聚硅氧氮烷氫氧化物薄膜清洗溶液及使用其的聚硅氧氮烷氫氧化物薄膜圖案形成方法
【專利摘要】提供一種聚硅氧氮烷氫氧化物薄膜清洗溶液，相對于清洗溶液整體包括0.01wt％至7wt％之間的選自由醇類溶劑、酯類溶劑、硅烷醇類溶劑、烷氧基硅烷類溶劑、和烷基硅氮烷類溶劑以及它們的組合組成的組中的添加劑。
【專利說明】聚硅氧氮烷氫氧化物薄膜清洗溶液及使用其的聚硅氧氮烷氫氧化物薄膜圖案形成方法
【技術領域】
[0001] 本公開內(nèi)容涉及一種用于氫化聚娃氧氮燒(聚娃氧娃氮燒，polysiloxazane)薄膜的清洗溶液(沖洗溶液，rinse solution)以及使用其圖案化氫化聚娃氧氮燒薄膜的方法。
【背景技術】
[0002]氫化聚硅氧氮烷在被涂覆在具有凸起和凹陷的基板上并被加熱時轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅艿哪ぃ瑥亩畛渫蛊鸷桶枷葜g的間隙并使凸起和凹陷平面化，并且因此正在進行它作為絕緣層、分離膜、硬涂層等的用途的研究。例如，這種二氧化硅膜被廣泛用作用于諸如LS1、TFT液晶顯示器(LCD)等的半導體器件的層間絕緣層、平面化層、鈍化膜、器件絕緣中間層等。
[0003]一般采用以下方法在半導體器件等中形成二氧化硅膜。即，將氫化聚硅氧氮烷溶液旋涂在其上根據(jù)需要形成有半導體、配線、電極等的基板上，并且因此具有階差(stepdifference)或無階差，將其加熱以去除其中的溶劑，并且隨后在大于或等于350°C下烘烤使得氫化聚硅氧氮烷溶液可以轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸枘?，并且將二氧化硅膜用作絕緣中間層、平面化層、鈍化膜、器件之間的絕緣中間層等。
[0004]然而，當以這種方法將氫化聚硅氧氮烷溶液旋涂在基板上時，在基板周圍形成珠狀物，并且同時氫化聚硅氧氮烷溶液環(huán)流至基板的后側(cè)周圍。為了防止膜由于基板周圍的珠狀物而具有不均勻的厚度，在涂覆氫化聚硅氧氮烷溶液之后，通過在形成在基板的表面上的膜周圍涂覆或噴涂處理溶劑來進行邊緣珠狀物去除處理(在下文中為EBR)，并且此外，清洗基板的后側(cè)以去除并清潔在表面周圍移動和附著于其的氫化聚硅氧氮烷。
[0005]取決于后處理可能需要從基板剝離以上述方法形成的氫化聚硅氧氮烷膜，或者可能需要清潔和去除附著于諸如旋涂機等的涂覆裝置的氫化聚硅氧氮烷。
[0006]通過常規(guī)的清洗溶液或剝離劑不能充分地清洗或去除這種聚硅氧氮烷，并且因此，當進行EBR處理時可以在基板的切邊區(qū)域中在去除膜的部分與未去除膜的另一部分之間的邊界處形成稱為隆起(hump)的膜厚度差。在烘烤的過程中，該隆起可能造成膜的開裂或剝離，并且因此，需要能夠在EBR處理之后在切邊區(qū)域上獲得具有更好形狀的膜的用于EBR處理的溶劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術問題
[0008]本發(fā)明的一個實施方式提供一種用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液，該清洗溶液能夠精確地剝離在基板邊緣上的氫化聚硅氧氮烷薄膜。
[0009]本發(fā)明的另一個實施方式提供一種使用用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液來圖案化氫化聚硅氧氮烷薄膜的方法。
[0010]本發(fā)明的又一個實施方式提供一種通過使用用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液形成的絕緣層。
[0011]技術方案
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液基于清洗溶液的總重量包括以0.01wt^至7wt%的量的選自醇類溶劑、酯類溶劑、硅烷醇類溶劑(silanol-based solvent)、烷氧基硅烷類溶劑、烷基娃氮燒類溶劑(alkylsilazane-basedsolvent)以及它們的組合中的添加劑。
[0013]基于用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液的總重量可以以0.02wt%至5wt%的量包括添加劑。
[0014]添加劑可以選自正丁醇、辛醇、三甲基硅烷醇(trimethylsilanol)、三乙基硅烷醇、六甲基二硅氮烷、六乙基二硅氮烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷以及它們的組合。
[0015]基于清洗溶液的總重量，清洗溶液可以進一步包括以93被％至99.9wt%的量的選自芳烴類溶劑、醚類溶劑、萜品類溶劑以及它們的組合中的溶劑。
[0016]芳烴類溶劑可以選自二甲苯、乙苯、丙苯、丁苯、均三甲苯以及它們的組合。
[0017]醚類溶劑可以選自二正丁醚、茴香醚以及它們的組合。 [0018]職品類溶劑可以選自對蓋燒(職燒，p-menthane)、對戍燒、對傘花烴(p-cymene,
對異丙基苯甲燒)、菔烯、松脂(松節(jié)油，turpentine)以及它們的組合。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式，提供一種通過使用用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液來圖案化氫化聚硅氧氮烷薄膜的方法。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方式，提供一種通過使用用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液形成的絕緣層(隔離層，insulation layer)。
[0021]在【具體實施方式】中描述了本發(fā)明的其他實施方式。
[0022]有益效果
[0023]提供一種用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液，該清洗溶液能夠精確地剝離在基板邊緣上的氫化聚硅氧氮烷薄膜。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1示出了評估用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液的剝離特性的方法。
【具體實施方式】
[0025]在下文中詳細描述了本發(fā)明的實施方式。然而，這些實施方式是示例性的，并且本公開內(nèi)容不限于此。
[0026]在本說明書中，當沒有另外提供定義時，“取代的”是指用選自鹵素原子(F、Cl、Br、或I)、羥基、硝基、氰基、亞氨基(=NH、= NR，其中，R是Cl至ClO烷基)、氨基(-NH2、-NH(R’)和-N(R〃)(R〃’)，其中，R’至R〃’獨立地是Cl至ClO烷基)、脒基、肼基或腙基、羧基、Cl至ClO烷基、C6至C20芳基、C3至C20環(huán)烷基、Cl至ClO雜烷基、C3至C20雜芳基和C2至C20雜環(huán)烷基中的至少一個取代基取代，代替官能團中的至少一個氫；是指用選自=O、= S、= NR(其中，R是Cl至ClO烷基)、=PR(其中，R是Cl至ClO烷基)和=SiRR’(其中，R和R’獨立地是Cl至ClO烷基)中的至少一個取代基取代，代替官能團中的至少兩個氫；或者，是指用選自=N、= P、和=SiR(其中，R是Cl至ClO烷基)的至少一個取代基取代，代替官能團中的至少三個氫。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液包括選自醇類溶劑、酯類溶劑、硅烷醇類溶劑、烷氧基硅烷類溶劑、烷基硅氮烷類溶劑以及它們的組合中的添加劑。
[0028]醇類溶劑包括Cl至ClO醇，例如C3至ClO醇，并且具體地，正丁醇、辛醇等。
[0029]酯類溶劑可以是由RC( = O) 0R’(其中，R和R’獨立地是取代或未取代的Cl至ClO烷基或者取代或未取代的C6至C18芳基)表示的酯化合物。
[0030]硅烷醇類溶劑的具體實例包括三烷基硅烷醇，例如三甲基硅烷醇、三乙基硅烷醇等。本文中，烷基可以是取代或未取代的Cl至ClO烷基。
[0031]烷氧基硅烷類溶劑的具體實例可以包括四烷氧基硅烷，例如四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷等。本文中，烷氧基可以是取代或未取代的Cl至ClO烷氧基。
[0032]烷基娃氣燒類溶劑的具體實例可以包括TK甲基二娃氣燒、TK乙基二娃氣燒等。燒基可以是取代或未取代的Cl至ClO烷基。
[0033]添加劑可以抑制被認為是氫化聚硅氧氮烷的聚合部分的S1-H基團與S1-N基團的反應，并且因此當氫化聚硅氧氮烷與清洗溶液混合時抑制它們的固化或凝膠化。
[0034]基于用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液的總重量可以以0.0Iwt %至7wt%并且具體地0.02wt %至5w t %的量包括添加劑。當在此范圍內(nèi)包括添加劑時，可以以用于與氫化聚硅氧氮烷反應的合適的量包括添加劑并且由于在氫化聚硅氧氮烷中優(yōu)異的可溶性而對固化或凝膠化產(chǎn)生較高穩(wěn)定性作用和充分的剝離特性。
[0035]用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液極好地溶解在氫化聚硅氧氮烷中?？梢酝ㄟ^適當?shù)鼗旌现T如二甲苯、乙苯、丙苯、丁苯、均三甲苯等的芳烴類溶劑，諸如二正丁醚、茴香
醚等的醚類溶劑，以及諸如對篕燒(職燒，p-menthane)、對戍燒、對傘花烴、菔烯、松脂等的
萜品類溶劑，并且進一步將選自醇類溶劑、酯類溶劑、硅烷醇類溶劑、烷氧基硅烷類溶劑、烷基硅氮烷類溶劑以及它們的組合中的添加劑添加入其中來制備用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液。
[0036]基于清洗溶液的總重量，清洗溶液可以進一步包括以93被％至99.9wt%的量的選自芳烴類溶劑、醚類溶劑、萜品類溶劑以及它們的組合中的溶劑。
[0037]用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液可以用來圖案化氫化聚硅氧氮烷薄膜。構成氫化聚硅氧氮烷薄膜的氫化聚硅氧氮烷不具有特別限制的特性，但是重均分子量可以在
1,000至10，000的范圍內(nèi)，并且在分子中S1-H3基團可以在所有S1-H基團中的15mol%至35mol%的范圍內(nèi)。氫化聚硅氧氮烷具有在0.2界七％至3wt%的范圍內(nèi)的氧含量。
[0038]圖案化的氫化聚硅氧氮烷薄膜可以用作用于半導體器件等的絕緣層。
[0039]用于實施發(fā)明的形式
[0040]在下文中，參考實施例更詳細地示出本發(fā)明，但是在任何情況下都不能將這些實施例解釋為限制本發(fā)明的范圍。
[0041](合成例1:氫化聚硅氧氮烷的合成)
[0042]用干燥氮氣內(nèi)部置換配有攪拌裝置和溫度控制器的2L反應器。隨后，將4.0g純水注入1，500g的干吡啶中并與之充分混合，將生成物放入反應器中，并將反應器保溫在5°C。然后，將混合物攪拌同時經(jīng)I小時將100g的二氯硅烷緩慢地注入反應器中。隨后，經(jīng)3小時將70g的氨緩慢地添加至反應器中。然后，用30分鐘將干燥氮氣注入反應器中，并且去除殘留在反應器中的氨。
[0043]通過Ιμπι特氟隆(TEFLON)(四氟乙烯)過濾器在干燥的氮氣氛下過濾獲得的白色漿狀產(chǎn)物，獲得1，OOOg的過濾的溶液。隨后，將1，OOOg的干二正丁醚添加至過濾的溶液中，通過三次將混合物中的溶劑從吡啶替換成二正丁醚來將混合物的固體濃度調(diào)節(jié)成20wt%，并且通過具有0.03 μ m的孔徑的特氟隆過濾器過濾生成物。
[0044]獲得的氫化聚硅氧氮烷顯示出1.6wt%的氧含量、2，100的聚苯乙烯折合的(polystyrene-reduced)重均分子量、和0.2的(總)SiH3/SiH之間的摩爾比。
[0045]本文中，使用FlashEAl112 設備(Thermo Fisher Scientific Inc.)測量氧含量，使用Avance DPX-300的1H-NMR分析儀(Bruker C0.)和⑶Cl3作為鎖定溶劑來測量(總)SiH3/SiH 的摩爾比，通過使用 GPC =HPLCiI 1515,RI 檢測器 2414 (Waters C0.)和柱:KF80UKF802.KF803 (Shodex Inc.)測量重均分子量。
[0046](實施例1至6和比較例I至4:用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液)
[0047]制備根據(jù)實施例1至6和比較例I至4的用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液以具有如在以下表1中的組成。
[0048](表 I)
[0049]
【權利要求】
1.一種用于氫化聚硅氧氮烷薄膜的清洗溶液，基于所述清洗溶液的總重量包括以0.01wt^至7wt%的量的選自醇類溶劑、酯類溶劑、硅烷醇類溶劑、烷氧基硅烷類溶劑、烷基硅氮烷類溶劑以及它們的組合中的添加劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的清洗溶液，其中，基于所述清洗溶液的總重量以0.02wt%至5wt%的量包括所述添加劑。
3.根據(jù)權利要求1所述的清洗溶液，其中，所述添加劑選自正丁醇、辛醇、三甲基硅烷醇、二乙基硅烷醇、TK甲基二娃氣燒、TK乙基二娃氣燒、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷以及它們的組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的清洗溶液，基于所述清洗溶液的總重量，所述清洗溶液進一步包括以93wt%至99.9wt%的量的選自芳烴類溶劑、醚類溶劑、萜品類溶劑以及它們的組合中的溶劑。
5.根據(jù)權利要求4所述的清洗溶液，其中，所述芳烴類溶劑選自二甲苯、乙苯、丙苯、丁苯、均三甲苯以及它們 的組合。
6.根據(jù)權利要求4所述的清洗溶液，其中，所述醚類溶劑選自二正丁醚、茴香醚以及它們的組合。
7.根據(jù)權利要求4所述的清洗溶液，其中，所述萜品類溶劑選自對荖烷、對戊烷、對傘花烴、菔烯、松脂以及它們的組合。
8.—種通過使用根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的清洗溶液圖案化氫化聚硅氧氮烷薄膜的方法。
9.一種通過使用根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的清洗溶液形成的絕緣層。
【文檔編號】C11D7/00GK103946361SQ201280055366
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權日:2011年11月10日
【發(fā)明者】金奉煥, 郭澤秀, 裴鎮(zhèn)希, 尹熙燦, 林相學, 金相均, 李真旭 申請人:第一毛織株式會社