JP2006528426A - 最新のLow−k材料のための紫外線硬化法 - Google Patents
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Abstract
【課題】最新のLow−k材料のための紫外線硬化法の提供。
【解決手段】改善された弾性率及び材料硬度を有する低誘電率材料。このような材料の製造方法は、誘電材料を準備すること、及び、該材料を紫外線(UV)硬化させて、UV硬化誘電材料を製造することを含む。UV硬化は、改善された弾性率及び材料硬度を有する材料をもたらす。改善は、それぞれ、典型的には、50%より大きいか、又は約50%である。UV硬化誘電材料は、所望により、UV後処理され得る。UV後処理は、LIV硬化誘電材料と比べて、材料の誘電率を低下させ、更に、改善された弾性率及び材料硬度を維持する。UV硬化誘電体は、更に、炉での硬化法よりも、硬化において、より低い総熱量を示し得る。
【選択図】図1
【解決手段】改善された弾性率及び材料硬度を有する低誘電率材料。このような材料の製造方法は、誘電材料を準備すること、及び、該材料を紫外線(UV)硬化させて、UV硬化誘電材料を製造することを含む。UV硬化は、改善された弾性率及び材料硬度を有する材料をもたらす。改善は、それぞれ、典型的には、50%より大きいか、又は約50%である。UV硬化誘電材料は、所望により、UV後処理され得る。UV後処理は、LIV硬化誘電材料と比べて、材料の誘電率を低下させ、更に、改善された弾性率及び材料硬度を維持する。UV硬化誘電体は、更に、炉での硬化法よりも、硬化において、より低い総熱量を示し得る。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般的に、半導体チップを製造するために使用される方法に関する。より特には、本発明は、集積回路(IC)誘電体として利用される特定の材料の構造特性及び信頼性を改善するための方法に関する。
低誘電率を有する新しい材料(従来、‘‘low−k誘電体’’として知られている)は、半導体チップの設計において、絶縁体として使用するために研究されている。低誘電率材料は、集積回路特性上の外形寸法を更に縮小するのに役立つ。慣用のIC加工においては、SiO2が、誘電材料のためのベースとして使用され、約3.9の誘電率を生じる。更に、最新の高密度low−k誘電材料は、約2.8以下の誘電率を有する。最も誘電率が低い物質は、空気(k=1.0)である。それ故、多孔質誘電体は、非常に低い誘電率を与える可能性を有するため、非常に有望な候補物質である。しかしながら、残念なことに、最新のlow−k誘電体は、典型的に、機械的強度が不十分であり、かつこれらの材料の堆積温度が許容可能な熱量を超え得るという問題を有する。
電子素子における薄膜誘電コーティングは、従来技術で知られている。例えば、ハルスカらによる米国特許第4,749,631号明細書及び4,756,977号明細書は、シリコンアルコキシド又は水素シルセスキオキサンの溶液を、それぞれ基材に適用し、その後、被覆した基材を200ないし1000℃の温度まで加熱することによって製造したシリカベースのコーティングを開示している。これらのコーティングの誘電率は、しばしば、特定の電子素子及び回路にとって高すぎる。
ハルスカらによる米国特許第4,847,162号明細書及び米国特許第4,842,888号明細書は、水素シルセスキオキサン樹脂及び珪酸エステルをそれぞれ、アンモニアの存在下において200ないし1000℃の温度まで加熱することによる窒化シリカコーティングの形成を教示している。
グレイサー他,Journal of Non−Crystalline Solids,63(1984)209−221頁は、アンモニアの存在下においてテトラエトキシシランを加熱することによるセラミックコーティングの形成を教示している。この文献は、無水アンモニアの使用、及び結果として生じるシリカコーティングが窒化されることを教示している。
ジャダによる米国特許第4,636,440号明細書は、基材を水性の水酸化第4級アンモニウム及び/又はアルカノールアミン化合物に曝露することからなる、ゾル−ゲル被覆基材のための乾燥時間の短縮方法を開示している。ジャダは、加熱する前に該コーティングを乾燥させることを要求している。それは、特に、加水分解された又は部分的に加水分解されたシリコンアルコキシドに限定される。
チャンドラらによる米国特許第5,262,201号明細書及びバニーらによる米国特許第5,116,637号明細書は、セラミックコーテイングへの水素シルセスキオキサンを含む全ての様々なプレセラミック材料の変換のために必要な温度を低くするための塩基触媒の使用を教示している。これらの文献は、コーティングを塩基触媒に曝露する前に、溶媒を除去することを教示している。
キャミレッティらによる米国特許第5,547,703号明細書は、湿潤アンモニア、
乾燥アンモニア及び酸素下において、順次、水素シルセスキオキサン樹脂を加熱することからなる、基材上に低誘電率のSi−O含有コーティングを形成するための方法を教示している。結果として生じたコーティングは、1MHzで2.42と同じくらい低い誘電率を有する。この文献は、コーティングをセラミックに変換する前に、溶媒を除去することを教示している。
乾燥アンモニア及び酸素下において、順次、水素シルセスキオキサン樹脂を加熱することからなる、基材上に低誘電率のSi−O含有コーティングを形成するための方法を教示している。結果として生じたコーティングは、1MHzで2.42と同じくらい低い誘電率を有する。この文献は、コーティングをセラミックに変換する前に、溶媒を除去することを教示している。
バランスらによる米国特許第5,523,163号明細書は、水素シルセスキオキサン樹脂を加熱して、それをSi−O含有セラミックコーティングに変換し、その後、該コーティングを、水素ガスを含むアニール雰囲気に曝露することからなる、基材上にSi−O含有コーティングを形成するための方法を教示している。結果として生じたコーティングは、2.773と同じくらい低い誘電率を有する。この文献は、コーティングをセラミックに変換する前に、溶媒を除去することを教示している。
シクティッチらによる米国特許第5,618,878号明細書は、厚いセラミックコーティングを形成するために有用な飽和アルキル炭化水素中に溶解された水素シルセスキオキサン樹脂を含むコーティング組成物を開示している。開示されたアルキル炭化水素は、ドデカンまでのものである。この文献は、溶媒除去前に、塩基触媒へ被覆基材を曝露することを教示していない。
チャンらによる米国特許第6,231,989号明細書は、低誘電率を有する多孔質網状コーテイングの製造方法を開示している。この方法は、堆積後、少なくとも5容積%の溶媒がコーティング中に残るような方法において、少なくとも2つのSi−H基を含む樹脂と溶媒からなる溶液を用いて、基材上にコーティングを堆積させることからなる。その後、コーティングは、塩基触媒及び水を含む環境下に曝露される。最後に、溶媒がコーティングから蒸発させられ、多孔質網状コーティングを形成する。所望により、コーティングは、加熱によって硬化され、セラミックを形成し得る。この方法によって製造された膜は、1.5ないし2.4の範囲の誘電率、約2ないし約3GPaの弾性率を有する。
スピン−オン法及び化学蒸着法によって又は自己組織化法によって製造されたLow−k誘電材料は、典型的には、堆積の後に硬化プロセスを必要とする。low−k膜を硬化させるための典型的な加工条件は、約350ないし約450℃の温度においての30ないし180分間の窒素パージした炉でのアニールを含む。米国特許出願第09/681,332号(現在、米国特許第6,558,755号明細書)、米国特許出願第09/952,649号、米国特許出願第09/906,276号及び米国特許出願第10/627,894号に記載されるように、参照としてここに組込まれるこれらの開示において、熱硬化又はプラズマ処理の代わりに、low−k膜は、実質的により短時間で又はより低い温度においてUV硬化され得り、事前の炉での硬化の必要がなくなるため、総熱量が減少する。
米国特許第4,749,631号明細書
米国特許第4,756,977号明細書
米国特許第4,847,162号明細書
米国特許第4,842,888号明細書
Journal of Non−Crystalline Solids,63(1984)209−221頁
米国特許第4,636,440号明細書
米国特許第5,262,201号明細書
米国特許第5,116,637号明細書
米国特許第5,547,703号明細書
米国特許第5,523,163号明細書
米国特許第5,618,878号明細書
米国特許第6,231,989号明細書
しかしながら、電気的特性を妥協することなく又は低下させることなく、改善された構造特性、例えば改善された弾性率及び材料硬度を有する他のlow−k材料を製造するための方法がまだ必要とされている。
本発明は、最新のlow−k材料のための紫外線硬化法を提供することによって、その要求を満たす。
本発明は、特定の利点又は機能に制限されないが、注目すべきは、本発明の方法は、低い誘電率及び改善された弾性率及び材料硬度を有する材料を製造するか又は同程度の弾性率及び硬度を有する材料を製造し、かつ炉での硬化と比較して、総熱量を減少させ得ることにある。
本発明の1つの態様に従って、第1の誘電率を有し、第1の弾性率を有し、かつ第1の材料硬度を有する誘電材料を準備することからなるUV硬化材料の製造方法を提供する。誘電材料を、紫外線(UV)照射で硬化させて、第1の誘電率と同程度の第2の誘電率を有し、第1の弾性率よりも大きい第2の弾性率を有し、かつ第1の材料硬度より大きい第2の材料硬度を有するUV硬化誘電材料を製造する。‘‘同程度の’’は、第1の誘電率の約±20%の範囲内を意味する。弾性率及び材料硬度の増加は、典型的には、50%より大きいか、又は約50%である。
UV硬化誘電材料を、所望により、UV後処理して、第3の誘電率を有し、第3の弾性率を有し、かつ第3の材料硬度を有するUV後処理したUV硬化誘電材料を得ることができる。UV硬化誘電材料のUV後処理は、材料の誘電率を低下させ、その上、UV後処理前の弾性率及び材料硬度と比較して、弾性率及び材料硬度の増加を維持する。より特には、第3の弾性率及び材料硬度は、それぞれ、第2の弾性率及び材料硬度の±20%より大きいか、又は約±20%の範囲内である。
UV硬化材料の製造方法は、更に、誘電材料を加工チャンバ中に置くこと、加工チャンバを排気又はパージして、室内空気を除去すること、加工ガスを加工チャンバへ供給すること、誘電材料を加熱すること、及び、誘電材料をUV照射に曝露することを含み得る。
本発明の他の態様に従って、UV硬化材料の製造方法であって、未硬化のlow−k誘電材料を準備すること、及び、該誘電材料を、約5分間より短い時間で又は約450℃より低い温度でUV硬化させて、UV硬化誘電材料を製造することからなり、UV硬化の総熱量が、炉で硬化させる方法と比べて、約50%より大きく減少する方法が提供される。
従って、改善された弾性率及び材料硬度、及び低い誘電率を有する誘電材料を製造することは本発明の目的である。
更に、形成及び硬化プロセスが、短い時間又は低い温度又は短い時間、かつ低い温度で起こり、結果として該プロセスにおける熱量が減少するところの誘電材料を製造することは本発明の目的である。
これらの及び他の本発明の特徴及び利点は、添付の図面と共にひとまとめにして考えられる以下の本発明の詳細な説明からより詳しく理解され得る。請求の範囲の意図は、そこの詳述によって定義され、決して、本明細書中で示された特徴及び利点の具体的な論議で
はないことに注意すべきである。
はないことに注意すべきである。
以下の本発明の態様の詳細な説明は、構造等を参照番号等と共に示した以下の図面と共に読む場合、最も理解され得る:
図1は、熱硬化、O2中での熱硬化及びUV硬化、及びN2中での熱硬化及びUV硬化が行われたMSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図2は、未硬化の、O2中でのUV硬化、及びN2中でのUV硬化が行われたHSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図3は、未硬化の、O2中でのUV硬化、及びN2中でのUV硬化が行われた5%MSQ/95%HSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図4は、未硬化の、及びUV硬化が行われたCDV low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図1は、熱硬化、O2中での熱硬化及びUV硬化、及びN2中での熱硬化及びUV硬化が行われたMSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図2は、未硬化の、O2中でのUV硬化、及びN2中でのUV硬化が行われたHSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図3は、未硬化の、O2中でのUV硬化、及びN2中でのUV硬化が行われた5%MSQ/95%HSQベースのスピン−オン low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
図4は、未硬化の、及びUV硬化が行われたCDV low−k膜のFTIRスペクトルを示す図表である。
当業者は、図中の成分が簡単かつ明瞭に示され、かつ必ずしも一定の縮尺で書かれていないことを正しく理解する。本発明の態様の理解の向上を助けるために、例えば、図面中のいくつかの成分の大きさは、他の成分と比べて、強調され得る。
本発明は、実質的に、あらゆる誘電材料のUV硬化は、炉での硬化よりもかなり速く行われ得、かつ、一般に、材料の弾性率(ヤング率)及び材料硬度を増加させ得、更に、低い誘電率特性を維持することを見出したことに基づく。誘電材料は、有機材料、無機材料又はそれらの組み合わせを含み得るが、これらに制限されない。より特には、誘電材料は、水素シルセスキオキサン(HSQ)誘電材料、メチルシルセスキオキサン(MSQ)誘電材料、炭素ドープ酸化物(CDO)誘電材料、水素化シリコン オキシ−炭化物(SiCOH)誘電材料、ベンゾシクロブテン(BCB)誘電材料、アリールシクロブテンベースの誘電材料、ポリフェニレンベースの誘電材料、及びこれらの組み合わせを含み得るが、これらに制限されず、そして、スピン−オン法、化学蒸着(CVD)法、プラズマ増強CVD法、蒸発法、反応性蒸発法又は自己組織化堆積法を使用して、基材上に誘電コーティングを堆積させることによって製造され得る。誘電材料は、多孔質又は高密度であり得る。多孔質誘電材料は、ポロゲンを用いて生成された(porogen−generated)、溶媒を用いて形成された、又は分子設計された複数の孔を有し得、そして、これらの孔は、相互に連結し得るか又は閉じ得り、かつランダムに又は垂直孔等のように規則正しく分布し得る。
いくつかのlow−k材料においては、様々な波長又は温度を使用して、UV硬化誘電材料をUV後処理して、より低い誘電率を有し、かつ同等の、又は更に改善された弾性率及び材料硬度を有する材料を製造する。
本発明の方法は、特に、電子素子又は電子回路上のコーテイングの堆積に適用でき、そして、コーティングは、層間誘電体層、トランジスタのような素子を製造するためのドープされた誘電体層、コンデンサ及びコンデンサのような素子を製造するためのシリコンを含む顔料配合結合剤系、多層素子、3−D素子、絶縁体素子上のシリコン、超格子素子等として役立ち得る。しかしながら、本発明によって被覆されるべき基材及び素子の選択は、本発明で使用される温度及び圧力における基材の熱安定性及び化学安定性の要求によってのみ制限される。このように、本発明の誘電体材料は、例えば、ポリイミド、エポキシ、ポリテトラフルオロエチレン及びそのコポリマー、ポリカーボネート、アクリル及びポリエステル、セラミック、皮、織物、金属、半導体等を含むプラスチック等の基材上に使用され得る。
本発明において使用される‘‘セラミック’’という表現は、非晶質シリカ等のセラミック、及び、炭素原子及び/又は水素原子を完全に取り除いているのではないが、しかし性質においてセラミックである非晶質シリカ様材料等のセラミック様材料を含む。‘‘電子素子’’又は‘‘電子回路’’という表現は、シリコンベース素子、ガリウムヒ素ベースの素子、炭化ケイ素ベースの素子、焦点面アレイ、光電子素子、光電池及び光素子を含むが、これらに制限されない。
誘電材料は、本発明のための出発物質として必要とされる。このような材料の1つは、例えば、オーロラ(登録商標:AURORA)、ASMインターナショナルN.V(オランダ国、ビルトーベン)社製の水素化シリコン オキシ−炭化物(SiCOH)誘電材料等の最新のCVD low−k膜である。このような最新のlow−k誘電材料は、プラズマ増強化学蒸着法を使用して製造され、かつ、典型的には、約2.5の又は2.5未満のk値を有する。CVD low−k材料の他の例は、アプライド マテリアルズ(登録商標:Applied Materials)インコーポレーテッド(カナダ国、サンタ
クララ)製のブラック ダイヤモンド(登録商標:Black Diamond)膜、ノベルス システムズ インコーポレーテッド(カナダ国、サン ジョセ)製のコラル(登録商標:Coral)low−k材料及びトリコン テクノロジーズ インコーポレーテッド(イギリス国、サウスウェルズ、ニューポート)製のオリオン(登録商標:Orion)材料を含む。本発明で使用するスピン−オンに基づく典型的な誘電材料は、1)ダウ コーニング コーポレーション(ミシガン州、ミッドランド)製のFOx−HSQベースの誘電材料及びXLK多孔質HSQベースの誘電材料、及び2)ケマット テクノロジーズ インコーポレーテッド(カナダ国、ノースリッジ)及びJSRコーポレーション(日本、東京)製のlow−k 多孔質誘電性MSQベースの材料を含む。
クララ)製のブラック ダイヤモンド(登録商標:Black Diamond)膜、ノベルス システムズ インコーポレーテッド(カナダ国、サン ジョセ)製のコラル(登録商標:Coral)low−k材料及びトリコン テクノロジーズ インコーポレーテッド(イギリス国、サウスウェルズ、ニューポート)製のオリオン(登録商標:Orion)材料を含む。本発明で使用するスピン−オンに基づく典型的な誘電材料は、1)ダウ コーニング コーポレーション(ミシガン州、ミッドランド)製のFOx−HSQベースの誘電材料及びXLK多孔質HSQベースの誘電材料、及び2)ケマット テクノロジーズ インコーポレーテッド(カナダ国、ノースリッジ)及びJSRコーポレーション(日本、東京)製のlow−k 多孔質誘電性MSQベースの材料を含む。
本発明で使用する典型的な最新のlow−k誘電材料の製造は、従来技術においてよく知られている。このような誘電材料の製造方法の1つは、米国特許第6,231,989号明細書に開示された多孔質網状コーティングであり、そしてこれは、超低誘電率を有する多孔質誘電材料の製造方法を教示するための参照としてここに組込まれる。該特許は、孔がHSQベースの膜中に導入されるところの約1.5ないし約2.4の誘電率を有する超低誘電率コーティングの製造を記載している。熱条件下で硬化する米国特許第6,231,989号明細書で教示された方法に従って製造されたHSQベースの膜は、約20ないし約60%のSi−H結合密度を含む。コーティングの誘電率が約2.0である場合、コーティングは、約2ないし約3GPaの弾性率を有する。
最新のlow−k誘電体の2番目の製造方法は、2.5ないし3.0と同じくらい低い誘電率を有するオルガノシリコンオキシド誘電体膜の形成を記載する米国特許第6,558,747号明細書に開示されている。代替法は、最新のlow−k誘電体が化学蒸着系において、シリコン含有ガスとペルオキシド化合物を反応させることによって形成されるところの米国特許第6,475,564号明細書、及びプラズマCVD法によるSiCOHベースの最新のlow−k材料の形成が記載される米国特許第6,383,955号明細書に記載されている。
もう一つの製造方法及び最新のlow−k材料は、大きなアルキル基を含むシロキサン樹脂を熱により硬化させること、及びアルキル基を熱分解して、コーティングに多くの孔をつくることである。参照としてここに組込まれるゾーングによる米国特許第6,143,360号明細書及び米国特許第6,184,260号明細書に開示されるように、ヒドリドシリコン含有樹脂を、白金族金属含有ヒドロシリル化触媒の存在下において約8ないし約28個の炭素原子からなる1−アルケンと接触させ、シリコン原子の少なくとも約5%が少なくとも1つの水素原子で置換されたアルキルヒドリドシロキサン樹脂を形成させ、そして、結果として生じた樹脂を、該樹脂を硬化させるのに十分な温度で加熱して、シ
リコン原子からアルキル基を加熱分解して、それにより、ナノ多孔質のシリコーン樹脂を形成する。
リコン原子からアルキル基を加熱分解して、それにより、ナノ多孔質のシリコーン樹脂を形成する。
参照としてここに組込まれるゾーングらによる米国特許第6,232,424号明細書、米国特許6,359,096号明細書、米国特許第6,313,045号明細書及び米国特許第6,541,107号明細書は、シリコーン樹脂及びシリコーン樹脂から製造された多孔質コーティングを開示している。シリコーン樹脂は、15ないし70mol%のテトラアルコキシシラン、12ないし60mol%の式R’SiX3(式中、R’は、水素原子又は1ないし6個の炭素原子を含むアルキル基を表わす。)で表わされるオルガノシラン及び15ないし70mol%の式R’’Si(OR’’’)3(式中、R’’は、約8ないし24個の炭素原子を含む炭化水素基又は約8ないし24個の炭素原子を有する炭化水素鎖を含む置換された炭化水素基を表わす。)で表わされるオルガノトリアルコキシシランを含む混合物から製造される。
参照としてここに組込まれるゾーングによる米国特許第6,596,834号明細書は、一般式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y(式中、R1は、8ないし24個の炭素原子を有するアルキル基を表わす。)を有するシリコーン樹脂から製造された多孔質コーティングを開示している。ここで製造されたコーティングは、1.5ないし2.3の誘電率を有する。上記で参照した特許は、更に、式(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y(式中、R1は、3,7,11,15−テトラメチル−3−ヒドロキシ−ヘキサデシル基を表わす。)を有する樹脂から2工程で製造された多孔質low−k誘電コーティングに関する以下の記載を提供している。
参照としてここに組込まれる2001年9月12日に出願されたゾーングによる、発明名称‘‘シリコーン樹脂及びそれから製造された多孔質材料’’の米国特許出願第09/951,899号は、一般式(R1SiO3/2)u(HSiO3/2)v(SiO4/2)w(HOSiO3/2)z(式中、R1は、アルキル鎖上に垂れ下がった位置に少なくとも1つの電子求引基を含む8ないし24個の炭素原子を有する枝分かれしたアルキル基を表わし、uは、0.1ないし0.7の値を有し、vは、0.12ないし0.6の値を有し、zは≧0.5であり、w+zは、0.15ないし0.7の値を有し、かつu+v+w+z=1である)を有するシリコーン樹脂から製造された多孔質コーティングを開示している。
工程1.樹脂サンプルは、以下に記載した成分(A)、(B)、(C)、(D)、(E)及び(F)を上記で参照した米国特許出願の表1に記載された量で組み合わせることによって製造した:
(A) 0.45モル部のトリエトキシシラン、
(B)0.25モル部のオルガノトリエトキシシラン、RSi(OR’)3(式中、Rは、3,7,11,15−テトラメチル−3−ヒドロキシ−ヘキサデシル基を表わす。)
(C)0.30モル部のテトラエトキシシラン、及び
(D)結果として生じる樹脂の濃度が9%となるのに十分な量のメチルイソブチルケトン(MIBK)とイソブチルイソブチレートの混合物(6:4の質量比)。
この混合物に、(E)水と(F)塩化水素の混合物を、上記で参照した特許出願の表1に記載された量で添加した。結果として生じた反応生成物を、固体含有率が14ないし21%になるまで、60℃で減圧下において揮発させた。イソブチルイソブチレートを添加して、固体含有率を14%とした。その後、溶液を、還流下で2時間加熱し、生成した水を、継続的に除去した。その後、イソブチルイソブチレートを揮発させて除去し、シクロヘキサンを添加することによって、溶媒をシクロヘキサンに交換した。
(A) 0.45モル部のトリエトキシシラン、
(B)0.25モル部のオルガノトリエトキシシラン、RSi(OR’)3(式中、Rは、3,7,11,15−テトラメチル−3−ヒドロキシ−ヘキサデシル基を表わす。)
(C)0.30モル部のテトラエトキシシラン、及び
(D)結果として生じる樹脂の濃度が9%となるのに十分な量のメチルイソブチルケトン(MIBK)とイソブチルイソブチレートの混合物(6:4の質量比)。
この混合物に、(E)水と(F)塩化水素の混合物を、上記で参照した特許出願の表1に記載された量で添加した。結果として生じた反応生成物を、固体含有率が14ないし21%になるまで、60℃で減圧下において揮発させた。イソブチルイソブチレートを添加して、固体含有率を14%とした。その後、溶液を、還流下で2時間加熱し、生成した水を、継続的に除去した。その後、イソブチルイソブチレートを揮発させて除去し、シクロヘキサンを添加することによって、溶媒をシクロヘキサンに交換した。
工程2.結果として生じた樹脂溶液を、誘電率測定のために適当なシリコンウェハ上に
スピンコートし、窒素フロー中で、440℃において1時間、硬化させた。誘電率を測定したところ、1.9であった。また、スピンコート膜の硬化は、プラズマ及び/又はUV増強法を用いることにより速められ得る。
スピンコートし、窒素フロー中で、440℃において1時間、硬化させた。誘電率を測定したところ、1.9であった。また、スピンコート膜の硬化は、プラズマ及び/又はUV増強法を用いることにより速められ得る。
参照としてここに組込まれるアルバウらによる米国特許出願第09/915,899号は、(RSiO3/2)(R’SiO3/2)(R’’SiO3/2)樹脂(式中、Rは、1ないし5個の炭素原子を有するアルキル基又は水素原子を表わし、R’は、枝分かれしたアルコキシ基を表わし、R’’は、6ないし30個の炭素原子を有する置換された又は未置換の、直鎖の、枝分かれした又は環状の一価の有機基を表わす。)を含む樹脂からの多孔質コーティングを開示している。
参照としてここに組込まれるボイスベートらによる米国特許出願第09/915,903号及びアルバウらによる米国特許出願第09/915,902号は、式TRTR’(式中、Rは、メチル基又は水素基を表わし、かつR’は、枝分かれしたアルコキシ基を表わす。)で表わされる樹脂から製造された多孔質コーティングを開示している。
低誘電率を有する誘電材料は望ましいが、より高い弾性率及び材料硬度を有する誘電材料を得ることは、更に有益であり得る。
誘電材料の弾性率を高めるために、それは、UV硬化法を受けさせられる。UV硬化法は、low−k誘電材料の機械的性質を改善し、材料硬度を増加させ、更に、誘電性の孔(dielectric pore)、構造、密度及び電気的性質を維持する。
誘電材料の弾性率を高めるために、それは、UV硬化法を受けさせられる。UV硬化法は、low−k誘電材料の機械的性質を改善し、材料硬度を増加させ、更に、誘電性の孔(dielectric pore)、構造、密度及び電気的性質を維持する。
典型的なUV硬化法においては、UV照射装置が利用され、そしてそれは、まず、UV照射が最小スペクトル吸収で加工チャンバに入るように、窒素、ヘリウム又はアルゴンでパージされる。誘電材料は、加工チャンバ内に置かれ、単独でパージされ、そして、その際、N2、H2、Ar、He、Ne、H2O蒸気、COz、Oz、CxHy、CxFy、CxHzFy(前記各式中、xは1ないし6の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わし、かつzは1ないし3の整数を表わす。)及びそれらの混合物等の加工ガスが、様々な用途に応じて利用され得る。これに関して、UV硬化は、真空条件で又は酸素又は酸化ガスが存在しない条件で起こり得る。様々なスペクトル分布を有するUV発生バルブ(UV generating bulb)が、用途に応じて、例えば、アクセリス テクノロジーズ社(マサチューセッツ州、べバリー)製のHL又はHL−バルブ等から選択され得る。このようなものとして、UV光源は、マイクロ波発生光源、アーク放電光源、誘電バリア放電光源、又は電子衝撃発生光源であり得る。ウェハ温度は、所望により、赤外線光源、光学光源、熱面又はUV光源それ自体によって、ほぼ室温ないし約450℃の範囲で調節され得る。加工圧力は、大気圧未満の、大気圧より大きい又はほぼ大気圧と等しい圧力であり得る。
200mmウェハのための典型的なUV硬化条件の例を以下に示す。
UV出力 :0.1mWないし2000mW/cm2
UV波長 :100ないし600nmの連続スペクトル分布
ウェハ温度 :室温ないし450℃
加工圧力 :大気圧に対して<、>、または=
UV硬化時間:<300秒
加工ガス :He/Ne/Ar/H2/N2/H2O/CO/CO2/CxHy
/O2/CxHzFy
UV出力 :0.1mWないし2000mW/cm2
UV波長 :100ないし600nmの連続スペクトル分布
ウェハ温度 :室温ないし450℃
加工圧力 :大気圧に対して<、>、または=
UV硬化時間:<300秒
加工ガス :He/Ne/Ar/H2/N2/H2O/CO/CO2/CxHy
/O2/CxHzFy
炉(熱)で硬化した又は未硬化の誘電材料と比べて、UV硬化誘電材料の弾性率及び材料硬度は増加する。炉で硬化した又は未硬化の最新のlow−k材料は、典型的には、その誘電率が約1.6ないし約2.7である場合、約0.5GPaないし約8GPaの弾性
率を有する。典型的には、UV硬化誘電材料の弾性率は、2.5GPaより大きいか、又は約2.5GPaの、より典型的には約4GPaないし約12GPaである。炉で硬化した又は未硬化の膜の材料硬度は、約0.1GPaである。典型的には、UV硬化誘電材料の材料硬度は、0.25GPaより大きいか、又は約0.25GPaの、より典型的には約0.25GPaないし約1.2GPaである。
率を有する。典型的には、UV硬化誘電材料の弾性率は、2.5GPaより大きいか、又は約2.5GPaの、より典型的には約4GPaないし約12GPaである。炉で硬化した又は未硬化の膜の材料硬度は、約0.1GPaである。典型的には、UV硬化誘電材料の材料硬度は、0.25GPaより大きいか、又は約0.25GPaの、より典型的には約0.25GPaないし約1.2GPaである。
更に、炉での硬化が、典型的には、約420℃の温度において30分間ないし3時間、操作するのに対し、UV硬化法では、典型的には、約420℃又は420℃未満の温度において約20秒間ないし約5分間、操作すればよい。それ故、UV硬化法は、炉での硬化よりも総熱量を減少させる。
本発明のUV硬化誘電材料は、改善された化学安定性及び改善された寸法安定性を有する。改善された‘‘化学安定性’’は、誘電材料が、清浄液及び化学研磨溶液等の化学物質、及び、フォトレジストアッシング及びドライエッチング加工中のプラズマ損傷に対してより耐性を有することを意味する。
しかしながら、いくつかのlow−k材料及び加工ガスの組み合わせにおいて、UV硬化法は、誘電材料中にいくつかの望ましくない極性種を生じさせ得る。これらの場合において、UV硬化誘電材料は、所望により、誘電率を低下させるために、及び/又は、更に弾性率及び材料硬度を増加させるために、所望により、熱、UV又はプラズマ曝露を使用してUV後処理され得る。例えば、UV硬化誘電材料は、極性種が除去されるまで、例えば、約400℃ないし約450℃の温度において約30分間ないし約60分間、慣用のオーブン中に該材料を置くことによってアニールされ得る。また、該材料をアニールするためのもう一つの方法は、誘電率を低下させるために、急速アニール加工(Rapid Anneal Processing)(RAP)チャンバ中でUV硬化誘電材料をアニールすることを含む。UV硬化誘電材料は、典型的な温度において十分な時間アニールされ、約100℃まで冷却される。しかしながら、RAPは、ほとんどの用途において、必要とされ得ない。
RAP法のための典型的な操作条件を以下に示す。
ランプ率 :15ないし150℃/秒
ウェハ温度 :150ないし450℃
アニール時間:<120秒
加工圧力 :大気圧
雰囲気 :N2
ランプ率 :15ないし150℃/秒
ウェハ温度 :150ないし450℃
アニール時間:<120秒
加工圧力 :大気圧
雰囲気 :N2
UV後処理はまた、UV硬化誘電材料を更なるUV条件に曝露することによっても行われ得る。典型的には、UV硬化誘電材料は、300秒間未満の又は約300秒間の時間、より特には約60秒間ないし約180秒間、UV処理される。また、UV処理は、ほぼ室温ないし約450℃の温度;大気圧未満の、大気圧より大きい又はほぼ大気圧と等しい加工圧力;約0.1ないし約2000mW/cm2のUV出力;及び約100ないし約400nmのUV波長スペクトルにおいて行われ得る。更に、UV硬化誘電材料は、N2、Oz、Ar、He、H2、H2O蒸気、COz、CxHy、CxFy、CxHzFy(前記各式中、xは1ないし6の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わし、かつzは1ないし3の整数を表わす。)、空気及びそれらの組み合わせ等の加工ガスパージでUV処理され得る。
使用され得る他の種類のUV後処理は、高温におけるプラズマ条件へのUV硬化誘電材料の曝露を含む。典型的なプラズマ増強UV後処理において、O2、N2、H2、Ar、He、CxHy(式中、xは1ないし6の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わす。)、フッ素含有ガス及びこれらの組み合わせ等の加工ガスが、様々な用途に応じて利用さ
れ得る。ウェハ温度は、ほぼ室温ないし約450℃の範囲で調節され得る。典型的には、UV硬化誘電材料は、約1トルないし約10トルの加工圧力でプラズマ処理される。
れ得る。ウェハ温度は、ほぼ室温ないし約450℃の範囲で調節され得る。典型的には、UV硬化誘電材料は、約1トルないし約10トルの加工圧力でプラズマ処理される。
UV硬化誘電材料と比べ、UV後処理したUV硬化誘電材料の誘電率は低下する。UV後処理したUV硬化誘電材料の誘電率は、典型的には、約1.1ないし約3.5、より典型的には約1.6ないし約2.4である。
UV硬化した多孔質low−k膜の典型的な材料性質を、以下の表1に示す。
表1:UV硬化した多孔質low−k材料の性質
UV硬化した最新の高密度low−k膜の典型的な材料性質を以下の表2に示す。
表2:UV硬化した最新の高密度low−k材料の性質
表1:UV硬化した多孔質low−k材料の性質
表2:UV硬化した最新の高密度low−k材料の性質
本発明をより簡単に理解し得るために、参考として、以下の実施例を示すが、これは、本発明を説明することを意図するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
以下の図面は、UV硬化の特性を示す。実施例は、(i)MSQベースのlow−k膜、(ii)HSQベースのlow−k膜、(iii)MSQ/HSQ混合物のlow−k膜、及び(iV)プラズマ増強CVD蒸着によるSiCOH low−k膜について示したものであり、全ての膜は、約5000Åの厚さを有する。
以下の図面は、UV硬化の特性を示す。実施例は、(i)MSQベースのlow−k膜、(ii)HSQベースのlow−k膜、(iii)MSQ/HSQ混合物のlow−k膜、及び(iV)プラズマ増強CVD蒸着によるSiCOH low−k膜について示したものであり、全ての膜は、約5000Åの厚さを有する。
実施例1:MSQベースのlow−k膜
MSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルは、1280cm-1及び3000c
m-1付近のSi−CH3特性バンド、並びに1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。これらの膜のUV硬化は、典型的には、100%の又は100%より高い弾性率の増加をもたらし、そしてそれは、Si−CH3バンドの一部除去及びケージ(より高い波数)Si−Oバンド対ネットワーク(より低い波数)Si−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。
UV処理は、MSQベースの多孔質low−k膜を効率よく硬化させ得る。図1は、MSQベースの多孔質low−k膜のFTIRスペクトルを示す;熱硬化(下)、O2中で1分間、熱+UV硬化(中央)、及びN2中で5分間、熱+UV硬化(上)。硬化効果は、チャンバパージガスの組成に強く依存する。UV硬化において、O2がN2よりもより効果的であることが観察された。
MSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルは、1280cm-1及び3000c
m-1付近のSi−CH3特性バンド、並びに1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。これらの膜のUV硬化は、典型的には、100%の又は100%より高い弾性率の増加をもたらし、そしてそれは、Si−CH3バンドの一部除去及びケージ(より高い波数)Si−Oバンド対ネットワーク(より低い波数)Si−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。
UV処理は、MSQベースの多孔質low−k膜を効率よく硬化させ得る。図1は、MSQベースの多孔質low−k膜のFTIRスペクトルを示す;熱硬化(下)、O2中で1分間、熱+UV硬化(中央)、及びN2中で5分間、熱+UV硬化(上)。硬化効果は、チャンバパージガスの組成に強く依存する。UV硬化において、O2がN2よりもより効果的であることが観察された。
実施例2:HSQベースのlow−k膜
HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルは、2200cm-1付近のSi−Hバンド、SiO−H伸縮モードに起因する850cm-1付近のバンド及び1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。典型的には、100%の又は100%より高い弾性率の増加をもたらこれらの膜の硬化は、Si−Hバンドの完全な除去及びケージSi−Oバンド対ネットワークSi−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。
UV処理は、HSQベースのlow−k膜を効率よく硬化させ得る。図2は、HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルを示す;未硬化(破線)、O2中で60秒間、UV硬化(一点鎖線)、及びN2中で60秒間、UV硬化(実線)。しかしながら、硬化の効率は、チャンバパージガスの組成に依存する。UV硬化において、O2がN2よりもより効果的であることが観察された。
HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルは、2200cm-1付近のSi−Hバンド、SiO−H伸縮モードに起因する850cm-1付近のバンド及び1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。典型的には、100%の又は100%より高い弾性率の増加をもたらこれらの膜の硬化は、Si−Hバンドの完全な除去及びケージSi−Oバンド対ネットワークSi−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。
UV処理は、HSQベースのlow−k膜を効率よく硬化させ得る。図2は、HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルを示す;未硬化(破線)、O2中で60秒間、UV硬化(一点鎖線)、及びN2中で60秒間、UV硬化(実線)。しかしながら、硬化の効率は、チャンバパージガスの組成に依存する。UV硬化において、O2がN2よりもより効果的であることが観察された。
実施例3:HSQ/MSQ混合物のlow−k膜
HSQ/MSQ混合物のlow−k膜のFTIRスペクトルは、通例の2200cm-1付近のSi−Hバンド、850cm-1付近のSiO−H伸縮モードバンド及び1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。更に、1280cm-1付近にSi−CH3特性がある。この具体例として、5%のMSQ/95%のHSQ混合物の膜が研究されてきた。これらの膜のUV硬化は、純粋なHSQベースの膜よりも、UVパージガス混合物により強い依存性を示す。それにもかかわらず、O2パージしたUV処理は、low−k膜の効果的かつ効率の良い硬化をもたらす。
図3は、5%MSQ/95%HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルを示す;未硬化(破線)、O2中で60秒間、UV硬化(一点鎖線)、及びN2中で60秒間、UV硬化(実線)。全ての場合において、その後の、又は、場合によっては同時のアニール工程が、典型的に、UV硬化加工中に発生するSi−OH結合を除去するために必要である。
HSQ/MSQ混合物のlow−k膜のFTIRスペクトルは、通例の2200cm-1付近のSi−Hバンド、850cm-1付近のSiO−H伸縮モードバンド及び1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。更に、1280cm-1付近にSi−CH3特性がある。この具体例として、5%のMSQ/95%のHSQ混合物の膜が研究されてきた。これらの膜のUV硬化は、純粋なHSQベースの膜よりも、UVパージガス混合物により強い依存性を示す。それにもかかわらず、O2パージしたUV処理は、low−k膜の効果的かつ効率の良い硬化をもたらす。
図3は、5%MSQ/95%HSQベースのlow−k膜のFTIRスペクトルを示す;未硬化(破線)、O2中で60秒間、UV硬化(一点鎖線)、及びN2中で60秒間、UV硬化(実線)。全ての場合において、その後の、又は、場合によっては同時のアニール工程が、典型的に、UV硬化加工中に発生するSi−OH結合を除去するために必要である。
実施例4:SiCOH CVD low−k膜
SiCOH CVD low−k膜のFTIRスペクトルは、1230cm-1付近のSi−CH3バンド、2950cm-1付近のC−Hバンド、並びに1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。これらの膜のUV硬化は、典型的には、約50%の又は50%より高い弾性率及び材料硬度の増加をもたらし、そしてそれは、増加した網状構造(networking)を示す、2つのSi−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。Si−CH3及びC−Hバンドにおいて、典型的には、多少の減少が見られるが、これらの特定のバンドの減少は、好ましくは、最小化されるか又は除かれる。
UV処理は、SiCOH CVD low−k膜を効率よく硬化させ得る。図4は、CVD low−k膜のFTIRスペクトルを示す:未硬化(実線)及びHe中で120秒間、UV硬化(破線)。UV硬化は、HLバルブ、加工チャンバの大気圧におけるHeパ
ージ、及び約380℃のウェハ温度を用いて行われた。
SiCOH CVD low−k膜のFTIRスペクトルは、1230cm-1付近のSi−CH3バンド、2950cm-1付近のC−Hバンド、並びに1100cm-1付近の2つのSi−Oピークを特徴とする。これらの膜のUV硬化は、典型的には、約50%の又は50%より高い弾性率及び材料硬度の増加をもたらし、そしてそれは、増加した網状構造(networking)を示す、2つのSi−Oバンドの割合の変化によって、FTIRスペクトルに反映される。Si−CH3及びC−Hバンドにおいて、典型的には、多少の減少が見られるが、これらの特定のバンドの減少は、好ましくは、最小化されるか又は除かれる。
UV処理は、SiCOH CVD low−k膜を効率よく硬化させ得る。図4は、CVD low−k膜のFTIRスペクトルを示す:未硬化(実線)及びHe中で120秒間、UV硬化(破線)。UV硬化は、HLバルブ、加工チャンバの大気圧におけるHeパ
ージ、及び約380℃のウェハ温度を用いて行われた。
以上、本発明を説明するために、いくつかの特定の態様及び詳細を説明してきたが、ここに開示した組成物及び方法における様々な変化が、本発明の請求の範囲から逸脱することなく為され得ることは、当業者にとって明白であり得る。つまり、それは、本発明が、開示した態様に制限されず、以下の請求の範囲の言いまわしによって認められる十分な範囲を有することを意図する。
Claims (66)
- UV硬化材料の製造方法であって、
第1の誘電率を有し、第1の弾性率を有し、かつ第1の材料硬度を有する誘電材料を準備すること、及び、
該誘電材料をUV硬化させて、該第1の誘電率の約±20%の範囲内の第2の誘電率を有し、該第1の弾性率より大きい第2の弾性率を有し、かつ該第1の材料硬度より大きい第2の材料硬度を有するUV硬化誘電材料を製造すること、
からなる方法。 - 誘電材料が、有機材料、無機材料又はそれらの組み合わせから選択される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、水素シルセスキオキサン(HSQ)誘電材料、メチルシルセスキオキサン(MSQ)誘電材料、炭素ドープ酸化物(CDO)誘電材料、水素化シリコン オキシ−炭化物(SiCOH)誘電材料、ベンゾシクロブテン(BCB)誘電材料、アリールシクロブテンベースの誘電材料、ポリフェニレンベースの誘電材料、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、スピン−オン法、化学蒸着法、プラズマ増強化学蒸着法、蒸発法、反応性蒸発法又は自己組織化堆積法を使用して、基材上に誘電コーティングを堆積させることによって製造される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、高密度誘電材料、ポロゲンを用いて生成された多孔質誘電材料(porogen−generated porous dielectric material)、溶媒を用いて形成された多孔質誘電材料、又は分子設計された多孔質誘電材料、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、300秒間未満の又は約300秒間の時間、UV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、約60秒間ないし約180秒間、UV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、UV硬化中、80℃より高いか、又は約80℃のウェハ温度を有する、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、UV硬化中、ほぼ室温ないし約450℃のウェハ温度を有する、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、大気圧未満の又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、大気圧より高いか、又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、約0.1ないし約2000mW/cm2のUV出力でUV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料が、加工ガスパージでUV硬化され、かつパージガスが、N2、Oz、Ar、He、H2、H2O蒸気、COz、CxHy、CxFy、CxHzFy(前記各式中、xは1ないし6
の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わし、かつzは1ないし3の整数を表わす。)、空気及びそれらの組み合わせから選択される、請求項1記載の方法。 - 誘電材料が、約100nmないし約400nmのUV波長スペクトルを使用してUV硬化される、請求項1記載の方法。
- 誘電材料の第1の弾性率とUV硬化誘電材料の第2の弾性率の間の弾性率の増加が50%より大きいか、又は約50%である、請求項1記載の方法。
- UV硬化誘電材料の第2の弾性率が、2.5GPaより大きいか、又は約2.5GPaである、請求項1記載の方法。
- UV硬化誘電材料の第2の弾性率が、約4GPaないし約12GPaである、請求項1記載の方法。
- 誘電材料の第1の材料硬度とUV硬化誘電材料の第2の材料硬度の間の材料硬度の増加が50%より大きいか、又は約50%である、請求項1記載の方法。
- UV硬化誘電材料の第2の材料硬度が、0.25GPaより大きいか、又は約0.25GPaである、請求項1記載の方法。
- UV硬化誘電材料の第2の材料硬度が、約0.25GPaないし約1.2GPaである、請求項1記載の方法。
- 更に、UV硬化誘電材料をUV後処理して、第2の誘電率未満の第3の誘電率を有し、第2の弾性率より大きいか、又は第2の弾性率の約±20%の範囲内の第3の弾性率を有し、かつ第2の材料硬度より大きいか、又は第2の材料硬度の約±20%の範囲内の第3の材料硬度を有するUV後処理したUV硬化誘電材料を得ることを含む、請求項1記載の方法。
- UV後処理したUV硬化誘電材料の第3の誘電率が、約1.1ないし約3.5である、請求項21記載の方法。
- UV後処理したUV硬化誘電材料の第3の誘電率が、約1.6ないし約2.4である、請求項21記載の方法。
- UV後処理が、熱アニールである、請求項21記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、450℃未満の又は約450℃の温度でアニールされる、請求項24記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約150℃ないし約450℃の温度でアニールされる、請求項24記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、60分間未満の又は約60分間の時間、アニールされる、請求項24記載の方法。
- UV後処理が、UV硬化誘電材料を高温においてプラズマ条件に曝露することによるプラズマ処理である、請求項21記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約500ないし約3000Wのプラズマ出力でプラズマ処理される、請求項28記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約100ないし約450℃の温度でプラズマ処理される、請求項28記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、90秒間未満の又は約90秒間の時間、プラズマ処理される、請求項28記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約1トルないし約10トルの加工圧力においてプラズマ処理される、請求項28記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、プラズマガスでプラズマ処理され、かつ該プラズマガスが、N2、O2、Ar、He、H2、CxHy(式中、xは1ないし6の整数を表わし、かつyは1ないし14の整数を表わす。)、フッ素含有ガス又はそれらの組み合わせから選択される、請求項28記載の方法。
- UV後処理が、UV硬化誘電材料をUV条件に曝露することによるUV処理である、請求項21記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、300秒間未満の又は約300秒間の時間、UV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約60秒間ないし約180秒間、UV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、ほぼ室温ないし約450℃の温度でUV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、大気圧未満の又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、大気圧より高いか、又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約0.1ないし約2000mW/cm2のUV出力でUV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、加工ガスパージでUV処理され、かつパージガスが、N2、Oz、Ar、He、H2、H2O蒸気、COz、CxHy、CxFy、CxHzFy(前記各式中、xは1ないし6の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わし、かつzは1ないし3の整数を表わす。)、空気及びそれらの組み合わせから選択される、請求項34記載の方法。
- UV硬化誘電材料が、約100nmないし約400nmのUV波長スペクトルを使用してUV処理される、請求項34記載の方法。
- UV硬化が、真空条件で又は酸素又は酸化ガスが存在しない条件で起こる、請求項1記載の方法。
- 請求項1の方法で製造されたUV硬化誘電材料。
- 請求項21の方法で製造されたUV後処理したUV硬化誘電材料。
- 請求項1の方法で製造されたUV硬化誘電材料を含む電子素子。
- 請求項21の方法で製造されたUV後処理したUV硬化誘電材料を含む電子素子。
- 請求項1の方法で製造されたUV硬化コーティングを有する基材。
- 請求項21の方法で製造されたUV後処理したUV硬化コーティングを有する基材。
- 更に、
誘電材料を加工チャンバ中に置くこと、
加工チャンバを排気又はパージして、室内空気を除去すること、
加工ガスを加工チャンバへ供給すること、
誘電材料を、約450℃又は450℃未満の加工温度まで加熱すること、及び、
誘電材料を、約100ないし約400nmの領域の波長のUV照射に曝露すること、
を含む、請求項1記載の方法。 - UV照射が、マイクロ波発生光源、アーク放電光源、誘電バリア放電光源、又は電子衝撃発生光源から選択されるUV光源によって与えられる、請求項50記載の方法。
- 誘電材料が、赤外線光源、光学光源、熱面又はUV光源から選択される熱源によって加熱される、請求項50記載の方法。
- 約1.1ないし約3.5の誘電率、未UV硬化誘電材料より約50%大きい弾性率、及び未UV硬化誘電材料より約50%大きい材料硬度を有する、UV硬化誘電材料。
- 約2.0ないし約2.9の誘電率、未UV硬化誘電材料より約50%大きい弾性率、及び未UV硬化誘電材料より約50%大きい材料硬度を有する、UV硬化誘電材料。
- UV硬化材料の製造方法であって、
未硬化の最新のlow−k誘電材料を準備すること、及び、
該誘電材料を、約5分より短い時間で又は約450℃より低い温度でUV硬化させて、UV硬化誘電材料を製造することからなり、UV硬化の総熱量が、炉で硬化させる方法と比べて、約50%より大きく減少する方法。 - 誘電材料が、有機材料、無機材料又はそれらの組み合わせからから選択される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、水素シルセスキオキサン(HSQ)誘電材料、メチルシルセスキオキサン(MSQ)誘電材料、炭素ドープ酸化物(CDO)誘電材料、水素化シリコン オキシ−炭化物(SiCOH)誘電材料、ベンゾシクロブテン(BCB)誘電材料、アリールシクロブテンベースの誘電材料、ポリフェニレンベースの誘電材料、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、スピン−オン法、化学蒸着法、プラズマ増強化学蒸着法、蒸発法、反応性蒸発法又は自己組織化堆積法を使用して、基材上に誘電コーティングを堆積させることによって製造される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、高密度誘電材料、ポロゲンを用いて生成された多孔質誘電材料、溶媒を用いて形成された多孔質誘電材料、又は分子設計された多孔質誘電材料、又はそれらの組み合わせから選択される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、約60秒間ないし約180秒間、UV硬化される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、UV硬化中、ほぼ室温ないし約450℃のウェハ温度を有する、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、大気圧未満の又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV硬化される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、大気圧より高いか、又はほぼ大気圧に等しい加工圧力においてUV硬化される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、約0.1ないし約2000mW/cm2のUV出力でUV硬化される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、加工ガスパージでUV硬化され、かつパージガスが、N2、Oz、Ar、He、H2、H2O蒸気、COz、CxHy、CxFy、CxHzFy(前記各式中、xは1ないし6の整数を表わし、yは4ないし14の整数を表わし、かつzは1ないし3の整数を表わす。)、空気及びそれらの組み合わせから選択される、請求項55記載の方法。
- 誘電材料が、約100nmないし約400nmのUV波長スペクトルを使用してUV硬化される、請求項55記載の方法。
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