약 85℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 이상이다. 1 보다 많은 용제가 용제계에 사용되는 경우, 용제계의 비점 또는 인화점은 최고 비점 또는 최저 인화점을 갖는 용제의 비점 또는 인화점을 칭한다. 또한, 용제계는 특정의 다마신 공정에 대하여 선택된 레지스트 시스템과의 상용성을 갖는 것이 중요하다. 즉, 충전 조성물의 공기 건조된 필름은 용액 중에서 의 불용성 잔류물이 실질적으로 전혀 보이지 않으면서, 선택된 레지스트 용제 중에 30 초 이내에 재용해되어야만 한다.
조성물 중에 존재하는 용제계 및 기타의 휘발성 종의 농도는, 충전 조성물의 총 중량을 100 중량%로 간주한 것을 기준으로 하여 필름의 가교 직전의 (즉, 제2 소성 단계 직전의) 필름 중의 용제계 및 휘발성 종의 총 농도가 약 5 중량% 미만, 바람직하게는 2 중량% 미만이 되는 한, 그리 중요하지 않다. 전술한 용제계 비점 및 인화점과 조합된 휘발물 중량% 및 용제계는 제2 소성 단계 중에 조성물의 수축이 최소로 발생하는 것이 중요하다. 용제계에 사용하기에 바람직한 용매의 예로는 알콜, 에테르, 글리콜 에테르, 아미드, 에스테르, 케톤, 물, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 에틸 락테이트 및 PCBTF (p-클로로벤조트리플루오라이드) 등이 있으며, 이중 PGME가 특히 바람직하다.
본 발명의 충전 조성물은 약 150℃∼220℃, 바람직하게는 약 180℃의 온도에서 가교되는 것이 바람직하다. 충전 조성물은, 재유동 단계 중에 조성물의 과도한 가교를 방지하도록 제1의 재유동 소성 단계 중에 조성물을 가열하는 온도보다 높은 온도에서 가교되는 것이 중요하다. 이러한 조기 가교는 콘택트 홀 또는 비아 홀로 조성물이 완전히 그리고 균일하게 유동되는 것을 방지하게 된다. 조성물 중의 중합체 결합제의 가교는 조성물 중의 가교제의 사용에 의하여 또는, "빌트 인" 가교 부분을 포함하는 중합체 결합제의 선택에 의하여 달성될 수도 있다. 바람직한 가교 시스템의 예로는 산 또는 염기 촉매, 열 촉매 및 광촉매화된 시스템, 예컨대 아미 노플라스트, 에폭시드, 블록화된 이소시아네이트, 아크릴 및 이의 혼합물 등이 있다.
본 발명의 충전 조성물 중에 사용되는 모든 고형 성분은 약 200℃ 미만, 바람직하게는 약 120℃ 미만의 제1 재유동 소성 온도에서 자유 유동 액체를 형성하여 조성물이 홀의 측벽에 부착되는 것을 방지하고, 급격한 메니스커스를 형성하는 것을 방지한다. 모든 성분은 재유동 온도에서 약 15 초 이상 동안, 바람직하게는 약 30 초 이상 동안 화학적으로 안정하여야만 한다. 화학적으로 안정하다라는 것은 성분이 물리적 상태의 변화만이 존재하며, 이의 화학적 상태(예, 이들 성분의 가교)에서는 변화가 없어야 한다는 것을 의미한다. 화학적 안정성은 제1 소성 단계 전후 모두에서 UV/VIS 또는 FTIR 분석에 의해 측정될 수 있다.
종래 기술의 에칭 중합체 빌드업 문제점을 해소하기 위하여서는, 충전 조성물의 에칭 속도가 베이스 물질 또는 유전체 물질의 에칭 속도에 거의 상응하여야만 한다. 또한, 충전 조성물은 포토레지스트보다 에칭 속도가 더 빨라야만 한다. 조성물의 에칭 속도:포토레지스트의 에칭 속도의 비는 약 1.5:1 이상, 바람직하게는 약 3:1 이상, 더욱 바람직하게는 약 4:1 이상이다. 이러한 충전 조성물 에칭 속도를 달성하는 방법으로는 중합체 결합제의 선택에 의해서 이루어진다. 고도의 산소화 또는 할로겐화 종은 에칭 속도를 증가시킨다.
또한, 조성물은 필요에 따라 임의의 성분을 포함하도록 배합될 수 있다. 기타의 성분의 예로는 습윤제(예컨대 불소화 계면활성제, 이온 계면활성제, 비-이온 계면활성제 및 계면활성 중합체 첨가제) 및 염료 또는 발색단 등이 있다. 적절한 염료의 예로는 특정의 공정에 사용되는 전자기 파장에서 흡수되는 임의의 화합물 등이 있다. 사용 가능한 염료의 예로는 안트라센, 나프탈렌, 벤젠, 칼콘, 프탈이미드, 파모산, 아크리딘, 아조 화합물 및 디벤조푸란 등이 있다. 염료는 조성물로 물리적으로 혼합될 수 있거나 또는 중합체 결합제에 화학적으로 결합될 수 있다. e-비임 노광의 경우, 전도성 화합물을 사용할 수 있다.
콘택트 홀 또는 비아 홀을 갖는 기판에 충전 조성물을 도포하는 방법은 단순히 임의의 도포법(예, 스핀 코팅법)에 의해 홀을 형성하는 기판 표면에 소정량의 조성물을 도포하는 것을 포함한다. 조성물을 홀에 도포하는 경우, 콘택트 홀 또는 비아 홀(들)로 조성물이 유동되도록 하기 위해 제1의 소성 단계 동안 재유동 온도(전술한 바와 같음)로 가열하여 소정의 홀 및 기판 표면 도포를 얻는다. 소정의 도포를 얻은 후, 생성된 충전 조성물 필름이 필름을 경화시키도록 조성물의 적어도 가교 온도로 가열시켜야만 한다.
부분 충전 공정의 경우, 홀에서의 경화된 충전 물질의 높이는 홀의 깊이의 약 35∼65%, 바람직하게는 약 50% 이상이 되어야만 한다. 완전 충전 공정에서, 홀에서의 경화된 충전 물질의 높이는 홀 깊이의 약 95% 이상, 바람직하게는 약 100% 이상이어야 한다. 경화된 충전 조성물의 메니스커스의 높이는 홀의 깊이의 약 15% 미만, 바람직하게는 약 10% 미만이 되어야만 한다. 메니스커스가 용기내의 유동 가능한 물질의 상부면상에서 형성되는 오목형 표면 또는 "밸리"가 될지라도(즉, 비아 홀 또는 콘택트 홀), 본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "메니스커스"는 용기 또는 홀 중에 물질의 상부면상에 형성된 볼록면 또는 "힐"을 포함시키고자 한다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 메니스커스 높이는 조성물이 콘택트 홀 또는 비아 홀의 측벽과 접촉하는 최고점으로부터 메니스커스의 오목면의 최저점 사이의 거리 또는, 볼록 메니스커스의 경우, 조성물이 콘택트 홀 또는 비아 홀의 측벽에 접촉하는 최고점으로부터 불록면상의 최고점까지의 거리를 의미한다.
콘택트 홀 또는 비아 홀의 에지에 이웃한 기판면상에서의 경화된 충전 물질의 두께는 기판면상의 필름 두께의 약 40% 이상, 바람직하게는 약 50%, 더욱 바람직하게는 약 70% 이상이고, 콘택트 홀 또는 비아 홀로부터의 거리는 대략 홀 직경에 해당한다. 마지막으로, 조성물 내의 고형물의 함량은 기판면상에 형성된 필름 두께가 약 35∼250 ㎚가 되도록 배합되어야 한다. 본 발명의 방법을 수행한 후, 상기의 바람직한 특성을 갖는 듀얼 다마신 공정에 대한 전구체 구조체가 생성된다.
도 1A는 콘택트 홀 또는 비아 홀 충전 물질로서 바닥 반사 방지 코팅(BARC)을 평면화하는 종래 기술을 사용한 부분 충전법에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 1B는 유전체층에 도포하고, 노광, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 1A의 구조체를 도시한다.
도 1C는 종래 기술의 BARC를 구조체에 도포하고 경화시킨 후의 도 1B의 구조체를 도시한다.
도 1D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 1C의 구조체를 도시한다.
도 1E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 1D의 구조체를 도시한다.
도 1F는 포토레지스트와 충전 물질을 구조체로부터 제거한 후의 도 1E의 구조체를 도시한다.
도 1G는 차단층을 제거한 후의 도 1F의 구조체를 도시한다.
도 1H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 1G의 구조체를 도시한다.
도 1I는 도 1A-1H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 2A는 콘택트 홀 또는 비아 홀 충전 물질로서 BARC를 평면화하는 종래 기술을 사용한 완전 충전법에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 2B는 포토레지스트를 유전체층에 도포하고, 노광 및, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 2A의 구조체를 도시한다.
도 2C는 종래 기술의 BARC를 구조체에 도포하고 경화시킨 후의 도 2B의 구조체를 도시한다.
도 2D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 2C의 구조체를 도시한다.
도 2E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 2D의 구조체를 도시한다.
도 2F는 포토레지스트와 충전 물질을 구조체로부터 제거한 후의 도 2E의 구조체를 도시한다.
도 2G는 차단층을 제거한 후의 도 2F의 구조체를 도시한다.
도 2H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 2G의 구조체를 도시한다.
도 2I는 도 2A-2H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 3A는 콘택트 홀 또는 비아 홀 물질로서 종래 기술의 정합(conformal)형 BARC를 사용하는 충전 공정에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 3B는 포토레지스트를 유전체층에 도포하고, 노광 및, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 3A의 구조체를 도시한다.
도 3C는 종래 기술의 정합 BARC를 구조체에 도포하고 경화시킨 후의 도 3B의 구조체를 도시한다.
도 3D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 3C의 구조체를 도시한다.
도 3E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 3D의 구조체를 도시한다.
도 3F는 포토레지스트와 충전 물질을 구조체로부터 제거한 후의 도 3E의 구조체를 도시한다.
도 3G는 나머지 차단층을 제거한 후의 도 3F의 구조체를 도시한다.
도 3H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 3G의 구조체를 도시한다.
도 3I는 도 3A-3H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 4A는 본 발명의 충전 물질을 사용한 완전 충전 방법에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 4B는 포토레지스트를 유전체층에 도포하고, 노광 및, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 4A의 구조체를 도시한다.
도 4C는 본 발명에 의한 충전 물질을 구조체에 도포하여 콘택트 홀 또는 비아 홀을 완전 충전 및 경화시킨 후의 도 4B의 구조체를 도시한다.
도 4D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 4C의 구조체를 도시한다.
도 4E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 4D의 구조체를 도시한다.
도 4F는 포토레지스트와 충전 물질을 구조체로부터 제거한 후의 도 4E의 구조체를 도시한다.
도 4G는 차단층을 제거한 후의 도 4F의 구조체를 도시한다.
도 4H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 4G의 구조체를 도시한다.
도 4I는 도 4A-4H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 5A는 본 발명의 충전 물질을 사용한 부분 충전 방법에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 5B는 포토레지스트를 유전체층에 도포하고, 노광 및, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 5A의 구조체를 도시한다.
도 5C는 본 발명에 의한 충전 물질을 구조체에 도포하여 콘택트 홀 또는 비아 홀을 부분 충전 및 경화시킨 후의 도 5B의 구조체를 도시한다.
도 5D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 5C의 구조체를 도시한다.
도 5E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 5D의 구조체를 도시한다.
도 5F는 포토레지스트와 충전 물질을 구조체로부터 제거한 후의 도 5E의 구조체를 도시한다.
도 5G는 차단층을 제거한 후의 도 5F의 구조체를 도시한다.
도 5H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 5G의 구조체를 도시한다.
도 5I는 도 5A-5H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 6A는 본 발명의 충전 물질을 사용한 후, 비아/콘택트 충전 물질상에 얇은 BARC를 도포하는 완전 충전 방법에 사용하기 위한 출발 기판 구조체를 도시한다.
도 6B는 포토레지스트를 유전체층에 도포하고, 노광 및, 현상후 콘택트 홀 또는 비아 홀을 에칭시킨 도 6A의 구조체를 도시한다.
도 6C는 본 발명에 의한 충전 물질을 구조체에 도포하여 콘택트 홀 또는 비아 홀을 완전 충전시킨 후, 충전 물질을 경화시키고, 경화된 충전 물질에 BARC 박막을 도포하고, 그후 박막을 경화시키는 도 6B의 구조체를 도시한다.
도 6D는 포토레지스트를 구조체에 도포, 노광 및 현상시킨 후의 도 6C의 구 조체를 도시한다.
도 6E는 트렌치 패턴을 에칭시킨 후의 도 6D의 구조체를 도시한다.
도 6F는 포토레지스트, 충전 물질 및 BARC 박막을 구조체로부터 제거한 후의 도 6E의 구조체를 도시한다.
도 6G는 차단층을 제거한 후의 도 6F의 구조체를 도시한다.
도 6H는 금속을 콘택트 홀 또는 비아 홀에 증착시킨 후의 도 6G의 구조체를 도시한다.
도 6I는 도 6A-6H에 도시된 단계 중에 형성된 최종 다마신 구조체를 도시한다.
도 7은 콘택트 홀 또는 비아 홀 중에 종래 기술의 충전 조성물을 사용한 듀얼 다마신 방법에서의 전구체 구조체의 메니스커스 높이를 도시한다.
도 8은 콘택트 홀 또는 비아 홀에 본 발명에 의한 충전 조성물을 사용하는 듀얼 다마신 방법에서의 전구체 구조체의 메니스커스 높이를 도시한다.
도 9는 종래 기술의 충전 조성물로부터 형성되고, 듀얼 다마신 방법에서 전구체 구조체에서의 콘택트 홀 또는 비아 홀을 둘러싸는 표면에 도포된 필름의 두께를 도시한다.
도 10은 본 발명의 충전 조성물로부터 형성되고, 듀얼 다마신 방법에서 전구체 구조체에서의 콘택트 홀 또는 비아 홀을 둘러싸는 표면에 도포된 필름의 두께를 도시한다.
도 11은 비아 홀에 도포되고 경화된 본 발명의 충전 물질을 도시하는 SEM 사 진(50,000 배율)이다.
도 12는 비아 홀에 도포되고 충전 물질의 상부에 도포된 반사 방지 코팅의 박막으로 경화된 후, 박막을 경화시킨 본 발명의 충전 물질을 도시하는 SEM 사진(50,000 배율)이다.
도 13은 부분 비아 충전법에 의해 비아 홀에 도포된 본 발명의 경화된 충전 물질을 도시하는 SEM 사진(50,000 배율)이다.
도 14는 경화후 비아 홀에서의 종래 기술의 BARC를 도시하는 SEM 사진(60,000 배율)이다.
도 15는 경화후 비아 홀에서의 상이한 종래 기술의 BARC를 도시하는 SEM 사진(50,000 배율)이다.
도 16은 비아 홀을 부분 충전시키는 종래 기술의 경화된 BARC를 도시하는 SEM 사진(50,000 배율)이다.
바람직한 구체예의 상세한 설명
1. 종래 기술의 방법과 조성물의 문제점
도 1A-1I는 종래 기술의 유기 충전 물질을 사용한 부분 비아 충전 방법의 다양한 단계를 도시한다. 도 1A에서, 출발 다마신 구조체(11)는 기판(12)에 도포되고 게이트 또는 금속 전도체(16)의 패턴이 일정 간격 배치된 유전체 물질(10)을 포함한다. 보호 차단층(18)은 추가의 에칭 동안 유전체 물질(10) 및 전도체(16)를 덮고 그리하여 이를 보호하게 된다. 유전체 물질(20)은 바로 이웃하는 차단층(18)에 도포된다. 도 1B를 살펴보면, 포토레지스트(22)는 유전체층(20)에 도포된 후, 유전체 층(20)상의 레지스트 콘택트 홀 또는 비아 홀 패턴의 노광 및 현상 처리후, 에칭시켜 콘택트 홀 또는 비아 홀(24)을 형성한다.
도 1C에서, 종래 기술의 BARC 충전 물질(26)은 홀(24)에 도포되어 초기 홀 깊이의 35∼65% 정도로 홀을 부분 충전시킨 후, 물질(26)을 경화시킨다. 도 1C에는 종래 기술의 단점이 도시되어 있다. 우선, 홀(24)의 상부 에지(28)에서 BARC 물질(26)이 얇아지며, 완전 습윤 제거되어 BARC 물질(26)을 약간만 또는 전혀 잔존시키지 않아서 도 1D에 도시된 바와 같이 트렌치 패턴 형성 단계에 불리한 영향을 미치며, 여기서 도 1D에서는, 포토레지스트(30)의 트렌치 패턴 형성이 부위(32)에서 분해된다. 트렌치 패턴 형성후, 트렌치(34)는 유전체 물질(20)에서 에칭되고, 유전체 물질의 일부는 분해된 트렌치 패턴으로 인하여 부위(36)(도 1E 참조)에서 이웃하는 트렌치 라인 사이에서 부식이 형성된다. 종래 기술 물질의 또다른 문제점은 경화된 물질이 급격한 메니스커스를 형성하며(메니스커스 높이는 도 1C에서 "M"으로 나타냄), BARC 물질(26)의 에칭 속도는 유전체층(20)의 속도보다 느리다. 이와 같이 더 느린 에칭 속도와 급격한 메니스커스로 인해서 BARC 물질(26)의 피이크(38)가 형성되는데, 이로 인하여 에칭 중합체(40)가 유전체층(20)의 상부에서 증착 및 빌드업이 생성된다.
도 1F를 살펴보면, 포토레지스트(30)과 BARC 물질(26)이 구조체(11)로부터 제거된다. 그러나, 종래의 BARC 물질 스트리핑 조성물은 중합체(40)를 제거하지 않으며, 중합체(40)를 제거하는 방법은 유전체층(20) 및/또는 보호 차단층(18)을 공격하는 경향이 있다. 그리하여, 중합체(40)는 일반적으로 구조체(11)상에 잔존하게 되며, 다마신 공정이 지속된다.
도 1G에서, 차단층(18)을 제거하고, 홀(24) 및 트렌치(34)에서의 금속 또는 게이트 물질(42)을 증착시킨다 (도 1H). 도 1H에 도시된 듀얼 다마신 금속화 단계후, 종래의 CMP 방법을 수행하여 완료된 다마신 구조체(44)를 생성한다.
도 1I에서의 구조체(44)를 살펴보면, 전술한 종래 기술의 충전 물질의 단점에 의해 야기된 문제점을 쉽게 알 수 있다. 예를 들면, 부식된 트렌치 라인 부위(36)는 종종 포인트(46)에서 쇼트가 발생한다. 또한, 에칭 중합체(40)(이는 절연 물질이 됨)의 빌드업으로 인해서 콘택트/비아 저항율이 높아지는데, 여기서, 트렌치(34)와 홀(24)에서의 금속간의 금속 대 금속의 접촉 부위가 중합체(40)의 존재에 의해 감소된다. 또한, 중합체(40)의 빌드업은 중합체(40)의 주위에서 금속내의 응력을 증가시키고, 그리하여 때때로 최종 회로내에서의 결함이 되는 홀(24) 및/또는 트렌치(34) 주위의 금속의 균열을 야기한다.
도 2A-2I에는 도 2C에 도시한 바와 같은 콘택트 홀 또는 비아 홀(24)에서의 종래 기술의 BARC 충전 물질(26)의 "완전" 충전 (즉, 95% 이상)을 도시하는 것을 제외하고, 도 1A-도 1I에 도시한 방법과 매우 유사한 종래 기술의 다마신 방법을 도시한다. 완전 충전 방법을 사용하는 것은 도 1C에서의 홀(24)의 상부 에지(28)에 대한 전술한 바와 같은 박막화의 문제점을 제거하게 된다. 그러나, BARC 물질(26)의 느린 에칭 속도로 인하여 도 2E-도 2I에 도시된 바와 같은 에칭 중합체(40)의 빌드업을 야기하게 된다. 또한, 이로 인해서 높은 저항율 및 중합체 빌드업 주위의 금속 응력을 야기하게 된다.
도 3A-도 3I는 "정합" 방식으로 알려진 종래 기술의 BARC 충전 물질(26)이 콘택트 홀 또는 비아 홀(24)에 도포된 것을 제외하고, 전술한 바와 같은 방법과 매우 유사한 다마신 구조체를 형성하는 종래 기술의 방법을 예시한다. 도 3C를 살펴보면, 정합 도포가 도시되어 있는데, BARC 물질(26)의 박막은 홀(24)의 하부 에지면(50)과, 홀(24)의 하부면(52)상에서부터 유전체층(20)의 상부면(48)상에 코팅된다. 정합 도포되는 경우, BARC 물질(26)은 거의 두께가 균일하게 유지되어 반사율 제어가 우수하며, 트렌치 패턴 완전성에 대한 손상을 최소로 하게 된다. 그러나, BARC 물질(26)의 느린 에칭 속도로 인하여 도 3E-도 3I에 도시된 바와 같이 에칭 중합체(40)가 유전체층(20)상에서 빌드업이 형성되는 문제점을 야기하게 된다.
정합 방식의 종래 기술의 BARC 물질을 사용하는 또다른 문제점으로는, 홀(24)의 바닥면(52)이 종종 에칭 공정 동안 에칭 가스로부터 충분히 보호되지 않는다는 점이다. 도 3E를 살펴보면, 차단층(18)은 에칭 동안 표백될 수 있으며, 그리하여 전도체(16)를 공격에 노출시키게 된다. 트렌치 에칭 방법 또는 레지스트 스트립 제거 방법 동안 사용된 에칭 가스는 또한 도 3F에 도시된 바와 같이 전도체(16)를 공격할 수 있다. 이러한 레지스트 스트립 방법은 일반적으로 산소 플라즈마 스트립, 오존 플라즈마 스트립 및 다양한 습윤 화학물질, 예컨대 오존화된 물, 황산과산화물, 과산화수소, 묽은 HF에 이어서 물 세정을 포함하는 다수의 단계로 이루어진다. 대부분의 금속 전도체(16)의 경우, 습윤 화학물질은 그 다음의 세정 단계 동안 금속을 직접 에칭시키고, 금속 부식을 야기하게 되며, 보호 차단층(18)을 제거한다. 산소 라디칼계 플라즈마 스트립 방법은 또한 금속 표면상 에서 안정한 금속 산화물을 형성할 수 있으며, 그리하여 비아 또는 콘택트 신뢰도를 손상시키게 된다. 즉, 이는 높은 비아 또는 콘택트 저항 및/또는 비아 또는 콘택트 듀얼 다마신 금속화 처리후 포인트(54)(도 3I)에서 상호접속의 완전 실패를 야기하게 된다.
2. 본 발명
도 4A-도 4I, 도 5A-도 5I 및 도 6A-도 6I는 본 발명에 의해 배합된 충전 물질을 사용하여 얻을 수 있는 개선된 다마신 구조체를 예시한다. 도 4A-도 4I는 전술한 바와 같은 성질을 갖는 유기 충전 물질을 사용하는 완전 비아 충전 방법을 도시한다. 도 4A에서, 충전 다마신 구조체(56)는 기판(60)에 도포되고, 게이트 또는 금속 전도체(64)의 패턴 (알루미늄, 구리, 텅스텐 또는 기타의 전도성 물질)이 일정 간격 배치된 유전체 물질(58)을 포함한다. 기판(60)은 소스 및 드레인 부위 또는 임의의 기타 전기 부재를 제공하기 위하여 도핑 영역을 포함하는 실리콘, GaAs 또는 기타의 반도체 물질로 형성될 수 있다. 보호 차단층(66)은 추가의 에칭 단계 동안 유전체 물질(58) 및 전도체(64)을 덮고, 그리하여 이를 보호하게 된다. 차단층(66)은 티탄 및 탄탈륨 산화물 뿐 아니라, 규소, 탄탈륨 및 티탄 질화물로 이루어질 수 있다. 유전체층(68)은 차단층(66)에 바로 이웃하게 도포된다. 유전체 물질(58) 및 유전체 물질(68)는 이산화규소, 질화규소, 불소화 산화물 및 티탄 산화물을 비롯한 대부분의 절연 물질로 형성될 수 있다. 도 4B를 살펴보면, 포토레지스트(70)를 절연체층(68)에 도포한 후, 이를 유전체층(68)상의 콘택트 또는 비아 홀 패턴을 노광 및 현상시킨 후, 에칭시켜 콘택트 홀 또는 비아 홀(72)을 형성한다.
도 4C에서, 본 발명에 의해 제제화된 BARC 충전 물질(74)은 바람직하게는 홀(72)을 거의 완전하게(즉, 홀 깊이의 95% 이상) 충전시키도록, 스핀 코팅 또는 분무 코팅법에 의해 홀(72)에 도포된다. 그후, 물질(74)은 이의 가교 온도로 가열시킴으로써 경화된다. 물질(74)의 증착 동안, 물질(74)이 도포된 기판은 정지 상태일 수 있거나 또는, 이는 약 200∼5,000 rpm의 회전수로 스핀 처리될 수도 있다. 물질(74)은 방사상 또는 역상 방사상 방식으로 도포된다. 또는, 물질(74)은 스프레이 분무법에 의해 도포된다. 필요할 경우, 비아 또는 콘택트 충전 깊이를 개선시키고자 할 경우, 약 1,500 rpm 이상의 회전 속도에서 약 15∼60 초간 이전의 코팅물을 스핀 처리한 후, 제2 또는 제3의 충전 조성물층을 도포할 수 있다. 마지막으로, 물질(74)은 스파이크 스핀 방법을 사용하여 도포될 수 있는데, 여기서, 물질(74)은 기판에 도포되고, 기판은 약 3,000∼7,000 rpm의 회전 속도로 약 1∼3 초간 가속된 후, 건조될 때까지 약 200∼3,000 rpm의 회전 속도로 감속된다. 용제(들)을 제거하기 위하여 비아 또는 콘택트 충전 조성물 중 1 이상의 코팅을 도포하고, 스핀 건조시킨 후, 물질(74)의 필름을 소성 처리하도록 준비한다.
초기 소성 단계(또는 제1의 소성 단계)는 휘발성 부산물과 용제계를 충전 조성물 필름으로부터 제거하고, 필름을 물질(74) 중에 존재하는 고형 성분의 혼합물의 재유동점 이상의 온도로 가열한다. 재유동점으로 가열하는 경우, 물질(74)은 액화되며, 소정의 도포력 및 홀 충전도를 제공하기 위하여 그리고 포획된 공기, 용제 및 물질(74)로부터 방출된 휘발물을 치환시키기 위하여, 중력하에서, 모세관 힘 또 는 표면 습윤 역학적 힘 하에서 콘택트 홀 또는 비아 홀(72)로 용이하게 유동된다. 초기 소성 온도는 약 200℃ 미만, 바람직하게는 약 140℃ 미만, 더욱 바람직하게는 약 120℃ 미만이 되어야만 한다. 초기 소성 단계는 액화된 충전 물질(74)에서의 화학적 변화를 일으키지 않아야만 한다(즉 물질이 가교되지 않아야함). 초기 소성 단계는 콘택트 핫플레이트, 기판과 핫플레이트면 사이의 기체 필로우를 갖는 프록시미티 핫플레이트, 기판과 핫플레이트면 사이의 기체 필로우를 갖는 프록시미티 핫플레이트, 대류 오븐, 적외선 오븐 또는 할로겐 급속 열 처리 오븐을 비롯한 다수의 방법에 의해 수행될 수도 있는데, 이에 국한된 것은 아니다. 초기 소성 단계 동안 액화되면, 물질(74)은 약 60 초 미만, 바람직하게는 약 15 초 미만, 더욱 바람직하게는 약 1 초 미만의 소정의 도포율에 도달하게 된다.
일단, 물질(74)이 소정의 도포율에 도달하기에 충분히 유동되면, 물질(74)은 제2의 소성 단계에서 경화된다. 제2의 소성 단계는 물질(74)의 필름을 가교시켜 물질(74)이 차후의 레지스트 코팅 및 처리를 방해하지 못하도록 한다. 일단 물질(74)이 경화되면, 포토레지스트(76)가 도포, 노광 및 현상되어 트렌치(78)에 대한 패턴이 형성되고, 그후 에칭 처리된다. 물질(74)의 에칭 속도는 유전체(68)의 에칭 속도에 해당하거나 또는 이보다 클 수 있기 때문에, 종래 기술에서 흔히 나타났었던 층(68)에서의 에칭 중합체 빌드업의 문제점은 도 4E-도 4I에 도시된 바와 같이 배제되었다.
도 4F를 살펴보면, 포토레지스트(76) 및 BARC 물질(74)은 차단층(66)을 손상시키지 않으면서 구조체(56)로부터 제거된다. 이는 통상적으로 플라즈마 에칭, 오 존 스트립, 오존화된 물 스트립, 유기 용제 스트립, 황산과산화물 세정, 과산화수소 세정 또는 전술한 스트립과 세정 방법의 임의의 조합에 의해 수행된다. 도 4G에서, 차단층(66)을 제거한 후(플라즈마 에칭에 의해), 홀(72) 및 트렌치(78) 중의 금속 또는 게이트 물질(80) (필요할 경우 적절한 차단 및 시드층)이 증착된다 (도 4H). 도 4H에 도시된 듀얼 다마신 금속화 단계후, 통상의 CMP 방법을 수행하여 완료된 다마신 구조체(82)를 생성한다. 종래 기술과는 달리, 어떠한 비아 또는 콘택트 홀 충전 잔류물, 측벽 중합체 빌드업 또는, 콘택트 홀 또는 비아 홀의 상부 주위의 크라운 또는 이웃하는 트렌치의 쇼트를 야기하는 패턴 비틀림 없이도 구조체(82)가 생성된다.
도 5A-도 5I에 도시된 방법은 본 발명에 의한 충전 물질을 사용한 부분 충전 방법을 예시하는 것을 제외하고, 도 4A-도 4I와 관련하여 전술한 방법과 유사하다. 도 6A-도 6I는 BARC의 박막(84)이 경화된 충전 물질(74)상에 스핀 코팅 도포된 후, BARC 필름을 경화시키는 또다른 구체예를 도시한다. 필름(84)은 차후의 레지스트 노광에 사용되는 전자기 파장에 대하여 조절될 수 있다. 제2의 필름은 전자기 파 변화로부터 차후의 레지스트 패턴을 보호하며, 그리하여 분해된 레지스트 패턴을 생성한다. 또는, e-비임 노광에 대한 전도성 필름을 필름(84) 대신에 도포하여 기판내에서의 하전의 영향을 감소시키고, 이는 e-비임 레지스트 패턴의 분해를 야기한다. 레지스트 필름(76)을 전술한 바와 같이 도포하고 패턴을 형성한다.
도 7 내지 도 10은 종래 기술의 충전 조성물을 사용한 구조체와, 본 발명에 의한 충전 조성물을 사용한 다마신 구조체를 비교한다. 도 8에서, 본 발명에 의해 배합되고 콘택트 홀 또는 비아 홀(88)에 도포된 충전 조성물(86)은 도 7에 도시되고 콘택트 홀 또는 비아 홀(92)에 도포된 종래 기술의 충전 물질(90)로 형성된 메니스커스에 비하여 훨씬 덜 급격하다. 그리하여, 콘택트 홀 또는 비아 홀의 높이(H)에 대하여, 본 발명의 충전 조성물은 메니스커스 높이 M이 H의 약 15% 미만, 바람직하게는 H의 약 20% 미만이 된다. 예를 들면, 비아 홀의 높이(H)가 200 ㎚인 경우, 메니스커스 높이(M)는 약 30 ㎚ 미만, 바람직하게는 약 20 ㎚ 미만이 되어야만 한다. 충전 조성물의 에칭 속도와 조합된 메니스커스 높이(M)은 종래 기술의 중합체 빌드업 문제점을 방지하며, 그리하여 저항 증가 없이도 콘택트 홀 또는 비아 홀내의 금속 전도체를 생성하게 된다.
도 9는 콘택트 홀 또는 비아 홀 개구(98)에 이웃한 유전체 물질(96)의 표면(94)상에서의 종래 기술의 필름(90)의 두께를 도시한다. 도 10은 콘택트 홀 또는 비아 홀 개구(106)에 이웃한 유전체 물질(104)의 표면(102)상에서의 본 발명의 필름(100)의 두께를 도시한다. 도 9 및 도 10에서, 각각의 필름 (90, 100)은 홀의 직경에 거의 해당하는 홀의 에지로부터의 거리에서 두께 "T"를 갖는다. 또한, 각각의 필름은 홀 에지상에서 또는 이에 매우 근접한 인접 부위에서 두께(t)를 갖는다. 본 발명의 필름(100)의 두께(t)는 종래 기술의 필름(90)의 두께(t)보다 크다. 본 발명의 충전 조성물을 듀얼 다마신 방법에 사용하는 경우, t는 T의 약 40% 이상, 바람직하게는 T의 50% 이상, 더욱 바람직하게는 T의 약 70% 이상이 되어야만 한다. 예를 들면, 소정 홀의 직경이 200 ㎚인 경우, 홀의 에지로부터의 거리에서 t는 약 0.4T 이상이 되어야만 한다.
조성물 테스트
특정의 조성물이 본 발명의 요건에 충족되는지를 결정하기 위하여 조성물에 하기의 테스트를 수행하였다.
1. 예비 소성 열 안정성 테스트
필름 물질은 소정의 충전 레벨 및 충전 프로파일을 달성하기 위하여 예비 소성 단계 중에 재유동 가능하고 및 농조화되어야만 한다. 이를 얻기 위하여서는, 충전 물질의 가교 전에, 기판 및 충전 물질을 필름으로부터 주조 용제를 제거하고, 필름을 유동시키고, 농조화시킨다. 가교의 개시로, 용제 중에서의 필름의 용해도가 감소함에 따라 그리고 화합물 결합이 단단해짐에 따라 필름 점도 및 유동점은 감소하게 되어 필름의 잠재 밀도가 감소하게 된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "예비 소성 열 안정성 테스트"는 예비소성 단계 동안 가교도를 측정하고, 이하와 같이 수행한다. 비아 충전 물질을 평면 실리콘 웨이퍼 상에 스핀 코팅시킨 후, 특정의 종래의 충전 물질의 제조업자가 추천하는 표준 예비소성 온도 또는 본 발명의 충전 물질에 존재하는 모든 용제의 비점 이상의 온도 중 하나인 온도에서 30 초간 예비소성을 수행한다. 예비소성후, 필름 두께를 타원계로 측정하고 기록한다. 주조 용제(들) (테스트 하고자 하는 특정 충전 조성물에 대하여 선택됨)의 용액을 웨이퍼 표면에, 5 초간 도포한 후, 5,000 rpm에서 30 초간 스핀 건조시킨다. 마지막으로, 시료를 100℃에서 30 초간 소성 처리한 후, 필름 두께를 다시 측정하여 주조 용제에 의해 제거된 충전 물질의 비율(%)을 결정한다. 제거된 물질의 비율(%)은 비-가교된 충전 조성물의 함량에 해당한다. 본 발명의 충전 조성물은 테스트 동안 약 70% 이상, 바람직하게는 약 85% 이상, 더욱 바람직하게는 거의 완전하게 제거된다.
2. 최종 소성 필름 용제 저항 테스트
포토레지스트층에 대한 하부층으로서 필름 물질을 적절히 수행시키기 위하여, 경화된 충전 물질은 용제계 중에서 비교적 불용성이어야만 하며, 이 용제계로부터 특정의 포토레지스트가 주조된다. 이는 통상적으로 포토레지스트의 성능을 분해시키는 포토레지스와 충전 물질이 혼합되는 것을 방지하여야만 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 특정의 경화된 충전 물질이 바람직한 레지스트 용제계에서 불용성인지의 여부를 측정하기 위하여, "최종 소성 필름 용제 저항 테스트"를 하기와 같이 수행하였다. 비아 충전 물질을 평면 규소 웨이퍼에 스핀 코팅시킨 후, 특정의 종래의 충전 물질의 제조업자가 추천하는 표준 예비소성 온도 또는 본 발명의 충전 물질에 존재하는 모든 용제의 비점 이상의 온도 중 하나인 온도에서 30 초간 예비소성을 수행한다. 시료를 최종 소성으로 60∼90 초간 물질의 가교 온도보다 높은 온도에서 처리하였다. 최종 소성후, 필름 두께를 타원계를 사용하여 측정하고 기록한다. PGME를 웨이퍼 표면에, 5 초간 도포한 후, 5,000 rpm에서 30 초간 스핀 건조 그리고, 100℃에서 30 초간 소성시킨다. 필름 두께를 다시 측정한다. 최종 필름은 두께의 감소 또는 증가가 거의 없이 그 상태대로 유지되어야만 한다. 그리하여 용제 접촉후 필름 두께 변화는 약 ±3% 미만이어야 한다.
3. 필름 수축율 테스트
콘택트 홀 또는 비아 홀 중의 소정의 충전 물질 프로필을 얻기 위하여, 예비 소성 및 최종 소성간의 충전 물질 필름의 수축율은 최소가 되어야만 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "필름 수축율 테스트"는 하기와 같이 수행하였다. 충전 물질을 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅하고, 이를 특정의 종래의 충전 물질의 제조업자가 추천하는 표준 예비소성 온도 또는 본 발명의 충전 물질에 존재하는 모든 용제의 비점 이상의 온도 중 하나인 온도에서 30 초간 예비소성을 수행한다. 예비소성후, 필름 두께를 타원계로 측정하고 기록한다. 코팅된 웨이퍼를 물질의 가교 온도 이상인 온도에서 최종 소성 처리하고, 그후 필름의 두께를 측정한다. 수축율은 다음과 같이 연산한다.
Figure 112002005642261-pct00001
본 테스트에서 본 발명의 충전 조성물은 수축율이 약 15% 미만, 바람직하게는 약 10% 미만이다.
하기의 실시예는 본 발명에 의한 바람직한 방법을 설명한다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 예시를 위하여 제시할 뿐, 본 발명의 모든 범위를 제한하는 것으로 간주하여서는 아니한다.
실시예 1
1. 중합체 합성
가열 맨틀을 사용하여, 기계 교반 로드, 온도계, 질소 유입관과 열전쌍, 질소 유입구를 갖는 응축기가 장착된 3 ℓ 4-목 플라스크내에서 반응을 수행하였다. 주위 조건하에서, PGME 158.83 g 중의 글리시딜 메타크릴레이트 13.59 g, 히드록시 프로필 메타크릴레이트 25.25 g, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴 1.17 g 및 1-도데칸티올 1.17 g을 넣었다. 생성된 용액을 질소하에서 15 분간 교반하여 산소를 제거하고, 질소 하에서 24 시간 동안 70℃에서 교반하였다. 가열 및 질소를 중단시키고, 반응 혼합물을 실온이 되도록 냉각하였다.
2. 모액 합성
가열 맨틀을 사용하여, 기계 교반 로드, 온도계, 질소 유입관과 열전쌍, 질소 유입구를 갖는 응축기가 장착된 3 ℓ 4-목 플라스크내에서 반응을 수행하였다. 주위 조건하에서, 본 실시예의 파트 1에서 생성한 공중합체 65 g(PGME 중의 20 중량%), 9-안트라센카르복실산 6.85 g, 염화벤질트리에틸암모늄 0.173 g 및 PGME 27.75 g을 넣었다. 반응 혼합물을 질소하에 24 시간 동안 환류하고, 그후 열을 중단하고, 질소를 차단하여 혼합물을 실온이 되도록 냉각하였다.
실시예 2
완전 충전 비아 또는 콘택트 충전 물질의 제조
비아 또는 콘택트 충전 물질은 실시예 1의 파트 2에서 생성된 모액 27.62 중량%와, Cymel 303LF (사이테크 인더스트리즈, 인코포레이티드로부터 입수 가능한 가교 물질) 1.73 중량%, PGMEA 27.35 중량% 및 PGME 43.3 중량%를 혼합하여 생성하였다. 혼합물을 약 1 시간 동안 교반하여 맑은 용액을 생성하고, 그후 15 시간 동안 650C 교환 수지 7.24 중량% (혼합물의 중량 기준)와 교환하였다. 생성된 혼합물을 2×0.1 ㎛ (절대) 종말 필터에 통과시켰다. 이 물질을 2 개의 실리콘 웨이퍼상에 2,500 rpm의 스핀 속도로 60 초간 코팅시킨 후, 이를 160℃에서 1 분간 소성시 키고, 그후 215℃에서 90 초간 소성시켰다. 생성된 필름은 두께가 약 1,560 Å이었다.
이 조성물을 스핀 코팅에 의해 2 개의 실리콘 웨이퍼에 도포하였다. 비아 충전 물질은 정적 도포된 후, 20,000 rpm/초의 가속으로 2,500 rpm까지 램프 처리하고, 60 초간 유지하였다. 웨이퍼를 160℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 예비소성 처리하였다. 웨이퍼(1)는 필름 두께가 1,701 Å이었으며, 웨이퍼(2)는 필름 두께가 1,702 Å이었다.
전술한 테스트 부분에서 설명된 예비 소성 열 안정성 테스트를 웨이퍼(1)에 수행하였다. 스트리핑후 필름 두께는 0 Å이었다. 그리하여 필름은 예비 소성 단계에서 완전 가용성을 유지하였으며, 이는 가교가 실질적으로 일어나지 않았다는 것을 의미한다. 웨이퍼(2)를 215℃에서 90 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 소성 처리하였다. 생성된 필름 두께는 1,561 Å이고, 141 Å (수축율 8.3%) 감소되었다. 마지막으로 웨이퍼(2)에 전술한 최종 소성 필름 용제 저항 테스트를 실시하였다. 후-스트립 두께는 1,563 Å이고, 이는 2 Å 또는 0.13% 증가되었다. 그리하여, 본 조성물은 본 발명의 충전 조성물의 최소 필름 요건을 충족하였다.
실시예 3
부분 충전 비아 또는 콘택트 충전 물질의 제조
실시예 2에서 생성된 물질을 PGME 및 PGMEA로 희석하여 비아 또는 콘택트 충전 물질을 생성하고 이는 550∼600 Å의 필름을 제공한다. 이러한 충전 물질은 2,500 rpm의 회전 속도에서 60 초간 2 개의 실리콘 웨이퍼에 도포하고, 이를 160℃ 에서 1 분간 소성 그리고, 215℃에서 60 초간 소성 처리하여 두께가 약 590 Å인 필름이 형성되었으며, 이 물질이 적절히 희석되었다는 것을 확인하였다.
희석된 충전 물질을 정적 도포로 2 개의 실리콘 웨이퍼상에 스핀 코팅시킨 후, 20,000 rpm/초의 속도로 2,500 rpm까지 가속시켰으며, 이를 60 초간 유지시켰다. 웨이퍼 모두를 160℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 예비소성 처리하였다. 웨이퍼 1 및 2에서의 필름 두께는 각각 639 Å 및 644 Å이었다. 예비 소성 열 안정성 테스트를 웨이퍼(1)에 실시하였다. 스트리핑후 필름 두께는 0 Å이었다. 필름은 예비 소성후 완전 가용성이 유지되었는데, 이는 가교가 실질적으로 일어나지 않았다는 것을 의미한다. 웨이퍼(2)를 215℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 소성시켰다. 생성된 필름 두께는 593 Å이었으며, 이는 51 Å 감소이며, 이는 7.9%의 필름 수축율에 해당한다. 마지막으로, 웨이퍼(2)에 최종 소성 필름 용제 저항 테스트를 실시하여 최종 소성후 후-스트립 두께가 587 Å로, 6 Å 감소(또는 1%)가 되었다. 그리하여 충전 물질은 최소 요건을 충족하였다.
실시예 4
완전 충전 비아 또는 콘택트 충전 도포
실시예 2에서 생성된 조성물을 실리콘 웨이퍼상에 패턴이 형성된 1 ㎛의 깊이, 0.35 ㎛의 직경의 홀을 갖는 산화물 필름상에 코팅하였다. 조성물을 400 rpm 회전 속도로 5 초간 기재상에 역학적 분배에 의해 코팅한 후, 1,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초로 가속하여 30 초간 유지하였다. 그후, 필름을 콘택트 핫플레이트 모드로 160℃에서 60 초간 예비소성시킨 후, 215℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 최종 소성 처리하였다. 웨이퍼를 홀 내의 충전 조성물 프로파일의 SEM 분석(50,000 배율)을 위해 절단하였다(도 11 참조). 충전 물질을 홀에 완전 충전시키고, 홀의 상부 에지에서 두께가 104 ㎚이었으며, 홀의 에지로부터의 350 ㎚에서 약 113 ㎚이었다. 메니스커스의 높이 M은 약 66 ㎚이었다.
그리하여 홀에 완전 충전된 충전 물질은 완전 비아 또는 콘택트 홀 충전 도포에 필요하다. 홀의 에지와, 홀의 중심 사이에서의 충전 레벨차는 초기 홀 깊이의 약 15% 미만이 되어야만 한다. 이러한 경우, 차는 6.6% 미만이었다. 홀의 에지에서의 충전 조성물의 필름 두께는 홀의 직경에 해당하는 홀의 에지로부터의 거리에서 필름 두께의 약 40% 이상이 되어야 한다. 이와 같은 실시예에서, 홀 에지에서의 필름 두께는 홀 에지로부터 (약 350 ㎚)의 하나의 홀 직경 두께의 92%이었다. 그리하여, 이 조성물은 요건을 충족하였다.
실시예 5
얇은 반사 방지 코팅의 제2층을 갖는 완전 충전 비아 또는 콘택트 충전 물질
산업 표준의 얇은 반사 방지 코팅[DUV30-6 ARC(등록상표), 제조업자의 명세서에 의해 사용할 경우 평면 실리콘상에서의 약 600 Å 두께의 필름을 제공함, 미국 미주리주 롤라에 소재하는 브루어 사이언스, 인코포레이티드로부터 입수 가능]을 사용하여 실시예 4의 단계를 반복함으로써 비아 충전 물질에 도포하였다. DUV30-6을 5 초간 유지된 400 rpm의 회전 속도에서 경화된 비아 충전 물질상에 역학적 분배로 도포한 후, 3,000 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초로 가속하여 30 초간 유지하였다. 필름은 콘택트 핫플레이트 예비소성을 100℃에서 30 초간 수 행한 후, 60 초간 175℃의 콘택트 핫플레이트 최종 소성을 수행하였다. 그후, 웨이퍼를 홀 내의 충전 조성물 프로파일을 조사하기 위해 SEM 분석(50,000 배율)을 위해 절단하였다(도 12 참조). 충전 물질은 필요한 만큼 홀을 완전 충전시켰다. 홀의 상부 에지에서의 필름의 두께는 150 ㎚이고, 홀의 에지로부터 약 350 ㎚의 필름의 두께는 150 ㎚이었다. 메니스커스 높이(M)은 31 ㎚이었다. 홀의 에지에서의 충전 높이와, 홀의 중심에서의 충전 높이간의 차는 초기 홀 깊이의 3.1%이다. 홀로부터 350 ㎚의 필름에서의 두께는 홀의 에지에서의 두께와 동일하여 필름의 필수 요건 모두를 충족시켰다.
실시예 6
부분 충전 비아 또는 콘택트 충전 도포
실시예 3에서 생성된 조성물을 실리콘 웨이퍼에 패턴이 형성된 깊이 1 ㎛, 직경 0.35 ㎛인 홀을 갖는 산화물 필름에 코팅시켰다. 조성물을 5 초간 유지된 400 rpm의 회전 속도로 기판에 역학적 분배에 의해 코팅시킨 후, 30 초간 유지되는 1,500 rpm의 최종 스핀 속도로 20,000 rpm/초로 가속화시켰다. 필름을 60 초간 160℃에서 콘택트 핫플레이트 모드로 예비 소성시킨 후, 215℃에서 콘택트 핫플레이트 최종 소성을 60 초간 수행하였다. 웨이퍼를 홀 중의 충전 조성물 프로파일의 SEM 분석(50,000 배율)을 위해 절단하였다(도 13 참조). 충전 물질을 홀에 535 ㎚로 충전하고, 홀의 상부 에지에서의 두께는 38 ㎚이고, 홀의 에지로부터 약 350 ㎚에서는 59 ㎚이었다. 메니스커스 높이(M)는 약 129 ㎚이었다.
부분 비아 또는 콘택트 홀 충전 도포에서, 충전 물질은 홀 깊이의 35∼65%로 홀을 충전시켜야 한다. 본 실시예에서, 홀은 53%로 충전시켰다. 홀의 에지와 홀의 중심 사이의 충전 레벨차는 12.9%이다. 홀의 에지에서의 충전 조성물의 필름 두께는 홀로부터 두께 350 ㎚에서 64.4%이었다. 그리하여 이 조성물은 요건을 충족하였다.
실시예 7
종래 기술의 BARC를 사용한 완전 충전 비아 또는 콘택트 충전 도포
종래 기술의 BARC (DUV30-16)를 사용하여 종래 기술의 조성물의 성능을 예시하였다. DUV30-16을 5 초간 유지되는 400 rpm의 회전 속도에서 웨이퍼 상에서의 역학적 분배에 의해 2 개의 실리콘 웨이퍼에 도포한 후, 30 초간 유지되는 1,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초의 가속하였다. 웨이퍼 모두를 100℃ 예비 소성으로 콘택트 핫플레이트 모드로 30 초간 처리하였다. 웨이퍼(1 및 2)에서의 필름 두께는 각각 1,710 Å 및 1,758 Å이었다. 웨이퍼(1)에 예비소성 열 안정성 테스트를 수행하였으며, 후-스트립 두께는 1,484 Å이었다. 필름은 예비 소성후 거의 불용성이었으며, 이는 상당한 가교가 발생했다는 것을 나타낸다.
웨이퍼(2)를 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 소성 처리하였다. 생성된 필름의 두께는 1,605 Å이고, 153 Å의 감소로서 필름 수축율 8.7%에 해당한다. 웨이퍼(2)를 최종 소성 필름 용제 저항 테스트로 처리하였다. 웨이퍼(2)의 후-스트립 두께는 1,610 Å이고, 최종 소성후 5 Å 증가(또는 -0.31% 수축율)되었다. 그리하여, 종래 기술의 BARC는 최종 소성 용제 저항 테스트 및 필름 수축율 테스트에 합격하였다. 그러나, 종래 기술의 BARC는 충전 조성물의 13.2%만이 예비 소 성에 의해 제거되어서 예비 소성 안정성 테스트에 합격되지 않았는데, 이는 약 70% 이상의 제거의 최소 요건치에 훨씬 못미친다.
실리콘 웨이퍼에 패턴이 형성된 깊이 1 ㎛, 직경 0.35 ㎛의 홀을 갖는 산화물 필름에 DUV30-16을 코팅시켰다. 조성물을 5 초간 유지된 400 rpm의 회전 속도에서 기판에 역학적 분배에 의해 코팅하고, 이를 30 초간 유지되는 1,500 rpm의 최종 스핀 속도로 20,000 rpm/초의 가속으로 처리하였다. 필름을 콘택트 핫플레이트 모드로 100℃에서 30 초간 예비 소성시키고, 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 최종 소성을 실시하였다. 웨이퍼를 홀내의 충전 조성물 프로파일의 SEM 분석(60,000 배율)을 위해 절단하였다(도 14 참조). 충전 물질은 홀을 완전 충전하지 않았으나, 대신 충전 높이가 908 ㎚이었다. 필름 두께는 홀의 상부 에지에서 93 ㎚이고, 홀의 에지로부터 약 350 ㎚에서 157 ㎚이었다. 메니스커스 높이(M)는 약 220 ㎚이었다.
그리하여, 충전 물질은 완전 비아 또는 콘택트 홀 충전 도포에서 필요한 바와 같이, 약 95% 이상이 아니라, 홀 깊이의 93%만으로 홀을 충전시킨다. 또한, 홀의 에지와, 홀의 중심 사이에서의 충전 레벨차(즉, 메니스커스 높이 M)는 초기 홀 깊이의 약 15% 미만이 되어야만 한다. 이와 같은 경우, 차는 22%가 되는데, 이는 허용 가능한 15% 메니스커스 높이 M보다 크다. 홀의 에지에서의 충전 조성물의 필름 두께는 홀의 직경에 상응하는 홀의 에지로부터의 거리에서 필름 두께의 약 40% 이상이 되어야만 한다. 이러한 실시예에서, 홀 에지에서의 필름 두께는 홀 에지로부터 하나의 홀의 직경(즉, 350 ㎚)에서의 두께의 59.5%이다. 그리하여, 조성물은 후자의 요건을 충족한다.
요컨대, 필름은 예비 소성 단계 동안 거의 가교되며, 완전 충전 도포에 대한 완전 충전 요건을 달성하지 않았으며, 그리하여 최대 허용 높이를 초과하는 메니스커스 높이(M)를 생성한다.
실시예 8
종래 기술의 BARC를 사용한 완전 충전 비아 또는 콘택트 충전 물질의 도포
종래 기술의 BARC(EXP97053, 브루어 사이언스, 인코포레이티드로부터 입수)를 사용하여 종래 기술의 조성물의 성능을 예시하였다. EXP97053을 5 초간 유지되는 400 rpm의 회전 속도에서 웨이퍼 상에서의 역학적 분배에 의해 2 개의 실리콘 웨이퍼에 도포한 후, 30 초간 유지되는 2,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초로 가속 처리하였다. 웨이퍼 모두를 100℃ 예비 소성으로 콘택트 핫플레이트 모드로 30 초간 처리하였다. 웨이퍼(1 및 2)에서의 필름 두께는 각각 2,281 Å 및 2,272 Å이었다. 웨이퍼(1)에 예비소성 열 안정성 테스트를 수행하였으며, 후-스트립 두께는 138 Å이었다. 필름은 예비 소성후 대부분 가용성이었으며, 이는 소량의 가교가 발생했다는 것을 나타낸다.
웨이퍼(2)를 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 소성 처리하였다. 생성된 필름의 두께는 1,888 Å이고, 384 Å의 감소는 필름 수축율 16.9%에 해당한다. 웨이퍼(2)를 최종 소성 필름 용제 저항 테스트로 처리하였다. 웨이퍼(2)의 후-스트립 두께는 1,877 Å이고, 최종 소성후 11 Å 증가(또는 0.6% 수축율)되었다. 그리하여, 종래 기술의 BARC는 최종 소성 용제 저항 테스트 및 필름 수축율 테스트 에 합격하였다. 그러나, 종래 기술의 BARC는 필름 두께가 최종 소성 동안 16.9% 감소되어 필름 수축율 테스트에 불합격되었다.
EXP97053을 실리콘 웨이퍼상에 패턴이 형성된 깊이 1 ㎛, 직경 0.35 ㎛의 홀을 갖는 산화물 필름에 코팅시켰다. 조성물을 5 초간 유지된 400 rpm의 회전 속도에서 기판에 역학적 분배에 의해 코팅하고, 이를 30 초간 유지되는 2,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초로 가속 처리하였다. 필름을 콘택트 핫플레이트 모드로 100℃에서 30 초간 예비 소성시킨 후, 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 최종 소성을 실시하였다. 웨이퍼를 홀내의 충전 조성물 프로파일의 SEM 분석(50,000 배율)을 위해 절단하였다(도 15 참조). 충전 물질은 홀을 완전 충전하지 않았으나, 대신 충전 높이가 745 ㎚이었다. 필름 두께는 홀의 상부 에지에서 102 ㎚이고, 홀의 에지로부터 약 350 ㎚에서 124 ㎚이었다. 메니스커스 높이(M)는 약 412 ㎚이었다.
그리하여, 충전 물질은 완전 비아 또는 콘택트 홀 충전 도포에서 필요한 바와 같이, 약 95% 이상이 아니라, 홀 깊이의 74.5%만으로 홀을 충전시킨다. 또한, 홀의 에지와, 홀의 중심 사이에서의 충전 레벨차는 41.2%인데, 이는 허용 가능한 15% 메니스커스 높이(M)보다 크다. 홀의 에지에서의 충전 조성물의 필름 두께는 홀의 에지로부터의 하나의 홀 직경(즉, 350 ㎚)에서 두께의 82.3%이다. 그리하여, 조성물은 후자의 요건을 충족한다.
요컨대, 필름은 완전 충전 도포에 대한 완전 충전 요건을 달성하지 않았다. 대신, 예비소성과 최종 소성 사이의 수축율이 크게 됨으로써 메니스커스 높이(M)이 크게 되며, 홀을 완전 충전시킬 수 없게 된다.
실시예 9
종래 기술의 BARC를 사용한 부분 충전 비아 또는 콘택트 충전 물질의 도포
종래 기술의 BARC(EXP97053, 약 800 Å 두께의 필름을 제공하기 위해 배합됨)를 사용하여 종래 기술의 조성물의 성능을 예시하였다. EXP97053을 5 초간 유지되는 400 rpm의 회전 속도에서 웨이퍼 상에서의 역학적 분배에 의해 2 개의 실리콘 웨이퍼에 도포한 후, 60 초간 유지되는 2,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초 가속 처리하였다. 웨이퍼 모두를 100℃ 예비 소성으로 콘택트 핫플레이트 모드로 30 초간 처리하였다. 웨이퍼(1 및 2)에서의 필름 두께는 각각 799 Å 및 805 Å이었다. 웨이퍼(1)에 예비소성 열 안정성 테스트를 수행하였으며, 후-스트립 두께는 345 Å이었다. 필름은 예비 소성후 부분적으로 가용성이었으며, 이는 56.8%의 스트리핑으로 약간의 가교가 발생했다는 것을 나타낸다.
웨이퍼(2)를 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 모드로 소성 처리하였다. 생성된 필름의 두께는 662 Å이고, 이는 143 Å의 감소로서 필름 수축율 17.8%에 해당한다. 웨이퍼(2)를 최종 소성 필름 용제 저항 테스트로 처리하였다. 웨이퍼(2)의 후-스트립 두께는 657 Å이고, 최종 소성후 5 Å 감소 (또는 0.7% 수축율)되었다. 그리하여, 종래 기술의 BARC는 최종 소성 용제 저항 테스트에 합격하였다. 그러나, 종래 기술의 BARC는 필름 두께가 최종 소성 동안 17.8% 감소되어 필름 수축율 테스트에 불합격하였디. 종래 기술의 BARC는 또한 충전 조성물의 56.8%만이 제거되었으므로, 예비 소성 열 안정성 테스트에 불합격하였다.
EXP97053을 실리콘 웨이퍼상에 패턴이 형성된 깊이 1 ㎛, 직경 0.35 ㎛의 홀을 갖는 산화물 필름에 코팅시켰다. 조성물을 5 초간 유지된 400 rpm 회전 속도에서 기판에 역학적 분배에 의해 코팅하고, 이를 30 초간 유지되는 2,500 rpm의 최종 회전 속도로 20,000 rpm/초로 가속 처리하였다. 필름을 콘택트 핫플레이트 모드로 100℃에서 30 초간 예비 소성시킨 후, 175℃에서 60 초간 콘택트 핫플레이트 최종 소성을 실시하였다. 웨이퍼를 홀내의 충전 조성물 프로파일의 SEM 분석(50,000 배율)을 위해 절단하였다(도 16 참조). 충전 물질은 홀을 426 ㎚로 충전하였으며, 필름의 두께는 홀의 상부 에지에서 14 ㎚이고, 홀의 에지로부터 약 350 ㎚에서 32 ㎚이었다. 메니스커스 높이(M)는 약 257 ㎚이었다.
부분 충전 도포에서, 물질은 35∼65%로 홀을 충전시켜야 한다. 이러한 실시예에서, 물질은 홀을 42.6%로 충전시켰다. 홀의 에지와 홀의 중심 사이에서의 충전 레벨차는 25.7%이었으며, 이는 허용 가능한 15% 메니스커스(M)보다 크다. 홀의 에지에서의 충전 조성물의 필름 두께는 홀의 에지로부터의 하나의 홀 직경(즉, 350 ㎚)에서 두께의 43.8%이었으며, 이는 요건을 충족한다.
요컨대, 조성물은 상당한 가교가 발생하였으며, 예비 소성과 최종 소성 사이에 상당량의 수축이 발생하였으므로(그리하여 커다란 메니스커스가 형성됨), 최소 요건을 충족하지 않았다.

Claims (49)

  1. 표면을 갖는 집적회로용 기판과, 상기 기판의 표면에 인접하는 충전조성물로 조합된 기판구조체로서,
    상기 충전 조성물은 중합체 결합제를 포함하는 소정량의 고형 성분 및, 이러한 고형 성분을 위한 용제계를 포함하고, 예비소성 열 안정성 테스트 수행시 베이스 물질로부터 약 70% 이상 제거되며, 필름 수축율 테스트 수행시 수축율이 약 15% 미만인 것인 기판구조체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용제계의 비점은 약 160℃ 미만인 것인 기판구조체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용제계의 인화점은 약 85℃ 이상인 것인 기판구조체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 분자량이 약 80,000 미만인 것인 기판구조체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 폴리아크릴레이트를 포함하는 것인 기판구조체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용제계는 알콜, 에테르, 글리콜 에테르, 아미드, 에스테르, 케톤 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 용제인 것인 기판구조체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용제는 PGME인 것인 기판구조체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 가교제를 포함하는 것인 기판구조체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가교제는 아미노플라스트, 에폭시드, 이소시아네이트, 아크릴 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것인 기판구조체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 가교 부분을 포함하는 것인 기판구조체.
  11. 제8항에 있어서, 상기 조성물의 가교 온도는 약 150℃∼220℃인 것인 기판구조체.
  12. 제1항에 있어서, 고형 성분을 모두 혼합할 경우 융점이 약 200℃ 미만이 되는 것인 기판구조체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 조성물과 베이스 물질 각각은 각각의 에칭 속도를 지니며, 조성물의 에칭 속도는 베이스 물질의 에칭 속도와 거의 동일한 것인 기판구조체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 흡광성 염료를 더 포함하는 것인 기판구조체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 염료는 중합체 결합제에 결합된 것인 기판구조체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 습윤제를 더 포함하는 것인 기판구조체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 습윤제는 불소화 계면활성제인 것인 기판구조체.
  18. 에칭 공정 동안 기판을 보호하기에 유용하며 기판에 형성되고, 바닥 및 측벽을 갖는 콘택트 홀 또는 비아 홀에 충전 조성물을 도포하는 방법으로서,
    제1항에 의한 소정량의 충전 조성물을 제공하는 단계; 및
    상기 바닥 및 측벽의 적어도 일부분에 상기 조성물을 도포하는 단계를, 포함하는 것인 도포 방법,
  19. 제18항에 있어서, 상기 조성물은 가교 온도에서 가교 가능하며, 적어도 일부분의 조성물이 콘택트 홀 또는 비아 홀로 유동되도록 상기 조성물을 재유동 온도로 가열시키는 단계를 더 포함하며, 상기 재유동 온도는 조성물의 가교 온도보다 낮은 것인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 가열 단계는 조성물을 약 120℃ 미만의 온도로 가열시키는 것을 포함하는 것인 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 재유동 가열 단계 후 적어도 약 가교 온도로 조성물을 가열하여 조성물을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 홀은 깊이를 지니며, 콘택트 홀 또는 비아 홀내의 경화된 충전 조성물의 높이는 홀의 깊이의 약 50% 이상인 것인 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 홀은 깊이를 지니며, 경화된 충전 조성물의 메니스커스 높이는 콘택트 홀 또는 비아 홀의 깊이의 약 10% 미만인 것인 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 홀은 직경을 지니는 동시에, 개구를 구획하는 상부 원주 에지를 포함하며, 상기 기판은 상기 원주 에지에 이웃한 표면을 나타내며, 상기 도포 단계는 필름을 형성하기 위하여 상기 소정량의 조성물을 상기 기판 표면과 접촉시키는 것을 포함하며, 상기 필름은 홀의 직경에 거의 상응하는 원주 에지로부터의 거리에서의 두께(T)를 갖고 홀의 에지에 이웃한 두께(t)를 가지며, 경화 단계 후, t는 T의 약 40% 이상인 것인 방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 도포 단계는 기판의 표면에 그리고, 콘택트 홀 또는 비아 홀의 바닥 또는 측벽에 상기 조성물을 스핀 코팅하는 것을 포함하는 것인 방법.
  26. 제18항에 있어서, 상기 용제계는 인화점이 약 85℃ 이상인 것인 방법.
  27. 제18항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 분자량이 약 80,000 미만인 것인 방법.
  28. 제18항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 폴리아크릴레이트를 포함하는 것인 방법.
  29. 제18항에 있어서, 상기 용제계는 알콜, 에테르, 글리콜 에테르, 아미드, 에스테르, 케톤 및 이의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 용제를 포함하는 것인 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 용제는 PGME인 것인 방법.
  31. 제18항에 있어서, 상기 조성물은 가교제를 더 포함하는 것인 방법.
  32. 제18항에 있어서, 상기 중합체 결합제는 가교 부분을 포함하는 것인 방법.
  33. 제31항에 있어서, 상기 조성물의 가교 온도는 약 150℃∼220℃인 것인 방법.
  34. 제18항에 있어서, 고형 성분을 함께 혼합할 경우 융점이 약 200℃ 미만인 것인 방법.
  35. 제18항에 있어서, 상기 조성물 및 상기 기판 각각은 각각의 에칭 속도를 지니며, 조성물의 에칭 속도는 베이스 물질의 에칭 속도에 거의 상응하는 것인 방법.
  36. 에칭 공정 동안 베이스 물질내에 형성된 콘택트 홀 또는 비아 홀을 보호하기에 충전 조성물이 적합한지를 결정하는 적합성 결정 방법으로서,
    중합체 결합제를 포함하는 소정량의 고형 성분 및, 고형 성분을 위한 용제계를 포함하는 주체 조성물을 제공하는 단계,
    예비소성 열 안정성 테스트 수행 동안 상기 베이스 물질로부터 제거된 조성물의 함량을 측정하기 위하여 조성물의 예비소성 열 안정성 테스트를 수행하는 단계, 및
    필름 수축율 테스트 수행 동안 조성물의 수축량을 측정하기 위하여 조성물의 필름 수축율 테스트를 수행하는 단계를 포함하는 것인 적합성 결정 방법.
  37. 바닥벽 및 측벽에 의해 구획되고 그 내부에 형성된 일정 깊이의 홀을 포함하는 유전체 물질; 및
    메니스커스를 지니며, 메니스커스의 높이(M)는 홀 깊이의 약 15% 미만이고, 바닥벽 및 측벽의 적어도 일부의 표면과 접촉하는 홀 중의 소정량의 경화된 유기 충전 조성물을 포함하는, 듀얼 다마신(dual damascence) 패턴 형성 공정의 경로 중에 형성된 전구체 구조체.
  38. 제37항에 있어서, 상기 홀은 개구를 구획하는 상부 원주 에지 및 직경을 지니며, 상지 유전체 물질은 원주 에지에 이웃하는 표면을 나타내며, 여기서 적어도 일부의 충전 조성물은 필름의 형태로 상기 유전체 물질 표면에 도포되고, 상기 필름은 홀의 직경에 거의 상응하는 원주 에지로부터의 거리에서의 두께(T) 및, 홀의 에지에 이웃한 두께(t)를 가지며, t는 T의 약 40% 이상인 것인 전구체 구조체.
  39. 제37항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 50% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  40. 제39항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 95% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  41. 제38항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 50% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  42. 제41항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 95% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  43. 제37항에 있어서, 적어도 일부분의 경화된 충전 조성물에 도포된 반사 방지층을 더 포함하는 것인 전구체 구조체.
  44. 개구를 구획하는 상부 원주 에지를 포함하는 측벽 및 바닥벽에 의해 구획되고 직경을 갖는 홀이 그 내부에 형성되어 있으며, 상기 원주 에지에 이웃한 표면을 나타내는 유전체 물질 및,
    홀의 직경에 거의 상응하는 원주 에지로부터의 거리에서의 두께(T) 및, 홀의 에지에 이웃한 두께(t)를 가지며, t는 T의 약 40% 이상인 필름 형태의 유전체 물질의 표면상에 그리고, 바닥벽과 측벽의 적어도 일부분의 표면과 접촉하며, 홀 내부에 존재하는 소정량의 경화된 유기 충전 조성물을 포함하는, 듀얼 다마신 패턴 형성 공정의 경로 중에 형성된 전구체 구조체.
  45. 제44항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 50% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  46. 제45항에 있어서, 상기 조성물은 홀 깊이의 약 95% 이상을 충전하는 것인 전구체 구조체.
  47. 제44항에 있어서, 상기 충전 조성물의 적어도 일부분에 도포된 반사 방지층을 더 포함하는 것인 전구체 구조체.
  48. 제1항에 있어서, 상기 집적회로용 기판의 물질은 실리콘 및 GaAs 중에서 선택되는 것인 기판구조체.
  49. 제1항에 있어서, 상기 집적회로용 기판은 콘택트 홀 또는 비아 홀을 포함하고, 상기 콘택트 홀 또는 비아 홀은 바닥 벽 및 측벽을 가지며, 상기 충전 조성물은 적어도 상기 바닥벽 및 측벽의 일부분에 배치되는 것인 기판구조체.
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