KR20030094099A - 전자 디바이스 제조 - Google Patents

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KR20030094099A
KR20030094099A KR10-2003-0035664A KR20030035664A KR20030094099A KR 20030094099 A KR20030094099 A KR 20030094099A KR 20030035664 A KR20030035664 A KR 20030035664A KR 20030094099 A KR20030094099 A KR 20030094099A
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dielectric material
layer
dielectric
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KR10-2003-0035664A
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그론벡다나에이.
갤래거마이클케이.
칼버트제프리엠.
프로코포윅즈그레고리피.
애담스티모시쥐.
Original Assignee
쉬플리 캄파니, 엘.엘.씨.
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Abstract

균일하고 핀홀(pinhole)-결함이 없는 유기 폴리실리카 코팅을 침착하기 위한 방법이 제공된다. 이들 방법은 집적회로의 제조시 스핀-온 캡층(spin-on cap layer)으로서의 이들 물질의 용도를 포함한다.

Description

전자 디바이스 제조{Electronic device manufacture}
본 발명은 일반적으로 전자 디바이스의 제조 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 저유전상수 물질을 함유하는 집적회로 디바이스의 제조에 관한 것이다.
전자 디바이스가 더욱 소형화됨에 따라, 전자 산업에서 전자 부품, 예를 들어 집적회로, 회로판, 멀티칩 모듈(multichip module), 칩 시험 장치 등에서 전기성능, 예를 들어 크로스토크(crosstalk) 또는 정전 결합(capacitive coupling)을 떨어뜨리지 않고 회로 밀도(density)를 증가시키며, 그와 동시에 이들 부품에서 시그널 (signal) 전달 속도를 증가시키려는 요구가 계속되고 있다. 이들 목표를 성취하는 하나의 방법은 부품에 사용된, 층간, 또는 금속간, 절연 물질의 유전상수를 감소시키는 것이다.
전자 디바이스, 특히 집적회로의 제조에 있어서 다양한 무기 및 유기 다공성 유전체 물질이 당업계에 잘 알려져 있다. 적합한 무기 유전체 물질은 실리콘 디옥사이드 및 유기 폴리실리카를 포함한다. 적합한 유기 유전체 물질은 폴리이미드, 폴리아릴렌 에테르, 폴리아릴렌, 폴리시아누레이트, 폴리벤즈아졸, 벤조사이클로부텐, 폴리(플루오로알칸)과 같은 불소화 물질 등과 같은 열경화성 수지를 포함한다. 유기 폴리실리카 유전체 중에서, 메틸 실세스퀴옥산과 같은 알킬 실세스퀴옥산이 유전상수가 낮기 때문에 중요성이 증가하고 있다.
층간, 또는 금속간, 절연 물질의 유전상수를 감소시키는 방법은 절연막내에 매우 작고 균일하게 분산된 기공(pore) 또는 보이드(void)를 혼입하는 것이다. 일반적으로, 이러한 다공성 유전체 물질은 먼저 제거가능한 포로겐을 B-단계(staged) 유전체 물질에 혼입시키고, 제거가능한 포로겐을 함유하는 B-단계 유전체 물질을 기판상에 배치하며, B-단계 유전체 물질을 경화시킨 다음, 포로겐을 제거하여 다공성 유전체 물질을 형성함으로써 제조된다. 예를 들어, 미국 특허 제 5,895,263 호(카터(Carter) 등) 및 제 6,271,273 호(유(You) 등)에는 다공성 유기 폴리실리카 유전체 물질을 함유하는 집적회로의 형성방법이 개시되어 있다. 종래의 방법에서,유전체 물질은 전형적으로 경화 공정을 촉매하기 위해 질소와 같은 비-산화 대기하 및 임의로 기상의 아민의 존재하에서 경화된다.
다공성 유전체 물질이 형성된 후, 이것은 패턴화하고 어퍼쳐(aperture)를 에칭하며 임의로 배리어(barrier) 층 및/또는 시드(seed) 층을 도포하고 어퍼쳐를 금속화하거나 충전하며 금속화 층을 평탄화한 다음 캡층 또는 에칭 정지층(etch stop)을 도포하는 통상의 처리 조건에 적용된다. 그 후, 이들 공정 단계는 반복되어 디바이스의 추가의 층을 형성할 수 있다.
유기 폴리실리카 유전체 물질을 포함한 특정 유전체 물질의 단점은 후속 제조 단계에 사용되는 화학적 기계적 평탄화("CMP", chemical mechanical planarization)와 같은 평탄화 기술에 충분한 저항성 또는 이러한 유전체 물질로부터 포토레지스트의 제거동안 산소 플라즈마와 같은 에칭에 충분한 저항성을 제공할 수 없다는 것이다. 이에 대한 하나의 해결책은 목적하는 성질을 제공하기 위해 유전체 물질의 상부에 다른 물질의 층(즉, 캡층)을 사용하는 것이다. 캡층은 특히 다공성 유전체 물질이 사용되는 경우 단일 또는 이중 대머신(damascene) 공정 모두에 유용하다. 이들 층은 임의의 표면 결함을 충전함으로써 유전체 표면을 평탄화하고, 유전체 필름의 표면에 접촉성(connectivity)을 가진 임의의 공극(porosity)을 씰링하도록 유전체보다 더 조밀한 매트릭스를 제공하며(후속 공정으로부터의 잔사의 다공성 유전체내로 침입을 방지함), 후속 도포된 물질의 층과의 접착성을 향상시키고, 후속 공정 단계에 충분한 저항성을 가진 하드마스크(hardmask), 및 광이미지화 패턴, 캡층 및 유전체의 연속 층들사이에 연속적으로 선택적인 패턴을 전사시키도록 그것과 하도층 다공성 유전체 층 사이에 에칭 차이를 제공한다. 적합한 캡층 조성물은 필요한 두께 범위(예, 100 내지 600 Å)에서 양호한 코팅 균일성을 제공할 수 있어야 하며 저유전상수(κ≤3.5)을 가져야 한다.
최근, 폴리(아릴렌 에테르)와 같은 특정 유기 캡층들이 제시되었지만, 전형적인 캡층들은 실리콘 디옥사이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시나이트라이드 등을 기본으로 한다. 예를 들어, 통상의 폴리(아릴렌 에테르) 유전체 물질은 비-다공성 메틸 실세스퀴옥산 캡핑 층을 가질 수 있거나, 다르게는 통상의 메틸 실세스퀴옥산 유전체 층은 비-다공성 폴리(아릴렌 에테르) 캡핑 층을 가질 수 있다. 미국 특허출원 제 2001/0051447 A1호(우사미(Usami))에는 에칭 저항성을 향상시키기 위해 실리콘 옥사이드 캡핑 층을 가진 메틸 실세스퀴옥산 유전체 층이 개시되어 있다.
화학 증착("CVD") 방법이 하도층 유전체 물질위에 캡층을 침착시키는데 통상적으로 사용된다. CVD 방법에 사용되는 캐리어 가스는 아민을 발생시킬 수 있으며, 이는 캡층과 포토레지스트 사이에 배리어 물질을 도포하는 N2O 애슁 단계 (ashing step)의 사용을 필요로 하여 오버레이드(overlaid) 포토레지스트층의 포이즈닝(posioning)을 차례로 야기할 수 있다. 이러한 문제는 캡층 물질에 대한 스핀-온 공정에 의해 제거될 수 있다. 캡층을 침착시키는 스핀-온 방법이 단점이 없는 것은 아니다. 주된 문제는 특히 무기 또는 유기-무기 물질이 캡층으로서 사용되는 경우 캡층 물질의 균일하고 결함없는 코팅을 보장하는 것이다. 메틸 실세스퀴옥산과 같은 유기 폴리실리카 물질은 종종 불량한 코팅 균일성, 핀홀 결함 및 경화동안 균열의 형성을 일으킨다.
따라서, 상기한 문제점을 극복하는, 유전체 물질위에 캡층, 특히 유기 폴리실리카 캡층을 침착하는 방법이 필요하다.
놀랍게도, 알킬 및/또는 아릴 실세스퀴옥산과 같은 유기 폴리실리카 물질을 함유하는 캡층이 스핀-코팅에 의해 유전체 물질위에 쉽게 침착될 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 캡층의 균일하고 핀홀-결함이 없는 코팅이 본 발병에 따라 달성되었다.
본 발명은 a) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 코팅 향상제(coating enhancer)를 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하고; b) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하여 유전체 물질위에 유기 폴리실리카 캡층을 침착시키는 방법을 제공한다.
다른 측면으로, 본 발명은 a) 유전체 물질을 제공하고; b) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 코팅 향상제를 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하며; c) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하는 디바이스의 제조방법을 제공한다.
추가의 측면으로, 본 발명은 a) 유전체 물질을 제공하고; b) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 제거가능한 포로겐을 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하며; c) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하는 디바이스의 제조방법을 제공한다.
또 다른 측면으로, 본 발명은 유기 폴리실리카 유전체 물질의 제 1 층, 및 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 제 2 층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 제거가능한 포로겐을 함유하고 제 1 층위에 배치된 제 2 층을 포함하는 구조를 제공한다. 제 2 층이 적어도 부분적으로 경화되는 구조도 또한 포함된다.
또한, 본 발명에 의해 유기 폴리실리카 유전체 물질의 다공성 제 1 층 및 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층을 포함하는 구조가 제공된다. 바람직하게도, 캡층은 유기 폴리실리카 물질을 포함한다.
또, 본 발명은 유전체 물질의 층 및 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층을 포함한 구조를 제공한다.
제 1 에칭 선택도(etch selectivity)를 가진 유기 폴리실리카 유전체 물질의 다공성 제 1 층 및 제 2 에칭 선택도를 가지며 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층을 포함하고, 에칭 선택도 차이가 10% 이상인 구조가 또한 제공된다.
또 다른 측면으로, 본 발명은 3 이하의 유전상수를 가진 유전체 층 및 2.9 이하의 유전상수를 가지며 유전체 층위에 배치된 유기 폴리실리카 캡층을 포함하는 구조를 제공한다.
도 1은 핀홀 결함을 가진 스핀-코팅된 유기 폴리실리카 캡층(cap layer)의 주사 전자현미경 사진("SEM")이다.
도 2는 3 중량%의 상용화된(compatibilized) 포로겐(porogen)을 함유하는 B-단계 유기 폴리실리카 수지로부터 제조되고, 핀홀 결함을 가진 스핀-코팅된 유기 폴리실리카 캡층의 SEM이다.
도 3은 10 중량%의 상용화된 포로겐을 함유하는 B-단계 유기 폴리실리카 수지로부터 제조되고, 핀홀 결함이 없는 스핀-코팅된 유기 폴리실리카 캡층의 SEM이다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용된 하기 약어들은 달리 명시되지 않는 한 다음과 같은 의미를 갖는다: ℃=섭씨온도; UV=자외선; ㎚=나노미터; g=그램; wt%=중량퍼센트; L=리터; ㎛=마이크론=마이크로미터; rpm=분당 회전수; N=노르말; ca.=대략; DI=이온화; ppm=백만당 부.
용어 "알킬"은 직쇄, 측쇄 및 사이클릭 알킬 그룹을 포함한다. 용어 "포로겐"은 기공 형성 물질, 예를 들어 후속 제거되어 물질에 기공을 생성하는 물질에 분산된 폴리머 물질 또는 입자를 의미한다. 따라서, 용어 "제거가능한 포로겐", "제거가능한 폴리머" 및 "제거가능한 입자"는 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용된다. "다공성"은 예를 들어 포로겐의 사용에 의해 계획적으로 다공성화된 물질을 의미한다. 본원에 사용된 "조밀한(dense)"은 계획적으로 다공성화되지 않은 물질을 의미한다. "가교제(cross-linker)" 또는 "가교결합제(crosslinking agent)"는 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용된다. "폴리머"는 폴리머 및 올리고머를 의미하고, 호모폴리머 및 코폴리머를 또한 포함한다. 용어 "올리고머" 및 "올리고머릭"은 다이머, 트리머, 테트라머 등을 의미한다. "모노머"는 중합될 수 있는, 에틸렌적으로 또는 아세틸렌적으로 불포화된 화합물 또는 축합에 의해 중합될 수 있는 다른 화합물을 의미한다. 이러한 모노머는 축합에 의해 중합될 수 있는 하나 이상의 이중 또는 삼중 결합을 함유한다.
용어 "B-단계"란 경화되지 않은 유기 폴리실리카 물질을 의미한다. "경화되지 않은"이란 중합되거나 경화되어 코팅 또는 필름과 같은 고분자량 물질을 형성할수 있는 물질을 의미한다. 본원에 사용된 "부분적으로 경화된"이란 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 용해시키기에 적합한 용매와 접촉시 필름 두께의 단지 1% 이하가 손실되도록 충분히 경화된 유기 폴리실리카 수지 또는 물질의 필름 또는 코팅을 의미한다. 이러한 부분적으로 경화된 필름 또는 코팅은 후속 공정 단계 동안 추가로 경화될 수 있다. "필름" 및 "층"은 본 명세서 전체에 걸쳐 혼용하여 사용된다. B-단계 물질은 모노머, 올리고머 또는 이들의 혼합물일 수 있다. B-단계 물질은 또한 모노머, 올리고머 또는 모노머와 올리고머의 혼합물과 폴리머 물질의 혼합물을 포함하는 것으로 의도된다.
달리 언급되지 않는 한, 모든 양은 중량 퍼센트이며, 모든 비도 중량에 의한다. 모든 수치 범위는 포괄적이고 임의의 순서로 조합가능하다. 단 이러한 수치 범위는 합하여 100% 이하가 되도록 제한되는 것이 명백하다.
유기 폴리실리카 캡층은 a) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 코팅 향상제를 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하고; b) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하여 유전체 물질위에 침착될 수 있다. 용어 "캡층"은 유전체 물질의 상부에 추가되어 하나 이상의 하기 작용을 수행하는 층을 의미한다: 1) 유전체 물질의 표면 결합을 충진하고; 2) 유전체 필름의 표면에 접촉성을 가진 임의의 공극을 씰링하도록 유전체보다 더 조밀한 매트릭스를 제공하여 후속 공정으로부터의 잔사가 다공성 유전체내로 침입하는 것을 방지하며; 3) 후속 도포된 물질의 층과의 유전체 층의 접착성을향상시키고; 4) 후속 공정 단계에 충분한 저항성을 가진 하드마스크 및 광이미지화 패턴, 캡층 및 유전체의 연속 층들사이에 연속적으로 선택적인 패턴을 전사시키도록 그것과 하도층 다공성 유전체 층 사이에 에칭 차이를 제공한다. 본원에 일반적으로 사용된 용어 "캡층" 은 에칭 정지층, CMP 정지층, 하드마스크 등으로서 작용하는 층을 포함하며, 전형적으로 유전체 또는 절연 층에 도포된다.
본 발명의 캡층 조성물은 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 하나 이상의 코팅 향상제를 포함한다. "유기 폴리실리카 수지" (또는 오가노 실록산)은 실리콘, 탄소, 산소 및 수소 원자를 포함하는 화합물을 의미한다. 예시적인 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (I) 또는 (II)를 가진 하나 이상의 실란의 가수분해물 및 부분 축합물이다:
RaSiY4-a(I)
R1 b(R2O)3-bSi(R3)cSi(OR4)3-dR5 d(II)
상기 식에서, R은 수소, (C1-C8)알킬, (C7-C12)아릴알킬, 치환된 (C7-C12)아릴알킬, 아릴 및 치환된 아릴이고; Y는 임의의 가수분해가능 그룹이며; a는 0 내지 2의 정수이고; R1, R2, R4및 R5는 독립적으로 수소, (C1-C6)알킬, (C7-C12)아릴알킬, 치환된 (C7-C12)아릴알킬, 아릴 및 치환된 아릴로부터 선택되고; R3은 (C1-C10)알킬, -(CH2)h-, -(CH2)h1-Ek-(CH2)h2-, -(CH2)h-Z, 아릴렌, 치환된 아릴렌 및 아릴렌 에테르로부터 선택되며; E는 산소, NR6및 Z로부터 선택되고; Z는 아릴 및 치환된 아릴로부터 선택되며; R6는 수소, (C1-C6)알킬, 아릴 및 치환된 아릴로부터 선택되고; b 및 d는 각각 0 내지 2의 정수이며; c는 0 내지 6의 정수이고; h, h1, h2 및 k는 독립적으로 1 내지 6의 정수이며; 단 R, R1, R3및 R5중 적어도 하나는 수소가 아니다. "치환된 아릴알킬", "치환된 아릴" 및 "치환된 아릴렌"은 다른 치환체 그룹, 예를 들어 시아노, 하이드록시, 머캅토, 할로, (C1-C6)알킬, (C1-C6)알콕시 등에 의해 대체된 하나 이상의 수소를 가진 아릴알킬, 아릴 또는 아릴렌 그룹을 의미한다.
R이 (C1-C4)알킬, 벤질, 하이드록시벤질, 펜에틸 또는 페닐인 것이 바람직하고, 메틸, 에틸, iso-부틸, tert-부틸 또는 페닐인 것이 더욱 바람직하다. 바람직하게도, a는 1이다. Y에 대한 적합한 가수분해가능 그룹은 할로, (C1-C6)알콕시, 아실옥시 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 바람직한 가수분해가능 그룹은 클로로 및 (C1-C2)알콕시이다. 일반식 (I)의 적합한 오가노실란은 메틸 트리메톡시실란, 메틸 트리에톡시실란, 프로필 트리프로폭시실란, 페닐 트리에톡시실란, 톨릴 트리메톡시실란, 톨릴 트리에톡시실란, 프로필 트리프로폭시실란, iso-프로필 트리에톡시실란, iso-프로필 트리프로폭시실란, 에틸 트리메톡시실란, 에틸 트리에톡시실란, iso-부틸 트리에톡시실란, iso-부틸 트리메톡시실란, tert-부틸 트리에톡시실란, tert-부틸 트리메톡시실란, 사이클로헥실 트리메톡시실란, 사이클로헥실 트리에톡시실란, 벤질 트리메톡시실란, 벤질 트리에톡시실란, 펜에틸 트리메톡시실란, 하이드록시벤질 트리메톡시실란, 하이드록시페닐에틸 트리메톡시실란 및 하이드록시페닐에틸 트리에톡시실란을 포함하나 이들에 한정되지 않는다.
일반식 (II)의 오가노실란은 바람직하게는 R1및 R5가 독립적으로 (C1-C4)알킬, 벤질, 하이드록시벤질, 펜에틸 또는 페닐인 것이 바람직하다. 바람직하게도, R1및 R5는 메틸, 에틸, tert-부틸, iso-부틸 및 페닐이다. b 및 d가 독립적으로 1 또는 2인 것이 또한 바람직하다. 바람직하게도, R3은 (C1-C10)알킬, -(CH2)h-, 아릴렌, 아릴렌 에테르 및 -(CH2)h1-E-(CH2)h2이다. 적합한 일반식 (II)의 화합물은 R3이 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 헥실렌, 노보닐렌, 사이클로헥실렌, 페닐렌, 페닐렌 에테르, 나프틸렌 및 -CH2-C6H4-CH2-인 것을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. c가 1 내지 4인 것이 또한 바람직하다.
적합한 일반식 (II)의 오가노실란은 비스(헥사메톡시실릴)메탄, 비스(헥사에톡시실릴)메탄, 비스(헥사페녹시실릴)메탄, 비스(디메톡시메틸실릴)메탄, 비스(디에톡시메틸실릴)메탄, 비스(디메톡시페닐실릴)메탄, 비스(디에톡시페닐실릴)메탄, 비스(메톡시디메틸실릴)메탄, 비스(에톡시디메틸실릴)메탄, 비스(메톡시디페닐실릴)메탄, 비스(에톡시디페닐실릴)메탄, 비스(헥사메톡시실릴)에탄, 비스(헥사에톡시실릴)에탄, 비스(헥사페녹시실릴)에탄, 비스(디메톡시메틸실릴)에탄, 비스(디에톡시메틸실릴)에탄, 비스(디메톡시페닐실릴)에탄, 비스(디에톡시페닐실릴)에탄, 비스(메톡시디메틸실릴)에탄, 비스(에톡시디메틸실릴)에탄, 비스(메톡시디페닐실릴)에탄, 비스(에톡시디페닐실릴)에탄, 1,3-비스(헥사메톡시실릴)프로판, 1,3-비스(헥사에톡시실릴)프로판, 1,3-비스(헥사페녹시실릴)프로판, 1,3-비스(디메톡시메틸실릴)프로판, 1,3-비스(디에톡시메틸실릴)프로판, 1,3-비스(디메톡시페닐실릴)프로판, 1,3-비스(디에톡시페닐실릴)프로판, 1,3-비스(메톡시디메틸실릴)프로판, 1,3-비스(에톡시디메틸실릴)프로판, 1,3-비스(메톡시디페닐실릴)프로판 및 1,3-비스(에톡시디페닐실릴)프로판을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 이들 중 바람직한 것은 헥사메톡시디실란, 헥사에톡시디실란, 헥사페녹시디실란, 1,1,2,2-테트라메톡시-1,2-디메틸디실란, 1,1,2,2-테트라에톡시-1,2-디메틸디실란, 1,1,2,2-테트라메톡시-1,2-디페닐디실란, 1,1,2,2-테트라에톡시-1,2-디페닐디실란, 1,2-디메톡시-1,1,2,2-테트라메틸디실란, 1,2-디에톡시-1,1,2,2-테트라메틸디실란, 1,2-디메톡시-1,1,2,2-테트라페닐디실란, 1,2-디에톡시-1,1,2,2-테트라페닐디실란, 비스(헥사메톡시실릴)메탄, 비스(헥사에톡시실릴)메탄, 비스(디메톡시메틸실릴)메탄, 비스(디에톡시메틸실릴)메탄, 비스(디메톡시페닐실릴)메탄, 비스(디에톡시페닐실릴)메탄, 비스(메톡시디메틸실릴)메탄, 비스(에톡시디메틸실릴)매탄, 비스(메톡시디페닐실릴)메탄 및 비스(에톡시디페닐실릴)메탄이다.
B-단계 유기 폴리실리카 수지가 일반식 (II)를 가진 오가노실란의 하나 이상의 가수분해물 및 부분 축합물을 포함하는 경우, c는 0일 수 있으며 단 R1및 R5중적어도 하나는 수소가 아니다. 별도의 구체예에서, B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (I) 및 (II) 모두를 가진 오가노실란의 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물을 포함한다. 이러한 공가수분해물 및 부분 공축합물에서, 일반식 (II)의 c는 0일 수 있으며 단 R, R1및 R5중 적어도 하나는 수소가 아니다. c가 0인 적합한 일반식 (II)의 실란은 헥사메톡시디실란, 헥사에톡시디실란, 헥사페녹시디실란, 1,1,1,2,2-펜타메톡시-2-메틸디실란, 1,1,1,2,2-펜타에톡시-2-메틸디실란, 1,1,1,2,2-펜타메톡시-2-페닐디실란, 1,1,1,2,2-펜타에톡시-2-페닐디실란, 1,1,2,2-테트라메톡시-1,2-디메틸디실란, 1,1,2,2-테트라에톡시-1,2-디메틸디실란, 1,1,2,2-테트라메톡시-1,2-디페닐디실란, 1,1,2,2-테트라에톡시-1,2-디페닐디실란, 1,1,2-트리메톡시-1,2,2-트리메틸디실란, 1,1,2-트리에톡시-1,2,2-트리메틸디실란, 1,1,2-트리메톡시-1,2,2-트리페닐디실란, 1,1,2-트리에톡시-1,2,2-트리페닐디실란, 1,2-디메톡시-1,1,2,2-테트라메틸디실란, 1,2-디에톡시-1,1,2,2-테트라메틸디실란, 1,2-디메톡시-1,1,2,2-테트라페닐디실란 및 1,2-디에톡시-1,1,2,2-테트라페닐디실란을 포함하나 이들에 한정되지 않는다.
하나의 구체예에서, 특히 적합한 B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (I)을 가진 화합물의 하나 이상의 가수분해물 및 부분 축합물로부터 선택된다. 이러한 B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (III)을 가진다:
((R7R8SiO)c(R9SiO1.5)f(R10SiO1.5)g(SiO2)r)n(III)
상기 식에서, R7, R8, R9및 R10은 독립적으로 수소, (C1-C6)알킬, (C7-C12)아릴알킬, 치환된 (C7-C12)아릴알킬, 아릴 및 치환된 아릴로부터 선택되고; e, g 및 r은 독립적으로 0 내지 1의 수이며; f는 0.2 내지 1의 수이고; n은 3 내지 10,000의 정수이며; 단 e+f+g+r=1이고; 단 R7, R8및 R9중 적어도 하나는 수소가 아니다. 상기 일반식 (III)에서, e, f, g 및 r은 각 성분의 몰비를 나타낸다. 이러한 몰비는 0 내지 1 사이에서 변화될 수 있다. e가 0 내지 0.8 인 것이 바람직하다. g가 0 내지 0.8 인 것이 또한 바람직하다. r이 0 내지 0.8 인 것이 더 바람직하다. 상기 일반식에서, n은 B-단계 물질에서 반복 단위의 수를 말한다. 바람직하게도, n은 3 내지 1,000의 정수이다.
적합한 유기 폴리실리카 수지는 실세스퀴옥산, 부분 축합된 할로실란 또는 알콕시실란, 이를테면 500 내지 약 20,000의 수평균 분자량을 가지며 제어된 가수분해에 의해 부분 축합된 테트라에톡시실란, RSiO3, O3SiRSiO3, R2SiO2및 O2SiR3SiO2조성을 가진 유기적으로 변형된 실리케이트(여기서, R은 유기 치환체임) 및 모노머 단위로서 Si(OR)4를 가진 부분 축합된 오르토실리케이트가 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 실세스퀴옥산은 RSiO1.5(여기서, R은 유기 치환체임)형의 폴리머 실리케이트 물질이다. 적합한 실세스퀴옥산은 메틸 실세스퀴옥산, 에틸 실세스퀴옥산, 프로필 실세스퀴옥산, 부틸 실세스퀴옥산 등과 같은 알킬 실세스퀴옥산; 페닐 실세스퀴옥산 및 톨릴 실세스퀴옥산과 같은 아릴 실세스퀴옥산; 메틸 실세스퀴옥산과페닐 실세스퀴옥산의 혼합물과 같은 알킬/아릴 실세스퀴옥산 혼합물; 및 메틸 실세스퀴옥산과 에틸 실세스퀴옥산과 같은 알킬 실세스퀴옥산의 혼합물이다. B-단계 실세스퀴옥산 물질로는 실세스퀴옥산의 호모폴리머, 실세스퀴옥산의 코폴리머 또는 그의 혼합물이 포함된다. 이러한 물질은 일반적으로 상업적으로 입수가능하거나 공지 방법에 의해 제조될 수 있다.
별도의 구체예에서, 유기 폴리실리카 수지는 상술한 실리콘-함유 모노머 이외에 다양한 다른 모노머를 함유할 수 있다. 예를 들어, 유기 폴리실리카 수지는 가교결합제 및 카보실란 부분을 추가로 포함할 수 있다. 이러한 가교결합제는 본 명세서의 어느 곳에 기술된 가교결합제일 수 있거나 실리콘-함유 물질에 대한 다른 공지된 가교제일 수 있다. 당업자에 의해 가교제 배합물이 사용될 수 있음이 인지될 것이다. 카보실란 부분은 (Si-A)x구조(여기서, A는 치환되거나 비치환된 알킬렌 또는 아릴렌이다)와 같은 (Si-C)x구조를 가진 부분, 이를테면 SiR3CH2-, SiR2CH2-, =SiRCH2- 및 ≡SiCH2-(여기서, R은 통상 수소이지만 유기 또는 무기 래디칼일 수 있다)을 의미한다. 적합한 무기 래디칼은 오가노실리콘, 실록실 또는 실라닐 부분을 포함한다. 이들 카보실란 부분은 전형적으로 복잡한 측쇄 구조가 생성되는 방식으로 "두미(head-to-tail)", 예컨대 Si-C-Si 결합을 가지도록 연결된다. 특히 유용한 카보실란 부분은 반복 단위 (SiHxCH2) 및 (SiHy-1(CH=CH2)CH2)(여기서, x=0 내지 3이고 y=1 내지 3이다)를 가진 것이다. 이들 반복 단위는 1 내지 100,000, 바람직하게는 1 내지 10,000의 수로 유기 폴리실리카 수지에 존재할 수있다. 적합한 카보실란 전구체는 미국 특허 제 5,153,295호(휘트마쉬(Whitmarsh) 등) 및 제 6,395,649호(우(Wu))에 기술된 것이다.
B-단계 유기 폴리실리카 수지가 실세스퀴옥산을 포함하는 것이 바람직하고, 메틸 실세스퀴옥산, 에틸 실세스퀴옥산, 프로필 실세스퀴옥산, iso-부틸 실세스퀴옥산, tert-부틸 실세스퀴옥산, 페닐 실세스퀴옥산, 톨릴 실세스퀴옥산, 벤질 실세스퀴옥산 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 메틸 실세스퀴옥산, 페닐 실세스퀴옥산 및 이들의 혼합물이 특히 적합하다. 다른 유용한 실세스퀴옥산 혼합물은 알킬, 아릴 또는 알킬/아릴 실세스퀴옥산과 하이드리도 실세스퀴옥산의 혼합물을 포함한다. 전형적으로 본 발명에 유용한 실세스퀴옥산은 일반적으로 3 내지 약 10,000의 반복 단위를 가진 올리고머 물질로서 사용된다.
특히 적합한 유기 폴리실리카 B-단계 수지는 일반식 SiY4(여기서, Y는 상술한 바와 같은 가수분해가능 그룹이다)를 가진 하나 이상의 사작용성 (tetrafunctional) 실란 및 일반식 (I) 및/또는 (II)을 가진 하나 이상의 오가노실란의 공가수분해물 및 부분 공축합물이다. 적합한 가수분해가능 그룹은 할로, (C1-C6)알콕시, 아실옥시 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 바람직한 가수분해가능 그룹은 클로로 및 (C1-C2)알콕시이다. 적합한 일반식 SiY4의 사작용성 실란은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라클로로실란 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 공가수분해물 및 부분 공축합물을 제조하기에 특히 적합한 실란 혼합물은 메틸 트리에톡시실란 및 테트라에톡시실란; 메틸 트리메톡시실란 및 테트라메톡시실란; 페닐 트리에톡시실란 및 테트라에톡시실란; 메틸 트리에톡시실란 및 페닐 트리에톡시실란 및 테트라에톡시실란; 에틸 트리에톡시실란 및 테트라메톡시실란; 및 에틸 트리에톡시실란 및 테트라에톡시실란을 포함한다. 사작용성 실란에 대한 이러한 오가노실란의 비는 전형적으로 99:1 내지 1:99, 바람직하게는 95:5 내지 5:95, 더욱 바람직하게는 90:10 내지 10:90, 더욱더 바람직하게는 80:20 내지 20:80이다.
특정 구체예에서, B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 SiY4의 사작용성 실란 및 일반식 (I)의 하나 이상의 오가노실란의 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물로부터 선택된다. 다른 구체예에서, B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 SiY4의 사작용성 실란 및 일반식 (II)의 하나 이상의 오가노실란의 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물로부터 선택된다. 또 다른 구체예에서, B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 SiY4의 사작용성 실란, 일반식 (II)의 하나 이상의 실란 및 일반식 (I)의 하나 이상의 오가노실란의 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물로부터 선택된다. B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (I) 또는 (II)의 하나 이상의 실란의 하나 이상의 가수분해물 및 부분 축합물과 일반식 (I) 또는 (II)의 하나 이상의 실란의 하나 이상의 비가수분해물 및 비축합물을 포함한다. 추가의 구체예에서, B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (II)의 실란 및 일반식 (I)의 하나 이상의 오가노실란의 하나 이상의 가수분해물 및 부분 축합물, 바람직하게는 일반식 SiY4(여기서 Y는 상술한 바와 같다)의 사작용성 실란과 일반식(I)의 하나 이상의 오가노실란의 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물을 포함한다. 바람직하게도, 이러한 B-단계 유기 폴리실리카 수지는 일반식 (II)의 하나 이상의 실란과 일반식 (RSiO1.5)(SiO2)(여기서, R은 상술한 바와 같다)을 가진 하나 이상의 공가수분해물 및 부분 공축합물의 혼합물을 포함한다.
일반식 (I)의 오가노실란이 사작용성 실란과 공가수분해되거나 공축합된 경우, 일반식 (I)의 오가노실란은 일반식 RSiY3을 갖는 것이 바람직하고, 바람직하게는 메틸 트리메톡시실란, 메틸 트리에톡시실란, 에틸 트리메톡시실란, 에틸 트리에톡시실란, 페닐 트리메톡시실란, 페닐 트리에톡시실란 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 사작용성 실란이 테트라메톡시실란 및 테트라에톡시실란으로부터 선택되는 것이 또한 바람직하다.
다른 구체예에서, 특히 유용한 캡층 조성물은 하기 식을 가진 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 포함한다:
상기 식에서,
R 1 및 R2는 각각 독립적으로 하이드록실, 수소, (C1-C6)알킬, (C2-C6)알케닐및 (C1-C6)알킬리딘으로부터 선택되고; x=0.3 내지 0.7이며; y+z=0.3 내지 0.7이고; 여기서 x 및 y+z은 성분들의 몰분률이다. x+y+z가 1이 아니면, 하나 이상의 다른 모노머 단위가 수지에 포함된 것으로 이해된다. 이러한 다른 모노머 단위는 상기 식의 모노머 단위와 공축합될 수 있는 것일 수 있고, 바람직하게는 하나 이상의 상술한 실란이다. 하나의 구체예에서, x+y+z=1이다. 다른 구체예에서, R 1 및 R2는 독립적으로 하이드록실, 수소, 메틸, 에틸, 비닐, 메틸리딘(-CH2-) 및 에틸리딘(-CH2CH2-)으로부터 선택된다. 이러한 식의 특히 유용한 조성물은 R 1 이 메틸이고; R2가 하이드록실이며; x=0.5 내지 0.6 이고; y+z=0.5 내지 0.4인 것이다. 이러한 조성물은 메틸 트리에톡시실란 및 테트라에톡시실란의 공가수분해 또는 공축합에 의해 제조된다. 일반적으로, 상기 식을 갖는 수지는 4,000 내지 100,000의 분자량을 갖는다.
유전체 물질위에 균일하고 핀홀 결함이 없는 유기 폴리실리카 캡층을 제공하는 임의의 화합물이 본 코팅 향상제로서 사용될 수 있다. 본원에 사용된 "핀홀"은 캡층을 통해 상부 표면으로부터 하부 표면으로 연결되어 캡층의 침착을 형성하는 수 옹스트롬 내지 10 ㎚ 직경과 같은 홀을 의미한다. 이러한 핀홀은 전형적으로 실질적으로 원형 단면인 채널(channel)이다. 용어 "핀홀"은 립(rip), 티어(tear) 또는 다른 기계적 결함을 포함하지 않으며, 예를 들어 포로겐의 사용에 의해 계획적으로 형성된 기공을 포함하지 않는다.
일반적으로, 코팅 향상제는 실질적으로 B-단계 물질에서 응집되지 않거나 (non-aggregated) 응괴되지 않는다(non-agglomerated). 이러한 비응집화 또는 비응괴화는 경화되거나 부분 경화된 수지 물질에 킬러(killer)(매우 큰) 기공 또는 채널 형성의 문제를 감소시키거나 방지하며, 코팅 향상제를 B-단계 유기 폴리실리카 수지와 실질적으로 상용화시킴으로써 달성된다. "실질적으로 상용화"란 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 코팅 향상제의 조성물이 약간 흐리거나 약간 불투명하다는 것을 의미한다. 바람직하게도, "실질적으로 상용화"란 B-단계 수지 및 코팅 향상제의 용액중 적어도 하나를 의미하고, B-단계 수지 및 코팅 향상제의 조성물을 포함한 필름 또는 층이 약간 흐리거나 약간 불투명하다. 상용화하기 위해서, 코팅 향상제는 B-단계 수지, B-단계 수지를 용해시키는데 사용되는 용매 또는 둘 다에 가용성 또는 혼화성이어야 한다. 바람직하게도, 코팅 향상제는 B-단계 유기 폴리실리카 수지에 가용성 또는 혼화성이어야 한다.
코팅 향상제는 바람직하게는 제거가능하며, 이는 특정 조건하에서 생성된 캡층으로부터 제거시키기에 충분히 불안정하다는 것을 의미한다. 하나의 구체예에서, 코팅 향상제는 제거되어 기공을 형성하지 않는다. 다른 구체예에서, 코팅 향상제는 제거되어 캡층에 기공을 제공한다. 그 중에서도, 캡층의 목적은 다공성 유전체 층위에 씰링 층을 제공하여 CMP와 같은 특정 공정에 대하여 정지층으로서 작용하는 것이기 때문에, 캡층은 전형적으로 캡층의 목적이 달성될 때까지만 조밀할 필요가 있다. 예를 들어, 캡층이 CMP 정지층인 경우, 디바이스 표면이 평탄화될 때까지 조밀한 상태를 유지하는 것이 필요하다. 이러한 평탄화 후, 캡층은 다공성화 될 수 있다.
예시적인 코팅 향상제는 고비점 용매, 계면활성제 및 제거가능한 폴리머(포로겐)를 포함하나 이들에 한정되지 않는다. "고비점 용매"란 대기압에서 200 ℃ 이상, 바람직하게는 250 ℃ 이상의 비점을 가진 용매를 의미한다. 유용한 계면활성제는 특정 폴리(알킬렌 옥사이드) 부분 또는 실리콘-함유 부분을 포함하는 것이다. 바람직한 폴리(알킬렌 옥사이드)-함유 계면활성제는 에틸렌 옥사이드("EO") 또는 프로필렌 옥사이드("PO") 폴리머 또는 EO/PO의 코폴리머이다. 예시적인 폴리(알킬렌 옥사이드) 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 글리콜이다. 폴리(알킬렌 옥사이드) 계면활성제에 대한 유용한 분자량 범위는 100 내지 50,000, 바람직하게는 200 내지 20,000, 더욱 바람직하게는 250 내지 5000이다. 특히 유용한 폴리(알킬렌 옥사이드) 계면활성제는 독일 루드빅샤펜(Ludwigshafe, Germany)에 소재하는 BASF에 의해 상품명 PLURONIC 및 TETRONIC하에 시판되는 것들이다. 상품명 SILWET하에 시판되는 것들과 같은 다양한 실리콘-함유 계면활성제가 사용될 수 있다.
다양한 제거가능한 폴리머(포로겐)가 코팅 향상제로서 사용될 수 있다. 제거가능한 포로겐은 폴리머(선형, 측쇄 또는 입자)일 수 있거나 유기 폴리실리키 유전체 모노머와 공중합되어 불안정(제거가능한) 성분을 가진 블록 코폴리머를 형성할 수 있다. 이러한 폴리머는 바람직하게는 상술한 바와 같이 상용성이다. 적합한 상용화된 포로겐은 미국 특허 제 6,271,273호(유(You) 등) 및 유럽 특허출원 EP 출원번호 1 088 848호(알렌(Allen) 등)에 기재되어 있는 것들이다. 하나의 구체예에서, 상용화된 포로겐은 중합 단위로서 실릴-함유 모노머 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머로부터 선택된 적어도 하나의 화합물을 포함하는 폴리머이다. 실릴 함유 모노머 또는 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머는 비가교화된 폴리머를 형성하는데 사용될 수 있거나 가교제로서 사용될 수 있거나 둘 다에 사용될 수 있다. 다른 적합한 제거가능한 입자는 미국 특허 제 5,700,844호에 기술된 것들이다.
실리콘을 함유하는 어떤 모노머가 실릴-함유 모노머로서 유용할 수 있다. 이러한 실릴 함유 모노머에서 실리콘 부분은 반응성 또는 비반응성일 수 있다. 예시적인 "반응성" 실릴 함유 모노머로는 하나 이상의 알콕시 또는 아세톡시 그룹을 함유하는 것, 예를 들어 트리메톡시실릴 함유 모노머, 트리에톡시실릴 함유 모노머, 메틸 디메톡시실릴 함유 모노머 등이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 예시적인 "비반응성" 실릴 함유 모노머로는 알킬 그룹, 아릴 그룹, 알케닐 그룹 또는 이들의 혼합물을 함유하는 것들, 예를 들어 트리메틸실릴 함유 모노머, 트리에틸실릴 함유 모노머, 페닐디메틸실릴 함유 모노머 등이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 중합 단위로서 실릴 함유 모노머를 함유하는 폴리머 포로겐에는 실릴 부분을 함유하는 모노머의 중합반응에 의해 제조된 그러한 포로겐을 포함시키고자 한다. 단지 엔드 캐핑 단위로서 실릴 부분을 함유하는 선형 폴리머를 포함시키고자 하는 것은 아니다.
적합한 실릴 함유 모노머로는 비닐트리메틸실란, 비닐트리에틸실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, γ-트리메톡시실릴프로필 (메트)아크릴레이트, 디비닐실란, 트리비닐실란, 디메틸디비닐실란, 디비닐메틸실란, 메틸트리비닐실란,디페닐디비닐실란, 디비닐페닐실란, 트리비닐페닐실란, 디비닐메틸페닐실란, 테트라비닐실란, 디메틸비닐디실록산, 폴리(메틸비닐실록산), 폴리(비닐하이드로실록산), 폴리(페닐비닐실록산), 알릴옥시-tert-부틸디메틸실란, 알릴옥시트리메틸실란, 알릴트리에톡시실란, 알릴트리-iso-프로필실란, 알릴트리메톡시실란, 알릴트리메틸실란, 알릴트리페닐실란, 디에톡시 메틸비닐실란, 디에틸 메틸비닐실란, 디메틸 에톡시비닐실란, 디메틸 페닐비닐실란, 에톡시 디페닐비닐실란, 메틸 비스(트리메틸실릴옥시)비닐실란, 트리아세톡시비닐실란, 트리에톡시비닐실란, 트리에틸비닐실란, 트리페닐비닐실란, 트리스(트리메틸실릴옥시)비닐실란, 비닐옥시트리메틸실란 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다.
본 발명의 포로겐을 형성하는데 유용한 실릴 함유 모노머의 양은 전형적으로 사용되는 모노머의 총 중량을 기준으로 1 내지 99 중량%이다. 실릴 함유 모노머가 1 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 75 중량%의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
적합한 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머로는 폴리(프로필렌 옥사이드) 모노머, 폴리(에틸렌 옥사이드) 모노머, 폴리(에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드) 모노머, 폴리(프로필렌 글리콜)(메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜)알킬 에테르 (메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜)페닐 에테르 (메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 4-노닐페놀 에테르 (메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) (메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 (메트)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) 페닐 에테르 (메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌/에틸렌 글리콜) 알킬 에테르 (메트)아크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 바람직한 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머로는 트리메토일올프로판 에톡실레이트 트리(메트)아크릴레이트, 트리메토일올프로판 프로폭실레이트 트리(메트)아크릴레이트, 폴리(프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트 등이 포함된다. 특히 적합한 폴리(프로필렌 글리콜) 메틸 에테르 아크릴레이트 모노머는 200 내지 2000 범위의 분자량을 갖는 것이다. 본 발명에 유용한 폴리(에틸렌 옥사이드/프로필렌 옥사이드) 모노머는 선형, 블록 또는 그라프트 코폴리머일 수 있다. 이러한 모노머는 전형적으로 1 내지 50, 바람직하게는 2 내지 50의 중합도를 갖는다.
전형적으로, 본 발명의 포로겐에서 유용한 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머의 양은 사용되는 모노머의 총 중량을 기준으로 1 내지 99 중량%이다. 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머의 양은 바람직하게는 2 내지 90 중량%, 보다 바람직하게는 5 내지 80 중량%이다.
실릴 함유 모노머 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머는 단독으로 또는 조합하여 사용되어 본 발명에 따른 포로겐을 형성할 수 있다. 일반적으로, 포로겐을 유전체 매트릭스와 상용화하는데 필요한 실릴 함유 모노머 또는 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머의 양은 매트릭스내에 원하는 포로겐 첨가(loading) 수준, 유기 폴리실리카 유전체 매트릭스의 특정 조성, 및 포로겐 폴리머의 조성에 좌우된다. 실릴 함유 모노머 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머의 배합물이 사용될 경우, 모노머 하나의 양은 다른 모노머의 양이 증가됨에 따라 감소될 수 있다. 따라서, 배합물에서 실릴 함유 모노머의 양이 증가됨에 따라, 배합물에서 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머의 양이 감소될 수 있다.
본 발명에서 포로겐으로서 적합한 폴리머는 중합 단위로서 실릴 함유 모노머 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함한 하나 이상의 에틸렌적으로 또는 아세틸렌적으로 불포화된 모노머로부터 우선적으로 유도되며, 더욱 바람직하게는 하나 이상의 가교결합제를 포함한다. 폴리머 포로겐 입자는 하나 이상의 가교결합제를 함유한다. 하나 이상의 실릴 함유 모노머 또는 하나 이상의 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머 또는 이들의 혼합물과 공중합될 수 있는 적합한 모노머는 (메트)아크릴산, (메트)아크릴아미드, 알킬 (메트)아크릴레이트, 알케닐 (메트)아크릴레이트, 아로마틱 (메트)아크릴레이트, 비닐 아로마틱 모노머, 질소-함유 화합물 및 이들의 티오-유사체, 및 치환된 에틸렌 모노머를 포함하나 이들에 한정되지 않는다.
전형적으로, 본 발명에 유용한 알킬 (메트)아크릴레이트는 (C1-C24)알킬 (메트)아크릴레이트이다. 적합한 알킬 (메트)아크릴레이트로는 "로우 커트(low cut)" 알킬 (메트)아크릴레이트, "미드 커트(mid cut)" 알킬 (메트)아크릴레이트 및 "하이 커트(high cut)" 알킬 (메트)아크릴레이트가 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
"로우 커트" 알킬 (메트)아크릴레이트는 전형적으로 알킬 그룹이 1 내지 6 개의 탄소원자를 함유하는 것이다. 적합한 로우 커트 알킬 (메트)아크릴레이트로는 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 헥실메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트, 사이클로헥실 아크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
"미드 커트" 알킬 (메트)아크릴레이트는 전형적으로 알킬 그룹이 7 내지 15 개의 탄소원자를 함유하는 것이다. 적합한 미드 커트 알킬 (메트)아크릴레이트로는 2-에틸헥실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 옥틸 메타크릴레이트, 데실 메타크릴레이트, 이소데실 메타크릴레이트, 운데실 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트(또한 라우릴 메타크릴레이트로서 공지), 트리데실 메타크릴레이트, 테트라데실 메타크릴레이트(또한 미리스틸 메타크릴레이트로서 공지), 펜타데실 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 특히 유용한 혼합물에는 도데실-펜타데실 메타크릴레이트, 도데실, 트리데실, 테트라데실 및 펜타데실 메타크릴레이트의 선형 및 측쇄 이성체의 혼합물; 및 라우릴-미리스틸 메타크릴레이트가 포함된다.
"하이 커트" 알킬 (메트)아크릴레이트는 전형적으로 알킬 그룹이 16 내지 24 개의 탄소원자를 함유하는 것이다. 적합한 하이 커트 알킬 (메트)아크릴레이트로는 헥사데실 메타크릴레이트, 헵타데실 메타크릴레이트, 옥타데실 메타크릴레이트, 노나데실 메타크릴레이트, 코실 메타크릴레이트, 에이코실 메타크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들에 한정되지 않는다. 특히 유용한 하이 커트 알킬 (메트)아크릴레이트의 혼합물에는 헥사데실, 옥타데실, 코실 및 에이코실 메타크릴레이트의 혼합물인 세틸-에이코실 메타크릴레이트; 및 헥사데실 및 옥타데실 메타크릴레이트의 혼합물인 세틸-스테아릴 메타크릴레이트가 포함되나 이들에 한정되지않는다.
상기 언급된 미드-커트 및 하이-커트 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 일반적으로 공업용 장쇄 지방족 알콜을 사용하여 표준 에스테르화 방법에 의해 제조되며, 상업적으로 입수가능한 알콜은 알킬 그룹에 10 내지 15 또는 16 내지 20 개의 탄소원자를 함유하는 다양한 사슬 길이의 알콜 혼합물이다. 이러한 알콜의 예로 비스타 케미칼 캄파니(Vista Chemical Company)로부터의 각종 지글러(Ziegler) 촉매화된 ALFOL 알콜, 즉 ALFOL 1618 및 ALFOL 1620, 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)로부터의 각종 지글러 촉매화된 NEODOL 알콜, 즉 NEODOL 25L, 및 프록터 앤드 갬플(Proctor & Gamble)의 TA-1618 및 CO-1270과 같은 천연 유도된 알콜이 있다. 결과적으로, 본 발명의 목적을 위해, 알킬 (메트)아크릴레이트는 상기 명명된 개별적인 알킬 (메트)아크릴레이트 제품뿐만 아니라 상기 명명된 특정 알킬 (메트)아크릴레이트를 다량 함유하는 알킬 (메트)아크릴레이트의 혼합물도 포함한다.
본 발명에 유용한 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 단일 모노머 또는 알킬 부분에 상이한 수의 탄소원자를 갖는 혼합물일 수 있다. 또한, (메트)아크릴아미드 및 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 임의로 치환될 수 있다. 적합한 임의로 치환된 (메트)아크릴아미드 및 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머로는 하이드록시 (C2-C6)알킬 (메트)아크릴레이트, 디알킬아미노(C2-C6)알킬 (메트)아크릴레이트, 디알킬아미노(C2-C6)알킬 (메트)아크릴아미드가 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
치환된 알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 알킬 래디칼에 하나 이상의 하이드록실 그룹을 갖는 것, 특히 하이드록실 그룹이 알킬 래디칼의 β-위치(2-위치)에 있는 것이다. 적합한 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트 모노머는 치환된 알킬 그룹이 측쇄 또는 비측쇄 (C2-C6)알킬인 것을 포함한다. 예시적인 하이드록시알킬 (메트)아크릴레이트 모노머로는 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필 메타크릴레이트, 1-메틸-2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시프로필 아크릴레이트, 1-메틸-2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시부틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시부틸 아크릴레이트 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이들로 한정되지 않는다.
다른 치환된 (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴아미드 모노머는 알킬 래디칼에 디알킬아미노 그룹 또는 디알킬아미노알킬 그룹을 갖는 것을 포함한다. 이러한 치환된 (메트)아크릴레이트 및 (메트)아크릴아미드의 예로는 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노프로필 메타크릴아미드, N,N-디메틸아미노부틸 메타크릴아미드, N,N-디에틸아미노에틸 메타크릴아미드, N,N-디에틸아미노프로필 메타크릴아미드, N,N-디에틸아미노부틸 메타크릴아미드, N-(1,1-디메틸-3-옥소부틸)아크릴아미드, N-(1,3-디페닐-1-에틸-3-옥소부틸)아크릴아미드, N-(1-메틸-1-페닐-3-옥소부틸)메타크릴아미드 및 2-하이드록시에틸 아크릴아미드, 아미노에틸 에틸렌 우레아의 N-메타크릴아미드, N-메타크릴옥시 에틸 모르폴린, 디메틸아미노프로필아민의N-말레이미드가 포함되나 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에서 유용한 그 밖의 다른 치환된 (메트)아크릴레이트 모노머는 γ-프로필 트리(C1-C6)알콕시실릴 (메트)아크릴레이트, γ-프로필 트리(C1-C6)알킬실릴 (메트)아크릴레이트, γ-프로필 디(C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬실릴 (메트)아크릴레이트, γ-프로필 디(C1-C6)알킬(C1-C6)알콕시실릴 (메트)아크릴레이트, 비닐 트리(C1-C6)알콕시실릴 (메트)아크릴레이트, 비닐 디(C1-C6)알콕시(C1-C6)알킬실릴 (메트)아크릴레이트, 비닐 (C1-C6)알콕시디(C1-C6)알킬실릴 (메트)아크릴레이트, 비닐 트리(C1-C6)알킬실릴 (메트)아크릴레이트 및 이들의 혼합물과 같은 실리콘-함유 모노머이다.
본 발명에서 불포화된 모노머로서 유용한 비닐 아로마틱 모노머로는 스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔,p-메틸스티렌, 에틸비닐벤젠, 비닐나프탈렌, 비닐크실렌 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이들로 한정되지 않는다. 비닐 아로마틱 모노머로는 또한 그의 상응하는 치환된 카운터파트(counterpart), 예를 들어 할로겐화 유도체, 즉 불소, 염소 또는 브롬과 같은 하나 이상의 할로겐 그룹을 함유하는 것; 및 니트로, 시아노, (C1-C10)알콕시, 할로(C1-C10)알킬, 카브(C1-C10)알콕시, 카복시, 아미노, (C1-C10)알킬아미노 유도체 등이 포함된다.
본 발명에서 불포화된 모노머로서 유용한 질소-함유 화합물 및 그의 티오-유사체로는 2-비닐피리딘 또는 4-비닐피리딘과 같은 비닐피리딘; 2-메틸-5-비닐피리딘, 2-에틸-5-비닐피리딘, 3-메틸-5-비닐피리딘, 2,3-디메틸-5-비닐피리딘 및 2-메틸-3-에틸-5-비닐피리딘과 같은 저급알킬 (C1-C8)치환된 N-비닐피리딘; 메틸-치환된 퀴놀린 및 이소퀴놀린; N-비닐카프로락탐; N-비닐부티로락탐; N-비닐피롤리돈; 비닐 이미다졸; N-비닐 카바졸; N-비닐-숙신이미드; (메트)아크릴로니트릴;o-,m- 또는p-아미노스티렌; 말레이미드, N-비닐-옥사졸리돈; N,N-디메틸 아미노에틸-비닐에테르; 에틸-2-시아노 아크릴레이트; 비닐 아세토니트릴; N-비닐프탈이미드; N-비닐-티오-피롤리돈, 3-메틸-1-비닐-피롤리돈, 4-메틸-1-비닐-피롤리돈, 5-메틸-1-비닐-피롤리돈, 3-에틸-1-비닐-피롤리돈, 3-부틸-1-비닐-피롤리돈, 3,3-디메틸-1-비닐-피롤리돈, 4,5-디메틸-1-비닐-피롤리돈, 5,5-디메틸-1-비닐-피롤리돈, 3,3,5-트리메틸-1-비닐-피롤리돈, 4-에틸-1-비닐-피롤리돈, 5-메틸-5-에틸-1-비닐-피롤리돈 및 3,4,5-트리메틸-1-비닐-피롤리돈과 같은 N-비닐-피롤리돈; 비닐 피롤; 비닐 아닐린; 및 비닐 피페리딘이 포함되지만, 이들로 한정되지 않는다.
본 발명에서 불포화된 모노머로서 유용한 치환된 에틸렌 모노머로는 비닐 아세테이트, 비닐 포름아미드, 비닐 클로라이드, 비닐 플루오라이드, 비닐 브로마이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐리덴 플루오라이드 및 비닐리덴 브로마이드가 포함되나 이들로 한정되지 않는다.
본 발명에서 포로겐으로서 유용한 폴리머는 다양한 중합반응 기술, 이를테면 용액 중합반응 또는 에멀젼 중합반응, 바람직하게는 용액 중합반응에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 폴리머는 음이온성 중합반응 또는 자유 래디칼 중합반응 기술을 사용하여 제조되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 유용한 용액 폴리머는 직쇄, 측쇄 또는 그라프트일 수 있으며 코폴리머 또는 호모폴리머일 수 있다. 특히 적합한 용액 폴리머로는 가교결합된 코폴리머가 포함된다. 전형적으로는, 이들 포로겐 폴리머의 분자량 범위는 5,000 내지 1,000,000 이다. 예시적은 분자량 범위는 10,000 내지 500,000, 및 10,000 내지 100,000이다. 이들 물질의 다분산도 (polydispersity)는 1 내지 20, 바람직하게는 1.001 내지 15, 더욱 바람직하게는 1.001 내지 10이다.
본 발명의 용액 폴리머는 일반적으로 비수용성 용매에서 제조된다. 이러한 중합반응에 적합한 용매는 당업자들에게 잘 알려져 있다. 이러한 용매의 일예는 탄화수소, 이를테면 알칸, 불소화 탄화수소, 및 아로마틱 탄화수소, 에테르, 케톤, 에스테르, 알코올 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다. 특히 적합한 용매는 도데칸, 메시틸렌, 크실렌, 디페닐 에테르, 감마-부티로락톤, 에틸 락테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 카프로락톤, 2-헵타논, 메틸이소부틸 케톤, 디이소부틸케톤, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 데카놀, 및 t-부타놀을 포함한다.
본 발명의 용액 폴리머는 미국 특허 제 5,863,996호(그라함(Graham)) 및 유럽 특허출원 제 1 088 848호(알렌(allen) 등)에 기재된 방법과 같은 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 본 발명에서 유용한 에멀젼 폴리머는 일반적으로 알렌 등이 기술한 방법에 의해 제조된다.
본 발명의 폴리머 입자 포로겐은 가교결합된 폴리머 사슬을 포함한다. 본발명에서 일정량의 가교제를 사용하는 것이 적합하다. 전형적으로, 본 발명의 포로겐은 포로겐의 중량을 기준으로, 적어도 1 중량%의 가교제를 함유한다. 포로겐의 중량을 기준으로 100%를 포함하여 그 이하의 가교제가 본 발명의 입자에 효과적으로 사용될 수 있다. 가교제의 양은 1 내지 80%가 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 내지 60%이다. 포로겐내 가교제의 양이 증가함에 따라 유전체 매트릭스로부터 포로겐을 제거하기 위한 조건이 변화될 수 있음이 당업자들에 의해 인지될 것이다.
본 발명에서 유용한 적합한 가교제로는 디-, 트리-, 테트라- 또는 고급 다작용성 에틸렌적으로 불포화된 모노머가 포함된다. 본 발명에서 유용한 가교제의 일예는 트리비닐벤젠, 디비닐톨루엔, 디비닐피리딘, 디비닐나프탈렌 및 디비닐크실렌; 및 이를테면 에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디비닐 에테르, 트리비닐사이클로헥산, 알릴 메타크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 디비닐 벤젠, 글리시릴 메타크릴레이트, 2,2-디메틸프로판, 1,3-디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 200 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 디아크릴레이트, 에톡실화 비스페놀 A 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 600 디메타크릴레이트, 폴리(부탄디올) 디아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리에톡시 트리아크릴레이트, 글리세릴 프로폭시 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 디펜타에리트리톨 모노하이드록시펜타아크릴레이트, 및 이들의 혼합물이 포함되나 이들로만 한정되지 않는다. 가교결합을 수행할 수 있는 실릴 함유 모노머, 이를테면 디비닐실란, 트리비닐실란, 디메틸디비닐실란, 디비닐메틸실란, 메틸트리비닐실란, 디페닐디비닐실란, 디비닐페닐실란, 트리비닐페닐실란, 디비닐메틸페닐실란, 테트라비닐실란, 디메틸비닐디실록산, 폴리(메틸비닐실록산), 폴리(비닐하이드로실록산), 폴리(페닐비닐실록산), 테트라알릴실란, 1,3-디메틸 테트라비닐디실록산, 1,3-디비닐 테트라메틸디실록산 및 이들의 혼합물을 포함하나 이들로만 한정되지 않는 것들이 가교제로서 또한 사용될 수 있다.
실질적으로 상용화된 포로겐은 전형적으로 5,000 내지 1,000,000, 예를들어 10,000 내지 500,000, 더욱 전형적으로는 10,000 내지 100,000 범위의 분자량을 가진다. 이들 물질의 다분산도의 범위는 1 내지 20, 바람직하게는 1.001 내지 15, 더욱 바람직하게는 1.001 내지 10이다. 전형적으로, 상술한 가교된 폴리머 포로겐 입자에 유용한 입도는 0.5 내지 1000 ㎚ 범위의 평균 입도를 가진 것과 같이 1,000 ㎚ 이하이다. 평균 입도의 범위가 0.5 내지 200 ㎚, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 50 ㎚, 가장 바람직하게는 1 내지 20 ㎚인 것이 바람직하다.
불안정 성분을 가진 적합한 블록 코폴리머는 미국 특허 제 5,776,990호 및 제 6,093,636호에 기술된 것이다. 이러한 블록 코폴리머는 예를 들어 기공 형성 물질로서, 작용화된 지방족 에스테르가 유리화 폴리머 매트릭스에 도입되어, 즉 이와 공중합되도록 적절한 반응성 그룹에 의해 추가로 작용화되는 작용기를 갖는 고도의 측쇄 지방족 에스테르를 사용하여 제조될 수 있다.
제거가능한 포로겐이 블록 코폴리머의 성분이 아닌 경우, 이들은 당업계에 공지된 방법에 의해 B-단계 유전체 물질과 조합될 수 있다. 전형적으로, B-단계 물질을 처음에 적합한 용매, 이를테면 메틸 이소부틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 2-헵타논, γ-부티로락톤, γ-카프로락톤, 에틸 락테이트 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, 디페닐 에테르, 아니솔, n-아밀 아세테이트, n-부틸 아세테이트, 사이클로헥사논, N-메틸-2-피롤리돈, N,N'-디메틸프로필렌우레아, 메시틸렌, 크실렌, 또는 이들의 혼합물에 용해시켜 용액을 형성한다. 그 후 포로겐을 이 용액내에 분산시키거나 용해시킨다. 그 후 생성된 조성물(예를 들어, 분산액, 현탁액 또는 용액)을 B-단계 유전체 물질을 침착하는, 당업계에 공지된 방법에 의해 기판상에 침착시킨다.
코팅 향상제는 전형적으로 목적하는 균일하고 핀홀 결함이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 B-단계 유기 폴리실리카 수지에 첨가된다. 예를 들어, 코팅 향상제는 B-단계 물질의 중량을 기준으로 하여 1 내지 90 중량%, 바람직하게는 ＞3 중량%, 더욱 바람직하게는 5 중량% 이상, 더욱더 바람직하게는 10 중량% 이상의 양으로 B-단계 물질에 첨가될 수 있다. 사용될 수 있는 코팅 향상제의 양에 대한 실제 상한은 없다. 목적하는 캡층의 품질을 제공하는 가장 적은 양의 코팅 향상제를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 특정 코팅 향상제는 캡층의 유전상수를 높일 수 있다. 전반적으로 저유전상수가 디바이스에 대하여 바람직하기 때문에, 유전체 층-캡층 스택(stack)의 전반적인 유전상수를 불필요하게 증가시키는 것을 방지하기 위해 목적하는 핀홀 결함이 없는 캡층을 제공하는데 필요한 최소량의 코팅 강화제가 바람직하다. 다르게는, 다공성 캡층을 제공할 수 있는 제거가능한 포로겐과 같은 코팅 향상제를 사용하여 캡층의 유전상수 및 유전체 층-캡층 스택의 전반적인 유전상수를 낮출 수 있는 것이 바람직할 수 있다. 상용화된 폴리머 포로겐이 코팅 향상제로서 사용된 경우, 바람직하게는 >3 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 중량%, 더욱더 바람직하게는 8 내지 15 중량%의 양으로 사용된다.
캡층 조성물은 하나 이상의 유기 용매를 추가로 포함할 수 있다. 용매가 바람직하다. B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 코팅 향상제를 용해, 분산, 현탁시키거나 이를 기판에 전달할 수 있는 임의의 용매가 적합하다. 이러한 유기 용매는 당업계에 잘 알려져 있으며, 케톤, 예를 들어 메틸이소부틸 케톤, 디이소부틸 케톤, 사이클로헥사논 및 헵타논, 락톤, 예를 들어 γ-부티로락톤 및 γ-카프로락톤, 에스테르, 예를 들어 에틸 락테이트, 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, n-아밀 아세테이트 및 n-부틸 아세테이트, 에테르, 예를 들어 디페닐 에테르 및 아니솔, 글리콜 에테르, 예를 들어 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르, N-메틸-2-피롤리돈, N,N'-디메틸프로필렌우레아, 아로마틱 탄화수소, 예를 들어 메시틸렌, 톨루엔 및 크실렌, 및 용매의 혼합물을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 다르게는,용매는 목적하는 용해 특성을 제공하도록 하나 이상의 공용매 또는 첨가제와 함께 고압 가스, 예를 들어 초임계 이산화탄소로 구성될 수 있다. 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 물질 및 하나 이상의 유기 용매를 포함한 조성물이 기판상에 배치되는 것이 바람직하다. 일단 이러한 조성물이 기판에 배치되면, 용매는 B-단계 유기 폴리실리카 물질을 경화하는 단계 동안 또는 그 이전에 제거될 수 있다.
캡층 조성물은 하나 이상의 추가의 성분, 예를 들어 무기 화합물을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 무기 화합물은 실리카, 알루미나, 세리아, 지르코니아, 실리콘 카바이드, 실리콘 나이트라이드 등을 포함하나 이들에 한정되지 않으며, 이들의 혼합물을 포함한다. 이러한 무기 입자는 매우 미세한 (극미세) 분말, 졸, 콜로이드 또는 임의의 다른 형태일 수 있다. 예로서, 실리카, 알루미나 및 지르코니아는 산소 및 수소를 가스상의 실리콘 클로라이드, 알루미늄 클로라이드 또는 티타늄 클로라이드와 반응시키는 훈증 방법(fumed method)에 의해 합성될 수 있다. 졸-겔 방법이 또한 사용될 수 있다. 이 방법에서, 금속 알콕시드, 예를 들어 테트라에톡시실란 또는 알루미늄 알콕시드가 가수분해되고 축합반응이 수행된다. 콜로이드성 실리카는 실리카 입자가 5 내지 30 ㎚, 바람직하게는 10 내지 20 ㎚의 평균 직경을 가지며, 예를 들어 10 내지 40% 범위의 고체를 함유하는, 친수성 유기 용매중의 고순도의 규산 무수물의 분산액이다. 콜로이드성 실리카, 예를 들어 메탄올 실리카 졸 또는 iso-프로판올 실리카 졸, 및 콜로이드성 알루미나는 일반적으로 예를 들어 닛산 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Nissan Chemical Industries Ltd.)로부터 상업적으로 입수가능하다.
다르게는, 무기 화합물은 상술한 실리콘-함유 모노머, 올리고머 또는 폴리머중 어느 것과 공중합되거나 공가수분해될 수 있다. 금속 알콕시드는 전형적으로 공중합반응 또는 공가수분해반응에 사용하기 위한 무기 화합물로서 사용된다. 세륨 알콕시드, 알루미늄 알콕시드 및 지르코늄 알콕시드가 본 적용에 가장 유용한 금속 알콕시드이다. 유용한 알콕시드 부분은 (C1-C6)알콕시드, 더욱 특히는 (C1-C3)알콕시드이다.
B-단계 유기 폴리실리카 수지를 위한 하나 이상의 안정화 화합물이 또한 캡층 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 안정화 화합물은 전형적으로 조기 축합반응 또는 중합반응에 대하여 유기 폴리실리카 수지를 안정화시킨다. 적합한 안정화 화합물은 2 개 이상의 탄소를 가지며 pKa가 1 내지 4인 유기산, 및 킬레이트제로서 작용할 수 있는 유기산을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 이러한 안정화 화합물의 양은 1 내지 10,000 ppm, 바람직하게는 5 내지 5000 ppm의 범위이다.
본 캡층 조성물에 첨가될 수 있는 다른 임의의 성분은 구리 킬래이트제, 염기 경화제, 산 경화제 등을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 임의의 유용한 구리 킬레이트제, 예를 들어 하이드록실아민, 하이드록실아민 유도체, 벤조트리아졸 등이 사용될 수 있다. 염기 경화제는 염기, 서멀 베이스(thermal base) 발생제 및 포토베이스(photobase) 발생제를 포함한다. 특정 산과 염기의 착체가 또한 적합한 염기 경화제일 수 있다. 이러한 염기 경화제는 당업자들에게 잘 알려져 있다. 산 경화제는 서멀 애시드 발생제 및 포토애시드(photoacid) 발생제를 포함한다. 유용한 산 경화제는 당업자들에게 잘 알려져 있다. 조성물에 존재하는 이러한 임의의 염기 및 산 경화제의 양은 전형적으로 촉매량과 같이 소량이며, 당업자들의 능력 범위내에 있다.
캡층 조성물은 임의의 적합한 수단, 예를 들어 비한정적인 스핀 코팅, 스프레이 코팅 또는 닥터 블레이딩(doctor blading)에 의해 유전체 기판상에 배치될 수 있다. 스핀 코팅이 바람직하다. 이러한 배치 수단은 전형적으로 B-단계 물질의 필름, 층 또는 코팅을 제공한다. 유전체 기판은 부분적으로 경화되거나 완전히 경화될 수 있다. 유전체 기판이 캡층 조성물과의 혼합을 방지하도록 충분히 경화되는 것이 유일한 관심사이다.
전자 디바이스, 예를 들어 집적회로의 제조에 사용되는 임의의 유전체 물질이 본 발명의 캡층에서 유리할 수 있다. 적합한 유전체 물질은 유기 폴리실리카 물질, 실리콘 디옥사이드, 불소화 실리코 디옥사이드, 벤조사이클로부텐, 폴리(아릴렌 에테르), 폴리(아릴 에스테르), 폴리(에테르 케톤), 폴리카보네이트, 폴리이미드, 불소화 폴리이미드, 폴리노보넨, 폴리아로마틱 탄화수소, 예를 들어 폴리나프탈렌, 폴리퀴녹살린, 폴리(과불소화 탄화수소), 예를 들어 폴리(테트라플루오로에틸렌), 및 폴리벤족사졸을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 적합한 유기 폴리실리카 유전체 물질은 상술한 조성물을 갖는 어떤 것이다. 바람직하게도, 유전체는 다공성이다. 다공성 유기 폴리실리카 유전체는 잘 알려져 있으며, 미국 특허 제 6,271,273 호(유(You) 등) 및 제 5,895,263 호(카터(Carter) 등)에 개시되어 있다. 하나의 구체예에서, 유전체 물질은 전자 디바이스의 추가의 공정 동안, 즉 도포된 캡층의 경화 후 후속하여 선택적으로 제거될 수 있는 열분해성 물질이다. 적합한 열분해성 폴리머는 미국 특허 제 6,165,890호(콜(Kohl) 등)에 개시된 것이다.
일단 캡층 조성물이 유전체 기판에 도포되면, 용매를 예를 들어 90 내지 150 ℃의 온도에서 10 내지 120 초동안 가열하여 제거한다. 그 후, 캡층을 전형적으로 150 내지 250 ℃의 온도에서 10 내지 360 초동안 소프트 베이킹하여 캡층을 적어도 부분적으로 경화시킨다.
충분한 캡층 조성물을 전형적으로 유전체 기판에 도포하여 목적하는 두께의 캡층을 제공한다. 전형적인 두께 범위는 100 내지 1000 Å이고 바람직하게는 400 내지 600 Å이다.
하나보다 많은 캡층이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 예를 들어, 제 2 캡층이 본 캡층에 도포되어 이중의 캡층 구조를 제공할 수 있다. 제 2 캡층은 유기 폴리실리카 캡층, 실리콘 디옥사이드, 실리콘 카바이드, 실리콘 옥시나이트라이드, 실리콘 나이트라이드, 실리콘 옥시카바이드, 폴리아릴렌 에테르 등과 같은 통상의 캡층일 수 있다. 다르게는, 본 유기 폴리실리카 캡층은 이중 캡층 구조중 제 2 캡층(또는 세 개의 캡층 구조중 제 2 또는 제 3 캡층 등)으로서 사용될 수 있다. 이러한 적용에서, 본 유기 폴리실리카 캡층 조성물은 유전체 층위에 배치된 캡층위에 배치된다. 하나의 구체예에서, 두 개의 유기 폴리실리카 캡층이 사용되는 경우, 제 1(또는 유전체 층에 인접한 캡층) 캡층이 제 2(또는 상부) 캡층보다 높은 실리콘 카바이드 함량을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서 코팅 향상제로서 유용하기 위해서, 이러한 화합물은 최종 경화후 캡층에 존재하더라도, 캡층의 특성을 간섭하거나 악영향을 미쳐서는 않된다. 바람직하게도, 이러한 코팅 향상제는 유기 폴리실리카 물질에 악영향을 미치지 않는 조건하에서 적어도 부분적으로 제거가능하고, 바람직하게는 실질적으로 제거가능하며, 더욱 바람직하게는 완전히 제거가능하다. 코팅 향상제는 캡층 물질의 완전 또는 최종 경화 이전, 경화동안, 경화후에 제거될 수 있다. 바람직하게도, 코팅 향상제는 유기 폴리실리카 캡층 물질을 완전 경화(최종 경화)하는 단계 이전 또는 그 단계 동안 제거되며, 더욱 바람직하게는 최종 경화 단계동안 제거된다. 캡층이 그의 작용성을 달성하기 위해 조밀할 필요가 있는 경우, 코팅 향상제는 전형적으로 이러한 작용성이 달성된 후 제거된다. "제거가능한"이란 코팅 향상제가 이후 제거될 수 있는 휘발성 성분 또는 단편내로 휘발되거나 탈중합되거나 분해되는 것을 의미한다. 유기 폴리실리카 물질을 실질적으로 분해시키지 않으면서 코팅 향상제를 적어도 부분적으로 제거하는, 즉 5 중량% 미만의 유전체 물질이 손실되는 임의의 공정 및 조건이 사용될 수 있다. 코팅 향상제가 실질적으로 제거되는 것이 바람직하다. 코팅 향상제를 제거하는 적합한 방법은 포로겐의 제거에 사용되는 방법이다. 전형적인 제거 방법은 비한정적인 액티닉(actinic), IR, 마이크로웨이브, UV, x-선, 감마선, 알파입자, 중성자빔 또는 전자빔과 같은 조사선, 압력, 진공 또는 열에 노출을 포함하나 이들에 한정되지 않는다. 열 및 액티닉 조사선의 조합과 같이 코팅 향상제를 제거할 수 있는 하나 이상의 방법이 사용될 수 있음이 인지될 것이다. 유기 폴리실리카 물질를 열 또는 UV 선에 노출시켜 코팅 향상제를 제거하는 것이 바람직하다. 원자 분리(atom abstraction)와 같은, 다른 코팅 향상제 제거 방법이 사용될 수 있음이 당업자들에 의해 인지될 것이다.
코팅 향상제는 진공, 질소, 아르곤, 질소와 수소의 혼합물, 예를 들어 형성 가스 또는 다른 불활성 또는 환원 대기, 공기 및 산화 대기하에서 열적으로 제거될 수 있다. 코팅 향상제는 유기 폴리실리카 물질의 열분해 온도보다 낮고 열경화 온도보다 높은 임의의 온도에서 제거될 수 있다. 전형적으로, 폴리머 포로겐 코팅 향상제는 150 내지 450 ℃의 범위, 바람직하게는 250 내지 425 ℃의 범위의 온도에서 제거될 수 있다. 바람직한 열 제거 조건하에서, 유기 폴리실리카 물질은 350 내지 400 ℃의 온도로 가열된다. 코팅 향상제의 특정 제거 온도가 코팅 향상제의 조성에 따라 변할 것임이 당업자들에 의해 인지될 것이다. 이러한 열처리는 오븐 또는 마이크로웨이브의 수단에 의해 제공될 수 있다. 전형적으로, 본 발명의 코팅 향상제는 1 내지 120 분 범위의 시간 동안 열경화시 제거된다. 유기 폴리실리카 물질로부터 제거 후, 0 내지 20 중량%의 코팅 향상제가 전형적으로 다공성 유기 폴리실리카 물질에 잔존한다. 다른 구체예에서, 코팅 향상제가 조사선에 노출에 의해 제거될 경우, 코팅 향상제는 전형적으로 질소와 같은 불활성 대기하에서 비한정적인 가시광선 또는 자외선과 같은 조사선원에 노출된다.
하나의 구체예에서, 코팅 향상제는 부분적으로 경화된 캡층으로부터 제거된다. 이 공정에서, 캡층은 목적하는 경화 온도, 예를 들어 350 내지 500 ℃, 바람직하게는 400 내지 475 ℃에서 유기 폴리실리카 경화 공정을 완료하기에 충분한 시간동안 노(furnace)에서 가열된다. 상기 시간은 당업자들에게 잘 알려져 있다. 이러한 최종 경화 단계동안, 코팅 향상제가 또한 제거될 수 있다. 일반적으로, 이러한 휘발성 물질이 충분히 경화된 유전체 물질로부터 제거될 경우, 기공 또는 보이드가 잔존한다. 따라서, 다공성 유기 폴리실리카 캡층이 수득된다.
이러한 다공성 유기 폴리실리카 캡층내 기공의 크기는 특히 코팅 향상제가 포로겐 입자일 경우 사용된 코팅 향상제 크기와 실질적으로 동일하다. 제거가능한 코팅 향상제에 의해 만들어진 다공성 유기 폴리실리카 물질내 기공의 기공 크기는 0.5 내지 1000 ㎚, 바람직하게는 0.5 내지 200 ㎚, 더욱 바람직하게는 1 내지 50 ㎚, 더욱더 바람직하게는 1 내지 20 ㎚이다.
본 발명은 유전체 물질의 제 1 층 및 유전체 층위에 배치된 다공성 캡층을 포함하는 구조를 제공한다. 이러한 캡층은 전형적으로 사용된 포로겐 양과 실질적으로 동등한 다공도를 가진다. 캡층은 바람직하게는 유기 폴리실리카 캡층이다. 유전체 층이 다공성인 것이 또한 바람직하다. 이러한 구조에서 유전체 층은 유기 폴리실리카 유전체 물질인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명에 의해 유기 폴리실리카 유전체 물질의 다공성 제 1 층 및 유전체 물질에 배치된 다공성 캡층을 포함하는 구조가 제공된다. 바람직하게도, 이러한 캡층은 유기 폴리실리카 물질을 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 다공성 캡층은 비다공성인 동일한 캡층에 비해 감소된 유전상수를 가진다. 유용한 유기 폴리실리카 캡층은 3 이하, 바람직하게는 2.9 이하, 더욱 바람직하게는 2.8 이하, 더욱더 바람직하게는 2.5 내지 2.8 범위의 유전상수를 가진 것이다.
저유전상수(κ≤3)의 유전체 물질을 가진 본 발명의 캡층이 특히 유용하다.구조는 3 이하의 유전상수를 가진 유전체 층, 및 2.9 이하의 유전상수를 가지며 유전체 층위에 배치된 유기 폴리실리카 캡층을 포함한다. 이러한 유전체 층은 바람직하게는 2.8 이하, 바람직하게는 2.5 이하의 유전상수를 가진 유전체 물질을 포함한다.
일반적으로, 캡층은 그것이 배치된 유전체 물질에 비해 3:1 내지 10:1 또는 그 이상의 에칭 선택도를 가진다. 바람직하게도, 에칭 선택도는 5:1 또는 그 이상이다. 특정 캡층 B-단계 유기 폴리실리카 수지는 그것이 도포된 유전체 층과 이러한 에칭 차이를 제공하도록 선택된다. 유기 폴리실리카 캡층이 메틸 실세스퀴옥산과 같은 유기 폴리실리카 유전체 물질과 함께 사용될 경우, 캡층 유기 폴리실리카는 필수의 에칭 차이를 제공하기 위해 높은 실리콘 함량을 가지도록 선택된다.
본 발명의 캡층은 전형적으로 캡층과 그것이 배치된 유전체 층사이에 에칭 선택도 차이가 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상이 되도록 선택된다. 이것은 유전체층이 다공성 유기 폴리실리카 물질인 경우에 두드러진다. 추가의 구체예에서, 본 발명은 제 1 에칭 선택도를 가진 유기 폴리실리카 유전체 물질의 다공성 제 1 층 및 제 2 선택도를 가지며 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층을 포함하고, 에칭 선택도 차이가 10% 이상인 구조를 제공한다. 1 g/L 이하의 밀도를 가진 유전체 층 및 1 g/L 이상의 밀도를 가지며 유전체 층위에 배치된 캡층을 포함하는 구조가 또한 제공된다. 바람직하게도, 이러한 캡층은 유기 폴리실리카 물질이다. 이러한 유기 폴리실리카 캡층은 바람직하게는 1.1 g/L 이상, 더욱 바람직하게는 1.2 g/L 이상의 밀도를 가진다.
전형적인 공정에서, 포로겐(복수의 폴리머 포로겐 입자)을 포함한 B-단계 유기 폴리실리카 수지와 같은 유전체 조성물이 기판상에 배치된다. 그 후, B-단계 유전체 수지는 250 ℃ 이하의 온도에서 적어도 부분적으로 경화되어 유전체 기판을 형성한다. 그 후, 본 캡층 조성물은 부분 경화된 유기 폴리실리카 유전체 물질위에 예를 들어 스핀 코팅에 의해 배치되어 이층 스택 또는 구조를 제공한다. 그후, 스택은 고온(≥400 ℃)에서 스택내의 물질을 완전 경화하거나 캡층을 부분적으로 경화함으로써 셋팅된다. 폴리머 포로겐은 최종 경화 단계동안 유기 폴리실리카 유전체 물질로부터 제거된다. 마찬가지로, 캡층 코팅 향상제가 최종 경화 단계 동안 제거된다. 바람직하게도, B-단계 유기 폴리실리카 유전체 물질에 사용된 포로겐은 캡층 조성물에 사용된 코팅 향상제와 동일하다. 이러한 공정은 개별적으로 각각의 층을 완전 경화하는 단계에 비해 단계의 수가 감소되고 유기 폴리실리카 유전체 물질 및 캡층 물질 사이에 접착성을 향상시키는 이점을 가진다.
다르게는, 유전체 물질은 유전체 기판상에 본 캡층 조성물을 배치하기 전에 완전히 경화될 수 있다.
본 캡층은 전자 디바이스, 특히 집적회로의 제조에 유용하다. 이러한 제조 공정에서, 저유전상수의 유전체 물질이 기판상에 배치되고; 그 후 저유전상수 유전체 물질이 적어도 부분적으로 경화되어 유전체 물질 층을 형성하며; B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 코팅 향상제를 함유한 캡층 조성물이 유전체 물질 층위에 배치되고; B-단계 유기 폴리실리카 수지가 적어도 부분적으로 경화되어 캡층을 형성하며; 코팅 향상제가 임의로제거되고; 캡층이 임의로 완전 경화된다. 그 후, 캡층은 상술한 바와 같이 그 위에 배치된 추가의 캡층을 가질 수 있다. 다르게는, 팬턴은 캡층에 형성될 수 있다. 이러한 패턴화는 전형적으로 (i) 캡층을 쉬플리 캄파니(Shipley Company)에 의해 판매되는 것과 같은 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트로 코팅하고; (ii) 마스크를 통해 조사선, 예를 들어 적합한 파장의 광선 또는 e-빔에 포토레지스트를 이미지화 노출시키고; (iii) 예를 들어 적합한 현상제로 레지스트에 이미지를 현상하며; (iv) 반응성 이온 에칭과 같은 적합한 전사 기술을 사용하여 캡층을 통해 이미지를 기판에 전사하는 것을 포함한다. 이러한 에칭은 캡층 및 유전체 물질에 어퍼쳐를 생성한다. 임의로, 반사방지 코팅이 포토레지스트 층과 캡층 사이에 배치된다. 별도로, 반사방지 코팅은 포토레지스트의 표면에 도포될 수 있다. 이러한 리소그래피 패턴화 기법은 당업자들에게 잘 알려져 있다.
상기 설명은 캡층 물질로서 유기 폴리실리카 물질을 예시하기 위해 기술되었으며, 본 코팅 향상제가 다른 스핀-온 또는 액체 도포된 캡층 물질, 예를 들어 수소 실세스퀴옥산, 스핀-온 유리, 즉 실리콘 디옥사이드 전구체인 폴리(아릴렌 에테르) 등에 사용될 수 있음이 당업자들에 의해 인지될 것이다.
하기 실시예는 본 발명의 추가의 다양한 측면을 설명하기 위해 나타낸 것이지, 본 발명의 범위를 어떠한 측면으로 한정하고자 의도된 것은 아니다.
실시예 1
실리콘 웨이퍼(8 인치 또는 20 ㎝ 직경)를 상용의 코팅 트랙을 사용하여 유기 용매중에서 테트라알콕시오르토실리케이트와 공축합된 메틸 실세스퀴옥산의 30% 고체를 함유하는 유기 폴리실리카 조성물로 스핀 코팅하였다. 유기 폴리실리카 조성물은 22.5 중량%의 상용화 포로겐을 함유하였다. 이 조성물을 200 rpm으로 웨이퍼상에 스핀 코팅한 다음, 필름을 3000 rpm에서 약 4000 Å의 두께로 도포하였다. 과량의 물질을 통상의 에지 비드 리무버(edge bead remover) 및 후면 세정제를 사용하여 웨이퍼의 후면으로부터 제거하였다. 그 후, 필름을 핫 플레이트상에서 90 ℃로 처리하여 용매를 부분적으로 제거하고 250 ℃으로 가열하여 유기 폴리실리카 층을 부분적으로 경화하였다.
실시예 2 (비교예)
150 ppm의 산 안정화제와 함께 프로필렌글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트중의 메틸 실세스퀴옥산-테트라에틸오르토실리케이트(55:45 몰비, 분자량 약 6500)의 코폴리머 3% w/w를 함유하는 유기 폴리실리카 캡층 조성물을 제조하였다. 캡층 필름은 43% w/w 실리콘 및 10% w/w 탄소의 원자량 조성을 가졌으며, 유기 폴리실리카 유전체 층에 비해 5 내지 10 배의 에칭 선택도를 제공하였다.
캡층 조성물을 스핀 코팅(2500 rpm)에 의해 실시예 1의 웨이퍼 샘플상에 침착시켰고, 두께가 약 440-550 Å이었다. 그 후, 샘플을 노에서 450 ℃로 경화시켰다. 생성된 캡층 표면을 확대도 200,000에서 KLA-Tencor 인스트루먼트를 사용하여 핀홀 결함의 존재에 대하여 주사 전자현미경에 의해 분석하였다. 도 1은 핀홀 결함의 존재를 명백히 나타내는 캡층의 SEM이다.
실시예 3
실시예 2의 공정을 반복하였다. 단, 캡층 조성물은 코팅 향상제로서 3 중량%의 상용화된 폴리머 포로겐을 포함하였다. 포로겐은 PPG260MA/트리메틸렌 글리콜 디메타크릴레이트(90/10)의 코폴리머였다. "PPG260MA"는 메타크릴산의 폴리프로필렌글리콜 에스테르를 의미하며, 여기서 폴리프로필렌글리콜의 평균분자량은 260이다. 노 경화후, 캡층 표면을 평가하였다. 도 2는 핀홀 결함의 존재를 여전히 나타내는 캡층의 SEM이다. 코팅 향상제의 양은 핀홀 결함이 없는 필름을 제공하기에 불충분하다.
실시예 4
실시예 2의 공정을 반복하였다. 단, 10 중량%의 상용화된 폴리머 포로겐을 코팅 향상제로서 사용하였다. 도 3은 핀홀 결함이 없는 표면을 나타내는 캡층의 SEM이다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀(pinhole)이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 코팅 향상제(coating enhancer)를 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하고; b) B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하여 유전체 물질위에 유기 폴리실리카 캡층을 침착시키는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 코팅 향상제가 고비점 용매, 계면활성제, 제거가능한 폴리머 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 제거가능한 폴리머가 중합단위로서 실릴-함유 모노머 및 폴리(알킬렌 옥사이드) 모노머로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 폴리머 포로겐 입자인 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 코팅 향상제가 3 중량% 보다 많고 25 중량% 이하의 양으로 존재하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 유기 폴리실리카 수지를 완전 경화하는 단계 동안 또는 그 이전에 캡층으로부터 하나 이상의 코팅 향상제를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. a) 유전체 물질을 제공하고; b) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 캡층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 제거가능한 포로겐을 함유한 캡층 조성물을 유전체 물질위에 배치하며; c) 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지를 적어도 부분적으로 경화시켜 캡층을 형성하는 단계를 포함하는 디바이스의 제조방법.
  7. 유기 폴리실리카 유전체 물질의 제 1 층, 및 하나 이상의 B-단계 유기 폴리실리카 수지 및 핀홀이 없는 제 2 층을 제공하기에 충분한 양으로 존재하는 하나 이상의 제거가능한 포로겐을 함유하며 제 1 층위에 배치된 제 2 층을 포함하는 구조.
  8. 유전체 물질의 층 및 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층을 포함하는 구조.
  9. 제 8 항에 있어서, 유전체 물질이 다공성 유기 폴리실리카 물질을 포함하는 구조.
  10. 제 8 항에 있어서, 유전체 물질이 제 1 에칭 선택도(etch selectivity)를 가지고, 유전체 물질위에 배치된 다공성 캡층이 제 2 에칭 선택도를 가지며, 에칭 선택도의 차이가 10% 이상인 구조.
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