KR20010031574A - 나노다공성 실리카 박막을 제조하기 위한 알코올계 프로세서 - Google Patents

나노다공성 실리카 박막을 제조하기 위한 알코올계 프로세서 Download PDF

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KR20010031574A
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Abstract

본 발명은 나노다공성 유전체 필름 및 이들을 제작하는 방법에 관한 것이다. 이같은 필름은 집적 회로를 제조하는데 유용한다. 이같은 필름은
최소 하나의 알콕시실란;
물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
임의의 물; 및
임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 전구체로부터 제조된다.

Description

나노다공성 실리카 박막을 제조하기 위한 알코올계 프로세서{ALCOHOL-BASED PROCESSORS FOR PRODUCING NANOPOROUS SILICA THIN FILMS}
집적 회로를 제조시 사이즈가 0.25㎛이하에 근접하는 것이 특징을 이룸에 따라, 인터커넥트 RC 지연, 전력 소비 및 누화(crosstalk, 漏話)와 같은 문제가 보다 심각하게 된다. 레벨간 유전체(ILD) 및 금속간 유전체(IMD) 적용처용 저유전 상수 물질의 집적화는 이들 문제를 부분적으로 완화시키나, 조밀 실리카보다 K가 현저하게 작은 각각의 물질 후보들은 바람직하지 않다. 다수의 유기 및 무기 중합체가 2.2-3.5범위의 K값을 갖으나, 이들 중합체는 낮은 열 안정성, 낮은 유리전이온도(Tg)를 포함하는 불량한 기계적 특성, 샘플 배기 및 장기간 신뢰도 문제를 포함하는 문제들을 갖는다. 일 대체 방안은 유전상수가 약1-3범위내인 나노다공성 실리카를 사용하는데 있다. 나노다공성 실리카는 스핀-온 글라스(SOG) 및 CVD SiO2에 사용되는 것과 유사한 전구체(예를 들면, TEOS, 테트라에톡시실란)를 사용하며, 나노다공성 실리카의 기공 크기를 제어하는 능력으로 인하여 관심을 끈다. 낮은 유전상수뿐만 아니라 나노다공성 실리카는 최대 900℃의 열안정성, 작은 기공 크기(〈〈마이크로전자기술 특성), 반도체 산업에 널리 사용되는 물질, 즉 실리카와 전구체(예를 들면, TEOS)의 사용, 광범위한 유전 상수 조절(tune) 능력 및 통상 SOG 처리에 사용되는 것과 유사한 압형기를 사용하는 증착을 포함하여 마이크로일렉트로닉스에 대한 다른 잇점을 제공한다.
나노다공성 실리카 필름은 스핀코팅, 침지코팅등의 통상 방법에 의해 웨이퍼상에 증착되는 용매 조성물과 실리카 전구체의 혼합물을 사용하여 제작될 수 있다. 상기 실리카 전구체는 이들이 겔을 형성할 때까지 화학적 및/또는 열적 수단에 의해 중합된다. 필름 두께 및 밀도/유전 상수는 현저하게 다른 휘발성을 갖는 2가지 용매의 혼합물을 사용하여 독립적으로 제어할 수 있다. 보다 휘발성있는 용매는 전구체 증착도중 및 직후에 증발된다. 그런 다음 온도를 올려 제2 용매를 제거한다. 본 명세서에 참고문헌으로 도입되는 제EP 특허 출원 EP 0 775 669 A2는 필름 두께를 통하여 균일한 밀도를 갖는 나노다공성 실리카 필름을 제조하는 방법을 보이고 있다.
나노다공성 실리카는 알콕시실란, 상대적으로 고휘발성 용매 및 에테르 결합을 갖는 폴리올인 상대적으로 저휘발성 용매로 이루어진 전구체로부터 제조하는 것이 바람직하다. 실리콘-유기물-실리콘 결합을 포함하는 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 콜로이드성 실리카 및 실리카 전구체와 같은 알콕시실란에 대한 주요 반응을 하기에 나타내었다. 다음은 가수분해 및 에스테르 교환반응이 0-4로 변화되므로 예시적인 반응이다.
1)가수분해 : Si(OR)4+ H2O ↔Si(OR)3OH + ROH
2)에스테르 교환반응 : Si(OR)4+ R″OH ↔Si(OR)3OR″ + ROH
3) 물 축합:Si(OR)3OH + Si(OR)3OH ↔Si(OR)3OSi(OR)3+ H2O
4) 알코올 축합: Si(OR)3OH + Si(OR)4↔Si(OR)3OSi(OR)3+ ROH
따라서 TEOS와 같은 테트라작용성 알콕시실란을 완전히 가수분해하고 응축하기 위해서는 실란 1몰당 물 2분자가 필요하다. 전형적으로 상기 전구체는 운반 및 저장동안 안정성을 유지하기 위해 부족한 양의 물로 제조한다. 증착후, 바람직하게 종료시키기 위해 추가 물을 필름내로 흡수시키고, 반응을 수행한다. 이 경우에 문제는 전구체의 표면 화학 및 분자량이 증착 및 후처리도중 현저하게 변화한다는데 있다. 초기 증착도중, 상기 실리콘 중합체는 물과 혼합할 수 없는 알콕시기로 주로 피복된다. 동시에, 증착도중 고휘발성 용매(전형적으로 에탄올 혹은 이소프로판올과 같은 알코올)이 신속하게 증발함에 따라 용매시스템 조성이 현저하게 변화한다. 초기 증착동안, 실리콘 전구체 중합체는 물과 혼합할 수 없는 알콕시기로 주로 피복된다. 그러나 추가 물과 촉매에 노출후, 표면은 실라놀기(SiOH)로 주로 피복된 친수성 표면으로 급격하게 변화한다. 겔내 미세상이 분리되어 필름내에 결함이 존재할 가능성을 피하고, 흐림 및 줄무늬 자국과 같은 필름 외관 문제를 극복하기 위하여, 본 발명자들은 저휘발성 기공 제어 용매(PCS)가 지금까지 알려지지 않은 일련의 특성을 가져야만 한다는 것을 최근 발견하였다.
상기 저휘발성 폴리올 용매가 안정한 전구체 용액을 얻기 위해서는 사전에 알려지지 않은 다수의 기준을 만족하여야 한다는 것을 최근 발견하였다. 높은 비점과 물 및 알콕시실란에 대한 적정 용해도에 부가하여, 중요한 기준은 낮은 히드록실 농도와 고분자량에 있다. 결함이 없고, 큰 기공이 없는 등, 고품질의 필름을 얻기 위해서, 실란 전구체와 물이 기공 제어 용매내에서 혼화가능하여야 한다는 것을 발견하였다. 전구체 합성도중, 상기 성분들은 전형적으로는 고휘발성 용매에 의하여 서로 혼화하여 제조된다. 그러나 본 발명은 고휘발성 용매가 증발된 다음 PCS내에서 혼화가능한 성분들에 기초한다. 장시간(즉, 몇달)에 걸쳐 안정하고 고표면적, 높은 기계 강도 및 작은 기공 크기와 같은 바람직한 특성을 갖는 나노다공성 실리카 필름을 형성하는 전구체 용액을 얻기 위해, 상기 용매는 정확한 범위내의 히드록실 체적 농도와 함께 제공되어야 한다. 원하는 히드록실 농도 범위는 표적 유전 상수에 따라 좌우된다.
본 발명에 의하면, 이들 각각의 제약에 부합하는 유일하게 적합한 용매의 일 그룹은 에틸렌글리콜과 프로필렌 글리콜의 모노메틸 에테르이다. 상기 화합물은 에테르 결합(C-O-C) 및 알코올기(COH)를 갖는다. 단일 화합물 혹은 이들 화합물의 혼합물이 원하는 특성을 얻기 위해 사용될 수 있다. 알콕시실란과 물에 적절한 혼화성을 보이지 않는 기공제어용매가 사용될 때, 필름내 결함이 관찰되었다. 비점과 히드록실 함량과 같은 적당한 특성을 갖으나, TEOS에 혼화하지 않는 PCS(예를 들어, 테트라에틸렌 글리콜)을 사용하여 제조된 것과 본 발명의 과제이며, TEOS 및 물에 혼화가능한 PCS(예를 들어, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르)를 사용하여 제조된 나노다공성 실리카 필름의 주사 전자 현미경 사진은 테트라에틸렌 글리콜로 제조된 필름에 대한 혼화성 문제를 일으킬 수 있는 결함은 쉽게 확인하였으나, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르로 제조된 필름에 대한 결함은 확인되지 않았다.
본 발명은 나노다공성 유전체 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이같은 박막은 집적회로를 제조하는데 유용하다.
본 발명의 일견지에 의하면,
최소 하나의 알콕시실란;
물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
히드록실 농도는 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
임의의 물; 및
임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물이 제공된다.
본 발명의 제2견지에 의하면,
a)최소 하나의 알콕시실란;
물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
임의의 물; 및
임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하고 부분 가수분해 및 알콕시실란의 부분 축합을 유발하는 단계;
b)상대적으로 고휘발성 용매 조성물의 최소 일부분을 증발시키면서 상기 조성물을 기판상에 증착하는 단계;
c)상기 조성물을 수증기와 염기성 증기에 노출하는 단계; 및
d)상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물을 증발시켜 상대적으로 큰 기공도, 낮은 유전상수, 실리콘 함유 중합체 조성물을 기판상에 형성하는 단계; 로 이루어지는 기판상에 나노다공성 유전체 코팅을 형성하는 방법이 제공된다.
본 발명의 제3견지에 의하면,
a)최소 하나의 알콕시실란;
물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
임의의 물; 및
임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하고 부분 가수분해 및 알콕시실란의 부분 축합을 유발하는 단계;
b)상대적으로 고휘발성 용매 조성물의 최소 일부분을 증발시키면서 상기 조성물을 반도체 기판상에 증착하는 단계;
c)상기 조성물을 수증기와 염기성 증기에 노출시키는 단계; 및
d)상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물을 증발시켜 상대적으로 큰 기공도, 낮은 유전상수, 실리콘 함유 중합체 조성물을 기질상에 형성하는 단계; 로 이루어지는 공정에 의해 제조된 반도체 소자가 제공된다.
전구체 조성물내에 상기 C1-C4알킬렌 글리콜의 C1-C4알킬에테르를 사용함으로써 예기치않게 안정한 전구체 조성물을 형성할 수 있다는 것을 발견하였다.
도 1은 에탄올로 희석된 에틸렌 글리콜 전구체에 대한 시간 함수로서 분자량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 에탄올로 희석된 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 전구체에 대한 시간 함수로서 분자량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3은 테트라에틸렌 글리콜로부터 제조된 200mm웨이퍼에 대한 두께 균일성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르로부터 제조된 200mm웨이퍼에 대한 두께 균일성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 최소 하나의 알콕시실란과 상대적으로 고휘발성인 용매 조성물, 상대적으로 저휘발성인 용매 조성물, 임의의 물 및 임의의 촉매량의 산으로된 혼합물을 형성한다. 알콕시실란을 가수분해하는 매개체를 제공하도록 물이 포함된다. 그런 다음 상기 혼합물을 기판상에 적용한다. 혼합물의 증착도중 및 직후에 상기 고휘발성 용매를 증발시킨다. 그런 다음 온도를 올려 저휘발성 용매를 제거한다.
본 발명에 유용한 알콕시실란은 하기식을 갖는 것을 포함한다.
여기서 최소 2개의 R기는 독립적으로 C1-C4알콕시기이며, 만약 있다면, 그 나머지는 수소, 알킬, 페닐, 할로겐, 치환된 페닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다. 본 발명의 목적에서, 용어 알콕시는 가수분해에 의해 실온부근온도에서 실리콘으로부터 쉽게 분해될 수 있는 어떠한 다른 유기기를 포함한다. R기는 에틸렌 글리콕시 혹은 프로필렌 글리콕시등일 수 있으나, 바람직하게는 모든 4개의 R기가 메톡시, 에톡시, 프로폭시 혹은 부톡시인 것이다. 가장 바람직한 알콕시실란은 이에 한정하는 것은 아니나, 테트라에톡시실란(TEOS) 및 테트라메톡시실란을 포함한다.
상대적으로 고휘발성인 용매 조성물은 상대적으로 저휘발성인 용매 조성물의 비점 이하의 온도에서, 그리고 바람직하게는 현저하게 낮은 온도에서 증발하는 것이다. 상기 상대적으로 고휘발성인 조성물은 바람직하게는 약120℃이하, 보다 바람직하게는 약100℃이하의 비점을 갖는다. 적절한 고휘발성인 용매 조성물은 이에 한정하는 것은 아니나, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올 및 그 혼합물을 포함한다. 다른 성분과 혼화가능한 다른 상대적으로 고휘발성인 용매 조성물은 이 기술분야에서 숙련된 자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
상기 상대적으로 저휘발성인 용매 조성물은 상기 상대적으로 고휘발성인 용매 조성물 이상의 온도, 바람직하게는 현저하게 높은 온도에서 증발하는 것이다. 상기 상대적으로 저휘발성인 용매 조성물은 바람직하게는 약175℃이상, 보다 바람직하게는 약200℃이상의 비점을 갖는다. 적절한 저휘발성 용매 조성물은 이에 한정하는 것은 아니나, 물 및 알콕시실란과 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 C1-C4알킬에테르를 포함하며, 히드록실 농도는 0.0084몰/cm3이하, 비점은 대기압하에 약175℃이상 그리고 중량 평균 분자량은 약120이상인 것이다.
바람직하게는 식 R1(OR2)nOH이며, 여기서 R1은 선형 혹은 분지 C1-C4알킬기, R2는 C1-C4알킬렌기, 및 n은 2-4인 것이다. 바람직한 저휘발성 용매 조성물 성분으로는 디(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 테트라(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 디(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르 및 그 혼합물을 포함한다. 이들 특성은 다음과 같다. 비점은 대기압하이다.
화합물 화학식 비점(℃) 분자량 히드록실농도(몰/cm3)
디(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르 CH3(OCH2CH2)2OH 194 120.1 0.0084
트리(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르 CH3(OCH2CH2)3OH 260 164.2 0.0062
테트라(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르 CH3(OCH2CH2)4OH 302 208.2 0.0048
디(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르 CH3(OCH2CH2CH2)2OH 218 148.2 0.0063
트리(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르 CH3(OCH2CH2CH2)3OH 267 190.3 0.0049
나아가 알콕시실란뿐만 아니라 상기 고휘발성 및 저휘발성 용매 조성물은 이들을 함께 혼합하기 전에 초정제(ultrapurify)되어야 한다는 것을 발견하였다. 이들이 초정제될 때, 이들은 결과 나노다공성층내에 흔적 금속량이 현저하게 감소되는 것을 발견하였다. 그 결과 이들 물질로 제조된 집적회로내 RC 지연, 전력 소비 및 누화 문제와 같은 층 간섭이 감소된다.
본 발명의 명세서에서, 용어 초정제(ultrapurify)란 용매 조성물이 흔적 금속 불순물을 약250부/조이하, 바람직하게는 약50부/조이하 그리고 보다 바람직하게는 약10부/조이하로 갖는 것을 의미한다. 이는 여과, 증류 혹은 진공증류와 같은 어떠한 간편한 수단에 의해 얻어질 수 있다.
상기 임의의 산은 알콕시실란과 상대적으로 고휘발성인 용매 조성물, 상대적으로 저휘발성인 용매 조성물 및 물과의 반응을 촉진하기 위해 공급한다. 적절한 산은 질산 및 휘발성, 즉, 프로세스 작동 조건하에 결과 반응 산물로부터 증발하고, 반응 산물내에 분순물을 도입하지 않는 혼화가능한 유기산이다.
상기 알콕시실란 성분은 전체 혼합물 중량 기준으로 약3-50중량%로 존재한다. 보다 바람직하게는 약5-45중량%, 가장 바람직하게는 약10-40중량%로 존재한다.
상기 고휘발성 용매 조성물 성분은 전체 혼합물의 중량을 기준으로 약20-90중량%로 존재한다. 보다 바람직한 범위는 약30-70중량%, 가장 바람직하게는 약40-60중량%이다.
상기 저휘발성 용매 조성물 성분은 전체 혼합물의 중량을 기준으로 약1-40중량%이다. 보다 바람직한 범위는 약3-30중량%이고 가장 바람직하게는 약5-20중량%이다.
물의 실란에 대한 몰비는 바람직하게는 약0-50이다. 보다 바람직한 범위는 약01-10이고 가장 바람직하게는 약0.5-1.5이다.
상기 산은 이 기술분야에서 숙련된 자에 의해 쉽게 결정될 수 있는 촉매량으로 존재한다. 바람직하게 상기 산의 실란에 대한 몰비는 약0-0.2, 보다 바람직하게는 약0.001-0.05 그리고 가장 바람직하게는 약0.005-0.02이다.
그런 다음 상기 알콕시실란 함유 조성물은 그 표면에 임의로 라인 패턴을 갖는 기판상에 코팅되어 표면에 유전체 필름을 형성한다. 전형적인 기판은 집적 회로 혹은 다른 마이크로전자장치내로 가공되기에 적절한 것이다. 본 발명에서 적절한 기판으로는 이에 한정하는 것은 아니나, 갈륨 비소화물(GaAs), 실리콘 및 결정질 실리콘, 폴리실리콘, 비정질 실리콘, 에피택셜(epitaxial) 실리콘 및 이산화규소(SiO2) 및 그 혼합물과 같은 실리콘 함유 조성물과 같은 반도체 물질을 포함한다. 상기 층은 기판에 비교적 균일하게 적용된다. 존재하는 경우에 상기 라인은 평판(lithography)으로 형성되며, 금속, 산화물, 질화물 혹은 산소질화물로 이루어질 수 있다. 적절한 물질은 실리카, 질화규소, 질화티타늄, 질화탄탈륨, 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리, 구리 합금, 탄탈륨, 텅스텐 및 산소질화 규소를 포함한다. 이들 라인은 집적 회로의 도체 혹은 절연체를 형성한다. 이들은 약20㎛이하, 바람직하게는 1㎛이하, 그리고 보다 바람직하게는 0.05-1㎛의 거리에서 서로 전형적으로 근접 위치한다.
증착후, 상기 고휘발성 용매는 초단위 혹은 분단위로 부분 증발된다. 이 때, 필름은 실리카 전구체와 덜 휘발성인 용매로된 점성 액체이다. 상기 단계를 촉진하기 위해, 임의로 약간 승온시킬 수 있다. 이같은 온도는 약20-80℃, 바람직하게는 약20-50℃, 보다 바람직하게는 약20-35℃로 다양할 수 있다.
그런 다음 상기 코팅을 수증기 및 염기성 증기에 노출시킨다. 우선 수증기로 처리한 다음 염기성 증기를 도입할 수 있으며, 혹은 수증기와 염기성 증기가 동시에 도입될 수 있다. 물은 수분을 함유한 주위 공기에 의해 제공될 수 있다. 상기 수증기는 알콕시실란 알콕시기의 연속 가수분해를 유발하며, 상기 염기성 증기는 가수분해된 알콕시실란의 축합을 촉진하며, 분자량을 코팅 겔까지 증가시켜 궁극적으로 겔 강도를 개선시킨다.
응축 속도가 가수분해시보다 훨씬 빠르면, 현저한 수의 알콕시기가 겔화점후에 잔류할 것이다. 가수분해가 거의 발생하지 않으면, 상기 필름은 코팅 단계후와 동일 두께를 유지할 것이다. 염기성 수증기에 대하여 연속 노출하면 실라놀을 형성하는 알콕시기를 연속 가수분해시키고 그리고 휘발성 알코올을 발생한다. 그런 다음 상기 필름은 덜 휘발성인 용매의 용매 증발에 의해 또다른 수축없이 간편한 방법으로 건조된다. 상기 단계에서 코팅을 건조하는데 승온시킬 수 있다. 이같은 온도는 약20-450℃, 바람직하게는 약50-350℃ 그리고 보다 바람직하게는 약175-320℃이다. 상기 실리콘 함유 중합체 조성물은 바람직하게는 유전 상수가 약1.3-3.5, 보다 바람직하게는 약1.5-3.0, 그리고 가장 바람직하게는 약1.8-2.5이다. 실리카 조성물의 기공 크기는 약1nm-100nm, 보다 바람직하게는 약2nm-30nm, 그리고 가장 바람직하게는 약3nm-20nm이다. 기공을 포함한 상기 실리콘 함유 조성물의 밀도는 약0.25-1.9g/cm2, 보다 바람직하게는 약0.4-1.6g/cm2, 그리고 가장 바람직하게는 약0.7-1.2g/cm2이다.
상기 염기성 증기에 사용하기에 적절한 염기는 이에 한정하는 것은 아니나, 암모니아 및 비점이 약200℃이하, 바람직하게는 100℃이하, 그리고 보다 바람직하게는 25℃이하인 1차, 2차 및 3차 알킬 아민, 아릴 아민, 알코올 아민 및 그 혼합물과 같은 아민을 포함한다. 바람직한 아민류는 메틸 아민, 디메틸 아민, 트리메틸 아민, n-부틸 아민, n-프로필 아민, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드, 피페리딘 및 2-메톡시에틸 아민이다. 물에서 양성자를 수용하는 아민의 능력은 염기도 상수 Kb및 pKb=logKb의 식으로 측정된다. 바람직한 견지에 있어서, 염기의 pKb는 약0이하-9일 수 있다. 보다 바람직한 범위는 약2-6이며, 가장 바람직하게는 약4-5이다.
바람직한 견지에 있어서, 수증기에 대한 염기성 증기의 몰비는 약1:3-1:100, 바람직하게는 약1:5-1:50, 그리고 보다 바람직하게는 약1:10-1:30이다.
이하에 본 발명을 예시하기 위해 실시예를 제공하며, 이에 한정하는 것은 아니다.
실시예 1(비교예)
본 실시예는 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르보다 EtOH로 희석하는 경우에 테트라에틸렌 글리콜(TEG)계 전구체가 불안정한 저장 수명을 갖는 것을 나타내는 것이다. 합성도중, TEG는 중합체에서 약간 교차결합되어 분자량이 증가한다. 전구체가 충분히 증착되기에 옳은 고형분 함량을 갖도록 희석되는 경우에 중합체는 분해(depolymerize)되어 약간 불안정하게 된다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 61.0㎖, 테트라에틸렌 글리콜 61.0㎖, 탈이온수 4.87㎖, 및 1N 질산 0.2㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류하여 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨후 4℃에서 냉장 보관하였다.
용액을 에탄올로 50중량%까지 그리고 FC-430 계면활성제(3M, St. Paul MN 55144)로 0.3중량%까지 희석한 다음 겔 침투 크로마토그래피(GPC)로 전구체의 안정성을 추적하여 분자량을 측정하였다. 상기 용액을 테프론 필터로 0.2㎛로 여과하고, 테트라하이드로퓨란으로 0.15:1(용액/테트라하이드로퓨란) 부피비로 희석시켰다. 장치의 재현성을 확인하기 위하여 다수개의 시료(3)에 대하여 조작하였다. 평균 분자량을 시간(일) 함수로 작도하고 그 결과를 도 1 및 표 1에 나타내었다. 분자량은 18%로 감소하였으나 4일후 안정하게 되는 것으로 나타났다.
에탄올로 희석된 테트라에틸렌 글리콜 전구체에 대한 시간 함수로서 분자량의 변화
시간(일) 평균분자량
0 1172
4 901
10 921
20 878
26 900
실시예 2
본 실시예는 합성도중 EtOH로 희석하는 경우 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(TriEGMME)의 저장 수명이 안정하고, TriEGMME가 교차결합되지 않아 중합체가 분해되지 않음을 나타내는 것이다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 94.0㎖, TriEGMME 61.0㎖, 탈이온수 7.28㎖, 및 1N 질산 0.31㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 4℃에서 냉장 보관하였다.
용액을 에탄올로 30중량%까지 희석시킨 다음 겔 침투 크로마토그래피(GPC)에 의해 전구체의 안정성을 추적하여 분자량을 측정하였다. 상기 용액을 테프론 필터로 0.2㎛로 여과하였으며, 테트라하이드로퓨란으로 0.15:1(용액/테트라하이드로퓨란) 부피비로 희석시켰다. 장치의 재현성을 확인하기 위하여 다수개의 시료(3)을 조작하였다. 평균 분자량을 시간(일) 함수로 작도하고 그 결과를 도 2 및 표 2에 나타내었다. 상기 분자량은 분해의 어떠한 징후도 보이지 않았으며, 안정성은 장치의 오차범위내에서 매우 우수하였다.
에탄올로 희석된 트리에틸렌글리콜 모노메틸 에테르에 대한 시간 함수로서 분자량의 변화
시간(일) 평균 분자량
0 811
2 829
8 891
14 962
29 939
56 1020
실시예 3(비교예)
본 실시예는 테트라에틸렌 글리콜(TEG) 전구체가 주사 전자 현미경에 의해 검사시 불량한 필름 외관을 보임을 나타내는 것이다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 61.0㎖, 테트라에틸렌 글리콜 61.0㎖, 탈이온수 4.87㎖, 및 1N 질산 0.2㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 에탄올로 50중량%까지 희석시켜 점도를 감소시키고 FC-430 계면활성제(3M St.Paul MN 55144)로 0.3중량%까지 희석하였다. 상기 희석 전구체를 테프론 필터를 사용하여 0.1㎛로 여과하였다. 전구체 약2.0㎛를 스핀 척(spin chuck)상의 4″인치 실리콘 웨이퍼상에 놓고 2500rpm으로 30초간 회전시켰다.
상기 필름을 겔화하고 다음 조건을 사용하여 진공 챔버내에서 노화시켰다. 상기 챔버는 250torr로 배기시켰다. 그런 다음 15M 수산화암모늄을 가열하여 45℃로 평형화하고 챔버내로 적용하여 압력을 2-3분간 660torr까지 증가시켰다. 최종적으로 챔버를 250torr로 배기하고 질소로 역여과하였다.
그후 필름건조없이 아세톤과 헥사메틸디실라잔의 50/50(부피) 혼합물 20-30㎖를 필름상에서 250rpm으로 20초간 회전시킴으로써 필름에서 용매를 교환하였다. 그런 다음 상기 필름을 1000rpm으로 5초간 회전 건조시켰다. 상기 필름을 공기중에서 각각 175℃ 및 320℃에서 1분간 상승된 온도로 공기중에서 가열하였다. 그런 다음 상기 필름을 주사전자현미경(SEM)으로 검사하여 미세구조내 어떠한 결함을 관찰하였다. 상기 SEM 영상은 상기 필름이 단면을 통하여 구멍을 갖는다는 것을 명확히 증명하였다.
실시예 4
본 실시예는 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(TriEGMME) 전구체가 주사전자현미경으로 검사시 탁월한 필름 외관을 보임을 나타내는 것이다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 94.0㎖, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 61.0㎖, 탈이온수 7.28㎖, 및 1N 질산 0.31㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 모액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 에탄올로 30중량%까지 희석시켜 점도를 감소하였다. 희석 전구체를 테프론 필터를 사용하여 0.1㎛로 여과하였다. 전구체 약2㎖를 스핀 척상의 4″인치 실리콘 웨이퍼상에 놓고 2500rpm으로 30초간 회전시켰다. 필름을 겔화하고 하기 조건을 사용하여 진공 챔버에서 노화시켰다. 챔버를 250torr에서 배기시켰다. 이어서 15M 수산화암모늄을 가열하여 45℃로 평형화시킨 다음 챔버내로 투입하여 압력을 660torr로 2-3분간 증가시켰다. 최종적으로 챔버를 250torr로 배기하고 질소로 역여과하였다.
그후 필름건조없이 아세톤과 헥사메틸디실라진의 50/50(부피) 혼합물 20-30㎖를 필름상에서 250rpm으로 20초간 회전시킴으로써 필름에서 용매를 교환하였다. 그런 다음 상기 필름을 1000rpm으로 5초간 회전 건조시켰다. 상기 필름을 공기중에서 각각 175℃ 및 320℃에서 1분간 상승된 온도로 가열하였다. 그런 다음 상기 필름을 주사전자현미경(SEM)으로 검사하여 미세구조내 결함을 조사하였다. SEM 영상은 광택 결함이 없는 탁월한 미세 구조를 보였다.
실시예 5(비교예)
본 실시예는 테트라에틸렌 글리콜(TEG) 전구체가 타원편광반사측정법 (ellipsometry)으로 측정시 8″ 웨이퍼에 대한 불량한 필름 균일성을 보임을 나타내는 것이다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 61.0㎖, 테트라에틸렌 글리콜 61.0㎖, 탈이온수 4.87㎖, 및 1N 질산 0.2㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 에탄올로 50중량%까지 희석시켜 점도를 감소시키고 FC-430 계면활성제(3M. St.Paul MN55144)로 0.3중량%까지 희석시켰다. 희석 전구체를 테프론 필터를 사용하여 0.1㎛로 여과하였다. 전구체 약2㎖를 스핀 척상의 8″인치 실리콘 웨이퍼상에 놓고 2500rpm으로 30초간 회전시켰다. 필름을 겔화하고 하기 조건을 사용하여 진공 챔버에서 노화시켰다. 챔버를 250torr에서 배기시켰다. 이어서 15M 수산화암모늄(Aldrich Chemical Company, Molwaukee, WI53201)을 가열하여 45℃로 평형화시킨 다음 챔버내로 투입하여 압력을 660torr로 2-3분간 증가시켰다. 최종적으로 챔버를 250torr로 배기하고 질소로 역여과하였다.
그후 필름건조없이 아세톤과 헥사메틸디실라진의 50/50(부피) 혼합물 20-30㎖를 필름상에서 250rpm으로 20초간 회전시킴으로써 필름에서 용매를 교환하였다. 그런 다음 상기 필름을 1000rpm으로 5초간 회전 건조시켰다. 상기 필름을 공기중에서 각각 175℃ 및 320℃에서 1분간 상승된 온도로 가열하였다. 그런 다음 상기 필름을 단일파장 다중각 타원편광반사측정법으로 검사하여 굴절율과 웨이퍼에 대한 두께를 측정하고, 그 결과를 도 3 및 하기표 3에 나타내었다.
200mm 웨이퍼에 대한 두께 균일도
웨이퍼상에 위치(매20mm) 두께(Å)
-86 9787
-66 9650
-46 9023
-26 8325
-6 8700
14 8300
6 8525
26 8830
46 9007
66 9451
86 9566
실시예 6
본 실시예는 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(TriEGMME) 전구체가 타원편광반사측정법에 검사시 탁월한 필름 균일도를 보임을 나타내는 것이다.
둥근 바닥 플라스크에 테트라에톡시실란 94.0㎖, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 61.0㎖, 탈이온수 7.28㎖, 및 1N 질산 0.31㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 모액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 에탄올로 50중량%까지 희석시켜 점도를 감소시켰다. 희석 전구체를 테프론 필터를 사용하여 0.1㎛로 여과하였다. 전구체 약2.0㎖를 스핀 척상의 4″인치 실리콘 웨이퍼상에 놓고 2500rpm으로 30초간 회전시켰다. 필름을 겔화하고 하기 조건을 사용하여 진공 챔버내에서 노화시켰다. 챔버를 250torr에서 배기시켰다. 이어서 15M 수산화암모늄을 가열하여 45℃로 평형화시킨 다음 챔버내로 투입하여 압력을 660torr로 2-3분간 증가시켰다. 최종적으로 챔버를 250torr로 배기하고 질소로 역여과하였다.
그후 필름건조없이 아세톤과 헥사메틸디실라진의 50/50(부피) 혼합물 20-30㎖를 필름상에서 250rpm으로 20초간 회전시킴으로써 필름에서 용매를 교환하였다. 그런 다음 상기 필름을 1000rpm으로 5초간 회전 건조시켰다. 상기 필름을 공기중에서 각각 175℃ 및 320℃에서 1분간 상승된 온도로 가열하였다. 그런 다음 상기 필름을 단일 파장 다중각타원편광반사측정법에 의해 검사하여 굴절율과 웨이퍼에 대한 두께를 측정하고, 그 결과를 도 4 및 하기표 4에 나타내었다.
200mm 웨이퍼에 대한 두께 균일도
웨이퍼상에 위치(매20mm) 두께(Å)
-86 10622
-66 10567
-46 10546
-26 10520
-6 10488
14 10528
6 10577
26 10558
46 10578
66 10624
86 10647
실시예 7
본 실시예는 합성전에 전구체의 원료 물질을 증류시킴으로써 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 전구체로부터 유도된 나노다공성 실리카 필름에 대한 금속 함량을 현저하게 저감시킬 수 있다는 것을 나타내는 것이다.
원료 물질을 그 비점 및 가수분해 안정성에 기초한 2가지 방법중 일 방법으로 증류시켰다. 에탄올을 단순 증류 장치를 사용하여 증류시켰다. 상기 에탄올을 플라스크에 첨가하고 그 비점까지 가열하였다. 증기를 냉각된 콘덴서까지 상승시킴으로써 증류시켰다. 몇분후 증기가 포화되고 그후 응축되었으며, 받게 플라스크에 포집하였다. 에탄올을 기울여 따라내어 폴리프로필렌병에 저장하였다.
TEOS가 쉽게 가수분해 가능한 물질이고 TriEGMME가 고비점임으로 인하여 테트라에톡시실란(TEOS) 및 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(TriEGMME)를 진공 증류시켰다. 상기 용매를 온도계와 자켓화되고 냉각수가 통과하여 흐르는 Fridrich 콘덴서에 연결된 2넥 플라스크에 첨가하였다. 상기 진공 공급원을 장치에 연결하고 콘덴서의 다른 일측에 증류 플라스크를 연결하였다. TEOS를 증류하는 동안, 시료를 30볼트로 설정된 가열 맨틀에 배리악(variac)을 연결하여 가열하였다. 15-20torr의 진공을 장치에 적용하고 정제된 TEOS 증기를 응축하여 증류 플라스크내로 떨어뜨렸다. 그런 다음 상기 TEOS 증류물을 기울여 따라내고 실온에서 폴리프로필렌 병에 저장하였다. TriEGMME를 증류시키는 동안, 배리악을 40볼트로 설정하고 15-20torr의 진공을 장치에 적용하였다. 상기 용매를 정제하고 그 증류물을 기울여 따라내고 실온에서 폴리프로필렌병에 저장하였다.
둥근 바닥 플라스크에 TEOS 61.0㎖, TriEGMME 61.0㎖, 탈이온수 4.87㎖, 및 1N 질산 0.2㎖를 첨가하여 전구체를 합성하였다. 상기 용액을 격렬히 혼합한 다음 80℃까지 가열하고, 1.5시간동안 환류시켜 용액을 제조하였다. 용액을 냉각시킨 다음 에탄올로 30중량%까지 희석시켜 점도를 감소시켰다. 희석된 전구체를 테프론 필터를 사용하여 0.1㎛로 여과하였다. 전구체의 샘플을 흔적 금속에 대하여 분석하였다. 비교할 목적으로 원료 물질을 증류하지 않은채 상기 방법으로 제2 전구체를 합성하였다. 그 결과를 표 5에 ppb(parts per billopn) 단위로 나타내었다.
금속 검출 한계(D.L.) 전구체 1(원료 물질 증류하지 않음) 전구체 1(원료 물질 증류함)
Al 0.05 0.17 0.082
Sb 0.05 〈0.05 〈0.05
As 0.1 0.11 〈0.1
Ba 0.01 0.5 〈0.01
Be 0.05 〈0.05 〈0.05
Bi 0.05 〈0.05 〈0.05
B 0.1 45 2.2
Cd 0.01 0.1 〈0.01
Ca 0.1 0.18 〈0.1
Cr 0.05 2.3 〈0.05
Co 0.01 0.028 0.012
Cu 0.05 2.1 0.055
Ga 0.01 0.019 〈0.01
Ge 0.05 〈0.05 〈0.05
Fe 0.1 40 0.23
Pb 0.05 3.0 〈0.05
Li 0.05 〈0.05 〈0.05
Mg 0.05 2.9 0.42
Mn 0.05 0.62 〈0.05
Mo 0.05 0.33 〈0.05
Ni 0.05 1.2 〈0.05
K 0.1 25 0.75
Ag 0.05 〈0.05 〈0.05
Na 0.1 1090 2.2
Sr 0.01 0.06 〈0.01
Sn 0.05 0.67 〈0.05
Ti 0.05 0.082 〈0.05
V 0.05 〈0.05 〈0.05
Zn 0.05 385 0.32
Zr 0.01 0.023 〈0.01
모든 경우에, 원료 물질이 증류된 전구체는 증류되지 않은 경우보다 실질적으로 낮은 금속 수준을 얻는다. 증류된 전구체 약8-10㎖를 스핀 척상의 8″인치 실리콘 웨이퍼상에 놓고, 2500rpm으로 30초간 회전시켰다. 상기 필름을 겔화하고 하기 조건으로 진공 챔버에서 노화시켰다. 상기 챔버는 250torr로 배기시켰다. 그런 다음 15M 수산화암모늄을 가열하여 45℃로 평형화하고 챔버내로 투여하여 압력을 2-3분간 660torr까지 증가시켰다. 최종적으로 챔버를 250torr로 배기하고 질소로 역여과하였다.
상기 필름을 공기중에서 각각 175℃ 및 320℃에서 1분간 상승된 온도로 가열하였다. 상기 필름을 ICP-MS 혹은 GFAAS로 흔적 금속에 대하여 분석하였다. 어떠한 전구체도 기판 증착하지 않은 블랭크 규준시료도 실리콘 기판에서 금속 분포를 측정하였다. 하기표 6은 상기 금속 분석 결과를 나타낸 것이다.
(단위 E10원자/cm2)
금속 검출 한계(D.L.) 규준시료 (필름없는 블랭크) 필름 1(원료 물질 증류하지 않음) 필름 1(원료 물질 증류함)
Al 0.05 75 148 60
Sb 0.05 0.008 〈0.05 0.007
As 0.1 0.14 〈0.05 〈0.05
Ba 0.01 0.015 0.009 0.033
Be 0.05 〈0.5 〈0.5 〈0.5
Bi 0.05 〈0.0 0.080 〈0.05
B 0.1 104 192 200
Cd 0.01 0.08 0.04 0.04
Ca 0.1 7 11 16
Cr 0.05 0.1 1.5 0.3
Co 0.01 〈0.02 〈0.02 0.05
Cu 0.05 0.2 0.7 0.1
Ga 0.01 〈0.02 0.16 〈0.02
Ge 0.05 〈0.02 〈0.02 〈0.02
Fe 0.1 〈0.3 6.2 1.2
Pb 0.05 0.19 0.081 0.15
Li 0.05 1.1 0.2 〈0.05
Mg 0.05 2.4 26 2.6
Mn 0.05 0.013 0.15 0.017
Mo 0.05 0.07 0.09 〈0.05
Ni 0.05 0.09 0.85 〈0.05
K 0.1 〈0.1 16 〈0.1
Ag 0.05 〈0.05 〈0.05 〈0.05
Na 0.1 1.5 1090 1.5
Sr 0.01 0.036 0.006 0.030
Sn 0.05 0.8 0.2 0.0
Ti 0.05 0.3 0.9 〈0.2
V 0.05 〈0.05 0.11 〈0.05
Zn 0.05 4.4 10 0.6
Zr 0.01 0.12 0.075 〈0.01
그 결과 전구체의 원료 물질을 증류함으로써 보다 낮은 금속 분포 밀도(metal aerial density)를 나타내었다. 특히, 나트륨과 칼륨의 수준이 실질적으로 감소하였다. 붕소와 알루미늄은 높은 수준이지만, 규준시료 역시 높은 수준인 것으로 확인되었다.

Claims (31)

  1. 최소 하나의 알콕시실란;
    물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
    히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
    상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
    임의의 물; 및
    임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물
  2. 제1항에 있어서, 물을 포함함을 특징으로 하는 조성물
  3. 제1황에 있어서, 촉매량의 산을 포함함을 특징으로 하는 조성물
  4. 제1항에 있어서, 물과 촉매량의 산을 모두 포함함을 특징으로 하는 조성물
  5. 제1항에 있어서, 물과 산 촉매가 없음을 특징으로하는 조성물
  6. 제1항에 있어서, 상기 알콕시실란은 하기식을 갖는 알콕시실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 조성물
    [화학식 1]
    여기서 최소 2개의 R기는 독립적으로 C1-C4알콕시기이며, 만약 있다면 그 나머지는 수소, 알킬, 페닐, 할로겐, 치환된 페닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다.
  7. 제6항에 있어서, 각 R은 메톡시, 에톡시 혹은 프로폭시임을 특징으로 하는 조성물
  8. 제1항에 있어서, 상기 알콕시실란은 테트라에톡시실란 및 테트라메톡시실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 조성물
  9. 제1항에 있어서, 상기 상대적으로 고휘발성 용매의 비점은 약120℃이하임을 특징으로 하는 조성물
  10. 제1항에 있어서, 상기 상대적으로 고휘발성 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올 및 그 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 조성물
  11. 제1항에 있어서, 상기 상대적으로 저휘발성 용매는 디(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 테트라(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 디(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르 및 그 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 조성물
  12. 제1항에 있어서, 상기 전구제 조성물은 흔적 금속 불순물을 약250부/조이하로 갖음을 특징으로 하는 조성물
  13. a)최소 하나의 알콕시실란;
    물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
    히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
    상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
    임의의 물; 및
    임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하고 부분 가수분해 및 알콕시실란의 부분 축합을 유발하는 단계;
    b)상대적으로 고휘발성 용매 조성물의 최소 일부분을 증발시키면서 상기 조성물을 기판상에 증착시키는 단계;
    c)상기 조성물을 수증기와 염기성 증기에 노출하는 단계; 및
    d)상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물을 증발시켜 비교적 큰 기공도, 낮은 유전상수, 실리콘 함유 중합체 조성물을 기판상에 형성하는 단계; 로 이루어지는 기판상에 나노다공성 유전체 코팅 형성 방법
  14. 제13항에 있어서, 단계(a)는 조성물내에 물을 혼합함을 특징으로 하는 방법
  15. 제13항에 있어서, 단계(a)는 나아가 조성물내에 촉매량의 산을 혼합함을 특징으로 하는 방법
  16. 제13항에 있어서, 상기 알콕시실란은 하기식을 갖는 알콕시실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 조성물
    [화학식 1]
    여기서 최소 2개의 R기는 독립적으로 C1-C4알콕시기이며, 만약 있다면 그 나머지는 수소, 알킬, 페닐, 할로겐, 치환된 페닐로 이루어진 그룹으로부터 독립적으로 선택된다.
  17. 제16항에 있어서, 각 R은 메톡시, 에톡시 혹은 프로폭시임을 특징으로 하는 방법
  18. 제13항에 있어서, 상기 알콕시실란은 테트라에톡시실란 및 테트라메톡시실란으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법
  19. 제13항에 있어서, 상기 상대적으로 고휘발성 용매의 비점은 약120℃이하임을 특징으로 하는 방법
  20. 제13항에 있어서, 상기 상대적으로 고휘발성 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, n-부탄올 및 그 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분을 포함함을 특징으로 하는 방법
  21. 제13항에 있어서, 상기 상대적으로 저휘발성 용매는 디(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 테트라(에틸렌)글리콜 모노메틸 에테르, 디(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르, 트리(프로필렌)글리콜 모노메틸 에테르 및 그 혼합물로 이루어짐을 특징으로 하는 방법
  22. 제13항에 있어서, 상기 염기성 증기는 암모니아, 아민 및 그 혼합물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나이상의 성분들을 포함함을 특징으로 하는 방법
  23. 제13항에 있어서, 상기 수증기 대 염기성 증기의 몰비는 약1:3-1:100임을 특징으로 하는 방법
  24. 제13항에 있어서, 상기 염기성 증기의 pKb는 약0이하-9임을 특징으로 하는 방법
  25. 제13항에 있어서, 상기 기판은 금속, 산화물, 질화물 및/또는 산소질화물 물질로 이루어진 라인의 상승 패턴으로 이루어짐을 특징으로 하는 방법
  26. 제13항에 있어서, 상기 기판은 반도체 재료로 이루어짐을 특징으로 하는 방법
  27. 제13항에 있어서, 상기 기판은 실리콘 혹은 갈륨 비소화물로 이루어짐을 특징으로 하는 방법
  28. 제13항에 있어서, 상기 수증기 대 염기성 증기의 몰비는 약1:3-1:100임을 특징으로 하는 방법
  29. 제13항에 있어서, 상기 전구체 조성물은 흔적 금속 불순물 약250부/조이하를 갖음을 특징으로 하는 방법
  30. 제13항의 방법에 의해 제조된 코팅 기판
  31. a)최소 하나의 알콕시실란;
    물과 알콕시실란에 혼화가능한 C1-C4알킬렌 글리콜의 선형 혹은 분지 C1-C4알킬 에테르로 이루어지며,
    히드록실 농도가 0.0084몰/cm3이하이고, 비점은 대기압에서 약175℃이상이고 중량 평균 분자량은 약120이상인 최소 하나의 상대적으로 저휘발성 용매 조성물;
    상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물보다 비점이 낮은 최소 하나의 상대적으로 고휘발성 용매 조성물;
    임의의 물; 및
    임의의 촉매량의 산;으로 이루어지는 나노다공성 실리카 전구체 조성물을 혼합하여 혼합물을 형성하고 부분 가수분해 및 알콕시실란의 부분 축합을 유발하는 단계;
    b)상대적으로 고휘발성 용매 조성물의 최소 일부분을 증발시키면서 상기 조성물을 반도체 기판상에 부착시키는 단계;
    c)상기 조성물을 수증기와 염기성 증기에 노출하는 단계; 및
    d)상기 상대적으로 저휘발성 용매 조성물을 증발시켜 상대적으로 큰 기공도, 낮은 유전상수, 실리콘 함유 중합체 조성물을 반도체 기판상에 형성하는 단계; 로 이루어지는 공정에 의해 제조된 반도체 소자
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