(51) Int. Cl. 7 H01L 21/31 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2005 년 08 월 17 일 10-0508696 2005 년 08 월 08 일 (21) 출원번호 10-2003-0086244 (65) 공개번호 10-2005-0052710 (22) 출원일자 2003년12월01일 (43) 공개일자 2005년06월07일 (73) 특허권자학교법인서강대학교서울마포구신수동 1 번지의 1 (72) 발명자이희우서울시서초구반포본동반포아파트 61 동 502 호 윤도영서울시관악구봉천 7 동팩컬티하우스 936-208 차국헌서울특별시서초구반포 4 동 104-6 반포현대빌라 A 동 304 호 이진규서울시관악구봉천 5 동관악드림타운 143-902 문봉진경기도고양시덕양구행신동무원마을신우아파트 704 동 14 08 호 민성규서울시광진구광장동 549-1 금탑빌라 303 호 박세정서울시관악구봉천 7 동 1618-9 신재진서울시노원구공릉동육사아파트 722 호 (74) 대리인허상훈백남훈이학수 심사관 : 김희주 (54) 구리배선용초저유전절연막 요약 - 1 -
본발명은구리배선용초저유전절연막에관한것으로서, 더욱상세하게는매트릭스성분으로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체와기공형성용템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자가용해되어있는유기용액으로코팅한후에졸 - 젤반응및고온에서의열처리를수행하여형성된다공성박막으로, 상기템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린의선택사용으로최고 60 부피 % 까지많은양을포함시킬수있고, 그리고형성된박막은실리케이트매트릭스내에 5 nm 이하의매우작은나노기공이균일하게분포되어있으며, 유전율이 1.5 정도로낮으며, 기공간의상호연결성 (interconnectivity) 이매우우수한특성이있는구리배선용초저유전절연막에관한것이다. 대표도 도 1 색인어 초저유전물질, 유기실리케이트매트릭스, 아세틸사이클로덱스트린나노입자, 유전율, 기공크기, 상호연결성 (interconnectivity) 명세서 도면의간단한설명 도 1 은본발명의초저유전박막과선행기술의초저유전박막에대한, 공극율및유전특성을비교하여나타낸그래프이다. 발명의상세한설명 발명의목적 발명이속하는기술및그분야의종래기술 본발명은구리배선용초저유전절연막에관한것으로서, 더욱상세하게는매트릭스성분으로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체와기공형성용템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자가용해되어있는유기용액으로코팅한후에졸 - 젤반응및고온에서의열처리를수행하여형성된다공성박막으로, 상기템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린의선택사용으로최고 60 부피 % 까지많은양을포함시킬수있고, 그리고형성된박막은실리케이트매트릭스내에 5 nm 이하의매우작은나노기공이균일하게분포되어있으며, 유전율이 1.5 정도로낮으며, 기공간의상호연결성 (interconnectivity) 이매우우수한특성이있는구리배선용초저유전절연막에관한것이다. 최근반도체분야에서의고집적화및고속화가요구됨에따라최소선폭이급속하게줄어들고있다. 현재집적도가높고성능이우수한반도체소자로알려져있는알루미늄배선물질과층간절연막으로실리콘산화막 (SiO 2, k=4.0) 또는불소 치환된실리콘산화막 (k=3.5) 를사용한저유전막의경우, 배선물질의저항 (resistance, R) 과층간절연막의정전용량 (capacitance, C) 의곱으로표시되는 RC 딜레이에의한신호지연과, 누화 (crosstalk) 에의한잡음및전력소모가아주심각한수준에이르고있다. 이에, 금속배선의저항을줄이기위해기존의알루미늄배선대신에구리배선으로대체사용하고, 절연재료로서는보다유전율이낮은초저유전재료의개발이시급히요구되고있다. 미국 SEMATECH 과같은연구기관에서는오랫동안물성측정및소자적용테스트를거친결과, 향후구리칩제조에사용될가능성있는대표적인저유전물질로서는 Applied Materials 사의 Black Diamond 가유전율이약 2.7 의건식박막성형 (CVD) 에유용하다고판정하였고, 이물질을사용하여많은소자를제작한바있다. 또한, 유전율이약 2.7 의습식박막성형 (spin-on) 에는 Dow Chemical 사의 SiLK 유기고분자가가장유력한것으로알려져있다. 그러나, 유전율이 2.2 이하의차세대저유전물질은아직까지도어떤물질이구리칩제조에사용될수있다고확실히결론지을수없다. - 2 -
이와관련하여, 저유전물질의유전율을낮추는방법의하나로서, 열적으로불안정한유기물질을층간절연물질인무기매트릭스와혼합한다음졸 - 젤반응을거쳐매트릭스의경화를유도하여유기 - 무기나노하이브리드를제조한후, 고온에서의열처리를통하여유전율이 1.0 인공기를저유전박막내에도입하려는시도가활발히진행되고있다 [C.V. Nguyen, K.R. Carter, C.J. Hawker, R.D. Miller, H.W. Rhee and D.Y. Yoon, Chem. Mater., 11, 3080 (1999)]. 이때, 기공의크기가작고그분포도가균일한초저유전물질을제조하기위해서는무엇보다도무기매트릭스와유기포라젠물질과의열역학적인상호작용이우수해야된다고알려져있다. 이에, 최근에는저유전무기매트릭스와상용성이우수한기공형성수지개발에전세계적인관심이집중되고있다. 기존에사용했던포라젠으로서는하이퍼브랜치드폴리에스터 [C. Nguyen, C.J. Hawker, R.D. Miller and J.L. Hedrick, Macromolecules, 33, 4281 (2000)], 에틸렌 - 프로필렌 - 에틸렌트리블록공중합체 (tetronics ) [S. Yang, P.A. Mirau, E.K. Lin, H.J. Lee and D.W. Gidley, Chem. Mater., 13, 2762 (2001)], 폴리메틸메타아크릴레이트 -N,N- 다이메틸아미노에틸메타아크릴레이트공중합체 [Q.R. Huang, W. Volksen, E. Huang, M. Toney and R.D. Miller, Chem. Mater., 14(9), 3676 (2002)] 등이있으며, 상기물질들을이용하여 2.0 이하의유전율을갖는나노기공초저유전물질을제조하였다고보고된바도있다. 그러나, 상기포라젠을이용한초저유전물질을제조함에있어, 포라젠의함량이적은경우에있어서는무기매트릭스와의상용성이우수하여기공의크기가작고그분포도가매우균일한반면, 상기포라젠의함량이증가할수록무기매트릭스와의상용성감소로인한포라젠도메인끼리의뭉침현상이일어나게되어기공의크기및분포도가증가하게된다. 그러나, 포라젠이일정함량이상으로함유되었을때저유전박막내에열린기공구조가형성되기때문에, 박막의기계적강도및공정신뢰성측면에있어서도포라젠의함량제한은심각한문제를야기한다. 최근에는기계적및유전특성이우수하고기공의크기가작으며동시에닫힌기공구조를갖는초저유전박막을제조하기위해서, 유기나노입자를템플레이트로사용하려는시도가전세계적으로활발히진행되고있다. 이와관련하여, 최근 IBM 에서는분자량조절이가능한 ATRP(atom transfer radical polymerization) 방법을이용하여가교결합을할수있는관능기를갖는유기물질전구체예를들면, 폴리 ε- 카프로락톤 -co- 아크릴로일옥시카프로락톤을제조한다음, 매우낮은 농도 (M 10-5 ) 의용액상태에서라디칼개시제를첨가하고온도를증가시키게되면분자내에서의가교반응이진행되어나노크기를갖는유기입자를제조하였다고발표하였다 [D. Mecerreyes, V. Lee, C.J. Hawker and R.D. Miller, Adv, Mater., 13(3), 204 (2001)]. 또한, 상기나노입자를폴리메틸실세스퀴옥산매트릭스와혼합한다음, 졸 - 젤반응및고온에서의열처리를통하여매트릭스내에생성된기공의크기가혼합전벌크상태의것과거의유사하였다고보고하였다. 이는기존의포라젠물질을이용하여제조한저유전박막과는달리, 상용성이우수한나노입자를템플레이트로사용할경우졸 - 젤반응과정에서의나노입자끼리뭉치는현상이거의발생하지않으며, 또한생성된기공이서로닫힌상태로존재한다는것을의미한다. 그러나, 상기물질은유기전구체의분자량을통하여입자크기를조절해야하며희박용액상태에서가교반응을진행하기때문에실제로얻는수득률이매우낮다는단점이있다. 따라서, 이러한문제점을보완하기위해서최근에는나노크기를갖는유기입자자체를템플레이트로사용하는연구가진행되고있으며, 그대표적인물질중의하나로서는 3 차원원통형구조를갖는사이클로덱스트린을들수있다. 상기물질은입자자체의크기가약 1.4 1.7 nm 정도로매우작고다양한관능기를사이클로덱스트린말단에도입할수있기때문에매트릭스와의상용성조절측면에서매우유리하다고할수있다. 실제로삼성종합기술원에서는헵타키스 [(2,3,6- 트리 -O- 메틸 )-β- 사이클로덱스트린 ] 을사이클릭실세스퀴옥산 (CSSQ) 매트릭스와혼합하여제조한저유전막은, 사이클로덱스트린의함량이약 40% 정도까지기공의크기가벌크상태의것과거의유사하며, 또한닫힌기공구조를갖는다고보고하였다 [J.H. Yim, Y.Y. Lyu, H.D. Jeong, S.K. Mah, J.G. Park and D.W. Gidley, Adv. Funct. Mater., 13(5) (2003), 한국특허공개제 2002-75720 호 ]. 그러나이러한우수한기공특성에도불구하고나노기공을함유한 CSSQ 매트릭스는이론적인값보다매우높은유전율을나타내었다. 따라서우수한기계적특성, 닫힌기공구조및낮은유전율을동시에만족하는초저유전물질을제조하기위해서는무엇보다도우수한유전특성을나타낼수있는유기나노입자의개발이절실하다고할수있겠다. 한편, 스핀 - 온타입의대표적인실리케이트저유전매트릭스중의하나인폴리메틸실세스퀴옥산은 (CH 3 -SiO 1.5 ) n 의구 조식을갖으며, 유전율이낮고 (k=2.7), 수분및열안정성등이우수하여층간절연막재료로서우수한특성을나타내는것으로알려져있다. 그러나, 화학적기계적평탄화작업 (chemical mechanical planarization, CMP) 과같은격렬한반도체공정에노출된경우에는낮은기계적강도로인하여박막이쉽게깨지게되는단점이있다. 또한유전율을더욱낮추려는목적으로, 폴리메틸실세스퀴옥산매트릭스내에많은양의기공을도입하는경우에는더욱더많은문제점이발생하게된다. 이에, 본발명자들은폴리메틸실세스퀴옥산의중합모노머인알킬트리알콕시실란에 α,ω- 비스트리알콕시실릴화합물을공중합단량체로첨가하여기계적물성이우수하고포라젠과의상용성이우수한폴리알킬실세스퀴옥산공중합체를제조한바있다 [ 한국특허공개제 2002-38540 호 ]. - 3 -
발명이이루고자하는기술적과제 이에, 본발명의발명자들은종래초저유전절연막이가지는문제점을극복하기위하여연구를수행한결과, 폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체를매트릭스로사용하면서아세틸사이클로덱스트린나노입자를기공형성용템플레이트로사용하게되면, 두성분간의우수한상용성으로인하여 60 부피 % 정도의과량의템플레이트가함유될수있었고, 그리고제조된박막은공극율및유전특성이매우우수하고기공의크기가작고기공의상호연결성이우수한구리배선용층간절연막으로서유용하다는것을알게됨으로써완성하게되었다. 따라서, 본발명은구리배선용층간절연막으로유용한초저유전막을제공하는데그목적이있다. 발명의구성및작용 본발명은유기또는무기매트릭스와시클로덱스트린계기공형성용템플레이트를사용하여제조된초저유전절연막에있어서, 상기매트릭스로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체 40 70 부피 % 와, 상기템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자 30 60 부피 % 가유기용매에용해되어있는유기 - 무기혼합용액을코팅하여박막을제조한다음, 졸 - 젤반응및열처리하여제조되어진구리배선용초저유전절연막을그특징으로한다. 이와같은본발명을더욱상세히설명하면다음과같다. 본발명은구리배선용초저유전절연막을제조함에있어, 매트릭스로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체를선택사용하고, 기공형성용템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자를선택사용하여제조된박막으로, 최대공극율이 60% 이고, 최소유전율이 1.5 인초저유전절연막에관한것이다. 즉, 본발명은폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체를매트릭스로하는절연막을제조함에있어기공형성용템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자를선택사용한데기술구성상의특징이있는바, 이로써종래템플레이트를최고 40 부피 % 미만함유될수있었던것을 60 부피 % 까지그함량을증가시킬수있어최대공극율을크게향상시켰음은물론유전특성도우수한초저유전절연막을제조할수있었던것이다. 본발명에따른초저유전절연막에대해보다상세히설명하면다음과같다. 본발명에서는매트릭스성분으로서, 폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체를사용하는바, 상기매트릭스성분은기공형성용템플레이트로선택사용하게되는아세틸사이클로덱스트린과의상용성이탁월하다. 매트릭스로사용되는폴리알킬실세스퀴옥산공중합체는알킬트리알콕시실란과 α,ω- 비스트리알콕시실릴알칸의공중합체, 예를들면메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리메톡시실릴에탄공중합체또는메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리에톡시실릴에탄공중합체가포함된다. 특히매트릭스성분으로서, 본발명자들이처음제조하여특허출원한바있는폴리알킬실세스퀴옥산공중합체 [ 한국특허공개제 2002-38540 호 ] 를사용하였을때, 공극율및유전율이보다향상된결과를얻을수있었다. 본발명자들에의해제조된폴리알킬실세스퀴옥산공중합체는다음화학식 1 로표시되는알킬트리알콕시실란단량체와다음화학식 2 로표시되는 α,ω- 비스트리알콕시실릴단량체를유기용매 / 물의혼합용매중에서산촉매를사용하여공중합하여제조된것으로, 기계적물성이우수하고템플레이트특히아세틸사이클로덱스트린과의상용성이우수하다. 화학식 1-4 -
화학식 2 상기화학식 1 또는 2 에서, 상기 R 은서로같거나다른것으로서탄소수 1 내지 6 의알킬기를나타내고, X 및 Y 는서로같거나다른것으로서탄소수 1 내지 6 의알킬렌기를나타낸다. 또한, 본발명에서는기공형성용템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자를선택사용한다. 본발명의선행기술로서한국특허공개제 2002-75720 호에서는사이클로덱스트린유도체가공지되어있기는하지만, 이발명에서는아세틸사이클로덱스트린을템플레이트로서구체적으로사용한예는없고, 다만헵타키스 (2,3,6- 트리 -O- 메틸 )-β- 사이클로덱스트린 (HTM-β-CD) 을사용한실시예만이기재되어있고, HTM-β-CD 는최고 40 중량 % 함유시키고있다. 이에반하여, 본발명에서는템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린의선택사용으로, 최고 60 부피 % 까지함유시키는것도가능해졌다. 본발명이기공형성용템플레이트로사용하는아세틸사이클로덱스트린은다음화학식 3 으로표시될수있다. 화학식 3 상기화학식 3 에서, n 은 6 내지 8 의정수이고 ; R 1, R 2 및 R 3 은각각수소원자또는아세틸기이고, R 1, R 2 및 R 3 중적어도 하나가아세틸기이다. 상기화학식 3 으로표시되는아세틸사이클로덱스트린을구체적으로예시하면, 트리아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 트리아세틸 -β- 사이클로덱스트린, 트리아세틸 -γ- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -β- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -γ- 사이클로덱스트린, 모노아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 모노아세틸 -β- 사이클로덱스트린, 모노아세틸 -γ- 사이클로덱스트린등이포함될수있다. 본발명에따른초저유전박막의제조방법에대하여구체적으로설명하면다음과같다. 먼저, 매트릭스성분으로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체와템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린을각각유기용매에용해시킨다음, 서로혼합하여유기 - 무기혼합용액을얻는다. 이때, 유기용매로는다이메틸포름아마이드 (DMF), 다이메틸아크릴아마이드 (DMA), 다이메틸설폭사이드 (DMSO) 등이포함될수있다. 그런다음, 상기유기 - 무기혼합용액을기판위에몇방울떨어뜨린후, 2000 4000 rpm 에서 20 70 초동안스핀코팅을하여박막을제조한다. 이때, 기판으로는일반적으로사용되어온통상의것을사용하며, 바람직하기로는폴리테트라플루오로에틸렌실린지필터 (0.2 μm ) 로통과시켜준비된실리콘웨이퍼를사용한다. 그런다음, 이렇게제조된박막은온도를 200 400 까지증가시켜잔류용매제거및매트릭스의실란올말단기의축합반응을진행시킨후, 350 500 에서한시간동안유지하여아세틸사이클로덱스트린유기물질을제거함으로써나노기공을함유한초저유전박막을제조하였다. 경화반응및유기물질제거는질소분위기하에서실시하였으며, 승온및하강속도는각각 3 /min 로하였다. 이상의제조방법으로제조된본발명의초저유전박막은최대공극율이 60% 이고, 최소유전율이 1.5 로서구리배선용절연막으로유용하다. - 5 -
이와같은본발명은다음의실시예에의거하여더욱상세히설명하겠는바, 본발명이이에의해한정되는것은아니다. 실시예 1: 폴리메틸실세스퀴옥산공중합체의제조 메틸트리메톡시실란 [CH 3 Si(OCH 3 ) 3 ] 이용해된메틸이소부틸케톤 (MIBK) 용액에 HCl 용액및증류수를주입하고 α,ω- 비스트리메톡시실릴에탄 [(CH 3 O) 3 Si-CH 2 -CH 2 -Si(OCH 3 ) 3, BTMSE] 을적가한다음반응을진행시킨후용매및 HCl 촉매를제거함으로써, BTMSE 함량 10 mol%, Mw 2426, Mn 2,700, Si-OH/Si 원자비 = 27% 인폴리메틸실세스퀴옥산 2 원공중합체를제조하였다. 실시예 2: 나노기공을함유한초저유전박막의제조 매트릭스성분로서폴리메틸실세스퀴옥산 (MSSQ) 단일중합체, 메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리메톡시실릴에탄의 2 원공중합체 (BTESE 10%), 또는메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리에톡시실릴에탄의 2 원공중합체 (BTESE 25%) 를사용하고, 템플레이트로서트리아세틸 -β- 사이클로덱스트린나노입자 (TABCD) 를각각사용하여, 초저유전박막을제조하였다. 그제조과정은구체적으로, 먼저매트릭스성분및템플레이트를각각 DMF 유기용매에녹인후, 다음표 1 에나타낸조성비로혼합하여유기 - 무기혼합용액을제조하였다. 폴리테트라플루오르 (PTFE) 실린지필터 (0.2 μm ) 로통과시켜실리콘웨이퍼위에, 상기유기 - 무기혼합용액을몇방울떨어뜨린후, 3500 rpm 속도로 50 초동안스핀코팅을하여박막을제조하였다. 이렇게제조된박막은온도를 250 까지증가시켜용매제거및무기매트릭스의축합반응을유도한후, 다시 430 에서한시간동안열처리를하여최종적으로나노기공을함유한초저유전박막을제조하였다. 경화반응및유기물질제거는질소분위기하에서실시하였으며, 승온및하강속도는각각 3 /min 로하였다. 상기와같은방법으로제조된각각의박막은다음의실험예의방법으로물성을측정하였으며, 그결과는다음표 1 에각각나타내었다. 실험예 1: 박막의굴절률, 두께, 공극율, 유전율의측정 상기실시예 2 에서제조된박막의굴절률및두께는엘립소미터 (ellipsometer, L166C, Gaertner Scientific Corp.) 를이용하여 632.8 nm 파장에서측정하였다. 박막의공극율은다음수학식 1 로표시되는로렌쯔 - 로렌쯔식 (Lorentz-Lorentz equation) 을이용하여계산하였다. 수학식 1 상기수학식 1 에서, n s 또는 n r 은각각다공성또는비다공성필름의굴절률 (refractive indices) 을나타내고, p 는다공도 (Porosity) 를나타낸다. 박막의유전율측정은다음과같은방법으로수행하였다. 전도도가매우높은실리콘웨이퍼 (0.008 Ω m) 를하부전극으로사용하고, 그위에상기실시예 2 에서제조된초저유전박막을, 그리고그위에지름이약 1 mm 인알루미늄전극을다시진공증착하여상부전극을제조하였다. 이렇게준비된시편은 HP 4194A 임피던스분석기 (impedence analyzer) 를이용하여 1 MHz 에서정전용량을측정한후, 이미알고있는박막두께및전극면적을고려하여유전율을계산하였다. 또한이론적인유전율은다음수학식 2 로표시되는 Maxwell-Garnett 식을이용하여계산하였다. - 6 -
수학식 2 상기수학식 2 에서, k s 또는 k r 은각각다공성또는비다공성필름의유전체상수 (dielectric constants) 를나타내고, p 는 다공도 (Porosity) 를나타낸다. 매트릭스성분 폴리메틸실세스퀴옥산 (MSSQ) 폴리메틸실세스퀴옥산 2 원공중합체 (BTMSE 10%) 폴리메틸실세스퀴옥산 2 원공중합체 (BTESE 25%) BTMSE: α,ω- 비스트리에톡시실릴에탄 표 1. 아세틸사이클로덱스트린 ( 부피 %) 두께 (A ) 굴절률공극율 (%) 유전체상수 (k) 기대치측정치 0 2998 1.371 0 2.7 2.7 10 3011 1.337 10.1 2.41 2.43 20 2932 1.290 20.2 2.16 2.19 30 2869 1.259 28.3 1.98 1.95 40 2817 1.209 41.3 1.74 1.71 0 2918 1.402 0 2.87 2.87 10 2888 1.362 9.1 2.60 2.62 20 2845 1.310 20.7 2.29 2.31 30 2806 1.284 26.3 2.14 2.17 40 2778 1.230 39.2 1.87 1.89 50 2746 1.180 50.2 1.64 1.66 60 2523 1.150 59.2 1.52 1.55 0 2723 1.373 0 3.0 10 2569 1.345 7.1 2.74 20 2817 1.315 14.2 2.50 30 2442 1.282 20.2 2.28 40 2325 1.206 40.6 1.86 실험예 2 : 템플레이트에따른공극율및유전특성비교 본발명의초저유전박막과, 한국특허공개제 2002-75720 호에공지되어있는초저유전박막을제조함에있어, 템플레이트의함량변화에따른공극율과유전특성변화를측정하여도 1 로서나타내었다. 본발명의초전유전박막은, 폴리메틸실세스퀴옥산 2 원공중합체 ( 실시예 1, BTMSE 10% 함유 ) 에템플레이트로서트리아세틸 -β- 사이클로덱스트린나노입자 (TABCD) 를 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60 부피 % 로함유량을변화시켜제조한박막이다. 비교예로서제시되는초저유전도막은, 사이클릭실세스퀴옥산 (CSSQ) 에템플레이트로서헵타키스 (2,3,6- 트리 -O- 메틸 )-β- 사이클로덱스트린 [tcd] 을 0, 10, 20, 30, 40, 50 부피 % 로함유량을변화시켜제조한박막이다. 도 1 의결과에의하면, 템플레이트의함량이 30 부피 % 를초과하여과량함유되면서부터, 공극율과유전율에서현저한차이를나타냄을확인할수있다. 발명의효과 이상에서살펴본바와같이, 본발명에따른초저유전막은매트릭스성분으로사용되는폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체와의우수한상용성을갖는아세틸사이클로덱스트린나노입자의선택사용으로인하여공극율및유전율특성이매우우수함과동시에생성된기공의크기가작고닫힌기공구조를형성하기때문에구리배선용층간절연막으로서유용하다. 본발명의단순한변형내지변경은모두본발명의영역에속하는것으로본발명의구체적인보호범위는첨부된특허청구범위에의하여명확해질것이다. - 7 -
(57) 청구의범위 청구항 1. 유기또는무기매트릭스와시클로덱스트린계기공형성용템플레이트를사용하여제조된초저유전절연막에있어서, 상기매트릭스로서폴리알킬실세스퀴옥산전구체또는이의공중합체 40 70 부피 % 와, 상기템플레이트로서아세틸사이클로덱스트린나노입자 30 60 부피 % 가유기용매에용해되어있는유기 - 무기혼합용액을코팅하여제조된것임을특징으로하는초저유전절연막. 청구항 2. 제 1 항에있어서, 상기폴리알킬실세스퀴옥산공중합체는알킬트리알콕시실란과 α,ω- 비스트리알콕시실릴알칸의공중합체인것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막. 청구항 3. 제 2 항에있어서, 상기폴리알킬실세스퀴옥산공중합체는메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리메톡시실릴에탄공중합체, 또는메틸트리메톡시실란과 α,ω- 비스트리에톡시실릴에탄공중합체인것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막. 청구항 4. 제 1 항에있어서, 상기아세틸사이클로덱스트린은다음화학식 3 으로표시되는것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막 : [ 화학식 3] 상기화학식 3 에서, n 은 6 내지 8 의정수이고 ; R 1, R 2 및 R 3 은각각수소원자또는아세틸기이고, R 1, R 2 및 R 3 중적어도 하나가아세틸기이다. 청구항 5. 제 4 항에있어서, 상기아세틸사이클로덱스트린은트리아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 트리아세틸 -β- 사이클로덱스트린, 트리아세틸 -γ- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -β- 사이클로덱스트린, 다이아세틸 -γ- 사이클로덱스트린, 모노아세틸 -α- 사이클로덱스트린, 모노아세틸 -β- 사이클로덱스트린및모노아세틸 -γ- 사이클로덱스트린중에서선택된것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막. 청구항 6. - 8 -
제 1 항에있어서, 상기유기용매는다이메틸포름아마이드 (DMF), 다이메틸아크릴아마이드 (DMA) 및다이메틸설폭사이드 (DMSO) 중에서선택된것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막. 청구항 7. 제 1 항내지제 6 항중에서선택된어느한항에있어서, 최대공극율이 60% 이고, 최소유전율이 1.5 인것을특징으로하는구리배선용초저유전절연막. 도면 도면 1-9 -