JP2002534804A - 有機ヒドリドシロキサン樹脂による誘電フィルム - Google Patents
有機ヒドリドシロキサン樹脂による誘電フィルムInfo
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Abstract
(57)【要約】
有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む組成物から基体上に誘電フィルムを作成する方法が提示されている。有機ヒドリドシロキサン樹脂は、かご型構造を備えている。誘電フィルムを作成するプロセスは、溶媒および有機ヒドリドシロキサンを含む溶液を作成すること、基体上に該溶液を配分すること、該基体を回転させること、該基体を焼成して溶媒を除去すること、および、該基体を硬化させて誘電フィルムを形成させることを含む。本発明の誘電フィルムは、約３．０以下の誘電率を示す。
Description
【０００１】 （発明の分野） 本発明は一般に、シロキサンベース樹脂から作成される誘電フィルムおよびこ
れらのフィルムを製造する方法、さらに詳細には有機含有量の高い有機ヒドリド
シロキサン組成物から生成される誘電率の低いフィルムおよびその製造方法に関
する。
れらのフィルムを製造する方法、さらに詳細には有機含有量の高い有機ヒドリド
シロキサン組成物から生成される誘電率の低いフィルムおよびその製造方法に関
する。
【０００２】 （関連技術） 半導体装置は、個々の回路素子を電気的に結合し、ひいては集積回路（ＩＣ）
を作成する、パターン化相互接続レベルのアレイを１つ以上含むことが多い。こ
れらの相互接続レベルは通常、絶縁フィルムまたは誘電フィルムによって隔離さ
れる。以前は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）またはプラズマ強化ＣＶＤ技術を用い
て作成された酸化シリコンフィルムが、このような誘電フィルムに最も一般的に
使用される材料であった。しかし、回路素子のサイズおよびそのような素子間の
スペースが縮小するにつれ、このような酸化シリコンフィルムの比較的高い誘電
率が問題となる。
を作成する、パターン化相互接続レベルのアレイを１つ以上含むことが多い。こ
れらの相互接続レベルは通常、絶縁フィルムまたは誘電フィルムによって隔離さ
れる。以前は、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）またはプラズマ強化ＣＶＤ技術を用い
て作成された酸化シリコンフィルムが、このような誘電フィルムに最も一般的に
使用される材料であった。しかし、回路素子のサイズおよびそのような素子間の
スペースが縮小するにつれ、このような酸化シリコンフィルムの比較的高い誘電
率が問題となる。
【０００３】 酸化シリコンよりも低い誘電率を与えるために、シロキサンベース樹脂より作
成された誘電フィルムが幅広く使用されるようになっている。シロキサンベース
樹脂から作成されたフィルムのこのような種の１つは、ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｉ
ｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ（ＨＳＱ）樹脂に由来するフィルムである（米国特許
第３，１６５，２７２号、１９７１年１０月１９日、Ｃｏｌｌｉｎｓ他；米国特
許第４，７５６，９７７号、１９８８年７月１２日、Ｈａｌｕｓｋａ他）。しか
し、このようなフィルムはＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化シリコンフィルムよりも
低い誘電率を提供し、高度なギャップ充填および表面平坦化のような利点ももた
らすが、通常、このようなフィルムの誘電率は約３．０以上に限定されることが
わかっている（米国特許第５，５２３，１６３号、１９９６年６月４日、Ｂａｌ
ｌａｎｃｅ他）。
成された誘電フィルムが幅広く使用されるようになっている。シロキサンベース
樹脂から作成されたフィルムのこのような種の１つは、ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｉ
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第３，１６５，２７２号、１９７１年１０月１９日、Ｃｏｌｌｉｎｓ他；米国特
許第４，７５６，９７７号、１９８８年７月１２日、Ｈａｌｕｓｋａ他）。しか
し、このようなフィルムはＣＶＤまたはＰＥＣＶＤ酸化シリコンフィルムよりも
低い誘電率を提供し、高度なギャップ充填および表面平坦化のような利点ももた
らすが、通常、このようなフィルムの誘電率は約３．０以上に限定されることが
わかっている（米国特許第５，５２３，１６３号、１９９６年６月４日、Ｂａｌ
ｌａｎｃｅ他）。
【０００４】 知られているように、このような絶縁フィルムの誘電率は、低消費電力、クロ
ストークおよびシグナル遅延を備えたＩＣが要求される場合に重要な要素であり
、誘電率が３．０以下の絶縁フィルムを作成することが望ましい。シロキサンベ
ース樹脂材料は有利なギャップ充填および平坦化特性を備えているため、このよ
うなフィルムをシロキサンベース材料から作成することが大変望ましい。さらに
、亀裂耐性が高いシロキサンベース樹脂材料から誘電率の低いフィルムを作成す
ることが望ましい。さらに、誘電率の低いフィルムを標準処理技術によって、シ
ロキサンベース樹脂から製造することが望ましい。この方法では、アンモニアま
たはアンモニア誘導体タイプの雰囲気（米国特許第５，１４５，７２３号、１９
９２年９月８日、Ｂａｌｌａｎｃｅ他を参照）、オゾン雰囲気（米国特許第５，
３３６，５３２号、Ｈａｌｕｓｋａ他）を必要とする硬化プロセスまたは他の非
標準タイプの半導体プロセスは避けている。
ストークおよびシグナル遅延を備えたＩＣが要求される場合に重要な要素であり
、誘電率が３．０以下の絶縁フィルムを作成することが望ましい。シロキサンベ
ース樹脂材料は有利なギャップ充填および平坦化特性を備えているため、このよ
うなフィルムをシロキサンベース材料から作成することが大変望ましい。さらに
、亀裂耐性が高いシロキサンベース樹脂材料から誘電率の低いフィルムを作成す
ることが望ましい。さらに、誘電率の低いフィルムを標準処理技術によって、シ
ロキサンベース樹脂から製造することが望ましい。この方法では、アンモニアま
たはアンモニア誘導体タイプの雰囲気（米国特許第５，１４５，７２３号、１９
９２年９月８日、Ｂａｌｌａｎｃｅ他を参照）、オゾン雰囲気（米国特許第５，
３３６，５３２号、Ｈａｌｕｓｋａ他）を必要とする硬化プロセスまたは他の非
標準タイプの半導体プロセスは避けている。
【０００５】 （発明の概要） 本発明に従い、有機物含有量の高い有機ヒドリドシロキサン樹脂溶液を用いて
低誘電率絶縁フィルムを作成する方法を提供する。
低誘電率絶縁フィルムを作成する方法を提供する。
【０００６】 本発明による誘電フィルムを作成する溶液は、以下の４種類の式のいずれかを
持つ有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む： 式１ ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m； 式２ ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m； 式３ ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］n［ＲＳｉＯ1.5］m；または 式４ ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ2］z ここで： ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり； ｘ、ｙおよびｚの和は約８から約５０００であり； Ｒは、直鎖および分岐鎖アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれ
らの混合物を包含する、置換されたまたは置換されていない基から選択される。
持つ有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む： 式１ ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m； 式２ ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m； 式３ ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］n［ＲＳｉＯ1.5］m；または 式４ ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ2］z ここで： ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり； ｘ、ｙおよびｚの和は約８から約５０００であり； Ｒは、直鎖および分岐鎖アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれ
らの混合物を包含する、置換されたまたは置換されていない基から選択される。
【０００７】 式１〜４の樹脂における有機置換基または炭素含有置換基の具体的なモル％は
、開始材料の量の比の関数である。
、開始材料の量の比の関数である。
【０００８】 本発明の実施形態は、かご型構造（caged structure, cage conformation）を
持つ有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む溶液を使用する。これらの有機ヒドリド
シロキサン樹脂は、交互のシリコン原子と酸素原子を含むポリマー主鎖を持つ。
特に各主鎖シリコン原子は、少なくとも３個の主鎖酸素原子に結合されている。
持つ有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む溶液を使用する。これらの有機ヒドリド
シロキサン樹脂は、交互のシリコン原子と酸素原子を含むポリマー主鎖を持つ。
特に各主鎖シリコン原子は、少なくとも３個の主鎖酸素原子に結合されている。
【０００９】 本発明によるある実施形態は、スピンコーティング技術を用いて、有機ヒドリ
ドシロキサン樹脂の溶液を塗布する。通常、このような樹脂溶液は、適切な溶媒
中に約５％〜３５％（重量）の樹脂である。
ドシロキサン樹脂の溶液を塗布する。通常、このような樹脂溶液は、適切な溶媒
中に約５％〜３５％（重量）の樹脂である。
【００１０】 本発明のある実施形態において、有機ヒドリドシロキサン樹脂溶液からスピン
コーティング法によって作成した誘電フィルムが提供される。このような誘電フ
ィルムは有利には、通常は３．０未満という低い誘電率である。有機置換基が４
０モル％を超えるフィルムの誘電率は通常２．８未満である。
コーティング法によって作成した誘電フィルムが提供される。このような誘電フ
ィルムは有利には、通常は３．０未満という低い誘電率である。有機置換基が４
０モル％を超えるフィルムの誘電率は通常２．８未満である。
【００１１】 詳細な説明 本発明はその各種実施例を引用して記載しているため、これらの実施例が本発
明の例であり、本発明を限定するものではないことが理解されるであろう。した
がって、具体的な材料および方法の各種変更および応用は、当業者にとって明ら
かになる。本明細書によって例示される、本発明の教示に依存したこのようなす
べての変更、応用および変形は、本発明の精神および範囲に含まれるものと見な
される。
明の例であり、本発明を限定するものではないことが理解されるであろう。した
がって、具体的な材料および方法の各種変更および応用は、当業者にとって明ら
かになる。本明細書によって例示される、本発明の教示に依存したこのようなす
べての変更、応用および変形は、本発明の精神および範囲に含まれるものと見な
される。
【００１２】 有機ヒドリドシロキサン樹脂を含む溶液から誘電フィルムを作成する方法は、
本発明の実施形態によって与えられる。該溶液は４種類の一般式の１つを持つ有
機ヒドリドシロキサンを含む； 式１ ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m； 式２ ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m； 式３ ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］n［ＲＳｉＯ1.5］m；または 式４ ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ2］z ここで、 ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり； ｘ、ｙおよびｚの和は約８から約５０００であり； Ｒは、直鎖および分岐鎖アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれ
らの混合物を包含する、置換されたまたは置換されていない基から選択される。
本発明の実施形態によって与えられる。該溶液は４種類の一般式の１つを持つ有
機ヒドリドシロキサンを含む； 式１ ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m； 式２ ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m； 式３ ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］n［ＲＳｉＯ1.5］m；または 式４ ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ2］z ここで、 ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり； ｘ、ｙおよびｚの和は約８から約５０００であり； Ｒは、直鎖および分岐鎖アルキル基、シクロアルキル基、アリール基およびそれ
らの混合物を包含する、置換されたまたは置換されていない基から選択される。
【００１３】 式１〜４の樹脂における有機置換基または炭素含有置換基の具体的なモル％は
、開始材料の量の比の関数である。ある実施形態において特に好ましい結果は、
有機置換基のモルパーセントが約４０モル％から８０モル％の範囲にある場合に
得られる。別の実施形態において、好ましい結果は、有機置換基のモルパーセン
トが約５モル％から２５モル％の範囲にある場合に得られる。置換基Ｒがメチル
基の場合、これらの範囲は、有機ヒドリドシロキサン樹脂の炭素含有量がそれぞ
れ、約８〜約１４重量％であるか、約１〜約６重量％に相当する。
、開始材料の量の比の関数である。ある実施形態において特に好ましい結果は、
有機置換基のモルパーセントが約４０モル％から８０モル％の範囲にある場合に
得られる。別の実施形態において、好ましい結果は、有機置換基のモルパーセン
トが約５モル％から２５モル％の範囲にある場合に得られる。置換基Ｒがメチル
基の場合、これらの範囲は、有機ヒドリドシロキサン樹脂の炭素含有量がそれぞ
れ、約８〜約１４重量％であるか、約１〜約６重量％に相当する。
【００１４】 本発明の実施形態により、誘電フィルムの作成に使用する有機ヒドリドシロキ
サン樹脂は、分子量が約４００〜２００，０００原子質量単位である。好ましく
は該樹脂の分子量は、約１０００〜１００，０００原子質量単位であり、さらに
好ましくは１０，０００〜６０，０００原子質量単位であり、最も好ましくは約
２０，０００〜４０，０００原子質量単位である。
サン樹脂は、分子量が約４００〜２００，０００原子質量単位である。好ましく
は該樹脂の分子量は、約１０００〜１００，０００原子質量単位であり、さらに
好ましくは１０，０００〜６０，０００原子質量単位であり、最も好ましくは約
２０，０００〜４０，０００原子質量単位である。
【００１５】 誘電フィルムの作成に使用する有機ヒドリドシロキサン樹脂は、１９９８年１
０月２９日に公表されＰＣＴ国際出願ＷＯ９８／４７９４４およびＷＯ９８／４
７９４５にさらに記載されている。これらは一般に本出願とともに譲渡され、引
用によって本明細書に組み込まれてる。
０月２９日に公表されＰＣＴ国際出願ＷＯ９８／４７９４４およびＷＯ９８／４
７９４５にさらに記載されている。これらは一般に本出願とともに譲渡され、引
用によって本明細書に組み込まれてる。
【００１６】 本発明の方法は通常、有機ヒドリドシロキサン樹脂を含むフィルムに適用する
ために、スピンコーティング法を採用している。当業者が知っているように、直
径が３インチまたは４インチの小さなものから直径が１２インチの大きなものま
で各種サイズにわたる半導体基体が現在入手可能である。したがって、以下に示
すプロセスパラメータは４インチまたは６インチのウエハであり、例示目的のた
めだけであることが理解されよう。それゆえ、材料の体積、溶液濃度、回転速度
または以下に示す各種時間の変更は、具体的に応用する場合に適切である。した
がって、そのような変更すべてが本発明の範囲および精神の範囲内であることが
さらに理解されよう。
ために、スピンコーティング法を採用している。当業者が知っているように、直
径が３インチまたは４インチの小さなものから直径が１２インチの大きなものま
で各種サイズにわたる半導体基体が現在入手可能である。したがって、以下に示
すプロセスパラメータは４インチまたは６インチのウエハであり、例示目的のた
めだけであることが理解されよう。それゆえ、材料の体積、溶液濃度、回転速度
または以下に示す各種時間の変更は、具体的に応用する場合に適切である。した
がって、そのような変更すべてが本発明の範囲および精神の範囲内であることが
さらに理解されよう。
【００１７】 有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液は、樹脂を適切な溶媒と組合わせて調製す
る。通常、そのような樹脂溶液は約５％〜３５％（重量）の樹脂である。有利に
は、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ヘプタン、ドデカン、ブチルエーテ
ル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、またはヘキサメチルジシロキ
サン、オクタメチルチリシロキサンおよびオクタメチルシクロテトラシロキサン
の混合物、あるいはそれらの組合わせは溶媒として有用であるが、他の適切な溶
媒も使用できる。溶媒は使用する前に、３Åまたは４Åモレキュラーシーブ上で
乾燥させることが好ましい。
る。通常、そのような樹脂溶液は約５％〜３５％（重量）の樹脂である。有利に
は、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、ヘプタン、ドデカン、ブチルエーテ
ル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、またはヘキサメチルジシロキ
サン、オクタメチルチリシロキサンおよびオクタメチルシクロテトラシロキサン
の混合物、あるいはそれらの組合わせは溶媒として有用であるが、他の適切な溶
媒も使用できる。溶媒は使用する前に、３Åまたは４Åモレキュラーシーブ上で
乾燥させることが好ましい。
【００１８】 生じた溶液は次に周囲条件下で、当業界で周知の任意の濾過装置によって濾過
する。一般に、孔径が約１μｍ未満の濾過装置を使用することが好ましい。代表
的な濾過プロセスは約０．１μｍの孔径を使用する。
する。一般に、孔径が約１μｍ未満の濾過装置を使用することが好ましい。代表
的な濾過プロセスは約０．１μｍの孔径を使用する。
【００１９】 スピンコーティングプロセスにおいて、上述の方法で調製した有機ヒドリドシ
ロキサン樹脂溶液は、ウエハの中心または中心付近に配分する。ある実施形態に
おいて、配分プロセス中にウエハを静止したままするが、別の実施形態ではウエ
ハを比較的低速で、一般に１分当たり約５００回転（ｒｐｍ）未満で回転または
スピンさせる。配分サイクルの次に、短い休止時間が続き、次に、一般に約２０
００〜３０００ｒｐｍの追加スピンを行う。これを以下、膜厚スピンと呼ぶ。適
切ならば、他のスピン速度を用いてもよい。
ロキサン樹脂溶液は、ウエハの中心または中心付近に配分する。ある実施形態に
おいて、配分プロセス中にウエハを静止したままするが、別の実施形態ではウエ
ハを比較的低速で、一般に１分当たり約５００回転（ｒｐｍ）未満で回転または
スピンさせる。配分サイクルの次に、短い休止時間が続き、次に、一般に約２０
００〜３０００ｒｐｍの追加スピンを行う。これを以下、膜厚スピンと呼ぶ。適
切ならば、他のスピン速度を用いてもよい。
【００２０】 上述したようにコーティングプロセスが完了したら、コーティングした基体、
すなわち樹脂溶液でコーティングした基体を加熱して焼成プロセスを実施し、次
いで硬化プロセスを実施する。該焼成プロセスは基体上の樹脂溶液から溶媒を除
去して、ポリマーを流動させ、コーティングの誘電フィルムへの変換を開始する
。硬化プロセスはコーティングの誘電フィルムへの変換を完了する。当業界で周
知の従来の機器は、このプロセスで使用できる。
すなわち樹脂溶液でコーティングした基体を加熱して焼成プロセスを実施し、次
いで硬化プロセスを実施する。該焼成プロセスは基体上の樹脂溶液から溶媒を除
去して、ポリマーを流動させ、コーティングの誘電フィルムへの変換を開始する
。硬化プロセスはコーティングの誘電フィルムへの変換を完了する。当業界で周
知の従来の機器は、このプロセスで使用できる。
【００２１】 好ましくは、焼成プロセスの機器は、基体またはウエハのコーティングに使用
するスピンコーティング機器の一体部分であるが、本発明の実施形態によって適
用されるコーティング硬化用の独立機器も適している。焼成プロセスは、不活性
ガス、窒素または窒素／空気混合物の雰囲気などの不活性雰囲気中で実施できる
。よく用いられる加熱機器は、１個以上の「ホットプレート」を採用して、コー
ティングしたウエハを下から加熱する。コーティングしたウエハは通常、連続し
た高温の各ホットプレートで最大約１２０秒間加熱される。通常、ホットプレー
トの温度は約７０〜３５０℃である。ある代表的なプロセスは、３個のホットプ
レートを備えた加熱機器を使用している。最初にウエハを１５０℃で６０秒焼成
する。次にウエハを第２のホットプレートに移動して、２００℃で約６０秒焼成
する。最後にウエハを第３のホットプレートに移動して、３５０℃で６０秒間、
３回目の焼成を行う。
するスピンコーティング機器の一体部分であるが、本発明の実施形態によって適
用されるコーティング硬化用の独立機器も適している。焼成プロセスは、不活性
ガス、窒素または窒素／空気混合物の雰囲気などの不活性雰囲気中で実施できる
。よく用いられる加熱機器は、１個以上の「ホットプレート」を採用して、コー
ティングしたウエハを下から加熱する。コーティングしたウエハは通常、連続し
た高温の各ホットプレートで最大約１２０秒間加熱される。通常、ホットプレー
トの温度は約７０〜３５０℃である。ある代表的なプロセスは、３個のホットプ
レートを備えた加熱機器を使用している。最初にウエハを１５０℃で６０秒焼成
する。次にウエハを第２のホットプレートに移動して、２００℃で約６０秒焼成
する。最後にウエハを第３のホットプレートに移動して、３５０℃で６０秒間、
３回目の焼成を行う。
【００２２】 フィルムの硬化を完了するために、最終的な硬化プロセスを採用することが好
ましい。硬化は、焼成プロセスについて上述したような、不活性雰囲気中で実施
することが好ましい。この最終硬化プロセスは、たとえば温度範囲が約３００〜
約４５０℃、好ましくは約３７５〜４２５℃の水平炉など、従来の熱硬化機器を
使用することができる。代表的な炉硬化プロセスにおいて、焼成ウエハは４００
℃において３０分〜１時間、窒素流速４〜２０リットル／分で硬化される。
ましい。硬化は、焼成プロセスについて上述したような、不活性雰囲気中で実施
することが好ましい。この最終硬化プロセスは、たとえば温度範囲が約３００〜
約４５０℃、好ましくは約３７５〜４２５℃の水平炉など、従来の熱硬化機器を
使用することができる。代表的な炉硬化プロセスにおいて、焼成ウエハは４００
℃において３０分〜１時間、窒素流速４〜２０リットル／分で硬化される。
【００２３】 あるいは、硬化プロセスは、酸素濃度制御環境を備えた高温ホットプレート硬
化モジュールを使用してもよい。このプロセスにおいて焼成ウエハは、約４００
〜４５０℃で約１〜１５分間、酸素密度が約１００ｐｐｍ未満の窒素または不活
性雰囲気中で、ホットプレート上で硬化される。たとえば、適切な硬化雰囲気は
、窒素流速約１０〜約３０リットル／分によって実現される。
化モジュールを使用してもよい。このプロセスにおいて焼成ウエハは、約４００
〜４５０℃で約１〜１５分間、酸素密度が約１００ｐｐｍ未満の窒素または不活
性雰囲気中で、ホットプレート上で硬化される。たとえば、適切な硬化雰囲気は
、窒素流速約１０〜約３０リットル／分によって実現される。
【００２４】 上の焼成および硬化プロセスは例示目的のみで記載されたもので、適切な場合
は他の温度、時間および焼成サイクル数を使用できることが理解されよう。
は他の温度、時間および焼成サイクル数を使用できることが理解されよう。
【００２５】 基体上に生じた誘電フィルムの厚さは、多くの変数によって変わる。該変数と
しては、有機ヒドリドシロキサン樹脂の有機含有量、樹脂中の置換基の種類、溶
媒特性、樹脂の分子量、樹脂溶液中の樹脂固形物のパーセンテージ、基体上に配
分される樹脂溶液の量、膜厚スピンの速度が挙げられる。溶液中の樹脂固形物の
パーセンテージが高くなると、生じる誘電フィルムが厚くなる。逆に、膜厚スピ
ンの速度が高くなると、生じる誘電フィルムは薄くなる。さらに誘電フィルムの
厚さは、有機ヒドリドシロキサン樹脂中の有機構成成分の特性および量によって
変わる。
しては、有機ヒドリドシロキサン樹脂の有機含有量、樹脂中の置換基の種類、溶
媒特性、樹脂の分子量、樹脂溶液中の樹脂固形物のパーセンテージ、基体上に配
分される樹脂溶液の量、膜厚スピンの速度が挙げられる。溶液中の樹脂固形物の
パーセンテージが高くなると、生じる誘電フィルムが厚くなる。逆に、膜厚スピ
ンの速度が高くなると、生じる誘電フィルムは薄くなる。さらに誘電フィルムの
厚さは、有機ヒドリドシロキサン樹脂中の有機構成成分の特性および量によって
変わる。
【００２６】 本発明の実施形態に従って、約５〜約３５重量％の樹脂溶液２ｍｌを、スピン
速度約２０００〜３０００ｒｐｍを用いて４インチのウエハに配分すると、厚さ
が約１０００〜９０００Åの範囲のフィルムが生成する。１個のウエハに対する
個別測定によって決定した厚さの変動は、０．４〜６％の範囲であり、好ましく
は厚さの変動は１％未満であることが好ましい。
速度約２０００〜３０００ｒｐｍを用いて４インチのウエハに配分すると、厚さ
が約１０００〜９０００Åの範囲のフィルムが生成する。１個のウエハに対する
個別測定によって決定した厚さの変動は、０．４〜６％の範囲であり、好ましく
は厚さの変動は１％未満であることが好ましい。
【００２７】 本発明のある実施形態において、有機ヒドリドシロキサン樹脂溶液からスピン
コーティング法に作成された誘電フィルムが提供される。誘電フィルムは、有機
置換基のモルパーセントが好ましくは約４０〜８０Ｍｏｌ％の範囲、および、約
５〜３５Ｍｏｌ％の範囲である有機ヒドリドシロキサン樹脂溶液の溶液から作成
される。以下の実施例で示すように、このような誘電フィルムは有利には、通常
約３．０以下の低い誘電率を示す。さらに、該フィルムは約８ｋｐｓｉを超える
、半導体基体に対する接着を示す。
コーティング法に作成された誘電フィルムが提供される。誘電フィルムは、有機
置換基のモルパーセントが好ましくは約４０〜８０Ｍｏｌ％の範囲、および、約
５〜３５Ｍｏｌ％の範囲である有機ヒドリドシロキサン樹脂溶液の溶液から作成
される。以下の実施例で示すように、このような誘電フィルムは有利には、通常
約３．０以下の低い誘電率を示す。さらに、該フィルムは約８ｋｐｓｉを超える
、半導体基体に対する接着を示す。
【００２８】 以下の特性は、本発明のフィルムおよび有機ヒドリドシロキサンポリマー樹脂
の特性を示す、非限定的な測定を含む。使用した測定方法は以下のとおりである
： １）フィルム厚（Ａ）：フィルム厚は、Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ， Ｃｏ．よ
り入手できる、校正済のＮａｎｏｓｐｅｃ（登録商標） ＡＦＴ−Ｙ ＣＴＳ−
１０２モデル０１０−１８０フィルム厚測定システムを用いて測定する。ウエハ
上の５箇所の測定値の平均を各サンプルのフィルム厚として報告した。厚さ測定
値は、Ｒｕｄｏｌｐｈ楕円偏光計で測定した屈折率に対して補正した。
の特性を示す、非限定的な測定を含む。使用した測定方法は以下のとおりである
： １）フィルム厚（Ａ）：フィルム厚は、Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ， Ｃｏ．よ
り入手できる、校正済のＮａｎｏｓｐｅｃ（登録商標） ＡＦＴ−Ｙ ＣＴＳ−
１０２モデル０１０−１８０フィルム厚測定システムを用いて測定する。ウエハ
上の５箇所の測定値の平均を各サンプルのフィルム厚として報告した。厚さ測定
値は、Ｒｕｄｏｌｐｈ楕円偏光計で測定した屈折率に対して補正した。
【００２９】 ２）屈折率：屈折率は、波長６３３．３ｎｍを用いて、Ｒｕｄｏｌｐｈ Ｒｅ
ｓｅａｒｃｈ ＡｕｔｏＥＬ楕円偏光計で測定した。
ｓｅａｒｃｈ ＡｕｔｏＥＬ楕円偏光計で測定した。
【００３０】 ３）誘電率：誘電率は、キャパシタンス−電圧（“ＣＶ”）測定法を使用して
決定し、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｍｏｄｅｌ ４０６１Ａ半導体測定
システムを周波数１ＭＨｚで使用した。この試験手順は、各層の厚さが約０．５
〜１ミクロン（μｍ）の範囲にある金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造を使用し
た。
決定し、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｍｏｄｅｌ ４０６１Ａ半導体測定
システムを周波数１ＭＨｚで使用した。この試験手順は、各層の厚さが約０．５
〜１ミクロン（μｍ）の範囲にある金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）構造を使用し
た。
【００３１】 ４）溶液粘度（ｃＰ）：Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ Ｓｙｎｃｈｒｏ−ｌｅｃｔｒ
ｉｃ粘度計、Ｍｏｄｅｌ ＬＶＴ ６２２３８を使用して、有機ヒドリドシロキ
サンポリマー樹脂溶液の粘度を周囲温度にて測定する。
ｉｃ粘度計、Ｍｏｄｅｌ ＬＶＴ ６２２３８を使用して、有機ヒドリドシロキ
サンポリマー樹脂溶液の粘度を周囲温度にて測定する。
【００３２】 ５）等温ＴＧＡ：硬化フィルムはウエハから注意深く除去し、１００℃まで加
熱し、平衡にするために１時間維持した後に初期重量を記録する。次に装置を１
００℃から４２５℃まで１分間に２５℃ずつ上昇させ（窒素雰囲気下で）、４２
５℃で４時間維持した後に、重量損失パーセントを決定した。
熱し、平衡にするために１時間維持した後に初期重量を記録する。次に装置を１
００℃から４２５℃まで１分間に２５℃ずつ上昇させ（窒素雰囲気下で）、４２
５℃で４時間維持した後に、重量損失パーセントを決定した。
【００３３】 ６）平坦化：ポリマーフィルムは、可変幅（０．３５−３．０μｍ）のライン
およびスペースパターンでパターン化されたシリコンウエハ上にスピンされる。
ウエハは適切な手法を用いて焼成および硬化する。硬化ウエハは次に、ラインの
パターンを渡って水平に切り裂き、この断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て調べる。特定のラインおよびスペースの幅の平坦化度は、フィルムの最低点に
対する最高点の比を測定して計算する。
およびスペースパターンでパターン化されたシリコンウエハ上にスピンされる。
ウエハは適切な手法を用いて焼成および硬化する。硬化ウエハは次に、ラインの
パターンを渡って水平に切り裂き、この断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用い
て調べる。特定のラインおよびスペースの幅の平坦化度は、フィルムの最低点に
対する最高点の比を測定して計算する。
【００３４】 ７）応力：フィルム応力は、Ｔｅｎｃｏｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓより入手
可能なＦｌｅｘｕｓＴＭ モデル２４１０ フィルム応力測定システムにより標
準方法を用いて測定する。
可能なＦｌｅｘｕｓＴＭ モデル２４１０ フィルム応力測定システムにより標
準方法を用いて測定する。
【００３５】 ８） 亀裂閾値：シングルコートフィルムを、厚さ１０００Åの増分で適切な
手法を用いて、裸のシリコンウエハ上にスピン、焼成および硬化する。硬化の２
４〜４８時間後に、亀裂をチェックするためにウエハを調べる。
手法を用いて、裸のシリコンウエハ上にスピン、焼成および硬化する。硬化の２
４〜４８時間後に、亀裂をチェックするためにウエハを調べる。
【００３６】 実施例１ メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）（１２７．４ｇ）を４Åモレキュラーシ
ーブ上で乾燥させ、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ後方散乱によって測定して約１４％の
炭素を含む８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂２８ｇと混合して、１８重
量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過した。溶液は従来のスピ
ンコーターを用いて、裸の４インチシリコンウエハ上にコーティングした。ポリ
マー溶液約３ｍｌをウエハ上に配置した。３秒後に、ウエハを２０００ｒｐｍで
２０秒間スピンした。コーティングしたウエハを１５０℃、２００℃および３５
０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。焼成済ウエハ
は次に、最初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて
毎分４℃の速度で３８０℃まで上昇させ、１０分間維持した後、毎分１℃の速度
で４００℃まで上昇させた。炉の温度を４００℃で１時間維持し、約２時間かけ
て３００℃まで下げた。表１に示すように、実施例１〜６のフィルム厚は焼成ス
テップの後に測定し、硬化ステップの後で再度測定し、屈折率に対して補正した
。
ーブ上で乾燥させ、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ後方散乱によって測定して約１４％の
炭素を含む８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂２８ｇと混合して、１８重
量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過した。溶液は従来のスピ
ンコーターを用いて、裸の４インチシリコンウエハ上にコーティングした。ポリ
マー溶液約３ｍｌをウエハ上に配置した。３秒後に、ウエハを２０００ｒｐｍで
２０秒間スピンした。コーティングしたウエハを１５０℃、２００℃および３５
０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。焼成済ウエハ
は次に、最初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて
毎分４℃の速度で３８０℃まで上昇させ、１０分間維持した後、毎分１℃の速度
で４００℃まで上昇させた。炉の温度を４００℃で１時間維持し、約２時間かけ
て３００℃まで下げた。表１に示すように、実施例１〜６のフィルム厚は焼成ス
テップの後に測定し、硬化ステップの後で再度測定し、屈折率に対して補正した
。
【００３７】 実施例２ シロキサン溶媒混合物（ヘキサメチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキ
サンおよびオクタメチルシクロトリシロキサン）（５７．４ｇ）を４Åモレキュ
ラーシーブ上で乾燥させ、１２．６ｇの８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹
脂と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。ポリマー溶液約３ｍｌを裸の４インチシリコンウエハ上に配置した。３秒後
に、ウエハを３０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。コーティングしたウエハを
１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１
分ずつ焼成した。焼成したウエハは次に、最初に３００℃に設定した水平炉内に
て窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分４℃の速度で３６０℃まで上昇させ、５分
間維持した後、毎分１℃の速度で３８０℃まで上昇させた。炉の温度を３８０℃
で３０分間維持し、約２時間かけて３００℃まで下げた。
サンおよびオクタメチルシクロトリシロキサン）（５７．４ｇ）を４Åモレキュ
ラーシーブ上で乾燥させ、１２．６ｇの８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹
脂と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。ポリマー溶液約３ｍｌを裸の４インチシリコンウエハ上に配置した。３秒後
に、ウエハを３０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。コーティングしたウエハを
１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１
分ずつ焼成した。焼成したウエハは次に、最初に３００℃に設定した水平炉内に
て窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分４℃の速度で３６０℃まで上昇させ、５分
間維持した後、毎分１℃の速度で３８０℃まで上昇させた。炉の温度を３８０℃
で３０分間維持し、約２時間かけて３００℃まで下げた。
【００３８】 実施例３ 実施例２と同様のシロキサン溶媒混合物（６６１．５ｇ）を４Åモレキュラー
シーブ上で乾燥させ、２３８．５ｇの８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂
と混合して、２６．５重量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．１μｍまで濾過
した。該溶液をシリコンウエハ上に配分し、実施例２と同様にウエハをスピン、
焼成および硬化した。
シーブ上で乾燥させ、２３８．５ｇの８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂
と混合して、２６．５重量％の樹脂溶液を作成した。溶液は０．１μｍまで濾過
した。該溶液をシリコンウエハ上に配分し、実施例２と同様にウエハをスピン、
焼成および硬化した。
【００３９】 実施例４ Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ後方散乱によって測定して約９％の炭素を含む４０モル
％メチルヒドリドシロキサン樹脂（１４ｇ）をＭＩＢＫ溶媒（６３．７ｇ）と混
合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ上に配分し
、実施例１と同様にウエハをスピンおよび焼成した。焼成したウエハは次に、最
初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分４℃の
速度で４００℃まで上昇させ、４００℃で１時間維持した後、約２時間かけて３
００℃まで下げた。
％メチルヒドリドシロキサン樹脂（１４ｇ）をＭＩＢＫ溶媒（６３．７ｇ）と混
合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ上に配分し
、実施例１と同様にウエハをスピンおよび焼成した。焼成したウエハは次に、最
初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分４℃の
速度で４００℃まで上昇させ、４００℃で１時間維持した後、約２時間かけて３
００℃まで下げた。
【００４０】 実施例５ ６０モル％メチル／２０モル％ベンジルヒドリドシロキサン樹脂をＭＩＢＫ溶
媒と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ上に
配分し、実施例１と同様にウエハをスピンおよび焼成した。焼成したウエハは次
に、最初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分
４℃の速度で３８０℃まで上昇させ、４００℃で１時間維持した後、約２時間か
けて３００℃まで下げた。
媒と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ上に
配分し、実施例１と同様にウエハをスピンおよび焼成した。焼成したウエハは次
に、最初に３００℃に設定した水平炉内にて窒素雰囲気下で硬化し、続いて毎分
４℃の速度で３８０℃まで上昇させ、４００℃で１時間維持した後、約２時間か
けて３００℃まで下げた。
【００４１】 実施例６ ６０モル％メチル／２０モル％クロロメチルヒドリドシロキサン樹脂をＭＩＢ
Ｋ溶媒と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ
上に配分し、実施例５と同様にウエハをスピン、焼成および硬化した。
Ｋ溶媒と混合して、１８重量％の樹脂溶液を作成した。該溶液をシリコンウエハ
上に配分し、実施例５と同様にウエハをスピン、焼成および硬化した。
【００４２】
【表１】
【００４３】 実施例７ ８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂の各種溶媒による１８重量％溶液を
、実施例４と同様にスピンおよび焼成した。焼成後のフィルム厚は屈折率に対し
て補正し、表２に示す。
、実施例４と同様にスピンおよび焼成した。焼成後のフィルム厚は屈折率に対し
て補正し、表２に示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】 実施例８ ８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂のシロキサン溶媒による樹脂溶液は
、実施例２（１８重量％樹脂）および実施例３（２６．５重量％樹脂）の方法に
よって調製した。該溶液をウエハ上に配分し、１０００〜５０００ｒｐｍで２０
秒間スピンさせ、実施例２および３に示すように焼成した。スピン速度の関数と
しての焼成のフィルム厚は、以下の表３および４に示す。
、実施例２（１８重量％樹脂）および実施例３（２６．５重量％樹脂）の方法に
よって調製した。該溶液をウエハ上に配分し、１０００〜５０００ｒｐｍで２０
秒間スピンさせ、実施例２および３に示すように焼成した。スピン速度の関数と
しての焼成のフィルム厚は、以下の表３および４に示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】 実施例９ ８０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂の各種溶媒による溶液の粘度を以下
の表５に示す。
の表５に示す。
【００４９】
【表５】
【００５０】 実施例１０ 実施例１および４の誘電フィルムの特性を以下の表６に示す。
【００５１】
【表６】
【００５２】 実施例１１ メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）（２０００．１ｇ）を４Åモレキュラー
シーブ上で乾燥させ、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ後方散乱によって測定して約４〜５
％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂５０１．１ｇと混合し
て、樹脂溶液を作成した。溶液は０．１μｍまで濾過した。溶液は従来のスピン
コーターを用いて、裸の６枚のシリコンウエハ上にコーティングした。３秒後に
、ウエハを１０００〜６０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン前の加
速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。ウエハを
１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１
分ずつ焼成した。ウエハは、流速１４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃
の水平炉にて４５分間硬化した。スピン速度の関数としてのフィルム厚は、焼成
ステップの後に測定し、硬化ステップの後で再度測定し、屈折率に対して補正し
て、表７に示す。
シーブ上で乾燥させ、Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ後方散乱によって測定して約４〜５
％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン樹脂５０１．１ｇと混合し
て、樹脂溶液を作成した。溶液は０．１μｍまで濾過した。溶液は従来のスピン
コーターを用いて、裸の６枚のシリコンウエハ上にコーティングした。３秒後に
、ウエハを１０００〜６０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン前の加
速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。ウエハを
１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホットプレート上でそれぞれ１
分ずつ焼成した。ウエハは、流速１４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃
の水平炉にて４５分間硬化した。スピン速度の関数としてのフィルム厚は、焼成
ステップの後に測定し、硬化ステップの後で再度測定し、屈折率に対して補正し
て、表７に示す。
【００５３】
【表７】
【００５４】 実施例１２ メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）（３０．５ｇ）を４Åモレキュラーシー
ブ上で乾燥させ、約４〜５％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン
樹脂１０．５ｇと混合して、樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。溶液は従来のスピンコーターを用いて、裸のシリコンウエハ上にコーティン
グした。３秒後に、ウエハを３０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン
前の加速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。コ
ーティングしたウエハを１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホット
プレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。ウエハ上のフィルム厚は、屈折率１．
４に対して補正し、平均５９０７Åであった。フィルム厚は５回の測定値で０．
５％変動した。ウエハは、流速１４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃の
水平炉にて３０分間硬化した。硬化後のフィルム厚は、屈折率１．３６６に対し
て補正し、平均６１７８Åであった。フィルム厚は５回の測定値で０．４％変動
した。
ブ上で乾燥させ、約４〜５％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン
樹脂１０．５ｇと混合して、樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。溶液は従来のスピンコーターを用いて、裸のシリコンウエハ上にコーティン
グした。３秒後に、ウエハを３０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン
前の加速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。コ
ーティングしたウエハを１５０℃、２００℃および３５０℃の３個の連続ホット
プレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。ウエハ上のフィルム厚は、屈折率１．
４に対して補正し、平均５９０７Åであった。フィルム厚は５回の測定値で０．
５％変動した。ウエハは、流速１４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃の
水平炉にて３０分間硬化した。硬化後のフィルム厚は、屈折率１．３６６に対し
て補正し、平均６１７８Åであった。フィルム厚は５回の測定値で０．４％変動
した。
【００５５】 実施例１３ 実施例１１および１２の溶液の粘度を表８に示す。
【００５６】
【表８】
【００５７】 実施例１４ ポリマー溶液は、以下の表９に示したメチルヒドリドシロキサン樹脂中のメチ
ル置換基のパーセンテージを使用して、実施例１１の方法に従って調製した。フ
ィルムは、６０００Å酸化シランフィルムを表面にデポジットさせた６インチシ
リコンウエハ上に、ポリマー溶液をスピンして作成した。使用したスピン、焼成
および硬化条件は、実施例１２に記載したものと同一であった。各ウエハは１５
個のサンプルに切断し、各サンプルへの接着を、前に述べたようにスタッドプル
試験によって実施した。示した値は、各フィルムについて試験した１５サンプル
の平均である。ほとんどの場合、スタッド／エポキシ界面で接着障害が生じ、こ
のことはフィルム／基体界面における接着が、以下に示す値よりも大きいことを
示唆する。
ル置換基のパーセンテージを使用して、実施例１１の方法に従って調製した。フ
ィルムは、６０００Å酸化シランフィルムを表面にデポジットさせた６インチシ
リコンウエハ上に、ポリマー溶液をスピンして作成した。使用したスピン、焼成
および硬化条件は、実施例１２に記載したものと同一であった。各ウエハは１５
個のサンプルに切断し、各サンプルへの接着を、前に述べたようにスタッドプル
試験によって実施した。示した値は、各フィルムについて試験した１５サンプル
の平均である。ほとんどの場合、スタッド／エポキシ界面で接着障害が生じ、こ
のことはフィルム／基体界面における接着が、以下に示す値よりも大きいことを
示唆する。
【００５８】
【表９】
【００５９】 実施例１５ メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）（６３．８ｇ）を４Åモレキュラーシー
ブ上で乾燥させ、約４〜５％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン
樹脂１４．０ｇと混合して、樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。溶液はスピンコーターを用いて、裸の２枚のシリコンウエハ上にコーティン
グした。３秒後に、ウエハを２０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン
前の加速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。コ
ーティングしたウエハを１５０℃、１８０℃および３００℃の３個の連続ホット
プレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。２個のウエハ上のフィルム厚は、屈折
率１．４０３に対して補正し、平均４５５０Åであった。フィルム厚の変動は、
２個のウエハにおけるそれぞれ５回の測定値で０．７％未満であった。ウエハは
、流速４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃の水平炉にて１時間硬化した
。硬化後のフィルム厚は、屈折率１．３６６に対して補正し、平均４６８８Åで
あった。フィルム厚の変動は、２個のウエハにおけるそれぞれ５回の測定値で１
．４％未満であった。硬化後のフィルムの誘電率は３．０４であった。
ブ上で乾燥させ、約４〜５％の炭素を含む２０モル％メチルヒドリドシロキサン
樹脂１４．０ｇと混合して、樹脂溶液を作成した。溶液は０．２μｍまで濾過し
た。溶液はスピンコーターを用いて、裸の２枚のシリコンウエハ上にコーティン
グした。３秒後に、ウエハを２０００ｒｐｍで２０秒間スピンした。膜厚スピン
前の加速およびその後の減速はどちらも、５０，０００ｒｐｍ／秒であった。コ
ーティングしたウエハを１５０℃、１８０℃および３００℃の３個の連続ホット
プレート上でそれぞれ１分ずつ焼成した。２個のウエハ上のフィルム厚は、屈折
率１．４０３に対して補正し、平均４５５０Åであった。フィルム厚の変動は、
２個のウエハにおけるそれぞれ５回の測定値で０．７％未満であった。ウエハは
、流速４リットル／分の窒素雰囲気下で、４００℃の水平炉にて１時間硬化した
。硬化後のフィルム厚は、屈折率１．３６６に対して補正し、平均４６８８Åで
あった。フィルム厚の変動は、２個のウエハにおけるそれぞれ５回の測定値で１
．４％未満であった。硬化後のフィルムの誘電率は３．０４であった。
【００６０】 実施例１６〜２０ 実施例１６〜２０は、各種有機置換基の有機ヒドリドシロキサン樹脂による誘
電フィルムの作成プロセスについて述べる。溶液の調製、ろ過、配分、スピン、
焼成および硬化について、上記実施例１５に記載したのと同一のプロセスを使用
した。実施例１６〜２０のそれぞれで、１個の裸のシリコンウエハにコーティン
グした。表示したフィルム厚の値は、１個のウエハにおける５回の測定値の平均
である。結果は以下の表１０および１１にまとめる。
電フィルムの作成プロセスについて述べる。溶液の調製、ろ過、配分、スピン、
焼成および硬化について、上記実施例１５に記載したのと同一のプロセスを使用
した。実施例１６〜２０のそれぞれで、１個の裸のシリコンウエハにコーティン
グした。表示したフィルム厚の値は、１個のウエハにおける５回の測定値の平均
である。結果は以下の表１０および１１にまとめる。
【００６１】
【表１０】
【００６２】
【表１１】
【００６３】 上記表から明らかなように、本発明によるフィルムの誘電率は約３．０未満で
ある。有機置換基が４０モル％を超えるフィルムは通常、誘電率が２．８未満で
ある。これらの値は、以前に知られた、誘電率３．２７を示す、４００℃で硬化
されて、有機置換基を含まないヒドリドシロキサン樹脂の誘電率に匹敵する。上
記を考慮すれば、本発明が有機ヒドラドシロキサン樹脂の誘電フィルムの調製方
法を提供することが理解されよう。誘電フィルムを調製するこれらの方法が、半
導体製造の標準処理法を使用し、アンモニア、オゾンまたは他の標準以外の雰囲
気を使用しないことが理解されよう。さらに、本発明はそのように作成された誘
電フィルムをも包含することが理解されよう。これらのフィルムは、誘電率の低
い絶縁材料として半導体デバイスに都合よく使用される。
ある。有機置換基が４０モル％を超えるフィルムは通常、誘電率が２．８未満で
ある。これらの値は、以前に知られた、誘電率３．２７を示す、４００℃で硬化
されて、有機置換基を含まないヒドリドシロキサン樹脂の誘電率に匹敵する。上
記を考慮すれば、本発明が有機ヒドラドシロキサン樹脂の誘電フィルムの調製方
法を提供することが理解されよう。誘電フィルムを調製するこれらの方法が、半
導体製造の標準処理法を使用し、アンモニア、オゾンまたは他の標準以外の雰囲
気を使用しないことが理解されよう。さらに、本発明はそのように作成された誘
電フィルムをも包含することが理解されよう。これらのフィルムは、誘電率の低
い絶縁材料として半導体デバイスに都合よく使用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ， ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，Ｃ Ｚ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 レフアーツ，スコツト アメリカ合衆国、カリフオルニア・94086、 サニベール、ノース・サニベール・アベニ ユー・188 (72)発明者 スレツサー，マイクル・デイー アメリカ合衆国、カリフオルニア・95008、 キヤンべル、ノツテインガム・ウエイ・ 482 (72)発明者 フイグ，ライザ・ケー アメリカ合衆国、カリフオルニア・94025、 メンロ・パーク、フエルトン・ドライブ・ 428 Ｆターム(参考） 4J035 BA01 BA04 CA021 5F058 AA10 AC03 AF04 AG01 AH02 BA20 BC05 BF46 BH01 BH03 BJ02
Claims (20)
- 【請求項１】 基体上に誘電フィルムを作成する方法であって、 溶媒と、一般式： ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m、 ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m、 ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］ｎ［ＲＳｉＯ1.5］m、または ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ］z （上記式中、ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり、ｘ、ｙおよびｚの和
は約８から約５０００であり、Ｒは、置換または非置換の直鎖または分岐鎖アル
キル基、シクロアルキル基、置換または非置換アリール基およびそれらの混合物
から選択される）で表されるポリマーを含む有機ヒドリドシロキサン樹脂との溶
液を作成すること； 該溶液を基体上に配分すること； 該基体を回転させて、有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を
形成させること； 有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を焼成して、すべての残
留溶媒を除去し、前記ポリマーを流動させ、前記樹脂を前記誘電フィルムに部分
的に変換すること；および 有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を硬化させて、前記誘電
フィルムへの前記変換を完了させること； を含んで成る方法。 - 【請求項２】 コーティングした基体の焼成が、有機ヒドリドシロキサン樹
脂でコーティングした基体を第一の焼成温度で第一の焼成時間加熱することを含
む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 コーティングした基体の焼成が、さらに、有機ヒドリドシロ
キサン樹脂でコーティングした基体を第二の焼成温度まで第二の焼成時間加熱す
ることを含み、前記第二焼成温度が前記第一焼成温度以上である、請求項２に記
載の方法。 - 【請求項４】 コーティングした基体の焼成が、さらに、有機ヒドリドシロ
キサン樹脂でコーティングした基体を第三の焼成温度まで第三の焼成時間加熱す
ることを含み、前記第三焼成温度が前記第二焼成温度以上である、請求項３に記
載の方法。 - 【請求項５】 コーティングした基体の硬化が、有機ヒドリドシロキサン樹
脂でコーティングした基体を、ホットプレート上で酸素濃度制御雰囲気中で硬化
温度まで硬化時間加熱することを含む、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 硬化温度が少なくとも約４００℃であり、硬化時間が約１５
分以下であり、雰囲気は酸素濃度が約１００ｐｐｍ未満になるように制御される
、請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 溶媒が、メチルイソブチルケトン、ヘプタン、ドデカン、ブ
チルエーテル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、ヘキサメチルジシ
ロキサン、オクタメチルトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン
、およびそれらの組合わせより成る群から選択される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 特性寸法が約３〜４Åであるモレキュラーシーブ上で溶媒を
乾燥させる、請求項５に記載の方法。 - 【請求項９】 溶媒および有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成が、溶
媒およびかご型構造を持つ有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成である、請
求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 溶媒および有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成が、
溶媒および分子量が約４００〜約２００，０００原子質量単位である有機ヒドリ
ドシロキサン樹脂の溶液の作成である、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 溶媒および有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成が、
溶媒および分子量が約１，０００〜約１００，０００原子質量単位である有機ヒ
ドリドシロキサン樹脂の溶液の作成である、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 溶媒および有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成が、
溶媒および分子量が約１０，０００〜約６０，０００原子質量単位である有機ヒ
ドリドシロキサン樹脂の溶液の作成である、請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 溶媒および有機ヒドリドシロキサン樹脂の溶液の作成が、
溶媒と、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル
、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、クロロメチルおよびそれらの混合物よ
り成る群から選択されるＲを含む有機ヒドリドシロキサン樹脂との溶液の作成で
ある、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１４】 請求項１に記載の方法によって作成された誘電フィルム。
- 【請求項１５】 基体上の誘電フィルムであって、 溶媒と、一般式： ［ＨＳｉＯ1.5］n［ＲＳｉＯ1.5］m、 ［Ｈ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］n［Ｒ0.4-1.0ＳｉＯ1.5-1.8］m、 ［Ｈ0-1.0ＳｉＯ1.5-2.0］ｎ［ＲＳｉＯ1.5］m、または ［ＨＳｉＯ1.5］x［ＲＳｉＯ1.5］y［ＳｉＯ］z （上記式中、ｎおよびｍの和は約８から約５０００であり、ｘ、ｙおよびｚの和
は約８から約５０００であり、Ｒは、置換または非置換の直鎖または分岐鎖アル
キル基、シクロアルキル基、置換または非置換アリール基およびそれらの混合物
から選択される）で表されるポリマーを含む有機ヒドリドシロキサン樹脂との溶
液を作成すること； 該溶液を基体上に配分すること； 該基体を回転させて、有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を
形成させること； 有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を焼成して、すべての残
留溶媒を除去し、前記ポリマーを流動させ、前記樹脂を前記誘電フィルムに部分
的に変換すること；および 有機ヒドリドシロキサン樹脂でコーティングした基体を硬化させて、前記誘電
フィルムへの前記変換を完了させること； を含んで成る方法によって作成された、基体上の誘電フィルム。 - 【請求項１６】 該誘電フィルムが約２．８以下の誘電率を有する、請求項
１５に記載の誘電フィルム。 - 【請求項１７】 該誘電フィルムが約８〜約１４％の炭素含有量を有する、
請求項１５に記載の誘電フィルム。 - 【請求項１８】 該誘電フィルムが約１〜約６％の炭素含有量を有する、請
求項１５に記載の誘電フィルム。 - 【請求項１９】 該有機オルガノシロキサン樹脂がかご型構造を有する、請
求項１５に記載の誘電フィルム。 - 【請求項２０】 該誘電フィルムの単一基体上の厚さ変動が約１％未満であ
る、請求項１５に記載の誘電フィルム。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/227,498 | 1999-01-07 | ||
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