JP2009152402A

JP2009152402A - 多孔性の低ｋの誘電体を形成するために、紫外線を利用してポロゲンを除去及び／又はキュアするプロセス

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Publication number: JP2009152402A
Application number: JP2007329171A
Authority: JP
Inventors: Carlo Waldfried; カルロ，ワルドフリード; Qingyuan Han; ハン，キングァン; Orlando Escorcia; オーランド，エスコルシア; Ivan Berry; イワン，ベリー
Original assignee: Axcelis Technologies Inc
Current assignee: Axcelis Technologies Inc
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2007-12-20
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP5019178B2

Abstract

【課題】半導体装置内で使用される多孔性の低ｋの誘電体を形成すること。
【解決手段】ポロゲン材料を包含する低ｋの誘電体フィルムから多孔性の低ｋの誘電体材料を形成するプロセスが、紫外線照射へ低ｋの誘電体フィルムを露光することを含んでいる。一実施形態では、該フィルムが、２４０ｎｍ未満の広帯域の紫外線照射へ露光される。他の実施形態では、低ｋの誘電体フィルムが、フィルムのマトリックスの架橋結合密度を高めるのに効果的な第一の照射パターンへ露光される。このとき同時に、この第一の紫外線照射パターンへの露光の前後で、ポロゲン材料の濃度は、実質的に同一に維持している。低ｋの誘電体フィルムは、それから、そこで金属の相互接続構造を形成するために処理され、連続して、低ｋの誘電体フィルムから、ポロゲン材料を除去するのに有効な第二の紫外線照射パターンへ露光され、多孔性の低ｋの誘電体フィルムを形成する。
【選択図】図４

Description

本開示内容は、一般的に、半導体装置の製造に関し、特に、半導体装置内で使用される多孔性の低ｋの誘電体を形成するために紫外線を利用してポロゲンを除去及び／又はキュアするプロセスに関する。

半導体装置や他のマイクロエレクトロニクス装置が、革新的にその寸法が小さくなるにつれ、当該装置におけるその要求が増し続けている。例えば、相互接続線間における容量性のクロストークを防止することが、装置が小さくなればなるほど、かなり重大性を増す。容量性のクロストークは、一般的に、導体間の距離と該導体間に置かれた材料（すなわち、絶縁体）の誘電率（ｋ）の両方の関数である。かなりの関心が、低い誘電率を持つ新しい絶縁体を使用しながら、互いに導体を電気的に絶縁することに注がれてきた。シリカ（ＳｉＯ_２)が、約４という比較的低い誘電率のために当該装置内で伝統的に使用され、より早くから（すなわち、より大きな）適用の要求を満たしてきたけれども、このシリカは、寸法の縮小化（スケールダウン）に関し、適当ではないのである。

低い誘電率を達成するために、本来的に低い誘電率を持つ材料を使用するか、及び／又は、多孔性（ポロシティ）を該材料に導入するか、のいずれか（若しくは両方）を選択することが可能である。後者は、効果的に誘電率を低下する。なぜならば、空気の誘電率が公称１であるからである。ポロシティは、様々な手段を通じて、低ｋの材料に導入されてきた。スピンオンの、低ｋの誘電体の場合、ｋ値を低下することは、高い沸点の溶媒を使うことにより、テンプレート（経験的データ）を使うことにより、又はポロゲンをベースとする方法により、達成が可能である。しかし、半導体装置の製造において、多孔性の低ｋ物質を集積化することが、一般的に難しいことが立証された。

ポロゲンをベースとする低ｋの誘電体に伴う一つの大きな事項は、当該半導体装置内の誘電体物質以外の物又は他の構成要素に不利な影響を与えることなく、孔を作り出すためにポロゲンを除去するのに伴う困難性にある。当該方法の非常に多くのものは、フィルム（薄膜）を架橋結合し、揮発性のポロゲン要素を分解及び／又は除去し、並びに該フィルムの誘電率を低くするために、３００℃以上の温度で３０分以上の持続時間の、熱キュアプロセスを必要とする。上記温度では、当該装置の製造のために許容可能な熱容量を超えてしまう。さらに、上記態様で、孔を誘電体物質に導入すると、多孔性の誘電体物質全体の機械的な力を弱めうる。熱的特性及び機械的特性に影響を与えることに加えて、このようにキュアされた多孔性の誘電体物質は、比較的低いエッチング抵抗を有し、改良されたものが一般的に望まれるところの面積を有するのである。

その結果、その他のキュア技術およびプロセスフローが、当該集積化を目的とする試みにおいて発展してきた。例えば、ポロゲンをベースとする物質から、多孔性の低ｋの誘電体を形成するプロセスでは、酸素含有雰囲気と組み合わせられた真空紫外（ＶＵＶ）光又は紫外（ＵＶ）光が、該誘電体材料内部に孔を作製するための熱キュアプロセスに対して、交互に使用されてきた。しかし、これらの技術は、誘電体材料のポロゲンでない要素を化学修飾することによって、その結果得られたフィルムを劣化または破壊さえしてしまう。

多孔性の低ｋ材料の集積化に直面するその他の主たる事項は、とりわけ、化学機械研磨（ＣＭＰ）、プラズマエッチング、湿式処理、拡散障壁層の堆積、相互接続線の堆積、プラズマアッシング、及び化学処理、若しくは熱処理のような、他の処理ステップに耐えうる構造を提供する一方で、孔をどのように作製するかにある。連続処理中に、研磨剤等に接触した反応化学物質及び溶媒が孔へ貫通すると、誘電体フィルム（誘電体薄膜）を劣化することと、誘電率の増加すること、及び／又は、続く製造ステップに悪影響をさらに及ぼしうる残留物を残すことを可能としてしまう。多くの従来技術の方法が、装置製造中に、一枚又はそれ以上の枚数の薄い、孔無しの誘電体フィルムを用いながら、多孔性の誘電体フィルム層にキャップ（蓋手段）を与えることによって、上記問題を克服することを試みている。例えば、それは、反射制御及び／又は付加されたエッチング選択性を与えることにより、リソグラフィー処理を向上させるばかりか、ＣＭＰのような連続処理からのダメージに対して多孔性のフィルム層の表面を保護する。ＣＭＰに続く過酷な化学的なプロセスにおいて、反応ガス及び／又は溶媒が多孔性のフィルムを貫通する場合に、誘電体材料をさらに、劣化させ又は誘電率を増加させる。さらに、キャップの層を追加することが、当該装置の複雑さを増し、有効なｋ値を大きくし、さらなる処理プロセスを付加し、製造コストを増す。このことは、より小さい形状への装置のスケールにとして一般的に望ましくない。

このように、成功をもたらすような低ｋの候補は、いくつかのクリティカルな材料特性を示すことが要求される。例えば、酸化に対する化学的抵抗、プラズマによるアッシング、剥離及びクリーニング中における湿度の吸収、ＣＭＰ処理、すなわち熱的安定性［（重量損失のないこと又は例えば４００℃における繰り返される等温ソーク（ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｓｏａｋ）］、及び、ＣＭＰ処理によって生じうるせん断力や層間剥離力（デラミネーション力）に耐えるためのライナーや障壁を含む基板への接着能力のような特性である。

したがって、半導体装置の集積化のため、多孔性の低ｋの誘電体材料の製造で、改良された方法を提供することが当該分野に必要である。少なくとも従来技術で述べられた問題のために、もし、その方法が、ポロゲン除去中に誘電体層又は他の装置要素の、物理的及び機械的な特性に影響を与えるように、該フィルムを化学修飾しないならば、その方法は望ましいのである。当該方法が、熱容量に関することに対しより好ましいならば、その方法は、より望ましいであろう。集積化を減ずる方法が、低ｋの誘電体材料に関連してなされるならば、さらに、より有益であろう。

ここでは、半導体装置内に、多孔性の低ｋの誘電体材料及び電気的な相互接続構造を形成するための、紫外線を用いたポロゲン除去及び／又はキュアのためのプロセスが開示されている。一実施形態は、電気的な相互接続構造を形成するプロセスであって、マトリックス（ｍａｔｒｉｘ；母体）及びポロゲン材料を含む低ｋの誘電体材料を、基板に堆積し、前記誘電体材料をパターン化し、かつ、このパターン化された低ｋの誘電体材料に金属の相互接続構造を形成し、及び、前記誘電体材料を、前記ポロゲン材料の一部を除去するために有効な時間で、紫外線照射パターンに露光させて、前記除去された部分が、前記マトリックス内部で孔を形成し、かつ、低ｋの誘電体材料を形成するために誘電率を減少させ、及び紫外線照射パターンが、２４０ナノメータ未満の広帯域の波長を含んでいることを特徴とするプロセスである。

別の実施形態は、ポロゲン材料を包含する誘電体層からポロゲン材料を除去し、該誘電率を低下させるプロセスであって、一定の時間で、２４０ナノメータ未満の波長を含む、広帯域照射パターンを持つ紫外線照射に、前記誘電体層から前記ポロゲン材料を揮発するのに有効な強度で、前記誘電体層を露光し、前記誘電体層の周りにガスを流し、前記揮発されたポロゲン材料を除去し、前記誘電体層の誘電体率を低下させることを含むプロセスである。

さらに、他の実施形態は、電気的な相互接続構造を形成するプロセスであって、低ｋ誘電体材料を基板に堆積させることを含む。低ｋの誘電体材料は、マトリックス及びポロゲン材料を含み、低ｋの誘電体フィルムを第一の紫外線照射パターンへ露光させて、前記第一の紫外線照射パターンが、前記低ｋの誘電体フィルムの架橋結合密度を高めるのに効果的であり、かつ、前記ポロゲン材料の濃度が前記第一の紫外線照射パターンへの露光の前後で、実質的に同一の状態に維持するようにし、前記低ｋの誘電体材料をパターン化し、かつ、前記パターン化された低ｋの誘電体材料の中で金属の相互接続構造を形成し、及び、前記低ｋの誘電体材料を、前記ポロゲン材料の実質的にすべてを効果的に除去するための量で、第二の紫外線照射パターンへ露光することを特徴とするプロセスである。

上記記載内容及び他の特徴は、添付の図面および詳細な説明によって例示されている。これらの図面は例示された実施形態であり、同様の要素は同様の番号が付されている。

本開示内容は、一般的に、多孔性の低ｋの誘電体フィルムを含む電気的な相互接続構造を形成するためのプロセス（製造方法）に指向されたものである。このプロセスは、低ｋの誘電体フィルムからポロゲン材料を除去して、低ｋの誘電体フィルムを形成するＵＶキュアプロセスを含んでいる。以下に詳細に記載されるようなＵＶキュアプロセスは、当該相互接続構造の形成後に生じ、かつ、集積回路の製造プロセス内で、多孔性の低ｋの誘電体材料を集積化する手段を提供する。ここで使用されているように、「多孔性の低ｋの誘電体材料」という語句は、一般的に、マトリックスと除去可能なポロゲンとを含み、ＵＶプロセスによってポロゲンを除去した後の多孔性の誘電体材料が、３．０未満の誘電率（ｋ）を持ってなる材料を指す。

電気的な相互接続構造を形成するプロセスは、ポロゲンを含有する低ｋの誘電体材料の層を、基板へ堆積又はコーティングすることを、一般的に含む。そして、上記層は、ポロゲン材料の実質量を除去することなく、まず架橋結合密度を増加させるのに効果的な強度及び時間で、第一の紫外線照射パターンへ露光されることが可能である。除去されるポロゲン材料の量は、孔の充填比が、例えば、処理前の、孔の充填比の、プラスマイナス２０％内にあるような範囲であって、実質的に影響を与えないままにするような量である。そして、上記層は、プロセスフローにおいて、望まれるならば、ハード的なマスクを含む従来のリソグラフィー技術を使用しながらパターン化される。それから、パターン化された低ｋの誘電体材料は、パターン化された低ｋの誘電体層に備えられたビア（貫通孔）／トレンチ（溝）内における、銅の相互接続構造の連続堆積のために一般的に使用される障壁／銅シード層と共に、一般的にコーティングされる。次に、通常、当該基板は、この基板表面を平坦化するために化学機械研磨（ＣＭＰ）処理に配される。低ｋの誘電体層を実質上孔の無いものとして維持することで、平坦化を行う化学機械研磨（ＣＭＰ）処理は、該集積化に害となる影響はない。例えば、最小限に孔を存在させるために、エッチング選択性が維持される。同様に、反応性ガス及び／又は溶媒が、孔の無い誘電体フィルムを貫通しえないので、ＣＭＰ処理の後に続く、過酷な化学的プロセスが、誘電体材料を劣化させることもなく、又は誘電率を増加させることもない。

そして、当該装置が、第二の紫外線照射パターンに露光されるが、それは、低ｋの誘電体及び銅の相互接続構造へと導くための、これらの処理プロセスの後である。当該装置は、低ｋの誘電体層から実質的にすべての除去可能なポロゲン材料を除去するのに効果的な強度及び時間の条件下にあり、これによって、多孔性の低ｋの誘電体層を作製する。上記多孔性の低ｋ材料のために得られる誘電率は、低ｋの誘電体材料を、第二の紫外線照射パターンへ露光する結果、有効に減少する。

予想されなかったことであるが、上述したような第一及び第二の紫外線照射パターンへの露光が、パターン化（第一のＵＶ照射露光）前に低ｋの誘電体フィルムを架橋結合するために効果的であることと、及び、該露光が、金属の相互接続構造の形成（第二のＵＶ照射露光）後で当該多孔性の低ｋの誘電体構造を劣化させることなく、除去可能なポロゲン材料を効率的に除去するのに効果的であることとが、判明した。この態様では、従来技術の欄で注記した問題が解消可能である。例えば、架橋結合が、低ｋの誘電体フィルムをパターン化する前に起こり、かつ、メタライゼーションのために要求される連続処理ステップの後、反応性化学物質及び溶媒が孔を貫通するまで、孔が実質的に形成されないので、化学機械的研磨等の間に、研磨材との接触は起こらない。さらに、ポロゲン材料を除去するための従来の熱キュアプロセスと比較すると、紫外線照射パターンへの露光は、熱容量に影響を与えず、かつ、一般的に、より効率がよい。例えば、炉によったキュアによるような熱の除去処理後に残存するポロゲン量と比較すると、より多くの量のポロゲン材料が、第二の紫外線照射パターンへの露光時に、低ｋの誘電体材料から除去可能である。さらに進んだ効率化を進めるばかりでなく、従来の炉によったキュアプロセスと比較すると紫外線照射プロセスを使うことで、プロセス時間が著しく短縮されるのである。

その他の実施形態では、ＵＶキュア処理によりポロゲン材料を低ｋの誘電体材料から効果的に除去するために、低ｋの誘電体フィルムを、１８０乃至２４０ナノメータ（ｎｍ）の広帯域の紫外線照射パターンへ露光することを含む。予想されなかったことであるが、この特異な波長領域が、２４０ｎｍよりも長い波長の紫外線照射よりも、より効果があることが判った。ここで使用されているように、「広帯域」という語句は、約１０ナノメータよりも長いＦＷＨＭ（半値全幅）を持つ波長を指す。ＵＶキュアプロセスは、誘電体のパターニング前後で実施可能である。このように、電気的な相互接続構造を形成するために例示したプロセスは、低ｋの誘電体フィルムを堆積し、この低ｋの誘電体フィルム内にパターンを形成し、金属の相互接続を形成し、当該基板を１８０ｎｍ乃至２４０ｎｍの波長を持つ広帯域の紫外線照射パターンに露光することを含みうる。この態様で、低ｋの誘電体フィルムは、金属の相互接続処理プロセスの形成後に、多孔性にされる。

さらに他の実施形態においては、ポロゲンの除去及び架橋結合が同時に行われる。ＵＶ照射パターンが、ポロゲンを除去することと、低ｋの誘電体材料の架橋結合密度を増やすこととの両方を行うために選択される。一実施形態では、ポロゲン除去及び架橋結合のために適当なＵＶ露光が、前述の態様で、相互接続構造の形成後に起こる。

ここで使用されているように、「多孔性の低ｋの誘電体の」という語句は、一般的に紫外線照射除去可能なポロゲン材料及びマトリックス若しくはマトリックスの前駆体を含み、堆積又はコーティングされる材料を指す。堆積及び／又はコーティングの種々の方法は、当業者に周知であり、その手段は、それら自身により又はそれらを組み合わせて使用される。低ｋの誘電体フィルムを形成するために使用されうる処理のいくつかの例は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、高密度化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、フォトン励起ＣＶＤ、プラズマフォトン励起ＣＶＤ、極低温ＣＶＤ、化学的に促進される蒸着、熱フィラメントＣＶＤ、液体ポリマー前駆体のＣＶＤ、超臨界流体からの堆積、又は輸送重合（ＴＰ）を含む。上記フィルムを形成するのに使用可能な他のプロセスは、スピンコーティング、浸漬コーティング、ラングミュア-ブロジェット法（Ｌａｎｇｍｕｉｒ−ｂｌｏｄｇｅｔｔ）の自己組織化、又は霧吹き堆積方法を含む。

ここで使用されているように、「ポロゲン材料」という語句は、ポロゲンの除去後に、低ｋの誘電体フィルムの内部に孔を発生又は形成する、当業者に知られている犠牲的な有機物をベースとした材料を指す。ポロゲン材料は、マトリックス又はマトリックスの前駆体中に、領域（ｄｏｍａｉｎ）若しくは個別の領域（ｒｅｇｉｏｎ）を形成し、マトリックス又はマトリックス前駆体中に、除去により孔を形成する。好適には、該領域は、最終的に望まれる孔の寸法以下にすべきである。本開示内容では、適当なポロゲン材料は、揮発性の残留物（フラグメント）又はラジカル（励起状態の原子または原子結合）を形成するために紫外線照射へ露光するときに分解する材料である。なお、該揮発性の残留物又はラジカルは、例えば、不活性ガスのフロー下で、マトリックス材料又はマトリックスの前駆体の材料から除去されることが可能である。この態様では、紫外線照射へ露光するときに、孔がマトリックスの内部に形成される。

熱的に不安定、熱的に除去可能等のものとして、この技術分野で一般的に特徴づけられるところのこれらのポロゲン材料は、ここに記述された紫外線照射プロセスに露光すると除去することに、一般的に適当なものである。この種類の材料は、「架橋結合可能なマトリックスの前駆体、ポロゲン及びそこから準備される多孔性のマトリックスを含む組成物」と名称付けされた米国特許６，６５３，３５８号において、一般的に記載されており、当該内容は、それを参照することによってその内容全体がここに組み込まれる。

紫外線照射へ露光されるときに除去されやすいポロゲン材料の例は、限定はされないが、炭水化物材料、不安定な有機基、溶媒、分解性ポリマー、界面活性剤、デンドリマー、高分岐ポリマー、ポリオキシアルキレン化合物、又はこれらの組み合わせである。

例えば、ポロゲン材料は、ブロック共重合体（例えば、ジブロックポリマー）である。当該ブロックが、ナノメータサイズのレンジで分離領域を提供するために混じる可能性がないならば、このような材料は、自己組織化されることが可能である。このようなブロック共重合体は、処理に適当な形態を得るために、溶媒を用いて又は溶媒を用いずに、架橋結合可能なマトリックスの前駆体に付加される。ブロック共重合体は、処理中に自己組織化することができる（例えば、スピンコートの後であるが、マトリックスが形成される前に）。ブロックの一個またはそれ以上は該マトリックスと反応するか、又は、該ブロックは反応しない。該ブロックのうち一個又はそれ以上は、該マトリックス又はその前駆体と相溶性（適合性）があってもよいが、好適には、少なくとも一個のブロックは、該マトリックスとの相溶性（適合性）はない。有効なポリマーのブロックは、マトリックスの前駆体、ポリスチレン（polystyrenes）等のポリビニル芳香族化合物（polyvinyl aromatics）、３）ポリビニルピリジン（polyvinylpyridines）、水酸化ポリビニル芳香族化合物（hydrogenated polyvinyl aromatics）、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン酸化物やポリプロピレン酸化物等のポリアルキレン酸化物、ポリエチレン（polyethylenes）、ポリ乳酸（polylactic acids）、
ポリシロキサン（polysiloxanes）、ポリカプロラクトン（polycaprolactones）、ポリカプロラクタム（polycaprolactams）、ポリウレタン（polyurethanes）、ポリメチルメタアクリレート（polymethylmethacrylate）若しくはポリメチルメタクリック酸（polymethylmethacrylic acid）等のポリメタクリレート（polymethacrylates）、ポリメチルアクリレート（polymethylacrylate）やポリアクリル酸（polyacrylic acid）等のポリアクリレート（polyacrylates）、ポリブタジェン（polybutadienes）やポリイソプレン（polyisoprenes）等のポリジェン（polydienes）、ポリビニル塩素化合物（polyvinyl chlorides）、ポリアセタール（polyacetals）、及びアミン基で冠された（覆われた）アルキレンオキサイド（amine-capped alkylene oxides）、の重合体を含みうる。

例えば、ポリスチレン及びポリメチルメタクリレートをベースにしたジブロックポリマーは、樹脂とジブロックポリマーの重量比が、好ましくは、約１：１以上、さらに好ましくは、２：１以上、及びさらに好ましくは３：１以上となるようは重量で、メシチレンのような適当な溶媒中のシクロテン（ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ（登録商標））樹脂の溶液に加えられることが可能である。全固体分は、用途（使用方法）によるが、基本的には約１重量％以上、より基本的には約５重量％以上、最も基本的には約１０重量％、かつ、基本的には約７０重量％未満、より基本的には約５０重量％未満、最も基本的には約３０重量％未満である。それから、該溶液は、ＤＶＳ−ｂｉｓＢＣＢ樹脂の連続相において、ジブロックの共重合体の分散相を含有する薄膜を残しながら、シリコンウエハ上へスピンコートされることが可能である。そして、このフィルムは、架橋結合されたＤＶＳ−ｂｉｓＢＣＢの連続相のポリ（スチレン−ｂ−メチルメタクリレート）の分散相を包含しつつ、かつ、架橋結合されたポリマー系を残しながら、照射によってキュアされることが可能である。例えば、このフィルムは、当該フィルムを効果的に架橋結合する第一のＵＶ照射パターンへの露光によってキュアされることが可能である。そして、ジブロックの共重合体は、多孔性の架橋結合されたＤＶＳ−ｂｉｓＢＣＢポリマーを残すべく、紫外線照射への露光によって、分解又は除去されることが可能である。同様に、ポリスチレン及びポリブタジェノンをベースとするジブロックポリマーが、ジシクロペンタジェノン（例えば、３，３’−（オキシジ−１，４−フェルエレン）ビス（２，４，５−トリフェニシクロペンタジェノン（3,3'-(oxydi-1,4-phenylene)bis(2, 4,5-triphenycyclpentadienone）及びトリスアセチレン（例えば、１，３，５−トリス（フェニルエチニル）ベンゼン（1,3,5- tris(phenylethynyl)benzene））の、ｂステージ化した溶液に付加されることが可能である。

熱可塑性の、ホモポリマー及び乱雑な（ブロックとは対照的な）共重合体は、適当なポロゲン材料としても利用されうる。ここで使用されているように、「ホモポリマー」という語句は、単一のモノマーからの繰り返しの単位を含む組成物を意味する。適当な熱可塑性材料は、ポリスチレン（polystyrenes）、ポリアクリレート（polyacrylates）、ポリメタクリレート（polymethacrylates）、ポリブタジェン（polybutadienes）、ポリイソプレン（polyisoprenes）、ポリフェニレンオキサイド（polyphenylene oxides）、ポリプロピレンオキサイド（polypropylene oxides）、ポリエチレンオキサイド（polyethylene oxides）、ポリ（ジメチルシロキサン）（poly(dimethylsiloxanes)）、ポリテトラハイドロフラン（polytetrahydrofurans）、ポリエチレン（polyethylenes）、ポリシクロヘキシルエチレン（polycyclohexylethylenes）、ポリエチルオキサゾリン（polyethyloxazolines）、ポリビニルピリジン（polyvinylpyridines）、ポリカプロラクトン（polycaprolactones）、ポリ乳酸（polylactic acids）、これらの材料の共重合体及びこれらの材料の混合物を含む。当該熱可塑性材料は、本来的に、線状、枝分かれ状、超枝分かれ状、樹木状もしくは星状その他である。

ポリスチレンは、ポリシクロペンタジェナン（polycyclopentadienone）及びポリアセチレン（polyacetylene）の熱硬化性の混合物またはｂステージ化された生成物に適当なものである。ポリスチレンポリマーは、化学線によって（紫外線照射によって）分解され、元々のモノマーになり、それは、それからマトリックスから拡散される。公知のポリスチレンのいずれもが、ポロゲンとして役立つ。例えば、アニオンのポリマー化されたポリスチレン、シンジオタクチックのポリスチレン、非置換ポリスチレン、及び置換ポリスチレン（例えば、ポリ（α−メチルスチレン））が、すべてポロゲンとして使用される。

例えば、平均分子量８，５００を持つアニオン重合したポリスチレンは、ポリシクロペンタジェノンとポリアセチレンとのポリアリレンのｂステージ化した反応生成物と混合されることが可能である。そして、この溶液は、シリコンウエハ上へスピンコートされることができ、ポリアリレンのマトリックスの前駆体にポリスチレンの分散された相を含む薄膜を作製する。コーティングされたウエハは、例えばマトリックスを形成するためにホットプレート上で、若しくは紫外線照射にさらされることによって、４２５℃未満の温度に、熱的にキュアされることが可能であり、例えば、そのとき、ポリスチレンのポロゲンが、適当な紫外線照射パターンへ露光されることにより除去され、多孔性のポリアリレンマトリックスを形成することが可能である。ポロゲン材料の除去は、所望の適用次第で、誘電体のパターン化の前後に起こりうる。

ポロゲンはまた、ポリマー鎖のブロック状又は垂れ下がり状の置換物を形成するために、ｂステージ化の間又はそれに連続して架橋結合可能なマトリックス前駆体と反応するように設計される。このようにして、熱可塑性ポリマーであって、例えばビニール（vinyl）、アクリレート（acrylate）、メタクリレート（methacrylate）、アリル（allyl）、ビニルエーテル（vinyl ether）、メールイミド（maleimido）、スチリル（styryl）、アセチレン（acetylene）、ニトリル（nitrile）、フラン（furan）、シクロペンタジェノン（cyclopentadienone）、過フルオロエチレン（perfluoroethylene）、ＢＣＢ、パイロン（pyrone）、プロピオレート（propiolate）、又はオルト−ジアセチレン（ortho-diacetylene）基が、架橋結合可能なマトリックスと化学的結合を形成することが可能であり、それから、熱可塑性物質が除去され、孔を残すことができる。熱可塑性ポリマーは、ポリスチレン（polystyrenes)、ポリアクリレート（polyacryclates）、ポリメタクリレート（polymethacrylates）、ポリブタジェン（polybutadienes）、ポリイソプレン（polyisoprenes）、ポリフェニレンオキサイド（polyphenylene oxides）、ポリプロピレンオキサイド（polypropylene oxides）、ポリエチレンオキサイド（polyethylene oxides）、ポリ（ジメチルシロキサン）（poly(dimethylsiloxanes)、ポリテトラハイドロフラン（polytetrahydrofurans）、ポリエチレン（polyethylenes）、ポリシクロヘキシレチレン（polycyclohexylethylenes）、ポリエチルオキサゾリン（polyethyloxazolines）、ポリカプロラクトン（polycaprolactones）、ポリ乳酸（polylactic acids）及びポリビニルピリジン、又はこれらの混合物の、ホモポリマー又は共重合ポリマーである。単一の反応基又は複数の反応基が、熱可塑性物質の上に存在する。反応基の数や型が、熱可塑性ポロゲンが、垂れ下がり状又はブロック状の物質として、マトリックスへ合体されるかどうかを決定する。熱可塑性物質は、本来的には、線状、枝分かれ状、超枝分かれ状、樹木状、又は星状である。

例えば、低分子の重量（＜１０，０００Ｍｎ）のポリプロピレングリコールオリゴマーは、ケイ皮酸エステル基で末端がキャップされ、そして、純（ｎｅａｔ）DVS-bisBCBモノマーに対して約１０乃至約３０重量％付加されることが可能である。それから、この混合物は、加熱によりｂステージ化され、メシチレンのような適当な溶媒で希釈化され、シリコンウエハ上へスピンコートされて、ｂステージ化されたDVS-bisBCBへ化学的に結合されたポリプロピレングリコールオリゴマーの分散された相を含む薄膜を作製する。それから、分散されたポリプロピレングリコールオリゴマーは、多孔性の架橋結合されたDVS-bisBCBのポリマーを残すために、適当な紫外線照射パターン及び処理に対する露光によって分解されることが可能である。

ポリマー化されたポロジェンの所望の分子量は、例えば、マトリックスの前駆体とキュアされたマトリックスとの互換性、所望の孔寸法等の様々な要因により変化する。しかし、一般には、ポロゲンの数平均分子量は、約２，０００から約１００，０００未満である。ポロゲンポリマーはまた、好適には狭い分子量分布を持つ。

ポロゲンはまた、約１ｎｍから約５０ｎｍの平均径を持つ物質である。このような物質の例は、デンドリマーを含むものであって、ポリアミドアミン（ＰＡＭＡＭ））デンドリマーは、デンドリテック社を通じて利用可能であり、ポリプロピレンイミンポリアミン（ＤＡＢ-ＡＭ）デンドリマーは、ＤＳＭ社から利用可能であり、フレヘット型のポリエーテルデンドリマー、パーセック型の液晶の単樹枝状結晶、単樹脂状のポリマー及び自己組織化されたマクロ分子、ボルトロン（Ｂｏｌｔｒｏｎ）のＨシリーズの樹脂状ポリエステル（商業的には、パーストップＡＢが利用可能である）およびラテックス粒子、特にラテックスを含む架橋結合されたポリスチレンである。これらの物質は、架橋結合可能なマトリックスの前駆体とは反応せず、上記のように反応する。例えば、デンドリテック社製の、第２世代のＰＡＭＡＭ（ポリアミドアミン）デンドリマーは、ビニルベンジル塩素化合物とともに官能化し、デンドリマーの表面上のアミン基をビニルベンジル基の表面上で変換することができる。それから、この官能化されたデンドリマーは、メシチレンの中で、ｂステージ化したDVS-bisBCBの溶液に付加されることが可能である。そして、その混合物は、DVS-bisBCBのオリゴマー内で、PAMAMのデンドリマーの分散化された相（分散相）を得るために、シリコンウエハ上でスピンコートされることが可能である。当該薄膜は、架橋結合されたDVS-bisBCBの連続した相に化学的に結合されたPAMAMのデンドリマーの分散相を包含する架橋結合されたポリマー系を得るために熱的にキュアされることが可能である。それから、デンドリマーは、多孔性の架橋結合されたDVS-bisBCBのポリマーを得るために、紫外線照射への露光により分解されることが可能である。代わりに、パーストープＡＢ（ＰｅｒｓｔｏｒｐＡＢ）製、第４世代のボルストロンのデンドリックポリマー（Ｈ４０）が、デンドリマーの表面上のヒドロキシ基をフェニルエステル基に変換するために、ベンゾイル塩素化合物の周辺で修飾されることが可能である。それから、この官能化されたデンドリマーは、ガンマ-ブチロラクタン及びシクロヘキサナンの溶媒の混合物内のポリシクロペンタジェン化合物と、ポリアセチレン化合物との部分的にポリマー化（すなわちｂステージ化）された反応生成物の前駆体の溶液へ付加されることが可能である。それから、該混合物は、前駆体のオリゴマー内で、ボルトロンＨ４０製の、ベンゼンのデンドリックポリマーの分散された相を得るために、シリコンウエハ上でスピンコートされることが可能である。この膜は、架橋結合されたポリマーの系を得るために熱的にキュア可能である。当該系は、架橋結合されたポリアリレンの連続相に化学的に結合されたデンドリマーの分散相を含む。そして、デンドリマーは、紫外線照射プロセスへの露光によって分解され、多孔性の架橋結合されたポリアリレンを得る。

一方、ポロゲンは溶媒にもなりえる。例えば、ｂステージ化されたプレポリマー又は部分的に架橋結合されたポリマーが、まず第一に、適当な溶媒又は気体の存在で膨潤されることが可能である。そして、この膨潤した材料は、構造的完全性を向上させるためにさらに架橋結合が可能である。適当な溶媒は、以下に限られないが、メシチレンピリジン（mesitylene, pyridine）、トリエチルアミン（triethylamine）、Ｎ-メチルピロリジナン（N-methylpyrrolidinone；NMP)、メチルベンゾエート（methyl benzoate）、エチルベンゾエート（ethyl benzoate）、ブチルベンゾエート（butyl benzoate）、シクロペンタノン（cyclopentanone）、シクロヘキサノン（cyclohexanone）、シクロヘプタノン（cycloheptanone）、シクロオクタノン（cyclooctanone）、シクロヘキシルピロリジノン（cyclohexylpyrrolidinone）、及びエーテル、又はヒドロキシエーテル（hydroxy ethers）、例えば、ジベンジルエーテル（dibenzylethers）、ジグリム（diglyme）、トリグリム（triglyme）、ジエチレングリコールエチルエーテル（diethylene glycol ethyl ether）、ジエチレングリコールメチルエーテル（diethylene glycol methyl ether）、ジプロピレングリコールメチルエーテル（dipropylene glycol methyl ether）、ジプロピレングリコールジメチルエーテル（dipropylene glycol dimethyl ether）、プロピレングリコールフェニルエーテル（propylene glycol phenyl ether）、プロピレングリコールメチルエーテル（propylene glycol methyl ether）、トリプロピレングリコールメチルエーテル（tripropylene glycol methyl ether）、トルエン、キシレン、ベンゼン、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（dipropylene glycol monomethyl ether acetate）、ジクロロベンゼン（dichlorobenzene）、プロピレンカーボネート（propylene carbonate）、ナフタレン（naphthalene）、ジフェニルエーテル（diphenyl ether）、ブチロラクタン（butyrolactone）、ジメチルアセトアミド（dimethylacetamide）、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）及びその混合物を含む。

多孔性のマトリックス中の孔密度は、該マトリックスの誘電率を低下するのに十分高いが、該マトリックスを、所望のマイクロエレクトロニクスデバイス（例えば、集積回路（ＩＣ）、マルチチップモジュール又はフラットパネルディスプレイ装置）の製造に必要とされるプロセスプロセスに耐えうることが可能なほど十分に低いのである。好適には、孔の密度が、３．０未満、好ましくは２．５未満、より好ましくは２．０未満のときに、マトリックスの誘電率を低めるのに十分である。好ましくは、孔の密度は、多孔性マトリックスの全体積を基にして、少なくとも５体積％、より好ましくは少なくとも１０体積％、もっとも好ましくは少なくともせいぜい２０体積％、及び、７０体積％以下、より好ましくは６０体積％である。

孔の平均径は、好ましくは約４００ｎｍ未満、より好ましくは１００ｎｍ未満、さらにより好ましくは５０ｎｍ未満、それよりも好ましくは２０ｎｍ未満、最も好ましくは１０ｎｍ未満である。

適当なマトリックス及びマトリックス前駆体は、一般には、以下に限る意図はないが、シリコンを含むポリマー又はこのようなポリマーに対する前駆体であって、例えば、メチルシルセスキオキサン（methyl silsesquioxane）、水素化シルセスキオキサン（hydrogen silsesquioxane）、アダマンティンをベースとする熱硬化性の組成物（adamantine based thermosetting compositions）、例えば、架橋結合されたポリフェニレン（cross-linked polyphenylene）、ポリアリルエーテル（polyaryl ether）、ポリスチレン（polystyrene）、架橋結合されたポリアリレン（crosslinked polyarylene）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、芳香族のポリカーボネート（aromatic polycarbonate）、芳香族のポリイミド（aromatic polyimide）等である。

化合物を含む適当なシリコンは、一般にシリコン、カーボン、酸素、水素原子、さらに一般に称されるところのＳｉＣＯＨ誘電体を含む。化合物を含む例示されるところのシリコンは、（ｉ）シルセキオキサン、（ｉｉ）アルコキシシラン、好ましくは、部分的に濃縮されたアルコキシラン(例えば、約５００から２０，０００のＭｎを持つテトラエトキシランの制御された加水分解により部分的に濃縮される。）、（ｉｉｉ）Ｒが有機の置換体であるところの化合物ＲＳｉＯ_３及びＲ_２ＳｉＯ_２を持つ有機的に修飾されたシリケート、及び（ｉｖ）オルトシリケート、好ましくは、化合物Ｓｉ（ＯＲ）_４を持つオルトシリケート、好ましくは、部分的に濃縮された化合物Ｓｉ（ＯＲ）_４を持つ、部分的に濃縮されたオルトシリケートを含む。当業者に知られているように、シルセスキオキサン（silsesquioxanes）は、Ｒが有機置換体である（ＲＳｉＯ_１．５）ｎ型のポリマーのシリケート材料である。化合物を含む二以上の異なるシリコンの組み合わせも使用されえる。

化合物を含む適当なシリコンは、当業者に知られており、及び／又は付属的なテキスト、特許および文献に記載されている。例えば、タンニー（Ｔｕｎｎｅｙ）等への米国特許５，３８４，３７６号、ホーカー（Ｈａｗｋｅｒ）等への米国特許６，１０７，３５７号、カーター（Ｃａｒｔｅｒ）等への米国特許６，１４３，６４３号、並びにケミカルレヴュー´９５（Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．）の１４０９頁から１４３０頁（１９９５年刊）を参照されたい。好ましくは、化合物を含むシリコンは、シルセスキオキサン（silsesquioxane）である。適当なシルセキオキサンは、以下に限られないが、水素化シルセスキオキサン、アルキル (好ましくは低アルキル、例えばメチル)シルセスキオキサン、アリル(例えばフェニル)又はアルキル／アリルシルセスキオキサン及びシルセスキオキサンの共重合体(例えば、ポリイミドやシルセスキオキサンの共重合体)を含む。

環状のシロキサン又は誘電体前駆体をベースにした他のシリコンは、ポロゲンを含むシリコンも運搬される半導体の近傍に、運搬されうる。上述されたように、このことは、従来のＣＶＤ又は他の堆積方法を通じてなし得る。この態様では、誘電体の前駆体をベースとしたシリコン及びポロゲンを含むシリコンが合成され、上記のポロゲン物質を形成する。

ポロゲン材料のポロゲンを含む有機シリコンは、熱的に開裂可能な有機基を含む。一実施形態では、ポロゲン材料は、開裂可能な有機基を放出するために、紫外線への露光によって活性化される。ポロゲンを含むこのようなシリコンは、アルキル、フルオロアルキル、過フルオロアルキル、シクロアルキル、アリル、フルオロアリル、ビニル、アリル、又はそのほかの側鎖を含む。他の実施形態では、ポロゲンを含むシリコンは、ｔ−ブチル又はアミル基のような、三級アルキル基である紫外線照射開裂可能な紫外線照射を含む。使用されたポロゲンを含む特別なシリコンは、誘電体前駆体を基にしたシリコンとの互換性、形成されるべき孔の、寸法及び量、及びポロゲン類（porogenesis）を活性化するときに使用される所望のパラメータのような因子による設計の選択に関する事柄である。

さらにまた、誘電体の前駆体を基にしたシリコンは、例えば、テトラメチルシクロテトラシロキサン（tetramethylcyclotetrasiloxane）、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン（hexamethylcyclotetrasiloxane）、オクタメチルシクロテトラシロキサン（octamethylcyclotetrasiloxane）を含む。

マトリックスの前駆体の種類（クラス）の一つは、熱硬化性の、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢＳ）又はそのｂステージ化された生産物を含む。例えば、１，３ビス（２−バイシクロ［４．２.０］オクタ−１，３，５−トリエン−３−イレチニル）−１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（1,3-bis(2-bicyclo[4.2.0]octa-1,3,5-trien-3-ylethynyl)-1,1,3,3- tetramethyldisiloxane） (DVS-bisBCBとする。)として称される。）が適当であり、そのｂステージ化された樹脂は、シクロテン（ＣＹＣＬＯＴＥＮＥ（登録商標））として商業的に利用可能である。

マトリックス材料の他の種類（クラス）はポリアリレンを含む。ここで使用されているように、「ポリアリレン」という語句は、繰り返しのアリレン単位から作製された、骨格を持つ化合物若しくは骨格において他の橋渡し単位と共にアリレン単位を持つ化合物、ポリアリレンエーテルの中の酸素を持つ化合物を含む。商業的に利用可能なポリアリレン化合物の例は、シルク（ＳｉＬＫ（登録商標））半導体誘電体（ダウケミカル社製）、フレア（Ｆｌａｒｅ（登録商標））誘電体（アライドシグナル社製）、ヴェロックス（Ｖｅｌｏｘ（登録商標））（ポリアリレンエーテル）（エアプロダクト／シュマハー製）を含む。ポリアリレンのマトリックスの前駆体の一の種類（クラス）は、熱硬化性の化合物またはポリシクロペンタノンとポリアセチレンのｂステージ化された生産物である。この発明の化合物で使用される熱硬化性又は架橋結合可能なポリアリレンの例では、モノマーを含む。例えば、芳香族の環において互いにオルトの位置にあるエチニリックと置換される芳香族化合物や、芳香族のアセチレン化合物とポリアリレンエーテルで組み合わされたサイクロペンタジェノン官能基を含む化合物である。さらに好適には、熱硬化性の化合物は、上述のモノマーの部分的にポリマー化された反応化合物（即ち、ｂステージ化オリゴマー）を含む。

マトリックスの前駆体は、ポリシクロペンタジェノン（polycyclopentadienone）とポリアクリレート（polyacetylene）との熱可塑性の混合物またはこれらのｂステージ化した生成物を含むとき、当該前駆体が、好適には、キュアリングプロセスの間に、枝分かれが比較的早期に起こることを特徴としている。このキュアプロセスにおいて早期に枝分かれしたマトリックスが形成されることで、マトリックスの分子の欠落を防止し、かつ、キュアプロセスの間、可能性のある孔の破壊を最小化する。このことを達成する一つのアプローチは、３：４より大、好ましくは２：１、より好ましくは１：１といった、前駆体化合物における、シクロペンタジェノン（cyclopentadienone）の官能価と、アセチレンの官能価との比を用いることである。３重量部の３，３’（オキシジ−１，４−フェニレン）ビス（２，４，５−）トリフェニル（２−４−５（トリフェニルシクルペンタジェノン（3,3'-(oxydi-1,4-phenylene)bis(2,4,5-triphenycyclpentadienone)および、２重量部の2１，３，５トリ（フェニルエチル）ベンゼン（parts 1,3,5-tris(phenylethynyl)benzene）（以上、モル比）が、このような系の例である。一方、熱可塑性混合物を架橋結合することが可能な付加的な試薬又はポリシクロペンタジェノン（polycyclopentadienone）とポリアセチレン（polyacetylene）とをｂステージ化した生産物が、キュアプロセスの間に、マトリックスの弾性係数の低下を最小化するために添加可能である。適当な試薬の例は、ビスオルトジアセチレン（bisorthodiacetylenes）、モノオルトジアセチレン（monoorthodiacetylenes）、ビストリアゼン（bistriazenes）、テトラジン（tetrazines）、例えば、１，３−ジフェニルテトラジン（1,3-diphenyltetrazine）、ビスアジド（bisazides）、例えば、ビスサルフォニラジド（bissulfonylazides）、及びジ過オキサイド（diperoxides）を含む過オキサイド（peroxides）である。

多孔性のマトリックスの準備に適当なマトリックスの前駆体の第三の例は、熱可塑性の過フルオロエチレンモノマー（３個以上の官能基を持つ）又はこれをｂステージ化した生産物、例えば、１，１，１−トリス（４−トリフルオロビニルオキシフェニル）エタン（1,1,1-tris(4-trifluorovinyloxyphenyl)ethane）である。熱可塑性の過フルオロエチレンモノマーはまた、便利なことに、二つの官能基を持つ過フルオロエチレンと共重合反応する。他の適当なポリアリレンマトリックスの前駆体は、熱可塑性のbis-oのジアセチレン又はこれをｂステージ化した生産物である。

集積回路（ＩＣ）の製造中において、ポロゲン材料を包含する低ｋの誘電体材料は、適当な基板へ堆積され、そして、例えば、前述のように金属相互接続形成の前後で、紫外線放射プロセスへ露光される。適当な基板は、以下に限られないが、シリコン、絶縁物上のシリコン（ＳＯＩ）、シリコンゲルマニウム、シリコンジオキサイド、ガラス、シリコンナイトライド、セラミックス、アルミニウム、銅、ガリウム砒素、ポリカーボネードのようなプラスチック、ＦＲ−４のような回路基板、ポリイミド、アルミニウムナイトライド−アルミナのような混成基板等である。このような基板はさらにその上に薄膜を含んでもよい。このような薄膜は、以下に限られないが、金属ナイトライド（金属窒化物）、金属カーバイド、メタルシリサイド、メタルオキサイド、及びこれらの混合物である。多層の集積回路（ＩＣ）デバイスでは、絶縁され、平坦化された回路線の基礎をなす層も基板として機能を果たすことができる。しかし、基板やデバイスの選択は、温度や圧力における基板上の熱的安定性及び化学的安定性よってのみに制限される。

ポロゲン材料を包含する低ｋの誘電体材料は、ＵＶ照射器において処理される。このＵＶ照射器は、好ましくは最初に、窒素、ヘリウム又はアルゴンでパージ（浄化）され、ＵＶ照射を、最小のスペクトル吸光度を用いて処理チャンバーへ取り入れる。誘電体材料は、処理チャンバー内部に位置決めされる。この処理チャンバーは、隔離されてパージされ、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、水蒸気、そして、ｘが１から６の間の整数、ｙが４から１４の間の整数、ｚが１から３までの整数であるＣＯｚ、Ｏｚ、ＣｘＨｙ、ＣｘＦｙ及びＣｘＨｚＦｙ（これらは適用によって使用される）並びにこの混合物を例とするガスを用いて処理を実行する。この点に関して、真空条件で、又は酸素が存在しない条件で、若しくは酸化ガスを用いた条件で、ＵＶキュアは起こりうる。ＵＶ光源は、マイクロ波で駆動可能であり、アーク放電、誘電バリア放電又は電子衝撃によって発生する。さらに、異なるスペクトル分布を持つＵＶ発生可能な管球、例えば、アクセリス社（マサチューセッツ社のベバリー在）から入手可能なタイプＩ又はＩＩで識別されるマイクロ波無電極管球のように、その適用次第で選択される。タイプＩ及びタイプＩＩの管球から得られるスペクトルであって、ＵＶキュアの使用に適当なものは、図１、図２のそれぞれに示されている。

ウエハ温度は、付加的に赤外光源、光光源（ｏｐｔｉｃａｌｌｉｇｈｔｓｏｕｒｃｅ）、熱表面又は光源自身によって、室温から４５０℃の範囲で制御される。処理圧力は、大気圧未満、それより大若しくはそれに等しくされうる。典型的には、ＵＶでキュアされた誘電体材料は、３００秒未満又は約３００秒で、さらに特別には、約６０秒と約１８０秒との間で、ＵＶ処理される。さらに、ＵＶ処理は、約室温と約４５０℃の間の温度、大気圧未満、それより大又はそれに等しい処理圧力、約０．１から約２０００ｍＷ/ｃｍ²の間のＵＶパワー、約１００から約４００ｎｍの間のＵＶ波長のスペクトルで実行可能である。さらに、ＵＶキュアされた誘電体材料は、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、水素、水蒸気、ｘが１から６の間の整数、ｙが４から１４の間の整数、ｚが１から３の間の整数であるＣＯｚ、ＣｘＨｙ、ＣｘＦｙ、ＣｘＨｚＦｙ、空気、及びこれらの組み合わせを例とする処理ガスのパージでＵＶ処理可能である。

ＵＶキュアされた誘電体材料の弾性係数及び材料の硬さは、炉による（熱的な）キュアされた又はまったくキュアされない誘電体材料と比較して向上する。炉によるキュア又はまったくキュアされないで、改良された低ｋの材料は、典型的には、誘電率が約１．６と約２．７との間のときに、約０．５ギガパスカル（ＧＰａ）と約８ＧＰａとの間の弾性係数を持つ。典型的には、ＵＶキュアされた誘電体材料の弾性係数は、２．５ＧＰａより大もしくは約２．５ＧＰａであり、より典型的には、約４ＧＰａと約１２ＧＰａとの間にある。炉でキュアされた、又は全くキュアされないフィルムの材料の硬さは、約０．１ＧＰａである。典型的には、ＵＶキュアされた誘電体材料の材料の硬さは、０．２５ＧＰａより大もしくは約０．２５ＧＰａであり、より典型的には、約０．２５ＧＰａと約１．２ＧＰａとの間にある。

本開示内容がより容易に理解されるために、参照事項が、次の実施例により示される。これら実施例は発明を例示するための目的のものであるが、発明の範囲を限定するものではない。

実施例１. この実施例では、フィルムを包含する、独自開発のＣＶＤで堆積されたＳｉＣＯＨポロゲンを含んだシリコン基板が、製造業者によって供給された。フィルムは、アクセリステクノロジー社から取得可能なラピッドキュア露光ツール（RapidCure Exposure tool）において、３５０℃で、異なる紫外線照射パターンへ露光され、かつＦＴＩＲ分析が行われた。紫外線照射パターンは、不活性雰囲気中で、タイプＩ又はタイプＩＩのマイクロ波無電極管球を用いて形成された。ＵＶ照射への露光を含まない制御が、当該分析の中に含まれるようにされた。図３に示されたように、約３０００ｃｍ^−１におけるポロゲンに関連する吸光度が、波長への従属（波長と従属関係にあること）を明確に示している。２４０ｎｍよりも短い波長（図１に示されたタイプＩの管球のスペクトル）では、実質的な照射がない紫外線照射への露光は、ポロゲン除去を示さなかった。この吸光度スペクトルは上記制御の場合に類似している。対照的に、上記制御に比較して２４０ｎｍ未満の波長（図２に示されたタイプＩＩの管球）での広帯域の紫外線照射への露光は、肩部のピークを除去することによって証明されるようにポロゲンを実質的に除去した結果となった。したがって、より効果的なポロゲンの除去は、２４０ｎｍよりも長い波長での露光と比べられた約１８０ｎｍから２４０ｎｍの露光波長で観察された。

実施例２. この実施例では、フィルムを包含する、独自に開発したＣＶＤによって堆積されたＳｉＣＯＨを含んだシリコン基板が、製造業者により提供された。この基板は、タイプＩのマイクロ波の無電極管球を使いながら、実施例１に従って処理された。図４は、ＵＶ露光前後のスペクトルを示している。約９５０ｃｍ^−１における吸光度のピークによって証明されているように、ＵＶ照射への露光は、Ｓｉ−Ｏの架橋結合の増加を示しながら（これは、最初にＳｉ−ＯＨの官能基を減じることによって生じさせられたもので、約１３００ｃｍ^−１におけるＳｉ−ＣＨ３の吸光度に関連したピークが、露光の前後において変わらなかったものである。）、Ｓｉ−Ｏの架橋結合に関連した吸光の強度を広げた。３０００ｃｍ^−１におけるポロゲン吸光度に関連した強度パターンの分析が、ポロゲンが、紫外線照射へ露光された後で、低ｋの誘電体フィルムにおいて残存していることを示した。

本開示内容は、例示の実施形態を参照して記載されてきたが、当該開示内容の範囲を逸脱することなく、様々な変更がなされることが可能であり、かつ均等物が各要素と代替可能であることが、当業者によって理解される。加えて、多くの改良が、当該開示範囲の本質的な範囲を逸脱することなく、当該開示の教示に、特別（特殊）な場合や材料を適合させることが可能である。それゆえに、当該開示内容は、この開示内容を実施するために熟考されたベストモードとして開示された特別な実施形態に限定されることはないが、当該開示内容は、付属の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を含むことが、意図されている。

図１は、タイプＩの無電極マイクロ波駆動管球の、広帯域のスペクトル出力を示す。図２は、タイプＩＩの無電極マイクロ波駆動管球の、広帯域のスペクトル出力を示す。図３は、異なる紫外線照射パターンに露光される前後の、ポロゲン材料を含むＣＶＤによって堆積されたＳＩＯＨの低ｋの誘電体フィルムのＦＴＩＲスペクトルをグラフである。図４は、低ｋの誘電体フィルム内で架橋結合する密度を増加させるのに効果的な紫外線照射に露光される前と後の、ポロゲン材料を含むＣＶＤによって堆積されたＳＩＯＨの、低ｋの誘電体フィルムのＦＴＩＲスペクトルをグラフである。

Claims

電気的な相互接続構造を形成するプロセスであって、
マトリックス及びポロゲン材料を含む低ｋの誘電体材料を、基板上へ堆積し、
前記誘電体材料をパターン化し、かつ、このパターン化された低ｋの誘電体材料に金属の相互接続構造を形成し、及び、
前記誘電体材料を、前記ポロゲン材料の一部を除去するために有効な一定の時間で、紫外線照射パターンへ露光させ、
前記除去された部分が、前記マトリックス内部で孔を形成し、かつ、低ｋの誘電体材料を形成するために誘電率を減少させ、及び紫外線照射パターンが、２４０ナノメータ未満の広帯域の波長を含んでいることを特徴とするプロセス。
前記低ｋの誘電体材料が、約２．５ＧＰａ以上の弾性係数を持つことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記低ｋの誘電体材料が、０．２５ＧＰａ以上の材料の硬さを持つことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記低ｋの誘電体材料が、約０．２５ＧＰａから約１.２ＧＰａの間の材料の硬さを持つことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記低ｋの誘電体材料が、約４ＧＰａから約１２ＧＰａの間の弾性係数を持つことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記金属の相互接続構造を形成することが、銅金属を堆積することを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記ポロゲン材料は、前記紫外線照射への露光により劣化し、揮発性の、残留物又はラジカルを形成することを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
前記誘電体材料を前記紫外線照射パターンへ露光することが、前記誘電体材料の周りの大気を、不活性ガスを用いてパージすることを含むことを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
ポロゲン材料を包含する誘電体層からポロゲン材料を除去し、該誘電率を低下させるプロセスであって、
一定の時間で、２４０ナノメータ未満の波長を含み、前記誘電体層から前記ポロゲン材料を揮発するのに有効な強度で、広帯域照射パターンを持つ紫外線照射へ、前記誘電体層を露光し、
前記誘電体層の周りにガスを流し、前記揮発されたポロゲン材料を除去し、前記誘電体層の誘電体率を低下させることを含むプロセス。
前記誘電率が、３．０未満であることを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
前記誘電体フィルムを熱し、かつ、前記誘電体層から前記ポロゲン材料の除去率を加速することをさらに含む請求項９に記載のプロセス。
前記ポロゲン材料を揮発した後の前記誘電体層は、約０．２５ＧＰａから１．２ＧＰａの間の物質の硬度を持つ請求項９に記載のプロセス。
前記低ｋの誘電体材料は、約４ＧＰａから１２ＧＰａの間の弾性係数を持つ請求項１３に記載のプロセス。
電気的な相互接続構造を形成するプロセスであって、
低ｋの誘電体フィルムを第一の紫外線照射パターンへ露光させて、
前記第一の紫外線照射パターンが、前記低ｋの誘電体フィルムの架橋結合密度を高めるのに効果的であり、かつ、前記ポロゲン材料の濃度が前記第一の紫外線照射パターンへの露光の前後で、実質的に同一の状態に維持するようにし、
前記低ｋの誘電体材料をパターン化し、かつ、前記パターン化された低ｋの誘電体材料の中で金属の相互接続構造を形成し、及び、
前記低ｋの誘電体材料を、前記ポロゲン材料の実質的にすべてを、効果的に除去するための量で、第二の紫外線照射パターンへ露光することを特徴とするプロセス。
前記第一の紫外線照射パターンは、約２４０ナノメータより長い波長を含み、かつ、前記第二の紫外線照射パターンは、約２４０ナノメータ未満に広がる波長を含むことを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
前記低ｋの誘電体材料を前記第二の紫外線照射パターンへ露光することが、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、水蒸気、ｘが１から６の整数、ｙが４から１４の整数、ｚが１から３の整数であるＣＯｚ、Ｏｚ、ＣｘＨｙ、ＣｘＦｙ、ＣｘＨｚＦｙ及びこれらの混合気体の雰囲気で行われることを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。