(57)【要約】本発明は、架橋ポリマー誘電体層によるマイクロエレクトロニクス基板の平坦化方法であって、（ａ）未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む層で被覆した前記基板を、前記層のガラス転移温度よりも高く、熱流動層で被覆した基板を形成する未硬化架橋性ポリマーの硬化温度よりも低い温度に加熱する工程並びに（ｂ）熱流動層で被覆した基板を、加熱した層の未硬化架橋性ポリマーの硬化温度に加熱して、未硬化架橋性ポリマーを硬化させて平坦化基板を形成する工程を含んでなり、１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが５０％よりも大きい方法である。本発明は、上記の方法を使用して製造されたマイクロエレクトロニクスデバイスである。本発明は、未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む実質的に溶媒を含まない組成物を含み、この組成物が、未硬化組成物を、そのガラス転移温度よりも高いが、その硬化温度よりも低い温度に加熱した場合に、未硬化組成物が流動するように、未硬化組成物の硬化温度よりも十分に低いガラス転移温度を有する組成物である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋ポリマー誘電体層によるマイクロエレクトロニクス基板の平坦化方法であって、
（ａ）未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む層で被覆した前記基板を、前記層のガラス転移温度よりも高く、熱流動層で被覆した基板を形成する未硬化架橋性ポリマーの硬化温度よりも低い温度に加熱する工程、並びに
（ｂ）熱流動層で被覆した基板を、加熱した層の未硬化架橋性ポリマーの硬化温度に加熱して、未硬化架橋性ポリマーを硬化させて平坦化基板を形成する工程を含んでなり、１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが５０％よりも大きい基板の平坦化方法。
【請求項２】
１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが６５％よりも大きい請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが８０％よりも大きい請求項１に記載の方法。
【請求項４】
１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが９０％よりも大きい請求項１に記載の方法。
【請求項５】
架橋性ポリマーが有機熱硬化性ポリマーである請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
架橋性ポリマーが無機熱硬化性ポリマーである請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
架橋性ポリマーがポリアリーレンである請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ガラス転移抑制変性剤がポリマーである請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ガラス転移抑制変性剤が架橋性ポリマーと反応するモノマーである請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
架橋性ポリマーがポリアリーレンであり、そしてガラス転移抑制変性剤が低分子量ポリスチレンである請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
架橋性ポリマーがジエン及びジエノフィル反応性基を含む請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
ガラス転移抑制変性剤がジエン及びジエノフィルから選択される少なくとも２個の反応性基を有するモノマーである請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
基板を、溶媒、未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む組成物で更に被覆して、前記組成物で被覆された基板を形成する工程、（ｂ）前記組成物から溶媒を蒸発させて、未硬化ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む層で被覆した基板を形成する工程を含んでなる請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
架橋性ポリマーがジエン及びジエノフィル官能性化合物の反応の有機熱硬化性オリゴマーであり、このような化合物の少なくとも一部が３個又はそれ以上の反応性基を有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
オリゴマーが２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含む１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも１種の多官能性化合物が、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基を含み、そしてガラス転移抑制変性剤がポリマーを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
ガラス転移抑制ポリマーが、加熱工程の間に、架橋性ポリマー誘電体層から蒸発する請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
オリゴマーが、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含む少なくとも１種の多官能性化合物との反応生成物を含み、少なくとも１種の多官能性化合物が、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選択ばれる基を含み、そしてガラス転移抑制変性剤が熱硬化性ポリマーのモノマーを含む請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
モノマーが１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼンである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ガラス転移抑制ポリマーが固体の全重量基準で１〜５０％の量で存在する請求項８に記載の方法。
【請求項２０】
ガラス転移抑制ポリマーが固体の全重量基準で５〜４０％の量で存在する請求項８に記載の方法。
【請求項２１】
ガラス転移抑制モノマーがモノマー及び架橋性ポリマーの重量基準で１〜５０％の量で存在する請求項９に記載の方法。
【請求項２２】
ガラス転移抑制モノマーがモノマー及び架橋性ポリマーの重量基準で５〜４０％の量で存在する請求項９に記載の方法。
【請求項２３】
未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む実質的に溶媒を含まない組成物であって、この組成物が、未硬化状態の組成物をそのガラス転移温度よりも高いが、その硬化温度よりも低い温度に加熱した場合に、未硬化組成物が流動するように未硬化組成物の硬化温度よりも十分に低いガラス転移温度を有する組成物。
【請求項２４】
組成物が有機熱硬化性ポリマーを含む請求項２３に記載の組成物。
【請求項２５】
組成物が無機熱硬化性ポリマーを含む請求項２３に記載の組成物。
【請求項２６】
有機熱硬化性ポリマーが、ジエン及びジエノフィル官能性化合物の反応生成物を含み、当該化合物の少なくとも一部が３個又はそれ以上の反応性基を有する請求項２４に記載の組成物。
【請求項２７】
熱硬化性ポリマー組成物が、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物との反応生成物（但し、少なくとも１種の多官能性化合物は、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基を含む）並びにガラス転移抑制ポリマーを含み請求項２６に記載の組成物。
【請求項２８】
ガラス転移抑制ポリマーがポリスチレンである請求項２７に記載の組成物。
【請求項２９】
熱硬化性ポリマー組成物が、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物との反応生成物（但し、少なくとも１種の多官能性化合物は３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれた基を含む）並びにガラス転移抑制モノマーを含む請求項２６に記載の組成物。
【請求項３０】
ガラス転移抑制モノマーが１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼンである請求項２９に記載の組成物。
【請求項３１】
請求項１〜２２のいずれか１項に記載の方法によって製造されたマイクロエレクトロニクスデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にマイクロエレクトロニクスの製造に於ける、平坦化表面（planarized surface）の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１（引用により本明細書に全部を含める）に記載されているように、ポリマー誘電体は、集積回路、マルチチップモジュール、積層回路基板等のようなマイクロエレクトロニクスデバイス内の、種々の回路と回路内の層との間の絶縁層として使用することができる。特許文献１にも記載されているように、このようなポリマー誘電体層は、また、マイクロエレクトロニクス基板のパターン形成表面を平坦化(planarize)することが望まれる。ＰＣＴ刊行物である特許文献２及び特許文献３に記載されているように、このような層は、ポリマー誘電体層のプリポリマー組成物に種々の材料を添加することによって、多孔質であるように製造することができる。
【０００３】
狭く空間を空けた回路構成(circuit feature)のために公知のポリマー誘電体材料で得られる平坦化（ときには、ローカル平坦化と呼ばれる）の良好な程度にも拘わらず、このようなフィーチャー並びにより大きい及び広く空間を空けたフィーチャーのために、公知のポリマー誘電体材料で得られる平坦化（ときには、グローバル平坦化と呼ばれる）、例えば、パッドとアレーとの間の領域の平坦化の程度は、許容できない傾向がある。
【０００４】
Ｓｔｅｉｇｅｒｗａｌｄ等により、彼等の著書である非特許文献１に記載されているように、誘電体層の許容できない平坦化のための優れた解決は、誘電体層を平坦化するために、化学−機械的研磨を使用することである。しかしながら、マイクロエレクトロニクスデバイスの誘電体層の化学−機械的研磨は、比較的高価である。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，９６５，６７９号明細書
【特許文献２】国際特許出願公開第００／３１１８３号明細書
【特許文献３】国際特許出願公開第０１／３８４１７  Ａ１号明細書
【０００６】
【非特許文献１】「マイクロエレクトロニクス材料の化学的機械的平坦化(Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials)」（ウィリー・インターサイエンス社(Wiley Interscience）、１９９７年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のような回路パターンの平坦化の困難性のために、自己平坦化誘電体層を生じる組成物及び方法が見出されれば、マイクロエレクトロニクスデバイスの誘電体層を平坦化する技術に於ける進歩となる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述のような回路パターンの平坦化の困難があっても、本発明の種々の態様によって、自己平坦化されるマイクロエレクトロニクスデバイスの誘電体層用の組成物及び方法が提供される。更に詳しくは、本発明は、架橋ポリマー誘電体層によるマイクロエレクトロニクス基板の平坦化方法であって、（ａ）未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制（suppression）変性剤を含む層で被覆した基板を、この層のガラス転移温度よりも高い温度に加熱する工程（この温度は、熱流動層(heat flowed layer)で被覆した基板を形成するための未硬化架橋性ポリマーの硬化温度よりも低い）並びに（ｂ）熱流動層で被覆した基板を、加熱した層の未硬化架橋性ポリマーの硬化温度に加熱して、未硬化架橋性ポリマーを硬化させて平坦化基板を形成する工程を含み、１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが５０％よりも大きい方法である。関連する態様に於いて、本発明は、上記の方法を使用して製造されたマイクロエレクトロニクスデバイスに関する。
【０００９】
他の態様に於いて、本発明は、未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む本質的に溶媒を含まない組成物を含んでなり、この組成物が、未硬化組成物を、そのガラス転移温度よりも高いが、その硬化温度よりも低い温度に加熱した場合に、未硬化組成物が流動するように、未硬化組成物の硬化温度よりも十分に低いガラス転移温度を有する、組成物である。関連する態様に於いて、本発明は、上記の組成物を使用して製造されたマイクロエレクトロニクスデバイスに関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照して、基板１１上の導体ライン１２に対して垂直な断面で基板１１を示す、マイクロエレクトロニクスデバイス１０の概略側断面図を示す。
【００１１】
図２を参照して、特許文献１の熱硬化性ポリマーのような、先行技術の熱硬化性ポリマー誘電体層２３で平坦化した、基板２１上の導体ライン２２に対して垂直な断面で基板２１を示す、マイクロエレクトロニクスデバイス２０の概略側断面図を示す。層２３のトポグラフィーは平らではなく、導体ライン２２の間で窪んでおり、この窪みは透明度のために誇張されることに注目すべきである。
【００１２】
図３を参照して、本発明に従った熱硬化性ポリマー誘電体層３３で平坦化した、基板３１上の導体ライン３２に対して垂直な断面で基板３１を示す、マイクロエレクトロニクスデバイス３０の概略側断面図を示す。層３３のトポグラフィーは平らであり、そして導体ライン２２の間で窪んでいないか又は少なくとも層３３は、図２の層２３よりも遙かに一層平らであることに注目すべきである。
【００１３】
用語「１００マイクロメートルでの平坦化パーセント」は、本明細書に於いて、フィーチャー（feature）のほぼ中心線上の点での基板からの誘電体層断面厚さで割った、基板上の１００マイクロメートル幅、１マイクロメートル厚さのライン形状フィーチャーの縦中心線から垂直方向の約１００マイクロメートルの点での平らな基板からの誘電体層断面厚さとして定義され、ここでフィーチャーの中心線から約１００マイクロメートルの点での基板からの誘電体層断面厚さは、約２マイクロメートルである。
【００１４】
図４ａ−ｃを参照して、本発明の方法態様に従って、熱硬化性ポリマー誘電体層４１で平坦化したマイクロエレクトロニクスデバイス４０の一連の概略側断面図を示す。デバイス４０は、基板４２及び基板４２上のフィーチャー４３を有するものとして示される。フィーチャー４３は、１００マイクロメートル幅及び１マイクロメートル厚さのラインである。層４１は、基板４２から２マイクロメートル厚さである。フィーチャー４３は、その縦中心線に対して垂直である断面で示される。
【００１５】
図４ａを参照して、溶媒中の熱硬化性ポリマー誘電体プリポリマーの分散液４４が、基板４２上に被覆されている。分散液４４のトポグラフィーは平らである。このような平坦化は、主として、分散液４４の表面張力及び粘度によって起こされると信じられる。
【００１６】
図４ｂを参照して、図４ａの分散液４４の溶媒を蒸発させて、基板４２が未硬化ポリマーの層４５によって被覆されるようにする。層４５のトポグラフィーは、溶媒の蒸発が、層４５を「ドライダウン(dry down)」させ、下にある基板４２及びフィーチャー４３のトポグラフィーに幾らか順応するために、平らではない。
【００１７】
図４ｃを参照して、図４ｂの基板４２を、図４ｂの層４５の未硬化熱硬化性ポリマーを硬化させるために加熱して、平坦化熱硬化性ポリマー誘電体層４１を形成させた。層４１の１００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、５０％よりも大きく、好ましくは６５％よりも大きく、更に好ましくは８０％よりも大きく、最も好ましくは９０％よりも大きくなくてはならない。層４１の架橋ポリマーは、有機物、即ち、炭素系主鎖を有するポリマー又は無機物、即ちケイ素系主鎖を有するポリマーであってよい。
【００１８】
図５を参照して、先行技術の熱硬化性ポリマー（特許文献１の実施例５のポリマーを表す実線）及び本発明の熱硬化性ポリマー（破線）の硬化サイクルについての、貯蔵モジュラス対温度のグラフを示す。先行技術熱硬化性ポリマーについての硬化サイクルは、プレポリマー組成物としてＳで出発し、プレポリマーの被覆を容易にするために使用した全ての溶媒が、組成物から本質的に蒸発したと仮定する。先行技術のプレポリマー組成物を加熱するとき、その貯蔵モジュラスは、約３００℃まで幾らか低下し、次いで窪むが、プレポリマーが硬化してポリマーを形成するとき、４００℃と５００℃との間で上昇する。ポリマーを点Ｆまで冷却させると、硬化サイクルが完結する。
【００１９】
更に図５を参照して、本発明の熱硬化性ポリマー態様についての硬化サイクル（破線）は、プレポリマー組成物としてＳで出発し、プレポリマーの被覆を容易にするために使用した全ての溶媒が、組成物から本質的に蒸発したと仮定する。本発明の組成物を加熱するとき、その貯蔵モジュラスは、約１５０℃まで幾らか低下し、次いで２５０℃と４００℃との間で比較的低いレベルにまで窪み、次いで、プレポリマーが硬化してポリマーを形成するとき、４００℃と５００℃との間で上昇する。ポリマーを点Ｆまで冷却させると、硬化サイクルが完結する。
【００２０】
更に図５を参照して、先行技術のポリマーと本発明のポリマーとの硬化サイクルの間の重要な差異は、本発明のポリマーの貯蔵モジュラスが、硬化サイクルの間にゼロ若しくはゼロ付近又は少なくとも十分に低く、図４ｂの未硬化層４５を流動化させ、そして図４ｃの層４１にまで自己平坦化させることであることが注目されるであろう。先行技術のポリマーは、その硬化サイクルの間に先行技術のポリマーの貯蔵モジュラスが、流動化及び自己平坦化のこのような程度を許容するレベルにまで落ちないので、本発明のポリマーと同じ程度まで自己平坦化しない。
【００２１】
本発明で使用される特別の架橋性ポリマーは重要ではない。好ましくは、この架橋性ポリマーは熱硬化性ポリマーであるが、架橋は、放射線又は化学反応、例えばＵＶ線又は過酸化物分解のような他の手段によって開始させることができる。このポリマーは、有機物又は無機物であってよい。適当な有機架橋性ポリマーの例には、特に、ポリイミド、ベンゾシクロブテンベースのポリマー、ポリアリーレン（ポリアリーレンエーテルを含む）等のような、マイクロエレクトロニクス製造で有用であるこれらの架橋性ポリマーが含まれる。ポリアリーレンポリマーが、それらの優れた熱安定性のために、多くのマイクロエレクトロニクス応用のために好ましい。ジエン及びジエノフィル反応性基を含むポリアリーレンポリマーが特に好ましい。シクロペンタジエノン基がジエン基として特に有用である。アセチレン基がジエン基として特に有用である。
【００２２】
このような架橋性ポリアリーレンは、例えばジエン基及びジエノフィル基から選択された反応性基を有するモノマー性化合物（但し、これらモノマー性化合物の少なくとも一部は、少なくとも３個の前記反応性基を有する）を（例えば加熱により）反応させることによって製造することができる。本発明で有用な１種の好ましい架橋性ポリマーは、特許文献１に開示されているような、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物（但し、少なくとも１種の多官能性化合物は、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基を含む）との反応生成物を含んでなる。
【００２３】
適当な無機架橋性ポリマーの例には、ポリシルセスキオキサン、例えばポリビニルシルセスキオキサン又はポリフェニルシルセスキオキサンのようなポリシランが含まれる。
【００２４】
本発明で使用される具体的なガラス転移抑制（suppression）変性剤は、この変性剤が硬化フィルムの物理的、機械的又は電気的特性への顕著な負の影響を有しない限り、重要ではない。以下に更に詳細に検討するように、ポリマー又はオリゴマー又はモノマーがしばしば好ましい。しかしながら、当業者であれば、非常に多数の他の物質を、具体的な架橋性ポリマー／オリゴマー系に依存して使用できることを、容易に理解するであろう。
【００２５】
一つの態様に従って、この組成物は、架橋性ポリマー（例えば、特許文献１に開示されているような、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物（但し、少なくとも１種の多官能性化合物は、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基を含む）との反応生成物）及びガラス転移抑制ポリマーからなる。ガラス転移抑制ポリマーの添加によって、組成物の貯蔵モジュラスが、組成物がその重合を完結する前に、硬化サイクルの間に自己平坦化を可能にするために十分に低下するように、組成物のガラス転移温度が低下する。
【００２６】
ガラス転移抑制剤として使用される具体的なポリマーは、本発明に於いて重要ではない。しかしながら、このガラス転移抑制ポリマーは、好ましくは、架橋性ポリマーと混和性である。勿論、このような混和性は、主として、ガラス転移抑制ポリマーの分子量及び溶解度パラメーター特性の関数である。それで、比較的低い分子量、例えば１０，０００よりも低い又は５，０００よりも低い数平均分子量を有するガラス転移低下ポリマーが好ましい。
【００２７】
ガラス転移抑制ポリマーとして使用するのに有用であると信じられるポリマーには、ポリスチレン、ポリオキシレン、ポリジメチルフェニレンオキシド、ポリエチレングリコール−テレフタレート、芳香族ポリイミド及びポリスルホンが含まれる。ガラス転移抑制ポリマーとして使用するために有用であると信じられる非芳香族系のポリマーには、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート及びポリメチルメタクリレートが含まれる。最適なガラス転移抑制ポリマーの選択は、部分的に、ガラス転移抑制ポリマーと架橋性ポリマーとの親和性に基づく。
【００２８】
３００と５０，０００との間の数平均分子量のポリスチレンが、ポリアリーレンのような高芳香族架橋性ポリマーと共に使用するための好ましいガラス転移抑制ポリマーである。狭い分子量範囲のポリスチレンを使用するとき、好ましくはこのようなポリスチレンの数平均分子量は７，０００よりも小さく、約３００よりも大きい。
【００２９】
末端閉塞（エンドキャプ）線状ポリアリーレン又はポリアリーレンエーテルオリゴマー（ＥＣＯ）、即ち、更に重合しない末端基を有する、線状アリーレン及び／又はポリフェニレン及び／又はポリアリーレンエーテルオリゴマーは、また、好ましいガラス転移ポリマーである。好ましくは、ＥＣＯの数平均分子量は約３００と８，０００との間である。更に好ましくは、ＥＣＯの数平均分子量は約１，０００と３，０００との間である。
【００３０】
使用するガラス転移抑制ポリマーの量（オリゴマー／ポリマーの全量の重量％として表す）は、貯蔵モジュラスが十分に低く、必要な自己平坦化を可能にする、硬化サイクル中の温度の「窓（window）」を与えるために十分でなくてはならない。一般的に、ガラス転移低下ポリマーの量は、固体の重量基準で５０重量％よりも少なく、更に好ましくは４０重量％よりも少なく、なお更に好ましくは３０重量％よりも少なく、最も好ましくは２０重量％よりも少なくなくてはならない。好ましくは、この量は、１％よりも多く、更に好ましくは５％よりも多く、なお更に好ましくは１０％よりも多い。例えば、特許文献１のプレポリマーに添加した７％のポリスチレンは十分ではなく、３５％が非常に好ましく、５０％はおそらく窪みが大きすぎるであろう。
【００３１】
好ましくは、ガラス転移抑制ポリマーは、それが硬化するとき分解し及び／又は熱硬化性ポリマーから蒸発し、ガラス転移抑制ポリマーは、硬化熱硬化性ポリマー中に殆ど又は全く残らないようになる。例えば、ポリスチレンは、その硬化サイクルのより高い温度範囲内で、特許文献１のプレポリマーから蒸発する。好ましくは、ガラス転移抑制ポリマーの除去によって、細孔の形成又はフィルムの実質的潰れ若しくは体積損失が起こらない。
【００３２】
しかしながら、ガラス転移抑制ポリマーは、それが硬化するときに、分解し及び／又は熱硬化性ポリマーから蒸発することを必要としない。例えば、ＥＣＯをガラス転移抑制ポリマーとして使用するとき、ＥＣＯは、好ましくは硬化熱硬化性ポリマー中に残る。
【００３３】
本発明の他の好ましい態様は、架橋性ポリマー（例えば、特許文献１に開示されているような、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含有する１種又はそれ以上の多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基を含有する少なくとも１種の多官能性化合物（但し、少なくとも１種の多官能性化合物には、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基が含まれる）との反応生成物）及びガラス転移抑制モノマーからなる。架橋性ポリマーの反応性基と反応することができる（例えば、特許文献１のモノマーのような）モノマーの全てを、理論上、ガラス転移低下モノマーとして使用することができる。それで、ジエン又はジエノフィル基（好ましくは、少なくとも２個のジエン又はジエノフィル基）を有するモノマーが、ジエン又はジエノフィル反応性基を有するポリマーと共に有用である。１種の好ましいガラス転移低下モノマーは、このモノマーの溶解度特性のために、１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼンである。
【００３４】
本発明に於いて使用されるガラス転移抑制モノマーの量は、必要な平坦化パーセントを達成するために必要であるその量によって決定される。モノマーのこのような量は、任意に、最終硬化ポリマー化学量論が維持されるように、オリゴマー又はプリポリマー組成物の製造から控除することができる。ガラス転移低下モノマーの量は、好ましくは、モノマー及びプレポリマーの重量基準で少なくとも１重量％、更に好ましくは少なくとも５％、最も好ましくは少なくとも１０％であってよい。この量は、好ましくは５０％よりも少なく、更に好ましくは４０％よりも少なく、最も好ましくは３０％よりも少ない。
【００３５】
このようなポリシルセスキオキサンと共に使用するための好ましいガラス転移抑制変性剤には、ポリジメチルシラン、ポリシクロヘキシルメチルシラン、ポリフェニルメチルシラン、ポリメチルシルセスキオキサン及び勿論、上記のポリシランの種々のコポリマーが含まれる。シラン型ガラス転移抑制変性剤を、本発明のポリシラン架橋性ポリマーと共に使用することが好ましいが、このような使用は、本発明に於いて必須ではない。
【００３６】
一つの好ましい態様に従って、架橋性ポリマー及びガラス転移温度抑制変性剤の組成物を、基板の上に溶媒から被覆する。有機架橋性ポリマー組成物用の適当な溶媒には、これらに限定されないが、メシチレン、ピリジン、トリエチルアミン、Ｎ−メチルピロリジノン（ＮＭＰ）、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、シクロオクタノン、シクロヘキシルピロリジノン及びエーテル又はヒドロキシエーテル、例えばジベンジルエーテル、ジグリム、トリグリム、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トルエン、キシレン、ベンゼン、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタート、ジクロロベンゼン、炭酸プロピレン、ナフタレン、ジフェニルエーテル、ブチロラクトン、ジメチルアセタミド、ジメチルホルムアミド並びにこれらの混合物が含まれる。典型的には、このようなポリシルセスキオキサンのスピンコーティング組成物を製造するのに使用される溶媒はメチルイソブチルケトンである。
【００３７】
本発明は、他の態様に於いて、上記の方法のいずれかによって製造されたマイクロエレクトロニクスデバイスである。本発明は、更に他の態様に於いて、上記の組成物のいずれかからなるマイクロエレクトロニクスデバイスである。
【００３８】
本明細書に於いて、用語「１０００マイクロメートルでの平坦化パーセント」は、フィーチャーのほぼ中心線上の点での基板からの誘電体層断面厚さで割った、基板上の１０００マイクロメートル幅、１マイクロメートル厚さのライン形状フィーチャーの縦中心線から垂直方向の約１０００マイクロメートルの点での平らな基板からの誘電体層断面厚さとして定義され、ここでフィーチャーの中心線から約１０００マイクロメートルの点での基板からの誘電体層断面厚さは、約２マイクロメートルである。本発明で得ることができる１０００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、５０％よりも良く、好ましくは６５％よりも良く、更に好ましくは８０％よりも良く、最も好ましくは９０％よりも良いであろう。
【実施例】
【００３９】
実施例１
Ｎ−メチルピロリジノンをγ−ブチルラクトンで置き換えて、約４０％のオリゴマー及び６０％のＮ−メチルピロリジノンを含有する「混合物Ａ」を製造した以外は、特許文献１の実施例５を繰り返す。メシチレンを混合物Ａに添加して、約３０％のオリゴマー、約４５％のγ−ブチルラクトン及び約２５％のメシチレンを含有する「混合物Ｂ」を製造する。４５．３３ｇの「混合物Ｂ」、４．００ｇの１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼン、２０．８０ｇのγ−ブチルラクトン及び２９．８７ｇのメシチレンを混合して、「混合物Ｃ」を形成する。
【００４０】
実施例２
４５．３３ｇの上記実施例１の「混合物Ｂ」、８．００ｇの１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼン、１８．８０ｇのγ−ブチルラクトン及び２７．８７ｇのメシチレンを混合して、「混合物Ｄ」を形成する。
【００４１】
実施例３
４５．３３ｇの上記実施例１の「混合物Ｂ」、３．００ｇのポリスチレン（数平均分子量１，３００）、２１．３０ｇのγ−ブチルラクトン及び３０．３７ｇのメシチレンを混合して、「混合物Ｅ」を形成する。
【００４２】
実施例４
４５．３３ｇの上記実施例１の「混合物Ｂ」、５．００ｇのポリスチレン（数平均分子量１，３００）、２０．３０ｇのγ−ブチルラクトン及び２９．３７ｇのメシチレンを混合して、「混合物Ｆ」を形成する。
【００４３】
実施例５
２００ｍｍ直径のシリコンウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦ上の部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスを、それぞれ混合物Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦを使用して平坦化する。それぞれのシリコンウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦは、本質的に同一であり、それぞれ、ウェーハの表面上に１００マイクロメートル幅、１マイクロメートル厚さの分離したラインフィーチャー並びにウェーハの表面上に１０００マイクロメートル幅、１マイクロメートル厚さの分離したラインフィーチャーを有している。
【００４４】
３ｍｌのダウ・ケミカル社(The Dow Chemical Company)からの接着促進剤ＡＰ４０００を、それぞれのシリコンウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦに適用し、その間に、それぞれのウェーハをゆっくり回転させて、接着促進剤をそれぞれのウェーハの表面全体に展開し、２秒間放置し、次いで３，０００ｒｐｍで１０秒間回転させ、次いで１８５℃で９０秒間加熱して、接着促進剤処理したウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦを製造する。
【００４５】
６ｍｌの濾過した混合物Ｃ、Ｄ、Ｅ及びＦを、それぞれ接着促進剤処理したウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦに、それぞれのウェーハが７５０ｒｐｍで回転するとき適用する。次いで、それぞれのウェーハを、２，０００ｒｐｍで２０秒間回転させ、ホットプレート上で１５０℃で２０秒間加熱して、それぞれのウェーハ上の未硬化ポリマーフィルムから溶媒を蒸発させる。エッジビードを除去した後、それぞれのウェーハを、窒素下で４分間３２０℃に加熱して、それぞれのウェーハ上の未硬化ポリマーフィルムを加熱流動させる。次いで、それぞれのウェーハを、窒素下で２分間４５０℃に加熱して、それぞれのウェーハ上のポリマーフィルムを硬化させる。それぞれのウェーハの１００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、９０％よりも大きい。
【００４６】
比較例１
５０．００ｇの「混合物Ｂ」、２０．００ｇのγ−ブチルラクトン及び３０．００ｇのメシチレンを混合して、「混合物Ｇ」を形成する。２００ｍｍ直径のシリコンウェーハＧ（このウェーハは、ウェーハＣ、Ｄ、Ｅ及びＦと本質的に同一である）上の部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスを、混合物Ｇを使用して平坦化する。
【００４７】
３ｍｌのダウ・ケミカル社からの接着促進剤ＡＰ４０００を、シリコンウェーハＧに適用し、その間に、それをゆっくり回転させて、接着促進剤をウェーハの表面全体に展開し、２秒間放置し、次いで３，０００ｒｐｍで１０秒間回転させ、次いで１８５℃で９０秒間加熱して、接着促進剤処理したウェーハＧを製造する。
【００４８】
６ｍｌの濾過した混合物Ｇを、接着促進剤処理したウェーハＧに、それが７５０ｒｐｍで回転するとき適用する。次いで、このウェーハを、２，０００ｒｐｍで２０秒間回転させ、ホットプレート上で１５０℃で２０秒間加熱して、ウェーハ上の未硬化ポリマーフィルムから溶媒を蒸発させる。エッジビードを除去した後、ウェーハを、窒素下で４分間３２０℃に加熱して、ウェーハ上の未硬化ポリマーフィルムを加熱する。次いで、ウェーハを、窒素下で２分間４５０℃に加熱して、ウェーハ上のポリマーフィルムを硬化させる。このウェーハの１００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、２０％よりも小さい。このウェーハの１０００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、１０％よりも小さい。
【００４９】
比較例２
比較例１の平坦化したシリコンウェーハを、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）に付す。ＣＭＰ後のウェーハＧの１００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、９０％よりも大きい。ＣＭＰ後のウェーハＧの１０００マイクロメートルでの平坦化パーセントは、９０％よりも大きい。
【００５０】
実施例６
２０ｇのポリフェニルシルセスキオキサン、２ｇのポリヘキシルシラン及び７８ｇのメチルイソブチルケトンを混合して、「混合物Ｓ」を形成する。６ｍｌの濾過した混合物Ｓを、接着促進剤処理したウェーハに、それが７５０ｒｐｍで回転するとき適用する。次いで、このウェーハを、２，０００ｒｐｍで２０秒間回転させ、ホットプレート上で１５０℃で２０秒間加熱して、ウェーハ上の未硬化ポリマーフィルムから溶媒を蒸発させる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】導体ラインに対して垂直な断面を示す、部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスの概略側断面図である。
【図２】先行技術の熱硬化性ポリマー誘電体層で平坦化した、図１に示すもののような部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスの概略側断面図である。
【図３】本発明の熱硬化性ポリマー誘電体層で平坦化した、図１に示すもののような部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスの概略側断面図である。
【図４ａ−ｃ】本発明の方法態様に従って、熱硬化性ポリマー誘電体層で平坦化した、部分的に完成したマイクロエレクトロニクスデバイスの一連の概略側断面図である。
【図５】先行技術の熱硬化性ポリマー及び本発明の熱硬化性ポリマーの硬化サイクルについての、貯蔵モジュラス対温度のグラフである。
【図１】
2005516406.tif 000002
【図２】
2005516406.tif 000003
【図３】
2005516406.tif 000004
【図４Ａ】
2005516406.tif 000005
【図４Ａ】
2005516406.tif 000006
【図４Ｃ】
2005516406.tif 000007
【図５】
2005516406.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年7月9日(2004.7.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋ポリマー誘電体層によるマイクロエレクトロニクス基板の平坦化方法であって、
（ａ）未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む層で被覆した前記基板を、前記層のガラス転移温度よりも高く、熱流動層で被覆した基板を形成する未硬化架橋性ポリマーの硬化温度よりも低い温度に加熱する工程、並びに
（ｂ）熱流動層で被覆した基板を、加熱した層の未硬化架橋性ポリマーの硬化温度に加熱して、未硬化架橋性ポリマーを硬化させて平坦化基板を形成する工程を含んでなり、１００マイクロメートルでの平坦化パーセントが５０％よりも大きい基板の平坦化方法。
【請求項２】
架橋性ポリマーが有機熱硬化性ポリマーである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
架橋性ポリマーがポリアリーレンである請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ガラス転移抑制変性剤がポリマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ガラス転移抑制変性剤が架橋性ポリマーと反応するモノマーである請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
架橋性ポリマーがポリアリーレンであり、そしてガラス転移抑制変性剤が低分子量ポリスチレンである請求項４に記載の方法。
【請求項７】
架橋性ポリマーがジエン及びジエノフィル反応性基を含むみ、そしてガラス転移抑制変性剤がジエン及びジエノフィルから選択される少なくとも２個の反応性基を有するモノマーである請求項２に記載の方法。
【請求項８】
（ａ）基板を、溶媒、未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む組成物で更に被覆して、前記組成物で被覆された基板を形成する工程、（ｂ）前記組成物から溶媒を蒸発させて、未硬化ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む層で被覆した基板を形成する工程を含んでなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
ガラス転移抑制ポリマーが、加熱工程の間に、架橋性ポリマー誘電体層から蒸発する請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
ガラス転移抑制ポリマーが固体の全重量基準で１〜５０％の量で存在する請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
ガラス転移抑制モノマーがモノマー及び架橋性ポリマーの重量基準で１〜５０％の量で存在する請求項５に記載の方法。
【請求項１２】
未硬化架橋性ポリマー及びガラス転移抑制変性剤を含む実質的に溶媒を含まない組成物であって、この組成物が、未硬化状態の組成物をそのガラス転移温度よりも高いが、その硬化温度よりも低い温度に加熱した場合に、未硬化組成物が流動するように未硬化組成物の硬化温度よりも十分に低いガラス転移温度を有する組成物。
【請求項１３】
組成物が有機熱硬化性ポリマーを含む請求項１２に記載の組成物。
【請求項１４】
熱硬化性ポリマー組成物が、２個又はそれ以上のシクロペンタジエノン基を含む多官能性化合物と、２個又はそれ以上の芳香族アセチレン基との反応生成物（但し、多官能性化合物の少なくとも一部は、３個又はそれ以上の、アセチレン基及びシクロペンタジエノン基からなる群から選ばれる基を含む）並びにガラス転移抑制ポリマー又はガラス転移抑制モノマーを含み請求項１３に記載の組成物。
【請求項１５】
ガラス転移抑制ポリマーがポリスチレンである請求項１４に記載の組成物。
【請求項１６】
ガラス転移抑制モノマーが１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼンである請求項１４に記載の組成物。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法によって製造されたマイクロエレクトロニクスデバイス。
【国際調査報告】
2005516406.tif 000009
2005516406.tif 000010
2005516406.tif 000011