JP2002518837A - ｐ−キシリレンのコポリマーおよび多ビニル・シリコン／酸素コモノマーの化学気相堆積 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 低い誘電率を持つ薄いポリマー層を半導体基板上に形成する方法を提供する。一実施形態で当該方法は、安定したジ−ｐ−キシリレンの気化、そのような気体状二量体材料の反応性モノマーへの熱的変換、および結果として生じた気体状ｐ−キシリレンモノマーの、シリコン−酸素結合および少なくとも２つの側鎖炭素―炭素二重結合を持つ１つ以上のコモノマーとの混合を含む。コポリマー膜はパリレン−Ｎ・ホモポリマーと比較して、低い誘電率、向上した熱的安定性、および酸化シリコン層への優れた付着性を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、基板上に薄いポリマー層を形成する方法に関する。より具体的には
、本発明は低い誘電率を持つ高分子材料または重合性材料の層を、集積回路製造
中に金属層上または金属層間に堆積する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

集積回路の構造において素子の幾何学的構造は縮小を続けており、その結果、
素子間の寄生静電容量の増加がもたらされている。回路中、同一あるいは隣接す
る層上の金属接続間における寄生静電容量は、金属配線間や金属接続間のクロス
トークを招き、素子の応答時間を減少するおそれがある。誘電材料によって隔て
られた金属接続間の寄生静電容量は、誘電材料の厚さを増加するか、あるいは誘
電材料の誘電率を下げることにより低くすることができる。しかしながら、誘電
材料の厚さを増すことは、素子および構造幾何を縮小するという目的に反する。

【０００３】 結果として、同一あるいは隣接する層上の金属接続間の寄生静電容量を減少す
るためには、金属配線間や金属接続間に使用される材料を、現行のｋ≒４．０の
二酸化珪素（ＳｉＯ₂）といった使用材料よりも低い誘電率を持つ材料に変えな
くてはならない。

【０００４】 Journal of Vacuum and Technologyの１９９５年６月号に発表された「A Plan
arized Multilevel Interconnect Scheme with Embedded Low-Dielectric-Const
ant Polymers for Sub-Quarter-Micron Applications」の中でＪｅｎｇらは、パ
リレンなどの低い誘電率の高分子材料を、二酸化珪素（ＳｉＯ₂）の代わりに、
間隔の狭い導線間やその他集積回路構造の戦略上重要な範囲に使用することを記
述している。ｐ−キシリレンおよび置換ｐ−キシリレンモノマーをベースとする
、熱可塑性ポリマーおよびコポリマーの総称であるパリレンは、集積回路におけ
る使用に適した物理的、化学的、電気的および熱的特性を備えることが明らかと
なっている。安定な二量体を気化分解してこのようなポリマーを堆積し、続いて
その結果生じる反応性モノマーを堆積および重合することが、Ａｓｈｏｋ Ｋ．
ＳｈａｒｍａによってＰｏｌｙｍｅｒ ＳｃｉｅｎｃｅのパートＡ、Ｐｏｌｙｍ
ｅｒ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ第２６巻の２９５３頁〜２９７１頁（１９８８年）に
発表された「Parylene-C at Subambient Temperatures」の中で議論されている
。パリレン・ポリマーは通常、非置換ｐ−キシリレン、塩化ｐ−キシリレンおよ
びフッ素化ｐ−キシリレンにそれぞれ対応する、パリレン−Ｎ、パリレン−Ｃお
よびパリレン−Ｆとして判別される。誘電率が低いことを含めてこのような高分
子材料の特性は、Encyclopedia of Polymer Science and Engineering 第１７巻
、第２版の９９０頁〜１０２４頁（１９８９年）に発表された「Xylylene Polym
ers」の中で、Ｒ．Ｏｌｓｏｎによってさらに議論されている。

【０００５】 パリレン−Ｎは、約７０℃〜９０℃以下の温度において非置換ｐ−キシリレン
から堆積される。しかしパリレン−Ｎ膜は、通常、酸化シリコンやその他の半導
体表面にうまく付着しない。さらにパリレン−Ｎ膜は、約４００℃を超える温度
での熱的安定性が乏しく、次の処理温度が４００℃を超える場合、通常この膜は
集積回路に使用されない。パリレン膜の熱的安定性および付着性は、ｐ−キシリ
レン二量体をフッ素化または塩素化して、パリレン−Ｆ膜あるいはパリレン−Ｃ
膜を作ることによって改善される。しかしながら、置換ｐ−キシリレン二量体の
方が非置換二量体よりもかなり高価で、処理がより困難である。置換二量体は通
常、置換ｐ−キシリレンモノマーを減成する温度において分解され、パリレン−
Ｃ膜およびパリレン−Ｆ膜は３０℃よりかなり低い温度で堆積されなければなら
ない。

【０００６】 従来のパリレン膜の問題については、ｐ−キシリレンモノマーが縮合する温度
とほぼ同じ温度で縮合する、ｐ−キシリレンモノマーやその他のモノマーのコポ
リマーにおいて研究がなされてきた。ｐ−キシリレンの共重合は、非重合ビニル
基がポリマーに添加されることを避けるため、モノビニル化合物（すなわち１つ
の側鎖炭素−炭素二重結合）におもに集中していた。パリレン−Ｎ・ポリマーに
おける、非重合の炭素−炭素二重結合が熱的安定性を限定することに寄与してい
る。多ビニル・モノマーは通常、同一あるいは近隣の重合場所により残余するビ
ニル基が容易に近づけないため、１つのビニル基のみによって重合する。非置換
ｐ−キシリレンは基本的にジビニル・モノマーであるが、実際的には重合された
モノマーの中心環部分の炭素−炭素二重結合を残して、モノマーの各端に、ビニ
ル基全体にわたって重合する。ｐ−キシリレンモノマーのいくつかは１つのビニ
ル基のみにより重合するので、期待以上のビニル基が残余する結果となる。約４
００℃を超える温度において、残余したビニル基は様々なメカニズムにより共重
合体構造を壊す反応性グループを形成する可能性がある。

【０００７】 ｐ−キシリレンの共重合は、基板上で両方のモノマーが縮合し、類似の反応性
を有さねばならないため、達成が困難である。ｐ−キシリレンとモノビニル化合
物の共重合は、集積回路に適したコポリマー膜を生じさせなかった。

【０００８】 結果として、パリレン−Ｎ膜と比較して熱的安定性および付着性が向上・改善
されたコポリマーを有し、パリレン−Ｃやパリレン−Ｎ膜と比較して集積回路工
程に適した制御可能な処理条件を持ったコポリマー処理を有する、集積回路のよ
うな基板上に低誘電コポリマーを堆積する工程が依然必要とされる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本発明は、低いｋの誘電コポリマーを基板上に堆積するための方法と装置を提
供する。コポリマーは、好ましくは相互接続層の金属配線間、および／または半
導体基板中の金属接続層間に堆積される。特に、ｐ−キシリレン・コポリマーと
、少なくとも１つのシリコン−酸素結合と少なくとも２つの側鎖炭素−炭素二重
結合を持つ多ビニル・シリコン／酸素コモノマーを堆積する方法を提供する。市
販で適当なコモノマーには、シロキサン、オキシシラン、シロキシ、ジシロキサ
ンとシクロシロキサン化合物が含まれ、シクロシロキサン化合物は以下に限定さ
れないが、テトラアリルオキシシラン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラ
シロキサン、トリス（ビニルジメチルシロキシ）メチルシラン、１，１，３，３
−テトラビニルジメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキ
サン、１，３−ジビニル−１，３−ジメチルジフェニルジシロキサン、ビニルト
リイソプロペンオキシシラン、および１，３−ジビニル−５−トリエトキシシリ
ル−ベンゼンが含まれる。本発明のコポリマーは残余するビニル基が予想外に少
量で、その結果、熱的安定性が改善される。該コポリマーはまた、既知のｐ−キ
シリレン膜に比較して付着性が改善され、誘電率が低減されている。

【００１０】 上述の、本発明の特徴、利点および目的を達成し、また詳細に理解されるため
、上に簡単にまとめられた発明のより具体的な説明が、添付図面に説明されてい
る実施形態を参照して得られよう。

【００１１】 しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを説明するものであ
り、したがって発明はその他の同等に効果的な実施形態も認めるため、添付図面
は発明の範囲を限定するものと考えられるべきではないことに言及しておく。

【００１２】

【発明の実施の形態】

本発明は概して、製作物の表面に低誘電率を持った薄いコポリマーを形成する
ための方法および装置を含む。処理チャンバは基板上へコモノマー気体を蒸着し
、コポリマー膜を形成する。コポリマーは、ｐ−キシリレンと、少なくとも１つ
のシリコン−酸素結合と少なくとも２つの側鎖炭素−炭素二重結合を持つ多ビニ
ル・シリコン／酸素・モノマーから製造される。適当な多ビニル・シリコン／酸
素化合物は、残余するビニル基が予想外に少量で、基板表面への付着性の良いコ
ポリマーをもたらす。市販で適当な多ビニル・シリコン／酸素・モノマーには、
シロキサン、オキシシラン、シロキシ、ジシロキサンとシクロシロキサン化合物
が含まれ、シクロシロキサン化合物は以下に限定されないが、テトラアリルオキ
シシラン、テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン、トリス（ビニル
ジメチルシロキシ）メチルシラン、１，１，３，３−テトラビニルジメチルジシ
ロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニル−１
，３−ジメチルジフェニルジシロキサン、ビニルトリイソプロペンオキシシラン
、および１，３−ジビニル−５−トリエトキシシリル−ベンゼンが含まれる。実
験結果によって、本発明のコモノマー中の、２つあるいはそれ以上の側鎖炭素−
炭素二重結合がほぼ共重合されたことが証明された。テトラアリルオキシシラン
は、４つの側鎖炭素−炭素二重結合の少なくとも３つがほぼ共重合された結果と
なり、また誘電率が予想以上に著しく減少したコポリマーを提供する。

【００１３】 本発明はさらに、基板上の金属接続間および金属接続層間にコポリマーを形成
する方法を提供する。特に、好ましくは酸化シリコンの誘電率よりも低い誘電率
を有し、また集積回路への使用に適した物理的、化学的、電気的および熱的特性
を有する、高分子材料または重合性材料を、本発明に従い堆積する装置および方
法が提供される。一実施形態において、方法および装置は、具体的には総圧約３
０ｍＴｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒで操作されるＣＶＤやプラズマエッチ・チャンバな
どの処理チャンバ内へ、ｐ−キシリレン、多ビニル・シリコン／酸素・モノマー
およびキャリア・ガスを連続的に導入し、また両モノマーを基板上に凝結して基
板上に約０．０５μｍ〜約１５０μｍの厚さを持つパリレン・コポリマーを形成
する。

【００１４】 コポリマーの堆積に使用する装置は、具体的に以下に説明するように目標物上
に、薄いコポリマーを堆積するための堆積チャンバを含む。コポリマー処理は、
好ましくはカリフォルニア州、サンタ・クララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ社から市販のＥｎｄｕｒａ（登録商標）やＣｅｎｔｕｒａ（登録商標）処
理システムなどの、コンピュータ制御のマルチチャンバが統合された処理システ
ムに組み込まれる。

【００１５】 ここで使用されるように、用語「パリレン」は、ｐ−キシリレン（ＣＨ₂Ｃ₆Ｈ ₄ ＣＨ₂）またはｐ−キシリレン誘導体をベースとした熱可塑性ポリマーの総称で
ある。ｐ−キシリレン・ポリマーは化学式 −（ＣＨ₂−Ｃ₆Ｈ₄−ＣＨ₂−）_n− を持っており、ここでｎは分子中のモノマー単位の平均数である。直接の測定で
はないが、典型的なパリレン−Ｎ膜でｎは平均約５，０００と見積もられており
、これによってパリレン−Ｎ膜は、平均分子量約５００，０００の推定数が与え
られる。実際の分子量は広い分布を持つと予想され、かつ実際の分子量は測定不
能であると考えられている。コポリマーはｐ−キシリレン開始剤の両端にモノマ
ーを加えることによって成長し、コポリマー分子は容易には識別されない末端基
を持つ。末端基は特性になんら影響を持たないと考えられている。用語「パリレ
ン」はまた、モノマーまたはポリマーをハロゲン化することにより生成されるｐ
−キシリレン重合体の塩素化形またはフッ素化形も含む。

【００１６】 堆積システム 本発明のコポリマーは、固体または液体のモノマーを気体に変換し、基板が入
っているチャンバにその気体を導入し、チャンバから残余するガスを排気するシ
ステム機械設備によって堆積される。

【００１７】 図１を参照すると、一実施形態において、ジ−ｐ−キシリレンまたはジ−ｐ−
キシリレン誘導体のようなモノマーを加熱して気化または昇華させるための気化
器１０が備えられる。Ｂａｒａｔｒｏｎからの市販品など、加熱圧力計（図示さ
れない）を気化器中に設置して、気化器の圧力をモニターすることができ、粒子
状の固体または液体二量体を気化器１０へ確実に絶え間なく供給できる。材料が
計器に堆積して計器を動作不能にさせることのないよう、圧力計を加熱するのが
好ましい。

【００１８】 ジ−ｐ−キシリレンなどの気化された二量体、または気化された二量体とキャ
リアガスの任意の混合物は、つぎにゲートバルブ２０を通じて気化器１０から熱
分解あるいは分解チャンバ３０に送られ、気化された二量体はここで少なくとも
部分的に、ｐ−キシリレンなどの反応性モノマーに分解される。重合可能な出発
材料が、反応性種を生成するために気化や分解を必要としないモノマーまたはオ
リゴマーである場合には、気化および分解チャンバは除去ないし迂回してよいこ
とは認識されるべきである。

【００１９】 今、図１および図２を参照すると、分解チャンバ３０への導入あるいはコモノ
マーとの混合に先だち、出発材料を加熱して、液体または固体の重合性材料を気
化または昇華するための気化器１０が図示されている。気化器１０は、金属フラ
ンジ１２ａおよび１２ｂを有する、ステンレス鋼またはアルミニウムからなる金
属シリンダを具備してよい。金属フランジ１２ａの上にはカバー１４が付いてお
り、カバー１４には非反応性ガスを気化器１０に流すためのガス注入ポート１６
が備えられている。フランジ１２ｂは気化器１０の出口ポートを備えており、気
化器１０を分解チャンバ３０から隔てるゲートバルブ２０のマッチング・フラン
ジ２２ａにボルト留めされている。

【００２０】 気化器１０の内部には、ジ−ｐ−キシリレンなどの重合可能な出発材料を置く
ための格納容器１８がある。格納容器１８の基礎は気化器１０の内部表面にあっ
てよく、非反応性材料、通常はセラミック材料から作られ、好ましくは石英を含
む。選択可能なものとして、収納容器１８は、加熱された気体を収納容器１８内
または容器から外へ流れやすくし、固体ｐ−キシリレン二量体の気化を助け、お
よびキャリアガス流中の二量体気体の巻き込みを助力するため、容器の上半分に
いくつかの開口（図示されない）をさらに備えても良い。

【００２１】 気化器１０内の圧力は、大気圧に維持してよい。しかしながら、全装置（気化
チャンバ、分解チャンバおよび堆積チャンバ）は、５ｍＴｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒ
までの圧力に維持するのが好ましい。非置換ジ−ｐ−キシリレンについては、圧
力は約１００ｍＴｏｒｒ〜約５Ｔｏｒｒの範囲であることが好ましい。総圧がよ
り高くなればポリマーの堆積速度が増加し、堆積チャンバに供給されるモノマー
またはポリマーの量がより制御しやすくなる。総圧は、モノマーの量を増やすこ
となくキャリアガスを加えることによって上昇することが可能である。キャリア
ガスはいかなる不活性ガスであってもよく、好ましくはヘリウム、アルゴン、ま
たは窒素であり、ヘリウムが好ましい。

【００２２】 図１および図２を参照すると、気化器１０はたとえば、気化器１０の周りに巻
きつけられて気化器を加熱する、加熱コイル１５などの、都合の良い手段によっ
て加熱され得る。加熱コイルは次に外部電力源１１に接続され、外部電力源１１
は気化チャンバ１０を、中にある重合性材料の気化温度まで加熱し、しかし材料
が反応性モノマーに分解する温度よりも低くなるように、気化チャンバ１０に充
分な熱を供給するように調節可能である。所望の温度を維持するために、Ｗａｔ
ｌｏｗ９６５ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒなどの外部温度
制御装置を、加熱コイルに接続して使用してよい。

【００２３】 前述の圧力範囲内で使用する場合、気化器１０の温度は通常、堆積に必要な圧
力においてそれ以下では材料が気化しない最低温度から、作用圧力において気化
された材料が分解する温度未満での最高温度まで変化する。気化器の動作温度は
気化される材料によって変化するが、温度は約１００℃〜約２００℃の間に維持
されるのが好ましい。

【００２４】 ヘリウムなどのキャリアガスは、カバー１４のガス注入ポート１６を介して気
化器１０へ任意に導入され、その後、気化器１０によって加熱され、ゲートバル
ブ２０を通じて分解チャンバ３０へ送られる。しかしながら、たとえばｐ−キシ
リレン二量体など、気化されたモノマーのみを使用し、キャリアガスを使用せず
に工程を実施してもよい。

【００２５】 気化器１０の別の実施形態が図１２に示されており、ここでは温度自動調節オ
ーブン３０６が、たとえば気化されていないジ−ｐ−キシリレンや気化されたキ
シリレンの入った気化器１０を加熱する。キャリアガスは計量ポンプやニードル
・バルブなどの流量調節器３０２を通って、気化器１０内の気化されていないジ
−ｐ−キシリレン中で気泡となる。キャリアガスと気化されたジ−ｐ−キシリレ
ンの化合物は、次に気化器１０から分解チャンバ３０へ、続いて堆積チャンバ６
０へ送られ、ここで残余ガスは荒引きポンプ１５０によって排気される。気化器
１０から出ていく総質量を測定するために、質量流量計（図示されない）を気化
器１０と堆積チャンバ６０間のどこにでも設置することが可能である。そして、
気化器１０を出る材料の質量から、気化器１０へ送られるキャリアガスの質量を
減算することにより、ジ−ｐ−キシリレンの流速を計算することができる。

【００２６】 図１および図２を参照すると、気化器１０の後にある第１バルブ２０は手動で
操作できるが、好ましくは自動的に操作され、また気化器１０内の温度と圧力を
モニターして、重合性材料が気化する温度に気化チャンバ１０が達した後にのみ
バルブ２０を開ける、バルブ制御装置２１に接続される。それによって気化チャ
ンバ１０から第１バルブ２０を通って流れるガスが、気化された重合性材料と、
気化チャンバ１０を通って流れる任意の非反応性のキャリアガスを共に含む。
第２フランジ２２ｂは、第１バルブ２０を、導管２６上の第１フランジ２４ａに
接続し、導管２６はその反対端に第２フランジ２４ｂを持ち、第２フランジ２４
ｂは、分解チャンバ３０の第１フランジ３２ａに接続されている。

【００２７】 フランジ付き金属導管２６は、好ましくは導管２６の周りに巻かれる加熱テー
プ（図示されない）などの外部ヒーターによって加熱され、反応性モノマーが重
合を開始しないよう反応性モノマーを充分高い温度に維持する。通常、これは最
低約１２０℃の温度である。

【００２８】 気化された重合可能出発物質の分解に、ジ−ｐ−キシリレン使用時などのよう
に、反応性モノマーの形成が必要とされる場合、好ましくは気化チャンバ１０か
ら気体が分解チャンバ３０へ送られる。分解チャンバ３０は多くの方法で構成さ
れ得るが、チャンバは気化された材料を急速かつ均等に加熱するために広い表面
積を持つことが好ましい。一実施形態において、分解チャンバ３０は、１端で第
１フランジ３２ａと境を成す金属シリンダ壁３２を備え、金属シリンダ壁３２は
第１フランジ３２ａを通じて導管２６を介し第１ゲートバルブ２０へ接続され、
第１ゲートバルブ２０は分解チャンバ３０へ入る二量体気体の流れを制御するた
めに使用される。金属シリンダ３２の内表面は、３３に見られるように任意で石
英が並べられ、二量体を分解するための使用温度における反応性ｐ−キシリレン
気体の汚染を避ける。

【００２９】 金属シリンダ３２の周囲を円筒状のセラミック炉３４が囲んでおり、中にシリ
ンダ３２を加熱するためのヒーター線２０２を有している。穴をあけた金属（図
示されない）の外層がセラミック炉３４の周囲を任意に囲んでも良く、作業者が
熱いセラミック炉と接触するのを避けるシールドの役割をはたし、また、金属シ
ールドとセラミック炉３４の間に空気を流れさせる。

【００３０】 セラミック炉３４のヒータ線２０２は、外部電源装置（図示されない）および
温度制御装置１３と接続され、温度を約４００℃と約１０００℃の間、好ましく
は７００℃よりも高い温度に維持する。約４００℃よりも高く、好ましくは約７
００℃よりも高い温度は、安定な二量体を充分に反応性モノマーへ分解しながら
、分解チャンバ３０内で形成されたモノマーが分解されるのを避けるため、最高
温度は約１０００℃を超えないよう保証される必要がある。分解温度は使用され
る二量体材料によって変化することを再度認識しておくべきである。

【００３１】 分解チャンバ３０は、基板表面に不要な粒子が堆積されたり堆積被覆中に塊が
できたりすることを防ぐため、充分な量の二量体をそれがシリンダ３２を通って
いる間に分解して、反応性モノマーを形成するのが好ましい。分解されていない
二量体は重合しないので、したがってそれが基板上に堆積すると、被覆中の塊や
表面上の不要な粒子の原因となったり、あるいは堆積チャンバを通り越し、堆積
チャンバ６０よりも下流で荒引きポンプ１５０よりも前に位置する冷却トラップ
機構９０を詰まらせるおそれがある。

【００３２】 好ましくは共にコンピュータ制御される、第１ゲートバルブ２０と第２ゲート
バルブ４０の使用によって、基板が堆積チャンバから取り除かれる間、気化器１
０と分解チャンバ３０を、共に堆積チャンバ６０から分離しておけることに注意
すべきである。すなわち、基板を被膜のために堆積チャンバへ移動する間、ある
いは堆積の後に堆積チャンバから移動する間、すべてのシステムを停止する必要
がない。ヒータ電源１１、３１、バルブ制御装置２１、４１、８１、１１１、１
２１、１４１、ヒータ制御装置７１、および冷却器制御装置１０１、１８１を含
む全体システムの操作は、好ましくは図６に示すコンピュータ制御手段３４０に
よって制御される。

【００３３】 安定な二量体気体が高レベルで分解されることを保証するため、分解チャンバ
３０内で二量体気体は充分に加熱されるのが望ましい。このことは、分解チャン
バ３０内の気化された二量体と接触するシリンダ３２の表面積を増やすか、分解
チャンバ３０内で気化された二量体の滞留時間を引き延ばすか、あるいは両方を
組み合わせることのいずれかによって達成することができる。通常、気化された
二量体の分解チャンバ内滞留時間は１分〜５分である。これらの操作はまた、す
べて制御手段３４０によって制御可能である。二量体の反応性モノマーへの分解
を促進するために堆積チャンバ６０内に従来方法によってプラズマを確立して、
いかなる安定な先駆物質をも反応性物質に分解する、十分な熱を供給することが
できる。

【００３４】 今、図３を参照すると、図２の好適な分解チャンバの断面図により、金属シリ
ンダ３２が一連の中空管３６を詰められている様子が示されており、各中空管３
６の軸は金属シリンダ３２の中心軸に平行である。管３６は互いに熱伝達し、そ
れによって各管３６がシリンダ３２の内壁温度になるよう、管３６はシリンダ３
２の内部に充分密に詰められている。シリンダ３２内に管３６があるために、気
化されたモノマーと接触するシリンダ３２内部の表面積を大いに増加させるのに
役立つ。したがって、気化された二量体は管３６の中を通り、あるいは管３６の
間に導かれるため気化された二量体は分解温度まで均一に加熱され、このように
して反応性モノマーに分解される二量体の量は最大になる。好ましくは、各中空
管３６は石英でできており、あるいは少なくともその表面が石英である。好まし
くはシリンダ３２の内径（ＩＤ）は約１．５インチ〜約２インチの間であり、小
さい管３６は約０．３インチ〜約０．５インチの外径（ＯＤ）と、約０．０５０
インチの肉厚を持ち、結果として約０．２インチ〜約０．４インチのＩＤを持つ
。

【００３５】 分解チャンバ内の二量体の滞留時間は、分解チャンバ３０への気化された二量
体の流速を調節することによって制御できる。すなわち、制御装置３４０の制御
下で、気化チャンバ１０へのキャリアガス流を調節する、ゲートバルブ２０およ
び４０を絞る、またはこのようなバルブの絞りやキャリアガス流の調整を組み合
わせる、などによる。滞留時間はまた、分解チャンバ３０の長さによっても制御
可能である。すなわち以下に説明のように、金属シリンダ３２を長くしたり、お
よび／またはシリンダ３２内に流れを変える要素を設置することにより、シリン
ダ３２内の平均路程を増やすことによって制御することができる。

【００３６】 今、図４および図５を参照すると、分解チャンバの別の実施形態が、シリンダ
３２とは離れた関係で設置される一連の円形ディスク３８ａ−ｄにより構成され
て示されており、各ディスク面はシリンダ３２の中心軸に垂直である。各ディス
クは、中をキャリアガスと気化された二量体の混合物が流れる開口を備える。し
かしながら、図４に最も良く示されるように、隣接するディスクの開口は故意に
ずらされて、混合気体がシリンダ３２を通る行程長を延長している。したがって
、図４に示されるディスク３８ｂの開口３９ｂは、ディスク３８ｂの下にあるデ
ィスク３８ａの開口３９ａに対し、軸方向にずらされている。この実施形態は実
際には、（流路の路程を増すことにより）滞留時間を増やし、またシリンダ３２
と同じ温度となる各ディスク３８ａ−ｄの表面も混合気体と接触するので、混合
気体と接触するシリンダ３２内の接触面積を増すという、両方の機能を果たす。

【００３７】 図１および図２にさらに示すように、ガス流は分解チャンバ３０から金属Ｔ字
管４４内へ通り、ここで、反応性モノマーガスはその他の共重合性材料、すなわ
ち以下に説明されるような、堆積チャンバ内で反応性パリレン・モノマーと反応
および重合するモノマーまたは二量体と任意に混合される。シリンダ３２の反対
端にある第２フランジ３２ｂはＴ字管４４の第１フランジ４２ａと接続されて、
分解チャンバ３０とＴ字管４４間の接続を提供している。Ｔ字管４４の第２フラ
ンジ４２ｂは第２ゲートバルブ４０の第１フランジ４０ａに固定され、第２ゲー
トバルブ４０は以下に説明のように、バルブ制御装置４１とコンピュータ制御手
段３４０によって操作されて、堆積チャンバ６０への気体の流れを制御する。

【００３８】 Ｔ字管４４の第３フランジ４２ｃは、Ｔ字管４４で気化されたパリレンモノマ
ーと混合されるべきコポリマーの、気化された源へ通じる導管４６（図１に示す
）のフランジに固定されるか、あるいは分解チャンバからの反応性モノマーに別
個のコポリマー気体の源が混合されないときには、図２に示すようにキャップま
たはカバー４７がフランジ４２ｃに固定されるかのいずれかである。

【００３９】 Ｔ字管４４は、フランジ付き金属導管２６のように、Ｔ字管４４の周りに巻か
れた加熱テープなどの外部ヒーターによって加熱して、反応性モノマーが重合を
開始しないよう充分高い温度に維持することが好ましい。通常、これは最低約１
５０℃の温度を意味する。共重合源が使用される場合、前述の気化チャンバ１０
と類似の第２気化チャンバを使用して、共重合性材料を気化することができる。
必要に応じ、前述の分解チャンバ３０に類似の分解チャンバを形成する、さらな
る装置を使用してもよい。いづれの場合も、このような気体状の共重合性材料を
提供するため使用する装置は、次にＴ字管４４のフランジ４２ｃに接続され、そ
れによって各々のガス状反応性共重合源を、堆積チャンバ６０に導入する前にＴ
字管４４内で混合することができる。

【００４０】 活性ｐ−キシリレンモノマーを含むガス／気体流は、次に分解チャンバ３０を
出てフランジ４２ａ−ｃを持つＴ字管４４へ渡り、ここで導管４６（図１に示す
）からの気体状コモノマーと混合される。テトラアリルオキシシランなどの多ビ
ニル・シリコン／酸素化合物は、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｌｉｑｕｉｄ Ｉｎｊｅ
ｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ社から市販の気化噴射システムを使用して容易に気化
される。気化されたモノマーとコモノマーは、次にフランジ４０ａと４０ｂを持
つ第２ゲートバルブ４０を通って導管４８へ流れ、導管４８はバルブ４０を入り
口ポート５０で基板処理チャンバ６０へ接続し、基板処理チャンバ６０内では、
モノマーが半導体基板などチャンバ内の目標物上で堆積および重合し、目標物は
，好ましくは冷却器１８４に接続された支持部材１８０によって温度制御される
。基板上のモノマーの縮合は、通常３０℃から−３０℃の間の温度で起こる。

【００４１】 堆積チャンバ６０の内壁は、気化された重合性材料の堆積および重合を防ぐた
め、十分高い温度に維持されるのが好ましい。一実施形態では、チャンバ内壁の
温度は、ヒータ制御装置７１の制御の下で、ヒータ７０によって維持される。残
余ガス／気体の混合物は次に、バルブ制御装置８１の制御下で、堆積チャンバ６
０から、チャンバ６０の圧力を調節する絞り弁８０を通り、次に冷却器１００に
接続された冷却トラップ９０を流れる。残余ガスは次に、バルブ制御装置１２１
によって制御されるゲートバルブ１２０を通って、荒引きポンプ１５０へ流れる
。チャンバ内壁は、チャンバ自身の中で生成されるプラズマの使用を含む、他の
いかなる加熱手段によっても加熱されることが期待される。

【００４２】 図１および図６に示された一実施形態では、装置には高周波発生器６１が備え
られ、高周波発生器６１は高周波ネットワーク６３を通じてチャンバ６０に連結
されており、チャンバ６０内の平行な板、すなわちガス供給板５２と基板ホルダ
１８０の間にプラズマを発生させる。プラズマは、安定な二量体を反応性種に変
換するため、充分な熱を発生させることによって安定な前駆物質の分解を促進す
るために使用される。プラズマはまた、チャンバ内壁を充分に加熱して壁上で重
合するのを防ぎ、および／または、処理ガスを充分に加熱して気相中で重合する
のを防ぐ。さらに高周波発生器はチャンバの統合を可能にし、したがって基板の
エッチング、もしくはチャンバ６０の元位置洗浄のいずれかを行なうことができ
る。

【００４３】 チャンバは電気的バイアスを含み、堆積された共重合体の構造を制御し得ると
考えられる。特に、非晶質重合体を作るにはＢフィールドが役に立つ。

【００４４】 工程の説明 本発明のコポリマーは一般に、ｐ−キシリレンおよび適当なコモノマーを、両
モノマーが重合する条件下において基板表面上で縮合させることにより作成され
る。本発明のシリコン／酸素を含むモノマーは、コポリマー中に残存するシリコ
ン−酸素結合を提供する。コポリマー中のシリコン−酸素結合の相対量は、モノ
マーとシリコン／酸素モノマー構造の相対反応度によって異なる。

【００４５】 パリレン重合体を作るための典型的な出発物質は、安定な環状二量体であるジ
−ｐ−キシリレン、または固体状で入手できるハロゲン化誘導体である。二量体
は通常、約１００℃〜約２００℃の温度で気化または昇華され、その後、続く重
合のために約６００℃〜約１０００℃の温度で反応性モノマーに分解される。二
量体は、Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ社などの会社か
ら市販されている。通常、固体の二量体は、取り扱いやすさのために、たとえば
粉末状などの粒子状で市販されている。しかしながら本発明により、二量体のペ
レットを充填ベッドと共に用いるか、あるいは二量体を連続的に供給しやすいよ
うに、固体の前駆材料をキャリア流中で液化または溶解することが考えられる。

【００４６】 ｐ−キシリレンモノマーおよびキャリアガスの気体流と混合されるコモノマー
の量は、モノマー混合物総量の約５重量％から約２５重量％までの範囲であるが
、好ましくは約５重量％から約１５重量％までの範囲であり、加えられる共重合
性モノマーの通常の量は、モノマー混合物総量の少なくとも１０重量％である。

【００４７】 再び図１および図２を参照すると、Ｔ字管４４はフランジ４２ｂおよび４２ａ
をそれぞれ通って第２ゲートバルブ４０に接続され、第２ゲートバルブ４０はさ
らに、ゲートバルブ４０のフランジ４０ｂと導管４８のフランジ４８ａを通って
加熱された導管４８に接続される。上述のように導管２６とＴ字管４４に関して
、導管４８は中での縮合を避けるため、たとえば加熱テープなどによって加熱さ
れるのが好ましい。加熱された導管４８は、つぎにフランジ４８ｂを介して処理
チャンバ６０の入り口ポート５０へ接続される。

【００４８】 堆積チャンバ６０は、集積回路を処理するための統合されたプラットフォーム
上で使用するように構成されるのが好ましい。そのような統合されたプラットフ
ォームは、Ｍａｙｄａｎらによる米国特許４，９５１，６０１の中に述べられて
おり、ここでその開示を参照により包含している。パリレン堆積のために、チャ
ンバ６０の内表面の温度が、反応性パリレン単量体の重合温度より高い温度、す
なわち２００℃よりも高く、しかし反応性モノマーがさらに分解する温度よりも
低い温度、すなわち約７５０℃よりも低い温度に維持される。通常、チャンバ６
０の温度は約２００℃から約３００℃の範囲内で維持される。

【００４９】 本発明の方法を実施できる１つの適切なＣＶＤ処理チャンバを図６に示す。図
６は真空チャンバ６２を持つ平行プレート化学的気相成長法処理チャンバ６０の
、単純化された縦断面図である。チャンバ６０はマニホールドの貫通孔からウェ
ハ２００（図１参照）へ処理ガスを分散させるためのガス供給マニホールド５２
を含み、ガス供給マニホールドは、ウェハ２００は基板支持部材１８０上に設置
されている。処理ガスおよびキャリアガス（もしあれば）は、ガス線１６８を通
って混合システム１７０内へ投入され、混合システムで化合されて次にガス分散
マニホールド５２へ送られる。一般に各処理ガスの処理ガス供給線は、（ｉ）チ
ャンバに流れる処理ガスを、自動または手動で遮断するために使用できる安全遮
断弁（図示されない）、および（ii）ガス供給線を通るガスの流れを測定する質
量流量制御装置（図示されない）を含む。処理に有毒ガスが使用される場合、従
来構成の各ガス供給線にいくつかの安全遮断弁が配置される。

【００５０】 基板支持部材１８０は熱に非常に敏感であり台座５４上に搭載されており、そ
のため支持部材１８０（および支持部材１８０の上面に支持されたウェハ）は、
低い取付け／取外し位置と、マニホールド２５近くに近接する高い処理位置６４
の間を、制御可能に移動できる。

【００５１】 図６を参照すると、支持部材１８０が高い処理位置６４にあるとき支持部材は
、環状真空マニホールド１６４へ排気する複数の間隔をあけた孔１６２を持つバ
ッフル板１６０により囲まれている。処理中、ガス供給マニホールド５２へのガ
ス注入は矢印１６６（図６参照）に示されるように、支持部材１８０上に設置さ
れたウェハ２００（図１参照）の表面全体へ放射状に、均一に散布される。その
後排気システムが図１に示す真空ポンプシステムによって、ガスをポート１６２
を通して環状真空マニホールド１６４へ排気する。

【００５２】 そこで、図１の基板支持部材１８０を参照すると、可動基板支持部材は処理中
に加熱または冷却される必要がある。処理中、基板上にモノマーを縮合させるた
め、基板支持部材１８０はモノマーの縮合温度よりも低い温度、たとえばｐ−キ
シリレンならば基板支持１８０は４０℃を超えない温度で維持される。基板支持
１８０は、好ましくは冷却器制御装置１８１に制御される冷却器１８４を用いて
、約−４０℃〜約＋２５℃までの範囲内の温度に冷却される。冷却器１８４は、
エチレングリコールと脱イオン水の重量比１：１混合液などの冷却剤が、基板支
持１８０中の通路２７０（図６参照）を通って流れる。混合気体がたとえば半導
体基板２００の冷却された表面に接触すると、反応性ｐ−キシリレンモノマーの
重合が（あれば）その他の反応性重合性材料との共重合と同様に開始され、その
結果、たとえば半導体ウェハ２００表面などの基板表面上に、所望のパリレン誘
電膜やパリレン・コポリマー膜が形成される。

【００５３】 チャンバ内壁にパリレン膜が堆積するのを防ぐため、好ましくはヒーター７０
が、エチレングリコールと脱イオン水の重量比１：１混合液などの熱交換剤をチ
ャンバ側壁の通路２６０を通して供給する。

【００５４】 基板は図９にその部分が示される双極または単極の静電チャック２１０など、
従来の基板保持手段によって基板支持１８０上に保持されてもよい。ヘリウムな
どの背ガスは、基板支持部材１８０と処理のためその上に設置された基板との間
の熱伝達を円滑にし、また基板の端や裏側に反応性材料が堆積されるのを防ぐた
め、好ましくは静電チャックの上面に設けられたチャンネルを通じて流される。

【００５５】 チャンバ６０で実施される堆積工程は、熱処理かプラズマ熱処理のいずれかで
あってよい。プラズマ処理では、高周波電源装置６１（基板支持部材１８０と接
地されている）からガス供給マニホールド５２へ与えられる高周波エネルギーに
よって、制御されたプラズマがウェハに近接して形成される。高周波電源装置６
１は、単一または混合周波数のいずれかの高周波電力をマニホールド５２に供給
することができ、チャンバ６０へ導入された反応性種の分解を促進する。混合周
波数の高周波電源装置は、通常たとえば１３．５６ＭＨｚなどの高いＲＦ周波数
（ＲＦ１）と、たとえば３６０ＫＨｚなどの低いＲＦ周波数（ＲＦ２）で電力を
供給する。

【００５６】 通常、すべてのチャンバ・ライニング、ガス注入マニホールド面板、および、
その他様々の反応装置設備が、アルミニウムや陽極酸化アルミなどの材料から作
られる。このようなＣＶＤ装置の例が、Ｗａｎｇら宛てに発行された米国特許番
号５，０００，１１３号の中に、「Thermal CVD/PECVD Reactor and Use for Th
ermal Chemical Vapor Deposition of Silicon Dioxide and In-situ Multi-ste
p Planarized Process」と題して記述され、また本発明の指定代理人であるAppl
ied Materials社へ譲渡された。１１３特許の開示が、参考により包含されてい
る。

【００５７】 ガス混合システム１７０と高周波電源装置６１は、制御線３６０上でコンピュ
ータ制御手段３４０によって制御されている。チャンバは制御手段３４０によっ
て制御される質量流量制御装置（ＭＦＣ）や高周波発生器などのアナログアセン
ブリを含み、制御手段３４０はメモリ３８０に格納されたシステム制御ソフトウ
ェアを実行し、メモリ３８０は好適な実施形態では、ハードディスク・ドライブ
である。

【００５８】 今、図１を参照すると、気化されたガスの混合物と任意のキャリアガスがチャ
ンバ６０へ流れた後で、たとえばパリレン・コポリマーが、反応性ｐ−キシリレ
ンモノマーと多ビニル・シリコン／酸素コモノマーの縮合および重合によって基
板２００の表面に堆積される。モノマーは、モノマーの相対縮合反応速度および
相対重合反応速度に依存した異なる速度で、基板表面上で重合する。任意のキャ
リアガスの残余と残りの未反応のモノマー気体は、この後チャンバ６０から出口
ポート６６（図１０参照）および絞り弁８０を通って冷却トラップ９０へ渡る。
絞り弁８０の目的はチャンバ６０内で望ましい圧力を維持することである。堆積
／重合反応は通常、堆積チャンバ６０内の圧力を約５ｍｍＴｏｒｒから約５Ｔｏ
ｒｒに維持しながら行なわれる。堆積チャンバ６０の圧力が設定圧力からはずれ
ると、コンピュータ制御される絞り弁８０が圧力を下げるように開くか、または
圧力を上げるように閉じる。

【００５９】 今、図１０を参照すると、絞り弁８０は要求があれば、たとえばアルゴン、ヘ
リウム、窒素などの非反応性ガスを、チャンバ６０から絞り弁８０を通って冷却
トラップ９０へ流れるガス流に加えるよう変更できる。通常、この冷却トラップ
９０への追加ガス流は、制御装置３４０に制御されるチャンバの体積に依存した
、毎分約５０立方センチメートル（ｓｃｃｍ）の流れを意味する。追加された非
反応性ガスの目的は、キャリアガスと反応性モノマー気体流のチャンバ６０を通
る流れを制御すること、すなわち滞留時間を増やし、チャンバ６０を流れる気体
流からより完全に熱を奪って、より完全な重合化をもたらすこと、すなわち出口
ポート６６を通ってチャンバ６０を出て、冷却トラップ９０で抽出されなければ
ならない未反応重合性材料の量をより少なく抑えることである。

【００６０】 絞り弁８０を通る気体とガスは、その後冷却トラップ９０へ入り、冷却トラッ
プ９０は次に真空ポンプ１５０に接続され（図１参照）、真空ポンプ１５０はチ
ャンバ６０を大気圧よりも低い圧力に維持することができる。しかし、未反応の
モノマーおよびその他の共重合性材料は真空ポンプ１５０に入らずに、冷却トラ
ップ９０で気体流から除去されることが重要である。冷却トラップ９０は、たと
えば標準的なＮｏｒｃａｌ冷却トラップなどのような従来の市販の冷却トラップ
からなり、気体流からモノマーやポリマーをトラップして取り除くために、絞り
弁８０の下流側に接続されている。

【００６１】 冷却トラップ９０の下流側にゲートバルブ１２０が接続されており、これを通
って気体流中の残りの気体が荒引き真空ポンプ１５０へ流れ、望ましい低圧力を
維持する。図１および図１０に示すように、冷却トラップ９０はまたゲートバル
ブ１１０を通ってターボポンプ１３０へ接続されており、それから遮断弁１４０
を通って荒引き真空ポンプ１５０へ接続される。チャンバ６０が、前述の反応性
ｐ−キシリレンモノマーの重合体堆積などのような堆積チャンバとして使用され
る場合、バルブ１１０および１４０は閉じられ、バルブ１２０は開かれて、荒引
き真空ポンプを冷却トラップ９０へ直接接続する。しかしながら、同じチャンバ
をプラズマ・エッチング・チャンバとして、あるいはチャンバの元位置プラズマ
洗浄などその他の高真空を必要とする工程に使用する場合、前述のように、ゲー
トバルブ１２０は閉じられ、ゲートバルブ１１０と遮断弁１４０は共に開かれて
、冷却トラップ９０と荒引き真空ポンプ１５０の中流に高真空ターボポンプ１３
０が置かれる。

【００６２】 反応性モノマーの堆積に続いてチャンバを洗浄するため、チャンバ内にオゾン
が１０００ｓｃｃｍの速度で流入される。反応性オゾンはパリレンと反応して、
パリレンをチャンバから除去しやすくすると考えられている。オゾンに加え、酸
素を１００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍの速度でチャンバに導入することができ
、また支持部材に７５０Ｗ〜１２００Ｗの高周波バイアスがかけられて、チャン
バの洗浄が果たされる。酸素は、オゾンとパリレンの反応と同様にパリレンと反
応すると考えられている。

【００６３】 コンピュータ制御装置３４０はＣＶＤチャンバのすべての働きを制御し、制御
装置３４０の好適な実施形態は、ハードディスク・ドライブ、フロッピーディス
ク・ドライブおよびカード・ラックを含む。カード・ラックにはシングルボード
・コンピュータ（ＳＢＣ）、アナログおよびデジタル入出力ボード、インターフ
ェース・ボードおよびステッピング・モーター制御ボードが含まれる。システム
制御装置はＶｅｒｓａ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｅｕｒｏｐｅａｎｓ（ＶＭＥ）基準に
準拠しており、この基準はボード、カードケージ、およびコネクタ寸法および型
を規定している。ＶＭＥ基準はまた、１６ビットのデータ・バスと２４ビットの
アドレス・バスを持つバス構造も規定する。

【００６４】 制御装置３４０は、ハードディスク・ドライブ３８０に格納されたコンピュー
タ・プログラムに制御されて動作する。コンピュータ・プログラムはタイミング
、気体の混合、高周波出力レベル、基板支持部材、および、その他の特定処理の
パラメータを規定する。ユーザとシステム制御装置間のインターフェースは、図
７に図示されるＣＲＴモニター３４２とライトペン３４４を介するものである。
好適な実施形態では、２つのモニター３４２が使用され、１つは作業者用にクリ
ーンルームの壁に取付けられ、もう１方はサービス技術者用に壁の後ろに取り付
けられる。両方のモニター３４２は同時に同じ情報を表示するが、ライトペン３
４４は１つのみが作動可能である。ライトペン３４４はペン先の光センサーでＣ
ＲＴ表示によって放射される光を検出する。特定の画面や機能を選ぶには、作業
者は表示画面の指定された範囲に触れ、ペン３４４のボタンを押す。触った範囲
は、その強調表示された色が変化するか、あるいは新しいメニューまたは画面が
表示されて、ライトペンと表示画面間の通信を確認する。

【００６５】 処理は、たとえばコンピュータ制御装置３４０上で作動するコンピュータ・プ
ログラム製品４００を使用して実施される。コンピュータ・プログラム・コード
は、たとえば６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、またはＰａｓｃａｌなど
、従来のいかなるコンピュータ可読プログラミング言語によっても記述できる。
適切なプログラム・コードが、従来のテキストエディタを使用して単一ファイル
または複数ファイルに入力され、コンピュータのメモリシステムなどのコンピュ
ータ使用可能媒体に格納または具体化される。入力されたコード・テキストが高
級言語である場合、コードはコンパイルされ、結果のコンパイラ・コードが次に
、プリコンパイルされたｗｉｎｄｏｗｓライブラリ・ルーチンのオブジェクト・
コードとリンクされる。コンパイルされリンクされたオブジェクト・コードを実
行するには、システムユーザはオブジェクト・コードを呼び出し、コンピュータ
・システムによってメモリにコードをロードさせ、ＣＰＵはメモリからコードを
読み込み実行して、プログラム中に確認されるタスクを実行する。

【００６６】 図８はコンピュータ・プログラム４００の階層的制御構造を説明するブロック
図である。ユーザはライトペン・インターフェースを用いてＣＲＴモニター上に
表示されたメニューや画面に応じて、処理セット番号と処理チャンバ番号を処理
選択サブルーチン４２０へ入力する。処理セットは、特定の処理を行なうために
必要なあらかじめ定められた処理パラメータのセットであり、あらかじめ定義さ
れたセット番号によって識別される。処理選択サブルーチン４２０は（ｉ）所望
の処理チャンバと（ii）所望の処理を行なう処理チャンバを操作するために必要
な所望の処理パラメータのセットを識別する。特定の処理を行なうための処理パ
ラメータは、たとえば処理ガスの組成や流速、温度、圧力、高周波バイアス出力
レベルや磁界出力レベルなどのプラズマ条件、冷却ガス圧力、およびチャンバ内
壁温度といった処理条件に関係しており、レシピの形でユーザに提供される。レ
シピによって特定されたパラメータは、ライトペンとＣＲＴモニターインターフ
ェースを利用して入力される。

【００６７】 処理を監視するための信号は、制御手段３４０のアナログ入力およびデジタル
入力ボードによって提供され、処理を制御するための信号は制御手段３４０のア
ナログ出力およびデジタル出力ボードに出力される。

【００６８】 処理シーケンサ・サブルーチン４３０は、識別された処理チャンバと処理パラ
メータのセットを処理選択サブルーチン４２０から受け取るため、また様々な処
理チャンバの動作を制御するためのプログラム・コードを含む。複数のユーザが
処理セット番号と処理チャンバ番号を入力できたり、あるいは１人のユーザが複
数の処理セット番号および処理チャンバ番号を入力できるので、シーケンサ・サ
ブルーチン４３０は選択された処理を所望の順序に予定するために動作する。好
ましくは、シーケンサ・サブルーチン４３０は、（ｉ）チャンバが使用されてい
るかを確認するために、処理チャンバの動作を監視するステップと、（ii）使用
されているチャンバでどの処理が行なわれているのかを確認するステップと、（
iii）処理チャンバの利用可能性と実施されるべき処理タイプに基づき、所望の
処理を実行するステップ、を実施するプログラム・コードを含む。ポーリングな
ど、従来の処理チャンバの監視方法を使用することができる。行なわれるべき処
理を予定するときに、シーケンサ・サブルーチン４３０を、使用されている処理
チャンバの現在の状態を、選択された処理の所望の処理条件と比較して考慮する
よう、またはユーザ入力された各特定のリクエストの「古さ」を考慮するよう、
あるいはシステム設計者が予定付けの優先順位決定のために含めたいと思うその
他の関連した因子を考慮するように設計することが可能である。

【００６９】 シーケンス・サブルーチン４３０が、次に実行されるべき処理チャンバと処理
セットの組み合わせを決定すると、シーケンサ・サブルーチン４３０はその特定
の処理セット・パラメータを、いくつかのチャンバ管理サブルーチン４４０のう
ち１つへ渡すことによって、処理セットを実行させる。このチャンバ管理サブル
ーチン４４０はシーケンサ・サブルーチン４３０によって決定された処理セット
に従って処理チャンバ６０内の複数の処理タスクを制御する。チャンバ管理サブ
ルーチン４４０は、気化器１０、分解チャンバ３０および冷却トラップ９０を含
む、選択された処理セットの実行に必要なチャンバ要素の動作を制御する、様々
なチャンバ要素サブルーチンの実行を制御する。チャンバ要素サブルーチンの例
として、気化器制御サブルーチン４５０、処理ガス制御サブルーチン４６０、圧
力制御サブルーチン４７０、ヒータ制御サブルーチン４８０、および分解制御サ
ブルーチン４９０がある。当業者には、所望される処理によっては、その他のチ
ャンバ制御サブルーチンを含めることができることは容易に理解されるであろう
。運転中、チャンバ管理サブルーチン４４０は実行されている特定の処理セット
にしたがって、選択的に処理要素サブルーチンを予定または呼び出しする。チャ
ンバ管理サブルーチン４４０は、処理シーケンサ４３０が次に実行されるべき処
理装置および処理セットを予定するのと同様に、処理要素サブルーチンを予定す
る。通常、チャンバ管理サブルーチン４４０は様々なチャンバ要素を監視して、
実行されるべき処理セットの処理パラメータに基づいてどの要素を操作する必要
があるのかを決定し、監視ステップおよび決定ステップに応答するチャンバ要素
サブルーチンを実行させる。

【００７０】 処理ガス制御サブルーチン４６０は、処理ガスの組成と流速を制御するための
プログラム・コードを持つ。処理ガス制御サブルーチン４６０は安全遮断弁の開
閉位置を制御し、また所望のガス流量を得るために質量流量制御装置の立ち上げ
／立ち下げを行なう。処理ガス制御サブルーチン４６０はすべてのチャンバ要素
サブルーチンと同様にチャンバ管理サブルーチン４４０によって呼び出され、チ
ャンバ管理サブルーチンから所望のガス流速に関連する処理パラメータを受け取
る。通常、処理ガス制御サブルーチン４６０は、ガス供給線を開き、また（ｉ）
必要な質量流量制御装置を読み、（ii）読み取り値をチャンバ管理サブルーチン
４４０から受け取った所望の流速と比較し、（iii）必要に応じてガス供給線の
流速を調節することを繰り返し行なうことによって動作する。さらに、処理ガス
制御サブルーチン４６０は、ガス流速が危険な速度になっていないか監視するス
テップと、危険な状態が検出されると安全遮断弁を作動させるステップを含む。

【００７１】 アルゴンのような不活性ガスをチャンバ６０に流して、チャンバに反応性処理
ガスを導入する前にチャンバの圧力を安定させるのが望ましい。これらの工程に
対して、処理ガス制御サブルーチン４６０は、チャンバ内の圧力を安定させるの
に必要なだけの時間チャンバ６０に不活性ガスを流すステップを含むようにプロ
グラムされており、その後で上述のステップが実行される。さらに、たとえばジ
−ｐ−キシリレンなど、処理ガスが気化器１０内に生じるべき場合に、処理ガス
制御サブルーチン４６０を、気化器制御サブルーチン４５０からキャリア流を得
るように書くことができる。

【００７２】 圧力制御サブルーチン４７０は、チャンバ６０の圧力を、チャンバの排気シス
テム中の絞り弁８０の開口の大きさを調節することによって制御するプログラム
・コードを含む。絞り弁８０の開口の大きさは、総処理ガス流、処理チャンバの
寸法、および排気システムの汲み上げ設定値圧力に関して、チャンバ圧力を所望
のレベルに制御するように設定される。圧力制御サブルーチン４７０が呼び出さ
れると、所望のまたは目標の圧力レベルがパラメータとしてチャンバ管理サブル
ーチン４４０から受け取られる。圧力制御サブルーチン４７０は、チャンバ６０
内の圧力をチャンバに接続された１つ以上の従来の圧力計を読むことによって測
定し、測定値を目標の圧力と比較し、目標圧力に応じて、格納された圧力表から
ＰＩＤ（比例積分微分）値を得て、圧力表から得られたＰＩＤ値にしたがって絞
り弁８０を調節するよう動作する。あるいは、圧力制御サブルーチン４７０は、
絞り弁８０を特定の開口に開閉してチャンバ６０を所望の圧力に調節するように
書くことができる。

【００７３】 ヒータ制御サブルーチン４８０は、チャンバ６０の温度を制御するためのプロ
グラム・コードを含む。ヒータ制御サブルーチン４８０はチャンバ管理サブルー
チン４４０によって呼び出され、目標値または設定値温度パラメータを受け取る
。ヒータ制御サブルーチン４８０はチャンバ６０に設置された熱電対の電圧出力
を測定することによって温度を測定し、測定された温度を設定値温度と比較し、
ランプ・モジュール２６０やその他の加熱コンポーネントにかけられる電流を増
減して設定値温度を得る。温度は、格納された変換表中の対応する温度を調べる
ことによって、または４次多項式を用いて温度を計算することによって測定され
た圧力から得られる。

【００７４】 上述のＣＶＤシステムの記述は単に説明のためのものであり、その他のＣＶＤ
装置を採用することもできる。さらに基板支持の設計、ヒータ設計、高周波電源
の接続位置、その他について、上述のシステムの変化が可能である。

【００７５】 本発明は、特定の実施形態を説明し、本発明の範囲を限定するものではない以
下の実施例によってさらに説明される。

【００７６】 実施例１（テトラアリルオキシシラン） 本発明のプロセスをさらに説明するために、直径８インチのシリコン・ウェハ
が、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社か
ら入手可能のほぼ図１から図１２に示すように構成されるＭｘＰまたはＤｘＺ堆
積チャンバ内に、約２５℃の温度に維持された固定基板支持の上に取り付けられ
た。

【００７７】 約３０ｇの粒子状ジ−ｐ−キシリレンが気化器１０に供給され、次に気化器は
約２００℃に加熱された。その後、気化器１０を分解チャンバ３０から隔てるゲ
ートバルブ２０が開かれ、二量体の気体が約８５０℃の温度に予熱された分解チ
ャンバ３０へ、質量流量制御装置を通って流された。次に分解チャンバ３０の出
口ゲートバルブ４０が開かれ、気化された反応性ｐ−キシリレンが分解チャンバ
３０内で形成され、その後、分解チャンバから、加熱された導管を通って堆積チ
ャンバ６０へ約１０ｓｃｃｍの速度で流された。堆積チャンバ６０のふたは約１
５０℃の温度に維持され、チャンバ６０の内壁は約１００℃に維持された。

【００７８】 テトラアリルオキシシランは１０ｓｃｃｍの速度でチャンバ６０内に流された
。堆積の間、約５０ｓｃｃｍの窒素と約２５ｓｃｃｍの背ヘリウムが堆積チャン
バ６０に流され、バルブ８０が堆積チャンバ内を９０ｍＴｏｒｒの圧力に維持す
るように設定された。反応性ｐ−キシリレンモノマーとコモノマーの気体がシリ
コン・ウェハ２００と接触し、その上で共重合された。約２〜３分後、まず気化
器１０と分解チャンバ３０の間にあるゲートバルブ２０を閉じることによって反
応性モノマー気体が遮断され、次に、分解チャンバ３０を排気してすべてのモノ
マー気体を分解チャンバから取り除いた後に分解チャンバと堆積チャンバの間に
あるゲートバルブ４０を遮断した。その後、ウェハ２００がチャンバ６０から取
り除かれ検査された。

【００７９】 パリレン・コポリマー膜の堆積速度は、毎分約５０００Åであった。この膜は
、約９５重量％の重合されたｐ−キシリレンと、約５重量％の重合されたテトラ
アリルオキシシランを含むと推定される。膜の誘電率が試験され、約２．１９で
あることが分かった。熱的安定性は、熱重量分析（ＴＧＡ）により４００℃で測
定したところ、パリレン・ホモポリマーと比較してほぼ向上され、コポリマー膜
はパリレン−Ｎ・ホモポリマーの１％よりも大きい通常の重量損失と比較して、
１％未満の重量損失を示した。ポリマー中にシリコン／酸素結合があることがＦ
Ｉ−ＩＲによって確認された。残余の炭素−炭素二重結合の分析も、コモノマー
中、４つのビニル基のうち少なくとも３つが重合されていることを証明している
。

【００８０】 実施例２（テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン） 本発明のプロセスをさらに説明するために、実施例１で構成されおよび記述さ
れたような、ＭｘＰまたはＤｘＺ堆積チャンバ内に、直径８インチのシリコン・
ウェハが、約０℃の温度に維持された固定基板支持の上に取り付けられた。約３
０ｇの粒子状ジ−ｐ−キシリレンが気化器１０に供給され、次に気化器は約２０
０℃に加熱された。その後、気化器１０を分解チャンバ３０から隔てるゲートバ
ルブ２０が開かれ、二量体の気体が約８５０℃の温度に予熱された分解チャンバ
３０へ、質量流量制御装置を通って流された。次に分解チャンバ３０の出口ゲー
トバルブ４０が開かれ、気化された反応性ｐ−キシリレンが分解チャンバ３０内
で形成され、その後、分解チャンバから、加熱された導管を通って堆積チャンバ
６０へ約１０ｓｃｃｍの速度で流された。堆積チャンバ６０のふたは約１５０℃
の温度に維持され、チャンバ６０の内壁は約１００℃に維持された。

【００８１】 テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサンは約３０ｓｃｃｍの速度で
チャンバ６０内に流された。堆積の間、約５０ｓｃｃｍの窒素と約２５ｓｃｃｍ
の背ヘリウムが堆積チャンバ６０に流され、バルブ８０が堆積チャンバ内を約１
６０ｍＴｏｒｒの圧力に維持するように設定された。反応性ｐ−キシリレンモノ
マーとコモノマーの気体がシリコン・ウェハ２００と接触し、その上で共重合さ
れた。約２〜３分後、まず気化器１０と分解チャンバ３０の間にあるゲートバル
ブ２０を閉じることによって反応性モノマー気体が遮断され、次に、分解チャン
バ３０を排気してすべてのモノマー気体をチャンバから取り除いた後に分解チャ
ンバと堆積チャンバの間にあるゲートバルブ４０を遮断した。その後、ウェハ２
００がチャンバ６０から取り除かれ検査された。

【００８２】 パリレン・コポリマー膜の堆積速度は、毎分約２５００Åであった。膜は、約
９０〜９７重量％の重合されたｐ−キシリレンと、約３〜１０重量％の重合され
たコモノマーを含むと推定される。膜の誘電率が試験され、約２．３９であるこ
とが分かった。熱的安定性は、ＴＧＡにより４００℃で測定したところ、パリレ
ン・ホモポリマーと比較してほぼ向上され、コポリマー膜はパリレン−Ｎホモポ
リマー膜の１％よりも大きい通常の重量損失と比較して、１％未満の重量損失を
示した。ポリマー中にシリコン／酸素結合があることがＦＩ−ＩＲによって確認
された。残余の炭素−炭素二重結合の分析も、コモノマー中４つのビニル基のう
ち、少なくとも３つが重合されていることを証明している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のコポリマー堆積装置の概略図である。

【図２】 気化器、分解チャンバ、および堆積チャンバへ反応性気体を送るマニホールド
を示した、図１の装置の一部の部分断面図である。

【図３】 分解チャンバ内に、チャンバを通して移動する気体およびガスとの接触表面積
を増やすために設置される中空管を表わした、図１および図２に示される分解チ
ャンバの横断面図である。

【図４】 位置合わせされていない孔を持つ一連のディスクを用いた、図１および図２の
分解チャンバの、代替構造の縦断面図である。

【図５】 図４に示されたディスクの１つの、下のディスクの開口との開口位置のずれを
示した上面図である。

【図６】 本発明の一実施形態にしたがって使用される、例示的ＣＶＤ処理チャンバの断
面図である。

【図７】 図６の例示的ＣＶＤ処理チャンバシステム・モニターを示す図である。

【図８】 図６の例示的ＣＶＤ処理チャンバと共に処理制御のために使用される、コンピ
ュータ・プログラムのフローチャートである。

【図９】 図６のウェハ支持機構の平面図である。

【図１０】 処理チャンバから排出するガス／気体の処理を示す、一般に図１に示される装
置の一部の縦断面図である。

【図１１】 本発明の一実施形態にしたがう工程を説明する工程図である。

【図１２】 気化器から分解チャンバへ重合性材料を運ぶためのキャリアガス供給システム
の概略図である。

【符号の説明】

（図１）１１…外部電力源、１５…加熱コイル、２０…第１ゲートバルブ、２
１…バルブ制御装置、３０…分解チャンバ、４０…第２ゲートバルブ、４１…バ
ルブ制御装置、４４…金属Ｔ字管、４６…導管、４８…導管、５０…入り口ポー
ト、６０…堆積チャンバ、６１高周波発生器、６３…高周波ネットワーク、６６
…出口ポート、７０…ヒータ、７１…ヒータ制御装置、８０…絞り弁、８１…バ
ルブ制御装置、９０…冷却トラップ機構、１００…冷却器、１０１…冷却器制御
装置、１１０…ゲートバルブ、１１１…バルブ制御装置、１２０…ゲートバルブ
、１２１…バルブ制御装置、１３０…高真空ターボポンプ、１４０…遮断弁、１
４１…バルブ制御装置、１５０…荒引きポンプ、１８０…基板支持部材、１８１
…冷却器制御装置、１８４…冷却器、２００…ウェハ、（図２）１０…気化器、
１２ａ…金属フランジ、１２ｂ…金属フランジ、１４…カバー、１６…ガス注入
ポート、１８…格納容器、２０…ゲートバルブ、２２ａ…第１フランジ、２２ｂ
…第２フランジ、２４ａ…第１フランジ、２４ｂ…第２フランジ、２６…導管、
３０…分解チャンバ、３２…金属シリンダ壁、３２ａ…第１フランジ、３２ｂ…
第２フランジ、３３…石英、３４…セラミック加熱炉、４０…第２ゲートバルブ
、４０ａ…第１フランジ、４０ｂ…第２フランジ、４２ａ…第１フランジ、４２
ｂ…第２フランジ、４２ｃ…第３フランジ、４４…金属Ｔ字管、４７…カバー、
４８…導管、４８ａ…フランジ、４８ｂ…フランジ、（図３）３２…金属シリン
ダ壁、３６…中空管、（図４）３８ａ〜ｄ…円形ディスク、３９ａ〜ｄ…開口、
（図６）５０…入り口ポート、５２…ガス供給板、５４…台座、６０…堆積チャ
ンバ、６１…高周波発生器、６２…真空チャンバ、６４…高い処理位置、６６…
出口ポート、７０…ヒータ、７１…ヒータ制御装置、１６０…バッフル板、１６
２…孔、１６４…環状真空マニホールド、１６６…矢印、１６８…ガス線、１７
０…混合システム、１８０…支持部材、１８１…冷却器制御装置、１８４…冷却
器、２６０…通路、２７０…通路、３４０…コンピュータ制御手段、３６０…制
御線、３８０…メモリ、（図７）３４２…ＣＲＴモニター、３４４…ライトペン
、（図８）４２０…処理選択サブルーチン／チャンバ選択／処理ガス流／温度／
圧力／プラズマ出力、４３０…処理シーケンサ・サブルーチン、４４０…チャン
バ管理サブルーチン、４５０…気化器制御サブルーチン、４６０…処理ガス制御
サブルーチン、４７０…圧力制御サブルーチン、４８０…ヒータ制御サブルーチ
ン、４９０…分解制御サブルーチン、（図９）１８０…支持部材、２１０…静電
チャック、（図１０）６６…出口ポート、８０…絞り弁、９０…冷却トラップ機
構、１１０…ゲートバルブ、１２０…ゲートバルブ、１３０…高真空ターボポン
プ、１４０…遮断弁、（図１２）１０…気化器、３０…分解チャンバ、６０…堆
積チャンバ、１５０…荒引きポンプ、３０２…流量調節器、３０６…温度自動調
節オーブン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マー， イェミン， ジム アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， ペンシアナ ドライヴ 3707 ナンバー133 (72)発明者 チャン， フォン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス ガトス， コーセル コート 16821 (72)発明者 リー， ピーター， ワイ−マン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， ベントーク レーン 1037 (72)発明者 ジェン， シン−プー タイワン， シンチュウ， サイエンス− ベイスト インダストリアル パーク， リー−シン ロード ナンバー25 (72)発明者 チェン， デイヴィッド アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フォスター シティ， ビリングスゲート レーン 235 Ｆターム(参考） 4J032 CA06 CA07 CB03 CB04 CB11 CE01 CE20 CE22 CE24 CG01 5F058 AA10 AC03 AF02 AH02 BA20 BC02 BC04 BF07 BF22 BF27 BJ02

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標物の表面上に薄いポリマー層を形成する方法であって、 堆積チャンバ中に目標物を配置する工程と、 ｐ−キシリレンモノマーと、少なくとも１つのシリコン−酸素結合と少なくと
   も２つの側鎖炭素−炭素二重結合を有するコモノマーを前記チャンバ中に流す工
   程と、 前記目標物上に薄いコポリマー層を堆積する工程と を含む方法。
2. 【請求項２】 前記コモノマーが、テトラアリルオキシシランである、請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記コモノマーが、テトラビニルテトラメチルシクロテトラ
   −シロキサンである、請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記コポリマーが、４００℃での熱重量分析中に１％よりも
   少ない重量損失を被る、請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記コポリマー膜が、２．２よりも小さい誘電率を有する、
   請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】 ２つ以上の側鎖炭素−炭素二重結合がほぼ重合される請求項
   １に記載の方法。
7. 【請求項７】 少なくとも３つの側鎖炭素−炭素二重結合がほぼ共重合され
   る、請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 コポリマー膜であって、 堆積チャンバ中に目標物を配置する工程と、 ｐ−キシリレンモノマーと、少なくとも１つのシリコン−酸素結合と少なくと
   も２つの側鎖炭素−炭素二重結合を有するコモノマーをチャンバ中に流す工程と
   、 前記目標物上に薄いコポリマー層を堆積する工程と を含む方法により生成されるコポリマー膜。
9. 【請求項９】 前記コモノマーがテトラアリルオキシシランである、請求項
   ８に記載のコポリマー膜。
10. 【請求項１０】 前記コモノマーがテトラビニルテトラメチルシクロ−テト
    ラシロキサンである、請求項８に記載のコポリマー膜。
11. 【請求項１１】 前記コポリマーが、４００℃での熱重量分析中に、１％よ
    りも少ない重量損失を被る、請求項８に記載のコポリマー膜。
12. 【請求項１２】 前記コポリマー膜が、２．２よりも小さい誘電率を有する
    、請求項８に記載のコポリマー膜。
13. 【請求項１３】 ２つ以上の側鎖炭素−炭素二重結合がほぼ重合される、請
    求項８に記載のコポリマー膜。
14. 【請求項１４】 少なくとも３つの側鎖炭素−炭素二重結合がほぼ共重合さ
    れる、請求項８に記載のコポリマー膜。
15. 【請求項１５】 コポリマー膜を堆積するための装置であって、 加熱された堆積チャンバ内に配置された冷却された基板ホルダーと、 ｐ−キシリレンモノマー源と、 少なくとも１つのシリコン−酸素結合および少なくとも２つの側鎖炭素−炭素
    二重結合を持つコモノマー源と、 基板ホルダ上に配置された基板上でコポリマー膜を生成するようにプログラム
    された処理制御装置であって、この処理は、 ｐ−キシリレンモノマーとコモノマーをチャンバ内に流す工程と、 前記基板上に薄いコポリマー膜を堆積する工程とを含む、コポリマー膜を堆積
    するための装置。
16. 【請求項１６】 前記コモノマーがテトラアリルオキシシランである、請求
    項１５に記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記コモノマーがテトラビニルテトラメチルシクロテトラ
    −シロキサンである、請求項１５に記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記コポリマーが、４００℃での熱重量分析中に、１％よ
    りも少ない重量損失を被る、請求項１５に記載の装置。
19. 【請求項１９】 前記コポリマー膜が、２．２よりも小さい誘電率を有する
    、請求項１５に記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記側鎖炭素−炭素二重結合がほぼ重合される、請求項１
    ５に記載の装置。