JP3411559B2

JP3411559B2 - シリコーン膜の熱分解化学蒸着法

Info

Publication number: JP3411559B2
Application number: JP2000503944A
Authority: JP
Inventors: カレンケイグリーソン; マイケルシークワン
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2003-06-03
Anticipated expiration: 2018-07-27
Also published as: US6045877A; JP2001510877A; WO1999004911A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の支配権）本発明は、海軍研究所によって授与された契約書番号Ｎ
０００１４−９４−１−０９０８および国立衛生研究所
によって授与された契約書番号ＮＯ１−ＮＳ−６−２３
５０に基づいて米国政府の援助を受けてなされたもので
ある。米国政府は本発明において一定の権利を有する。

【０００２】（発明の背景）本発明はシリコーンに関し、更に詳しくは、シリコーン
膜を形成する技術に関する。

【０００３】シリコーンは、広い意味で、Ｓｉ−Ｃ結合
を介してＳｉに結合された有機官能基を伴って反復Ｓｉ
−Ｏ主鎖からなるポリマー種である。この種のポリマー
に対するより厳密な用語は、ポリオルガノシロキサンで
ある。最も一般的なポリオルガノシロキサンは、珪素原
子当たり２つのメチル基を有する直鎖ポリマーであり、
ポリ（ジメチルシロキサン）、すなわち、ＰＤＭＳとい
うことになる。

【０００４】シリコーンは、有機化合物と無機化合物と
の間、詳しくはシリケートと有機ポリマーとの間の中間
的な位置を占める。この二重性は、シリコーンに相当な
自由度をもたらし、広範な用途に適するようにしてい
る。実際に、汎用シリコーンは、低粘度油から高度に架
橋された樹脂およびゴムに至る多くの形態で利用でき、
チョークおよび塗料添加剤から電子および電気用の結線
封入に及ぶ用途において用いられている。生物医学的用
途の分野において、シリコーンは、最も広く研究された
医用生体材料の一つであり、医用移植片、関節置換、心
臓弁、カテーテル、眼内レンズおよび一定の範囲のその
他の生物医学的用途向けに用いられてきた。一般に、シ
リコーンは、これまでに開発された最も生体適合性で長
期の医用材料の一つであると見られている。

【０００５】汎用材料によって対処されない多様な実用
途および潜在的用途向けにシリコーン膜、特にシリコー
ン薄膜の製造に対して相当の、しかも益々高まる関心が
寄せられている。生物医学的分野において、シリコーン
膜は、複雑なトポロジーおよび小さい寸法を有する移植
用デバイス上に接着性相似被覆を形成するために重要で
ある。その他の用途において、シリコーン膜は、光学機
器用の保護被膜、選択透過性膜用の膜、耐摩耗且つ耐腐
食性の被膜、写真印刷用フォトレジスト、光学部品、環
境センサー用の膜として特に適する。

【０００６】シリコーン膜の形成に関する研究は、種々
のプラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）技術に主として
注力されてきた。ＰＥＣＶＤは、例えば、高周波（Ｒ
Ｆ）励起によって生じるプラズマ状態の気相先駆物質に
さらされた表面上にポリマー膜を生成することを含む。
詳しくは、プラズマは、比較的低圧で電場に気体状モノ
マーをさらすことにより一般に生成されるある程度イオ
ン化された先駆物質気体であり、励起状態にある電子、
イオン、フリーラジカル、分子、および種々のエネルギ
ーの光子からなる。反応性化学種は、電子衝撃衝突など
の種々の帯電粒子相互作用によってプラズマ中で発生す
る。適切な条件下で、これらの反応性化学種は重合し、
さらされた表面に蒸着してポリマーシリコーン膜を形成
する。広範なモノマーおよびプラズマ条件がＰＥＣＶＤ
シリコーン膜を形成するために研究されてきた。

【０００７】プラズマ中の電子衝撃事象が、ＰＥＣＶＤ
ポリマー形成および膜成長に至らしめるモノマー切断プ
ロセスの開始の発端であることは一般に認められてき
た。プラズマからのＵＶ放射線が、中間ポリマー鎖成長
プロセスを可能にするモノマー群のＵＶ光分解を引き起
こすことは引き続き確立された。プラズマからのイオン
およびＵＶ放射線による成長途上の膜の衝撃も、特に膜
成長用の活性座を作り出すことにより、膜成長をもたら
すと解される。

【０００８】しかし、プラズマ中のモノマーガスの電子
衝撃切断およびプラズマからのイオンおよびＵＶ放射線
による成長途上の膜の衝撃は、膜中の種々の好ましくな
い原子転位および膜中の欠陥の閉じ込めの原因になるこ
とが知られている。一つの主たる欠陥は、閉じ込められ
たフリーラジカルまたはダングリングボンドの欠陥であ
る。雰囲気にされされると、こうしたダングリングボン
ドは酸化され、時間と共に膜の構造および特性のそれに
伴う変化に至らしめる。この経時変化作用は、ＰＥＣＶ
Ｄポリマー膜の特徴であると知られており、そのために
こうした膜は、多くの用途において不適切である。

【０００９】さらに、ＰＥＣＶＤプロセスの特徴である
イオン衝撃は、従来のポリマー膜よりもＰＥＣＶＤポリ
マー膜の架橋密度を増加させる作用を及ぼす。増加した
架橋密度のため、一般に、膜は堅くなるか、または脆く
さえなる。ＰＥＣＶＤシリコーン膜も、一般に、従来の
汎用ポリマーと比べると高い誘電損によって特徴付けら
れる。従って、イオン衝撃および電子衝撃の事象が、Ｐ
ＥＣＶＤプロセスにおけるシリコーン膜の形成において
一定の役割を果たすことが確立されたが、こうしたこと
が膜特性の劣化の原因になることも知られている。

【００１０】（発明の要約）本発明は、電子衝撃、イオン衝撃およびＵＶ照射の事象
を排除するプロセスによって薄膜を形成する熱分解化学
蒸着技術を提供する。こうして、本発明の蒸着プロセス
は、プラズマ強化化学蒸着技術によって形成される膜と
欠陥特性を含まないシリコーン様膜の形成を可能にす
る。

【００１１】本発明による構造体の表面上にシリコーン
膜を形成する方法において、構造体表面は、反応性気相
の温度よりも実質的に低い温度で維持されながら、オル
ガノシリコン分子フラグメントを含む実質的に電気的に
中性の反応性気相にさらされる。本技術を実施する一つ
のプロセスにおいて、オルガノシリコン化合物は、熱分
解環境にさらされる。熱分解環境の条件は、シリコーン
膜を形成させようとする構造体表面の付近で、オルガノ
シリコン分子フラグメントを含む実質的に電気的に中性
の反応性気相を生じさせるとして特徴付けられる。構造
体表面は、熱分解環境の温度よりも実質的に低い温度に
維持される。

【００１２】熱分解環境にさらそうとするオルガノシリ
コン化合物は、例えば、シランまたはシロキサン、例え
ば、オクタメチルシクロテトラシロキサンまたはその他
の適する化合物であることが可能である。熱分解環境
は、抵抗加熱された導電性フィラメントまたはその他の
適する構造体であることが可能である。反応性気相およ
び熱分解環境は、好ましくは約８００℃未満の温度によ
って特徴付けられ、構造体表面は、好ましくは約１７５
℃未満の温度で維持される。

【００１３】膜を蒸着させようとする構造体は、例え
ば、一定長さのワイア、中性プローブ、神経学的電極ア
センブリ、シリコンウェハなどのミクロ二次加工（ｍｉ
ｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）基板、または複雑で細
密な機能を備える広範囲のいずれかの構造体であること
が可能である。

【００１４】膜蒸着方法は、オルガノシリコン化合物を
プラズマ環境にさらす最初のステップから、オルガノシ
リコン化合物をプラズマ環境にさらす最終ステップま
で、またはオルガノシリコン化合物をプラズマ環境に同
時にさらしながらオルガノシリコン化合物を熱分解環境
にさらす１つ以上のステップまでを含むようにすること
が可能である。ここで、プラズマ環境は、例えば、連続
プラズマ励起電力によって、プラズマ励起電力をかける
期間とプラズマ励起電力をかけない期間の交互期間を有
する励起動作周期によって特徴付けられる励起電力によ
って、または適するその他のプラズマ励起電力によって
生じさせることができる。

【００１５】本発明による一例のプロセスにおいて、基
板は、必要な厚さのシリコーン膜を構造体表面上に蒸着
させるために選択された時間にわたりより低温で維持さ
れながら、反応性気相にさらされる。その後、蒸着され
たシリコーン膜は、例えば、約波長１０ｎｍ〜４００ｎ
ｍの間の放射線にパターン化マスクを通して膜を照射す
ることにより、シリコーン膜を光酸化するために十分な
放射線のパターンに照射される。光酸化されないシリコ
ーン膜の部分は、その後エッチングされる。本発明によ
ると、これらのすべてのステップは、基板をステップ間
で周囲環境にさらすことなく、逐次基板上で行うことが
できる。

【００１６】シリコーン膜エッチングは、例えば、酸素
を含むプラズマ環境などのプラズマ環境または適するそ
の他のプラズマ環境に照射された膜をさらすことにより
実施することができ、ここでプラズマ環境の条件は、光
酸化されていない膜部分をエッチングするように選択さ
れる。

【００１７】本発明の熱分解化学蒸着シリコーン膜は、
移植用デバイスなどの生物医薬的デバイスを含む広範な
用途における被膜、電子用途のための被膜および特に、
例えば、写真印刷プロセス用のフォトレジストのような
ミクロ二次加工（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）
プロセス用の被膜を形成するために用いることができ
る。本発明の熱分解蒸着技術は、安定で機械的に頑丈な
膜構造によってこれらの用途により適切に対処するため
に先行の蒸着技術で製造される膜の欠陥特性を克服して
いる。

【００１８】本発明のその他の特徴および利点は、請求
の範囲から、および以下の説明と添付した図面から明ら
かであろう。

【００１９】図１は、本発明より提供される熱分解化学
蒸着技術を実施する化学蒸着チャンバ１０の例を示して
いる。蒸着装置を最初に説明し、その後、本発明により
提供される種々のシリコーン膜蒸着技術を説明する。処
理の効率化のため、以下に詳細に説明するように、熱分
解化学蒸着法とプラズマ強化化学蒸着法を共通チャンバ
内で逐次または同時に実施できるために、熱分解化学蒸
着法およびプラズマ強化化学蒸着法の両方に適応するよ
うに蒸着チャンバを配置することが好ましい。

【００２０】本発明により考慮されているチャンバ構成
の一例において、モノマー供給口１４および排気吸引口
１６を有するステンレススチール容器１２、例えば、２
０ｃｍ直径、８ｃｍ高さのチャンバが設けられる。観察
口１７は、好ましくは、使用者が蒸着サイクルの進行を
目視で監視できるようにするために設けられる。

【００２１】プラズマプロセスを可能にするために、シ
リコーン膜を上に蒸着させようとする基板２２またはそ
の他の構造体を上に配置している接地側下方電極２０の
上に間隔をとって電源側上方電極１８がチャンバ内に設
けられる。ここで電源側電極は、例えば、１１．４ｃｍ
直径のアルミニウム円板であることが可能であり、接地
側電極は、例えば、１１．４ｃｍ直径のアルミニウム円
筒であることが可能である。電極間の間隙は、好ましく
は、例えば、下方電極の垂直移動によって可変である。
約１インチ（２５．４ｍｍ）の一例の電極間隙の場合、
電極体積を除いた総反応体積は約５１００ｃｍ³であ
り、２つの電極間の有効体積は、約２６１ｃｍ³であ
る。認めることができるように、所定の蒸着用途によっ
て規定される場合、上方電極を接地でき、下方電極に電
力を供給できる。

【００２２】電源側上方電極１８には、好ましくは、モ
ノマーをモノマー供給口１４から反応チャンバに垂直に
導入できる一連の間隔をあけたチューブを有するシャワ
ーヘッド器具（図示していない）を配置することができ
る。好ましくは、シャワーヘッドチューブは、上方電極
の単位面積当たり適度に等しい気体流量をもたらす。従
って、シャワーヘッドチューブは、好ましくは、シャワ
ーヘッドから注入される気体の濃度が比較的均一である
ように間隔をあけている。シャワーヘッドチューブの数
および間隔は、認めることができるように、特定の圧
力、電極間隙、温度およびその他のプロセスパラメータ
によって決まる。例えば、約１トール（約１３３Ｐａ）
の圧力および約１ｃｍの電極間隙を用いる代表的な蒸着
プロセスの場合、シャワーヘッドチューブの間隔は好ま
しくは約１ｃｍである。

【００２３】認めることができるように、蒸着チャンバ
にモノマーガスを導入するために、他の構成を用いるこ
とができる。シャワーヘッド構成は一例にすぎない。あ
るいは、反応体積にモノマーを導入するために、対称気
体リング型注入器をチャンバの上部または底部に配置す
ることができる。認めることができるように、その他の
気体送出システムも用いることができる。

【００２４】図２も参照すると、モノマー供給口１４
は、例えば、加熱された柔軟スチールチューブ４０によ
ってモノマーガス送出システムに接続される。多くのシ
リコーン膜モノマーは室温で液体または固体であるの
で、多くの用途の場合、例えば、温度センサ４６および
温度コントローラ４８によって制御されたバンドヒータ
を用いて高温に維持されたサンプルジャー４２中にシリ
コーン膜モノマーを供給することが好ましい。従って、
多くの用途の場合、スチールチューブ送出ライン４０の
まわりに加熱された断熱テープを設けることが好まし
い。認めることができるように、送出チューブ４０を通
るモノマーの流量を制御するために、液体流量コントロ
ーラ（図示していない）をサンプルジャーに接続して配
置することができる。Ｏ₂およびＡｒなどのキャリアガ
スまたはその他の気体および気体状モノマーは、気体供
給源５０および付属の質量流量コントローラ５２により
従来の方式で送出することができる。加熱された質量流
量コントローラは、送出ラインにおける凝縮を防止する
ために用途によっては好ましい。サンプルジャー４２か
らの流れと気体供給源５０に戻る流れとの間の分離を維
持するために、分離弁５４を設けることができる。

【００２５】図１に戻って参照すると、プラズマ励起電
力は、例えば、約２８０Ｗの最大電力出力を有するイー
エヌアイパワー（ＥＮＩＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ，
Ｉｎｃ．）からの１３．５６ＭＨｚ電源モデルＨＦ−３
００ＴなどのＲＦ増幅器を含む電源機構３０によって電
源側上方電極１８に送電される。この増幅器から出力さ
れた電力は、０〜１０Ｖ入力制御信号によって制御され
る。パルスプラズマ条件を可能にするために、シストロ
ンドナー（Ｓｙｓｔｒｏｎ−ＤｏｎｎｅｒＣｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ）からのデータパルス１００Ａ発生器など
のパルス発生器３４を用いて、ＲＦ電源を変調すること
ができる。パルス持続時間を校正するために、オシロス
コープ３６を用いることができる。電源のチャンバとの
インピーダンス・マッチングは、例えば、ヒースカンパ
ニー（ＨｅａｔｈＣｏｍｐａｎｙ）からのモデルＳＡ
−２０６０ＡなどのＬＣネットワーク３８による相互調
節によって実施することができる。

【００２６】下方電極２０は、チャンバの接地結線２４
に電気的に接続される。接地側電極および基板またはそ
の他の構造体のためのその支持表面は、好ましくは、例
えば、冷却水または冷窒素ガスが循環し、また電極と熱
的に接している冷却コイル２８に接続されている冷却剤
ループ２６によって冷却される。高温プロセスの場合、
電極上の基板プラテンとして抵抗加熱されたアルミニウ
ム支持板を設けることができる。好ましくは、温度コン
トローラ（図示していない）は、使用者が蒸着サイクル
中に必要な電極温度を設定し維持することができるよう
に設けられる。熱電対が、ここで好ましくは電極表面の
位置に配置される。

【００２７】排気吸引口１６は、例えば、ルーツブロア
５８およびロータリーベーンポンプ６０を含む吸引系５
６に接続される。チャンバ内圧力は、例えば、エムケー
エス（ＭＫＳＢａｒａｔｒｏｎ）からのモデル２２２
ｃトランスジューサなどの圧力変換器６２によって監視
され、例えば、バキュームジェネラル（Ｖａｃｕｕｍ
Ｇｅｎｅｒａｌ）からのモデルＭＶＤ−Ｄ１５弁などの
バタフライ弁６４によって制御される。好ましくは、制
御は、例えば、バキュームジェネラル（Ｖａｃｕｕｍ
Ｇｅｎｅｒａｌ）からのモデル８０−２コントローラな
どのフードバック圧力コントローラ６６によってフィー
ドバックループで実施する。

【００２８】熱分解化学蒸着プロセスを可能にするため
に、図１に示したように、チャンバ内に１つ以上の配列
の加熱表面、例えば、ホットフィラメント６８が設けら
れる。ホットフィラメントまたはその他の加熱表面は、
好ましくは、投入モノマーガス流付近の位置に設けられ
て、ガスが加熱表面によって生じる加熱空間を通過する
につれてガスを熱分解し、チャンバ内に反応性蒸着化学
種を生成させる。例えば、図１に示したように、ホット
フィラメント６８は、シャワーヘッド電極１８のちょう
ど下に配置して、シャワーヘッドを通してチャンバに導
入されたモノマーガスがホットフィラメントを越えて通
過することができる。好ましくは、ホットフィラメント
は、被覆しようとする構造体から約５ｍｍ〜約１０ｍｍ
の間に位置する。

【００２９】ホットフィラメントは、例えば、抵抗加熱
によって加熱することができる。この場合、フィラメン
トをチャンバの直流電圧源７０および接地２４に接続す
ることができる。この想定において、ホットフィラメン
トは、適するいずれかの導電材料、好ましくは、高固有
抵抗金属、例えば、タンタル、タングステン、レニウ
ム、ニッケル−クロム、またはその他の適する材料から
形成することができる。用途によっては、ワイアを蒸着
環境から保護しながらワイアの加熱機能に適応する例え
ば、水晶チューブまたはその他の適する保護容器中にワ
イアを密封することが好ましいことがある。

【００３０】ホットフィラメントは、好ましくは、膜蒸
着の均一性を高める構成で形作られる。例えば、図３を
参照すると、蛇行した形状のホットフィラメント構成７
２の例が示されている。この蛇行形状は、蒸着均一性を
高める比較的大きな面積の利点および反復熱サイクル後
に良好に構造上の一体性および安定性を有する。認める
ことができるように、蒸着均一性を高めるために多くの
他のホットフィラメント形状、例えば、フィラメントコ
イルを用いることができる。本発明は、例えば、１９９
２年１１月３日発行のガーグ（Ｇａｒｇ）らによる米国
特許第５，１６０，５４４号「ＨｏｔＦｉｌａｍｅｎ
ｔＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎＲｅａｃｔｏｒ」に記載されたもののような形状
を含め、一定の範囲のこうした形状を考慮している。こ
の特許の全体を本願に引用して援用する。

【００３１】複雑なホットフィラメント形状でさえ、一
般に、フィルム蒸着の極めて高い均一性を確保できない
ことが見出された。図４を参照すれば、本発明による
と、フィルム蒸着の均一性を高めるために設けられた回
転ホットフィラメントシステム７３が示されている。一
例の実施形態において、図示したように、システムは、
蒸着チャンバの上蓋から吊られている固定フレーム７４
からなる。フレームは、外方銅リング電極７６および内
方銅リング電極７８を備えるディスク構造体を支える。
２つの銅リング電極は、介在絶縁体リング８０によって
互いに電気的に分離している。直流電源７０へのスライ
ド結線は、固定フレーム７４を通して内方銅リング電極
７８向けになされる一方で、チャンバの接地２４への結
線は、導電性ギアロッド８２を通して外方銅リング電極
７６向けになされる。

【００３２】一例の構成において、フィラメントは、高
抵抗薄フィラメント部８４ｂに接続された低抵抗末端ス
タブ部８４ａを設けられる。一つの好ましい実施形態に
おいて、図示したように、低抵抗スタブ部８４ａは、フ
ィラメントの長さの約３分の２を構成し、薄フィラメン
ト部８４ｂは、フィラメントの長さの残り３分の１を構
成する。スタブ部またはフィラメント部のいずれか１つ
は、接地側外方銅電極にその外方端で接続され、残りの
部は、電源側内方銅電極のその外方端で接続されてい
る。このフィラメント構成は、例えば、従来の高抵抗薄
フィラメント、すなわち、低抵抗末端部のないフィラメ
ントで達成できたよりも高い中心−末端蒸着均一分布を
もたらす。しかし、用途によっては、均一フィラメント
構成またはその他のフィラメント構成が好まれうること
は認められる。

【００３３】外方銅電極７６は、ギアロッド８２のギア
歯８６に対応する歯を設けられる。ギアロッドが、例え
ば、蒸着チャンバ外部のモータおよび制御機構（図示し
ていない）によって回転するにつれて、ディスク構造体
は回転し、固定フレーム７４は、内方銅リング電極に滑
り接触し、構造体の追加垂直支持を与える。この回転ホ
ットフィラメントシステムは、チャンバのモノマー供給
口１４のちょうど下の空間の加熱を経時的に厳密に制御
する能力をもたらし、膜蒸着の均一性を固定フィラメン
ト構成の均一性よりも高めることができる。認めること
ができるように、この回転フィラメント構成は、種々の
用途に対して調節することができる。例えば、外方およ
び内方リング電極は、適するいかなる導電体材料からも
形成することができる。適するいかなる機構も、ディス
ク構造体の回転および回転制御のために用いることがで
きる。外部モータ制御機構を必要としない。

【００３４】認めることができるように、一定の範囲の
その他の熱励起機構を用いることができる。ホットウィ
ンドウ、電極またはその他の表面、および蒸着チャンバ
の加熱壁を別法において用いることができる。加熱シャ
ワーヘッド、加熱ガス送出ラインまたはその他の直接熱
分解構成も用いることができる。用途によっては、これ
らの一つなどの直接熱分解機構あるいは別の機構、例え
ば、レーザ加熱は、ホットフィラメントなどの加熱表面
からの異物の成長環境への起きうる導入を排除するため
に好ましいことがある。１９９９年３月３０日に特許さ
れた米国特許番号５，８８８，５９１、「Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＦｌ
ｕｏｒｏｃａｒｂｏｎＰｏｌｙｍｅｒＴｈｉｎＦ
ｉｌｍｓ」においてグリーソン（Ｇｌｅａｓｏｎ）らに
よって記載されたものなどの別法の加熱構成も用いるこ
とができる。この特許の全体を本願に引用して援用す
る。

【００３５】認めることができるように、本発明による
シリコーン膜を形成するために、プラズマ強化ＣＶＤプ
ロセスでなく熱分解ＣＶＤプロセスのみを実施しようと
する場合、上述のチャンバ例は、熱分解環境をもたらす
ためにのみ修正することができる。上方の電極を供給す
る必要はなく、熱伝導性であるが電気的に分離された下
方支持体を下方電極の代わりに用いることができる。モ
ノマーガスは、下方支持体のまわりで導入することがで
きる。実際に、認めることができるように、広範な熱分
解チャンバ形状を構成することができる。唯一の要件
は、膜を蒸着させようとする構造体付近に反応性気相を
形成する能力である。

【００３６】ここで、本発明の熱分解化学蒸着プロセス
によって規定された処理条件を調べると、多くの複雑な
物理的現象および相互作用が、いかなる化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）環境においても発生することが先ず注目される。ホ
ットフィラメント温度に影響を及ぼす実験的に制御でき
るプロセスパラメータ、気体分子チャンバ内滞留時間、
気体密度、プロセス気体流量、供給気体組成、チャンバ
圧力、チャンバ反応器形状およびその他の要素はすべ
て、熱分解ＣＶＤ過程中に発生する化学プロセスに直接
影響を及ぼす。さらに、被覆しようとする構造体の表面
形状、構造体の化学組成、構造体の温度および構造体の
その他の特性はすべて、熱分解ＣＶＤ過程中に起きる表
面相互作用の性質に影響を及ぼす。従って、当業者が認
識するように、説明しようとする種々のプロセスパラメ
ータは、蒸着プロセス条件の連続体のいずれをも達成す
るために広い範囲にわたって調節することできる。好ま
しくは、所定の構造体形状、組成および用途に対して蒸
着プロセスを最適化するように、種々のパラメータを制
御する。

【００３７】本発明によって提供される熱分解化学蒸着
技術において、電気的でなく熱的な投入励起は、実質的
に電気的に中性である化学蒸着環境中で反応性モノマー
気相化学種を生じさせるために用いられる。図１に戻っ
てみると、ホットフィラメント６８またはその他のホッ
ト表面は、モノマーフィード１４を通して導入されるモ
ノマーガスを熱分解するめに十分な温度に加熱される。
熱分解されたモノマーガスは、反応性モノマー分子フラ
グメント源となる。熱分解過程中、被覆しようとする基
板２２またはその他の構造体は、反応性モノマーガスフ
ラグメント付近に配置され、フィラメント付近で生じる
反応性化学種をそれらが蒸着し重合して必要なシリコー
ン膜を形成する基板に移すようにホットフィラメントの
温度よりも低い温度で維持される。

【００３８】本発明は、プラズマＣＶＤプロセスの電子
衝撃事象特性および電子とイオンの衝撃事象特性が、過
去に一般に受け入れられてきたほどには重合ＣＶＤシリ
コーン膜を形成するために必要ではないという認識を提
供する。ＰＥＣＶＤ膜の劣化の原因になるＰＥＣＶＤプ
ロセスの電子衝撃およびイオン衝撃事象特性は、本発明
の熱分解ＣＶＤプロセスによって排除される。電子およ
びイオンの相当な濃度が形成され、プラズマ環境におい
て存在するプラズマＣＶＤと異なって、本発明の熱分解
ＣＶＤプロセスは、非帯電化学種、例えば、分子化学種
のみを含む電気的に中性の反応性気相環境を形成し、電
気およびイオンを生成させない。この電気的に中性の反
応性気相環境が、特に、電子衝撃事象もイオン衝撃事象
も必要とせずに、シリコーン膜の重合および蒸着のため
に十分であることが発見されている。

【００３９】従って、モノマーを熱分解するために用い
られるホットフィラメントまたはその他のホット表面の
温度がモノマーガスを分解させるために十分高いが、熱
源の表面からの熱電子放出を抑制するために十分低いこ
とが好ましい。これは、フィラメントから反応性気相に
電子を確実に入れなくすると共に、電子衝撃事象が反応
性気相環境において実質的に確実に起きえなくする。最
も好ましくは、蒸着チャンバ内のいかなる表面からのあ
らゆる電子放出も抑制される。よって、熱分解的崩壊
は、ポリマー形成を可能にするために実施される基本的
なモノマー崩壊プロセスである。換言すると、本発明に
より実施される熱分解的崩壊プロセスは、熱反応を引き
起こす帯電粒子などの反応剤を全く伴わずに、実質的に
分子熱のみから生じる。熱電子放出以外の放出プロセス
は、同様に好ましくは、本発明の熱分解ＣＶＤプロセス
により抑制されて、分子加熱が、起きる実質的に唯一の
モノマー崩壊プロセスであるようになる。

【００４０】図１に戻ってみると、熱分解ＣＶＤプロセ
スが電気的に帯電した環境を必要としないので、蒸着チ
ャンバ内の上方電極１８および下方電極２０は、過程中
に電気的に接続されない。すなわち、それらは、電力を
供給されないし、電位に設定されない。従って、上方電
極１８は、電源３０によって電力を供給されることには
なっておらず、従って、熱分解プロセスにおいて上方電
極１８は、主として熱分解環境にモノマーガスを導入す
るように機能する。同様に、下方電極２０は、支持体お
よび冷却面として機能するのみであり、アースに接続さ
れない。被覆しようとする構造体はよって浮動電位にあ
る。ホットフィラメントが図１に示したように２つの電
極間の空間中に配置されると想定すると、両方の電極
は、モノマー熱分解が起きる局所的体積を形成するよう
に機能する。下方電極上で被覆しようとする構造体の支
持体は、構造体上の蒸着が促進されるように反応化学種
の付近に構造体を維持する。

【００４１】ここで電力を供給されていない下方電極と
関連して構成された冷却システム２６は、構造体表面上
における膜の重合および蒸着を誘発するための熱源温度
より低く構造体温度を維持するように制御される。基板
またはその他の構造体表面の温度は、蒸着プロセスにお
いて用いられる所定の反応性化学種の分圧下での重合を
促進し、また膜を形成する時に膜中の珪素原子からの有
機置換基の損失を避けるために十分に低く維持されるこ
とが一般に好ましい。

【００４２】本発明によると、シリコーン膜を被覆しょ
うとする基板またはその他の構造体は、好ましくは、構
造体全体の効果的な冷却および選択された構造体表面上
への効果的な蒸着の両方を可能にする構成で下方電極上
に配置される。本発明の熱分解シリコーン膜蒸着技術
は、複雑な三次元形状を含む広範な構造体を適用するこ
とができる。平面基板、例えば、シリコンウェハなどの
従来のミクロ二次加工（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉ
ｏｎ）ウェハまたはその他の平面基板は、単独でまたは
バッチで処理することもできる。単一基板プロセスにお
いて、基板は、図１に示したように下方電極２０上にお
いて単独で支持することができる。多基板プロセスにお
いて、複数の基板は、例えば、チャンバ側壁アンカーに
よって垂直に支持され、必要な構成で基板を保持する支
持スロットを有する、例えば、アルミニウム基板ボート
を用いて上方電極と下方電極との間で蒸着チャンバ内に
懸架することができる。好ましくは、選択された多基板
支持構成によって、使用者は、実質的な複雑さを伴わず
に個々の基板の位置を調節できる。蒸着過程中に時折行
うこうした基板位置調節は、基板のスパン全体にわたる
蒸着均一性を高めるために好ましい。

【００４３】本発明により提供されるシリコーン膜の蒸
着は、薄い円筒状構造体などの円筒状物体上で実施する
こともできる。例えば、集積回路用の相互連結ワイア、
ペースメーカーおよびその他の生物医学的デバイス用の
リード線、および一般に、シリコーン被膜が必要な一切
の配線構造体は、本発明により提供される蒸着方法によ
って被覆することができる。重要なことは、被覆しよう
とする構造体が蒸着過程中に冷却されるため、多くの配
線材料に本プロセスが適応することができることであ
る。例えば、単一撚線ステンレススチールまたは銅単一
撚線、あるいはペースメーカーリード線において用いら
れるツイストフィラーワイア（ｔｗｉｓｔｅｄｆｉｌ
ｌｅｒｗｉｒｅｓ）などのツイストグループワイア
（ｔｗｉｓｔｅｄｇｒｏｕｐｓｗｉｒｅｓ）に本プ
ロセスは適応できる。

【００４４】本発明によると、ワイアホールダまたはそ
の他の構造体は、シリコーン被膜を蒸着させようとする
ワイアを蒸着チャンバ内で支持するために設けられる。
一例の構成において、ワイアホールダは、周辺端リング
と併せて保持リング、例えば、アルミニウムリングを備
える。保持リングおよび端リング形状は、好ましくは、
下方電極の支持面の形状に対応する。この形状により、
保持リングは下方電極と接合できる。保持リングは、下
方電極上で一定長さのワイアを懸架するために、リング
の円周のまわりの点において、ポスト、例えば、アルミ
ニウムポストを備えることが可能である。好ましくは、
ワイアは下方電極より約０．５ｃｍ上で懸架される。従
って、被覆しようとする一定長さのワイアは、保持リン
グ表面上でポスト上の点においてポスト間で１回以上巻
かれ、好ましくは、ワイアのすべての側面が２つの電極
と接地電極との間の蒸着条件に接することができ、好ま
しくは、２つ以上の巻線もワイアも接触していない、１
つ以上のねじまたは他の固定具は、好ましくは、保持リ
ング上に一定長さのワイアを固定するために設けられ
る。

【００４５】多数の長さのワイアは、ワイアの同時被覆
のために保持リング構成に個々に固定されると共に保持
リング構成によって支持される。被覆過程中に、１種以
上の長さのワイアは、回転させることができるが、当業
者が認めるように、こうした回転は不要である。実際
に、本発明の方法によって生じる蒸着環境の性質は、蒸
着しようとする反応化学種中にワイアを実質的に完全に
浸漬させる。ワイアの回転は、ワイア被膜の均一性を高
めるために実施することができる。一例の回転技術にお
いて、ワイアは、例えば、ワイアの相互調節によってワ
イアの軸線を中心に回転する。第２の例の回転技術にお
いて、ワイアは、蒸着チャンバ内の点のまわりで回転す
る。この場合、保持リングは、例えば、ターンテーブル
上のレコードのように回転するように配置されて、ワイ
ア長さの部分は、蒸着チャンバのまわりで周期的に移動
することができる。

【００４６】当業者が認めるように、蒸着過程中に円筒
状物体に適応するために、種々の他の構造体を用いるこ
とができる。例えば、長い連続長のワイアの被覆の場
合、連続被覆操作を可能にするために引取りおよび巻取
りスプールを設けることができる。ここでスプールは、
好ましくは、連続速度またはその他の必要な制御想定に
おいて必要な被膜厚さに対応する選択された間隔でワイ
ア全長を蒸着雰囲気を通して引き取るように制御するこ
とが可能である。

【００４７】円筒以外の形状を有し、広範なトポロジー
を有する構造体にも本発明の蒸着方法は適応する。例え
ば、カテーテルインサート、中性プローブ、管材料、シ
ャフト構造体、および多表面を有するその他の三次元構
造体を適応させることができる。先端に向けて細くなっ
た円筒シャフトを有する、例えば、中性プローブシャフ
ト構造体、例えば、イリジウムプローブは、本発明によ
り提供される蒸着プロセスによって被覆することができ
る。

【００４８】本発明は、蒸着過程中に１個以上のプロー
ブを支持するプローブホールダを提供する。一例のプロ
ーブホールダは、選択された深さにブロック中に穿孔さ
れた１個以上の孔を有するＰＴＦＥブロックを備えて、
プローブを各孔中に支持することができる。蒸着過程中
に、ＰＴＦＥブロックは、蒸着チャンバ内で下方電極上
に支持される。孔の深さは、プローブを下方電極から必
要な距離だけ上で保持するように相応に選択される。プ
ロセス例において、プローブは、好ましくは、下方電極
から約１．０ｃｍ上で保持される。同様に、並んだＰＴ
ＦＥ支持体ブロック、すなわち、大ブロックは、１蒸着
サイクル中に多数のプローブまたは他の品目上での蒸着
のために下方電極上に設けることができる。さらに、認
めることができるように、被覆しようとする品目を組立
ライン式に導入し取り出す連続蒸着プロセスを可能にす
るために、種々の蒸着チャンバ条件および工作孔を構成
することができる。

【００４９】ウレタンのような有機ポリマーなどの熱過
敏性材料も、当該材料が過程中に冷却されるので、熱分
解ＣＶＤプロセスによる基板として適応することができ
る。従って、ポリマー管材料などのポリマー構造体およ
びその他のポリマー構造体を被覆することができる。冷
却条件はまた、特質上よく混ざり合うか、あるいは比較
的高温で異なる膨張係数を有する２種以上の材料の界面
を含む構造体の被覆を可能にする。また、酵素、薬剤ま
たは生存細胞などの活性生物学的材料を含有する構造体
は、活性成分の生活能力を保存しながら蒸着プロセスを
可能にする相応しい適切な温度に冷却することができ
る。

【００５０】ポリマー管材料以外に、その他の管材料構
造体を本発明により提供された方法によって被覆するこ
とができる。本蒸着プロセスは、薄壁管材料、例えば、
１／１２８インチ（０．２ｍｍ）〜１／４インチ（６．
４ｍｍ）の間の壁厚さを有する管材料のために適する。
一例において、気体または液体を送る管の使用中に、気
体および液体が管壁を透過できないように、被膜を長さ
に沿って管構造体の外側に蒸着させる。一例の蒸着プロ
セスにおいて、被覆しようとする一定長さの管材料は、
対応する長さのワイアを滑って進み、ワイアは次に保持
リング上に支持される。好ましくは、ワイア被覆に関連
して上述した種々の問題も、この場合に考慮される。第
２の例において、１つ以上の長さの管材料は、内部ワイ
ア支持体を必要とせずに、蒸着チャンバ内で垂直に懸架
される。当業者が認めるように、その他の管材料支持技
術も適する。

【００５１】その他の複雑な形状、例えば、安定化フィ
ンを有する管材料およびその他の三次元構造体も適応さ
せることができる。当業者が認めるように、支持構造
体、例えば、大型ＰＴＦＥブロックまたはその他の支持
構造体は、特定の物体および必要な物体構造を収容する
ために用いることができる。支持体構造の唯一の要件
は、好ましくは熱分解温度より低い必要な温度で支持構
造体を維持するための十分な熱伝導率である。例えば、
シリコーン膜を被覆しようとするミクロリボンケーブル
は、例えば、９０゜の角度を形成するために先ず相互に
曲げることができる。これは、例えば、リボンの寸法に
近い寸法を有する別個の金属管または他のコネクター中
にケーブルの両端を入れることにより達成することがで
きる。その管は、例えば、ＰＴＦＥブロック中の対応す
る孔に管を入れることによりリボンを曲げ、必要な９０
゜湾曲を維持するために用いることができる。その後、
ケーブルは、ブロック中の管によって蒸着過程中にその
曲げ位置において維持される。さらに、被覆しようとす
る物体およびその支持構造体の再配列は、例えば、蒸着
過程中の相互再配列によって可能にすることができ、あ
るいは上述した回転ワイアホルダリングと同様に、支持
構造体と一体の機構として設計に盛り込むことができ
る。工業的蒸着法およびイオン注入法において普通に用
いられるような基板および物体の再配列技術は、蒸着均
一性を改善するために本発明において相応じて用いるこ
とができる。

【００５２】本発明の熱分解ＣＶＤプロセスにおいて、
例えば、オルガノシリコン化合物として一般に知られて
いる材料のクラスを好ましくは含み、極めて広い範囲の
モノマーを用いることができる。一般に、選択されたモ
ノマーは、好ましくは、珪素が炭化水素基またはフッ化
炭化水素基にも結合している交互の珪素原子と酸素原子
の環を含むが、認めることができるように、これは不可
欠なことではない。シラン、シロキサンおよび特に環式
ポリシロキサン、置換シロキサン、スピロ環式ポリシロ
キサンおよびその他のこうした化合物を用いることがで
きる。熱分解プロセスのために適する幾つかの特定のモ
ノマーには、[（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ]₃またはＤ₃として知ら
れているヘキサメチルシクロトリシロキサン、[（Ｃ
Ｈ₃）₂ＳｉＯ]₄またはＤ₄として知られているオクタメ
チルシクロテトラシロキサンが挙げられる。その他の適
するモノマーには、[（ＣＦ₃）₂ＳｉＯ]₃、[（ＣＦ₃）₂
ＳｉＯ]₄、[（Ｃ₆Ｈ₅）₂ＳｉＯ]₃、[（Ｃ₆Ｈ₅）₂Ｓｉ
Ｏ]₄、[（Ｃ₆Ｈ₅）₂ＳｉＯ]₃、[（Ｃ₆Ｈ₅）₂ＳｉＯ]₄、
[（Ｃ₂Ｈ₃）₂ＳｉＯ]₃および[（Ｃ₂Ｈ₃）₂ＳｉＯ]₄が挙
げられる。

【００５３】付属書Ａには、熱分解シリコーン化学蒸着
プロセスに用いるための本発明により考慮されている多
くのその他のモノマーを記載している。この一覧表は、
考慮されている広範囲のモノマーを例として挙げている
ものであり、よって限定しようとするものではない。モ
ノマーを希釈するか、または所定の用途のために膜の特
性の調節を助けるために、アルゴンおよび／または酸素
などの混合供給気体を必要に応じてモノマーガスと共に
含めることができる。

【００５４】熱分解化学蒸着プロセスの実施において、
被覆しようとする構造体は下方電極上に先ず配置され、
下方電極はここで下方支持体および熱伝導体として用い
られる。冷却ループは、下方電極および構造体の温度を
制御するために用いられる。構造体温度は、好ましく
は、例えば、約１７５℃未満の温度、効果的な成長を可
能にする、例えば、約−１５℃より高い温度に維持す
る。

【００５５】ホットフィラメントを上方電極の位置に配
置し、モノマーガスを上方電極におけるシャワーヘッド
構造を通して導入すると想定すれば、上方電極と下方電
極の間隔は熱分解プロセスの局部的周辺を形成する。従
って、電極間の間隙は、好ましくは、基板上でのポリマ
ーの吸収と成長を抑制しない距離に設定される。例え
ば、基板上での蒸着の場合、約５ｍｍ〜約３ｃｍの間の
間隙は、基板トポロジーに応じて一般に適する。非平面
三次元構造体に対する適切な間隙空間は、実験的に最適
化することができる。

【００５６】蒸着チャンバは、適する圧力、例えば、約
０．０１トール〜約２トール（約１．３３Ｐａ〜約２６
６Ｐａ）の間の圧力にポンプで下げる。熱分解表面、例
えば、ホットフィラメントは、その後、上述したように
フィラメントに直流電圧を送ることにより加熱する。フ
ィラメント温度は、好ましくは、約２００℃〜約８５０
℃の間に設定するが、しかし、熱分解を可能にするが、
フィラメントから熱電子放出を生じない、適するいかな
る温度にも設定することができる。一旦定常状態チャン
バ圧力、構造体温度、およびフィラメント温度条件を確
立すると、チャンバへの先駆物質モノマーガス流が確立
される。０ｓｃｃｍ〜３０ｓｃｃｍの間のガス流は一般
に適する。その後、ガス流および確立されたチャンバ条
件は、選択された厚さの膜を形成するために維持する。
蒸着過程中に、反応化学種の分圧は、好ましくは、被覆
しようとする構造体上よりも気体環境中に粒子生成を引
き起こしうる均質気相反応を妨げる低レベルに維持す
る。

【００５７】どのプロセスパラメータを選択しようと
も、所定の構造体上に蒸着する化学種の接着を強化し促
進するために、蒸着過程の前に初期接着促進ステップを
用いることができる。例えば、接着促進剤を平面基板に
回転被覆するか、または複雑な形状の物体に噴霧するこ
とができる。あるいは、シリコーン膜蒸着過程の直前
に、接着促進剤を蒸着チャンバ内において原位置で蒸着
することができる。適する接着促進剤の例には、１Ｈ，
１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロデシルトリエトキシシ
ラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオロオクチル
トリエトキシシラン、１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフ
ルオロアルキルトリエトキシシラン、パーフルオロオク
チルトリクロロシラン、すべての種類のビニルシラン、
および当業者が認めるその他の接着促進剤が挙げられ
る。

【００５８】前蒸着プロセスに加えて、広範な後蒸着プ
ロセスを蒸着チャンバ内において原位置で実施すること
ができる。例えば、空気中、窒素中またはその他の不活
性気体中での後蒸着焼鈍は、例えば、膜応力除去処理、
表面パシベーション、熱安定性の改善、またはその他の
条件のために用いることができる。焼鈍は、例えば、約
５０℃〜約４００℃の間の温度で実施することができ
る。

【００５９】実施例１約０．６トール（約７９．８Ｐａ）の圧力で維持された
上述ような蒸着チャンバ内にパイレックス製サンプル容
器から約２ｓｃｃｍのオクタメチルシクロテトラシロキ
サン、すなわちＤ₄を蒸発させることにより、本発明の
熱分解ＣＶＤ法によりシリコーン薄膜を形成させた。直
径約１ｍｍのホットフィラメントタンタルワイアを上方
シャワーヘッドの下に配置した。直流電圧による抵抗加
熱を用いて、ホットフィラメントを約４１５℃±５℃の
温度に維持した。水冷構成を用いて、下方電極を約２０
℃±３℃の温度に維持した。直径約２インチ（５１ｍ
ｍ）のシリコンウェハを冷却された電極上に供給して、
ウェハ上にシリコーン膜を蒸着させた。ウェハの裏側上
に定置された熱電対を用いて、ウェハ温度を監視し、ウ
ェハ温度が指定範囲内のままであったことを実証した。
フィラメントと下方電極上のウェハとの間の間隔は約１
１ｍｍであった。熱分解ＣＶＤプロセスを実施して、厚
さ約６．９μｍの膜を形成した。

【００６０】図５Ａおよび５Ｂは、それぞれ粘性液シリ
コーン二次標準および生成した膜のフーリエ変換赤外線
分光計からのスペクトルである。シリコーン二次標準は
ＰＤＭＳとして知られているポリ（ジメチルシロキサ
ン）であり、アルドリッチ・ケミカル（Ａｌｄｒｉｃｈ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ，Ｉｎｃ．）からのものであった。
スペクトルの定量分析によって、本発明により生成した
膜および二次標準が、同じ波長に吸収ピークを有し、従
って、同じＩＲ活性官能基を有することが示されてい
る。

【００６１】生成した膜のＸ線電子分光法も実施して、
膜の相対元素組成を決定した。ＰＤＭＳ標準がＣ₂Ｓｉ
Ｏの理想元素組成を有すると想定し、これを反映するた
めにＯ１ｓ、Ｃ１ｓおよびＳｉ２ｐのピークに対
する計器感度計数を調節することにより、生成した膜の
組成をＣ_1.53Ｓｉ_1.00Ｏ_1.00であると決定した。この
１：１のＳｉ：Ｏ比は、ポリマーのＳｉ−Ｏ主鎖が熱分
解ＣＶＤプロセスによって損なわれていないことを示し
ている。

【００６２】実施例２５３．６４ＭＨｚの²⁹Ｓｉ共鳴振動数による核磁気共鳴
分光計を用いて、干渉扁波／マジック角回転固体状態²⁹
ＳｉＮＭＲを通して、本発明の熱分解ＣＶＤ条件下で
形成した膜中の珪素核の化学的性質を検査した。別個の
シリコン基板上に２つのシリコーン膜を上述したように
生成させた。蒸着圧力を約０．６トール（約７９．８Ｐ
ａ）に維持し、タンタルホットフィラメント電力を１２
０Ｗに維持した。フィラメントからウェハまでの距離は
約１０．５ｍｍであった。基板を約２０℃±３℃の温度
に維持し、熱電対による測定によって実証した。蒸着プ
ロセスを約２時間にわたり実施して、分析のために十分
な材料を蓄積させた。約６０ミリグラムの材料をシリコ
ンウェハから掻き取り、充填剤としてのアルミナと混合
し、約３．５ｋＨｚで回転している回転体に入れた。

【００６３】図６は、７μ秒、９０゜パルスを用い、そ
の後、３ミリ秒の干渉扁波接触時間を用いてケマグネチ
ック７．５ｍｍ二重共鳴マジック角回転プローブにおい
て集め、得られたスペクトルである。２０μ秒ドウェル
時間および２０秒リサイクル遅延による合計で５１２の
信号平均を用いた。この間接励起技術によって、直接励
起ＮＭＲ技術と異なり、定量相対濃度情報を与えるため
に、干渉扁波スペクトルのピーク下の面積を直接比較す
ることができないことに注意すること。

【００６４】図７は、実施例１において記載したＰＤＭ
Ｓ二次標準に対して生じた対応するスペクトルであり、
図８は、純Ｄ₄に対して生じた対応するスペクトルであ
る。図６に示した通り、熱分解ＣＶＤ膜に対するスペク
トルにおける２つの主ピークは、約−８ｐｐｍと約−１
９ｐｐｍで発生する。−１９ｐｐｍにおけるピークは、
ジメチルシロキサン単位中のＳｉに対応する。図７にお
けるＰＤＭＳ標準に対するスペクトルおよび図８におけ
る純Ｄ₄に対するスペクトルにおいて分かる通り、この
ピークは、約−１８ｐｐｍと約−２３ｐｐｍとの間から
シフトできる。スペクトルの全体的な比較によって、Ｐ
ＤＭＳ標準および純Ｄ₄と比較して、本発明によって提
供された熱分解ＣＶＤ膜は、ＮＭＲによって区別できる
ちょうど１つの他の結合環境を含むことが示されてい
る。

【００６５】ＣＶＤ膜スペクトル中の−８ｐｐｍピーク
は、ＰＤＭＳなどの汎用シリコーン材料にもプラズマ重
合シリコーン膜にも存在しないＳｉ−Ｓｉ架橋に起因す
る。こうしたＳｉ−Ｓｉ結合は、プラズマ重合膜のそれ
に比べて本発明の膜に改善された機械的特性を付与する
こと見出されている。これは、次に、汎用シリコーンの
場合に一般に行われている充填剤または架橋剤の配合の
必要性を排除する。さらに、Ｓｉ−Ｓｉ結合構造が感光
性であり得るため、本発明の膜が写真印刷用フォトレジ
ストとして適することが見出されており、それを以下に
詳しく記載する。

【００６６】図９は、モノマーとしてＤ₄を用いている
先行技術の蒸着法、すなわち、プラズマ化学蒸着技術に
よって生成した膜に対する²⁹ＳｉＮＭＲスペクトルで
ある。このスペクトルは、タジマ（Ｔａｊｉｍａ）ら
「Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．，
Ｖ．２５，ｐｐ．１７３７，１９８７」からとったもの
である。このスペクトルと本発明の熱分解ＣＶＤ膜に関
する図４のスペクトルとの比較によって、たとえ２つの
プロセスが同じ先駆物質を用いたとしても、２つの膜の
組成が異なることが明確に示されている。タジマ法にお
いて、アルミニウムベルジャー型蒸着チャンバが用いら
れた。その系は０．１３Ｐａの圧力に排気された。プラ
ズマ環境は、１００Ｗの投入電力で１３．５６ＭＨｚ高
周波発生器によって発生された。得られた膜はチャンバ
の内壁上に集められ、分析のために掻き取られた。

【００６７】ＰＥＣＶＤ膜に対するこのスペクトルにお
いて、それぞれ（ＣＨ₃）₃Ｓｉ−Ｏ−および（ＣＨ₃）
Ｓｉ−（Ｏ）₃基に対応する約１０ｐｐｍと約−６０ｐ
ｐｍの２つの大きなピークに注目すること。これらの基
の両方が熱分解ＣＶＤ膜において見られるが、それら
は、かろうじて検出できるレベルである。

【００６８】ＰＥＣＶＤ技術によって比較的厚いシリコ
ーン膜を蒸着する能力が、ある最大膜厚さ、典型的には
厚さ約１μｍより上での膜の亀裂によって限定されるこ
とが見出された。これは、ＰＥＣＶＤ膜に対するＮＭＲ
の結果によって示された通り、ＰＥＣＶＤ膜のＳｉＯ₃
成分に起因しうる。本発明の熱分解ＣＶＤ膜は、これら
の成分をもっていないため、比較的厚い無亀裂シリコー
ン膜の生成を可能にする。

【００６９】従来のＰＥＣＶＤシリコーン膜のような酸
化された材料は、本発明の熱分解ＣＶＤ膜より感光性が
低いと解され、さらに、経時的にＳｉＯ₄単位に完全に
酸化される可能性が高いと解される。すなわち、従来の
ＰＥＣＶＤ膜は、本発明の熱分解ＣＶＤ膜よりもはるか
に組成的に安定性が劣る。

【００７０】理論に拘束されなければ、本発明の熱分解
ＣＶＤ法が、上のＸＰＳおよびＮＭＲスペクトルの両方
によって示された通り、Ｓｉ^2-酸化状態のみに対応して
いることは言うまでもない。これに全く反して、Ｓｉ^3-
およびＳｉ^4-酸化状態は、先行技術のＰＥＣＶＤ膜中に
存在する。これらのより高い酸化状態は、比較的薄い膜
においてさえ膜亀裂に至らしめる増加した応力の膜の原
因になり、また写真印刷用途のために重要な特性である
感光性が低下した膜の原因になる。

【００７１】これらの例によって示した通り、本発明の
熱分解ＣＶＤ膜の構造におけるＰＤＭＳ標準膜との類似
性は、プラズマＣＶＤプロセスにおける電子衝撃および
イオン衝撃の事象がシリコーン膜のＣＶＤ生成のために
不可欠ではないという本発明がもたらした認識を実証し
ている。本発明の熱分解ＣＶＤシリコーン膜が汎用ＰＤ
ＭＳおよび従来のＰＥＣＶＤシリコーン膜の両方とは構
造において異なることが見出されている。詳しくは、本
発明の熱分解膜は、Ｓｉ−Ｓｉ結合によって架橋してい
るＰＤＭＳ鎖の領域を含むことで異なる。この構成は、
膜の亀裂を伴わずに膜の機械的靭性をもたらす。さら
に、従来のＰＥＣＶＤシリコーン膜とは異なり、熱分解
シリコーン膜中に存在する唯一の酸化状態はＳｉ²⁺であ
る。この状態は、大気による経時変化に対する膜の耐性
を改善し、また膜に高い感光性を付与する。

【００７２】本発明のシリコーン熱分解ＣＶＤ法の追加
の利点は、ＰＥＣＶＤ法において代表的な膜蒸着速度に
比べた高い膜蒸着速度であることが見出されている。従
来のシリコーンＰＥＣＶＤ法の蒸着速度は、一般に、約
１μｍ／分未満、速くとも１．６１μｍ／分であると報
告されてきた。これに全く反して、熱分解ＣＶＤ法の条
件は、約２．５μｍ／分以上程度の高いシリコーン膜蒸
着速度を可能にする。この高い蒸着速度は、例えば、製
造環境において実用的な蒸着時間を可能にすることが決
定的に重要な多くの用途に向いている。

【００７３】本発明は、膜蒸着過程中に原位置で膜の材
料特性を個別化するために考案されたハイブリッドＰＥ
ＣＶＤ／熱分解ＣＶＤ蒸着法であるシリコーン蒸着技術
の追加の種類を提供する。本発明によるこうした方法の
第１の例において、それぞれの期間がＰＥＣＶＤ条件お
よび熱分解熱ＣＶＤ条件の一方または両方を用いる２つ
以上の蒸着期間を形成する。例えば、最初の蒸着期間
中、連続またはパルスプラズマＣＶＤ条件の一方が提供
され、その後、成長段階期間中、熱分解ＣＶＤ条件単独
またはＰＥＣＶＤ条件を併用した熱分解ＣＶＤ条件が提
供され、その後、連続またはパルスプラズマＣＶＤ条件
が提供される最終期間が提供される。

【００７４】この例の３期間プロセスなどのプロセス
は、幾つかの利点をもたらす。第一に、プラズマ励起条
件における固有の電場バイアスに起因して、イオン衝撃
が例えば、基板またはその他の構造体上への気体化学種
の蒸着の開始を助ける。これは次に、下にある基板表面
または構造体表面への蒸着膜の接着を強化する。従っ
て、プラズマプロセスによってもたらされるイオン、中
性およびフリーラジカルの発生は、膜の核形成を助ける
と共に、膜の接着を強化するために蒸着の開始において
有利に用いることができる。ＰＥＣＶＤ蒸着条件の膜表
面の粗さ特性も接着を助ける。

【００７５】逐次成長段階中に、プラズマは消滅し、モ
ノマーの熱分解が始まることにより、熱プロセスのみ
が、基板または構造体の表面上で重合する反応性気体化
学種を生じさせる。

【００７６】熱ＣＶＤ成長期間中に、膜の特性を更に個
別化することができる。例えば、架橋を高めるため、ま
たは深さによって膜特性を別に変更するために、１つ以
上の短い部分期間にわたりプラズマを生かすことができ
る。あるいは、継続期間の全体または成長期間の継続期
間の一部のいずれかの間、比較的電力のプラズマを維持
することができる。部分期間プラズマシーケンスによっ
て生じた結果と類似の結果は、ここで、対応して比較的
低いレベルのイオンの結果として達成される。開始期間
の場合のように、連続またはパルスＰＥＣＶＤのいずれ
かを選択して用いることができる。熱分解ＣＶＤ過程中
に低電力プラズマを用いることは、被覆しようとしてい
る構造体および成長している膜のＵＶ衝撃が膜成長中の
滅菌環境の維持を助ける生物医学的用途のために有益で
ある可能性がある。

【００７７】最終蒸着プロセス期間中、一例の想定にお
いて、蒸着サイクルの終了までプラズマ条件が提供され
る。これは、シリコーン膜上に後で蒸着しようとする二
次膜材料の接着を一般に強化する蒸着トップコート表面
トポロジーをもたらす。この最終蒸着プロセス期間にお
いて、膜表面接着特性を改善するために、供給気体組成
も選択することができる。例えば、接着力につながるト
ポロジーおよび化学的特性を有すると共に、耐酸化性な
どの化学安定性をもたらす膜表面を形成するために、酸
素および／または珪素を含む気体を供給気体組成物に添
加することができる。

【００７８】ここで記載した３期間蒸着プロセスは、本
発明により考慮されている広範囲のプロセス変形の一例
にすぎない。当業者が認めるように、膜が蒸着するにつ
れてシリコーン膜の個別化を達成するために、熱分解Ｃ
ＶＤ条件とＰＥＣＶＤ条件のその他の組合せを用いるこ
とができる。架橋度、ダングリングボンドの密度、およ
び所定の膜に対して必要なその他の特性を熱分解ＣＶＤ
プロセスおよびＰＥＣＶＤプロセスの併用によって制御
することができる。蒸着速度もＰＥＣＶＤおよび熱分解
ＣＶＤの併用によって制御することができる。例えば、
ＰＥＣＶＤ条件と熱分解ＣＶＤ条件を同時に提供するこ
とにより、蒸着速度を高めることができる。

【００７９】どんな逐次条件または連続条件を用いると
しても、それらは、好ましくは、所定の用途に対する膜
の要件に基づいて選択される。例えば、ＰＥＣＶＤ条
件、熱分解ＣＶＤ条件およびその後のＰＥＣＶＤ条件の
３期間プロセスは、下の基板または層と、熱分解ＣＶＤ
条件の特性を有するシリコーン膜と、上の層との間で漸
変界面を生成させるために用いることができる。これ
は、異なる機械的および化学的条件に適応するために下
方界面および上方界面の個別化を可能にする。当業者が
認めるように、本発明により提供される組合せプロセス
によって、多くの他の膜構成に対応することができる。

【００８０】上述し図１に概略的に示した蒸着チャンバ
の例は、交互および同時のＰＥＣＶＤおよび熱分解ＣＶ
Ｄプロセス条件を可能にする構成を提供する。活動状態
のＰＥＣＶＤ期間中、チャンバ圧力を調節することがで
きるが、多くのプロセスの場合、熱分解ＣＶＤプロセス
条件向けの約０．０１〜約２トール（約１．３３〜２６
６Ｐａ）の間のチャンバ圧力が適切である。同様に、先
駆物質および追加の一切の供給気体の流速をＰＥＣＶＤ
期間向けに調節することができるが、多くの用途の場
合、０〜約３０ｓｃｃｍの間の熱分解期間向けの流量が
適切である。アルゴン、酸素、アンモニアまたはその他
の適する供給気体をＰＥＣＶＤプロセス期間中にモノマ
ー化学種と共に添加することができる。シリコーン膜を
蒸着させようとする構造体の温度は、好ましくは、例え
ば、図１の水冷システムを用いて熱分解およびＰＥＣＶ
Ｄプロセス期間の両方の間制御される。約−１５℃〜約
１７５℃の間の構造体温度は好ましい。プラズマ励起
は、図１の構成の場合のようにＲＦ励起として、あるい
はその他の適するいずれかの励起機構、例えば、電極板
の容量結合によって形成することができる。シリコーン
膜を蒸着している構造体は、プラズマプロセス期間中、
接地電位または浮遊電位を含む約−４００Ｖ〜約＋４０
０Ｖの間の電位に保持するべきである。接地電位または
浮遊電位は好ましい。従って、構造体を支持する下方電
極は、例えば、図１に示した構成における電極を接地す
ることにより、プラズマ蒸着期間中に対応する電位に設
定される。

【００８１】上で説明したように、連続プラズマおよび
パルスプラズマ励起機構の両方をＰＥＣＶＤプロセス期
間向けに用いることができる。連続ＰＥＣＶＤ条件下に
おいて、ＲＦまたはその他のプラズマ励起機構は、ＰＥ
ＣＶＤ期間中に実質的に一定に維持される。パルスＰＥ
ＣＶＤ蒸着条件下において、本発明によると、チャンバ
内に導入される供給気体にかけられるＲＦまたはその他
のプラズマ励起は経時的に脈動する。換言すると、ＲＦ
励起電力は、連続プラズマ励起としてかけるのではな
く、選択された動作周期に従って交互にオンオフされ
る。このパルスプラズマ励起技術は、連続プラズマ蒸着
プロセスで典型的であるよりもはるかに広い範囲のプロ
セス制御を可能にし、従って、膜特性の微調節が必要な
幾つかの用途に対して好ましい。本発明において、プラ
ズマ励起のオン時間は、０〜約１秒の間であり、プラズ
マ励起のオフ時間は、０〜約１０秒の間である。好まし
くは、プラズマ励起のオン時間は、約１００ミリ秒未満
であり、プラズマ励起のオフ時間は、１０００ミリ秒未
満である。

【００８２】プラズマ励起のオン時間中、上述したよう
に、プラズマの電子およびイオンの相互作用特性は、蒸
着チャンバ内で帯電反応性先駆物質環境を生じさせる。
プラズマ励起のオフ時間中、追加の帯電粒子も反応性中
性化学種も生成せず、オン時間中に生成したイオン、オ
ン時間中に生成した反応性中性化学種よりも迅速に消滅
する。その結果、オン時間中、反応性化学種は構造体上
に蒸着し重合し、構造体のＵＶ照射に加えて、イオンは
構造体に衝撃を与える一方で、オフ時間中、著しいイオ
ン衝撃は起きない。パルスＰＥＣＶＤ条件および熱分解
条件が同時に維持される場合、熱分解プロセスは、サイ
クル全体の間に、プラズマ励起オフ時間の間でさえ、反
応性であるが非帯電中性の化学種を連続で生成させる。

【００８３】よく認められるように、ＰＥＣＶＤプロセ
スは、基本的に、蒸着中におけるイオン衝撃の結果とし
ての競争蒸着−剥離プロセスからなる。本発明のパルス
ＰＥＣＶＤ法によって、適度な膜蒸着速度が、小さいプ
ラズマ励起オン−オフ時間比においてさえ維持されるこ
とが見出された。これは、各パルス動作周期のプラズマ
励起オン時間中に生成した反応性中性化学種がパルス動
作周期のオフ時間中におそらく十分長く残存して、膜成
長反応がこの時間中に蒸着を促進することを示してい
る。従って、パルスＰＥＣＶＤプロセスは、適度な蒸着
速度を実質的に維持しつつ被覆される構造体のイオン衝
撃の程度を減少させる。

【００８４】本発明により形成することができるシリコ
ーン膜の用途を考慮して、サブミクロンの機能を有する
形状的に複雑な三次元構造体上に相似シリコーン被膜を
蒸着させることができる。上述したように、ワイア、プ
ローブ、ミクロリボン、生物医学的デバイスなどの移植
用デバイスおよびその他のこうした構造体を本発明の方
法によって効果的に被覆することができる。例えば、プ
ローブ、接合面、電気リード線およびその他の部品を含
む完全神経学的電極アセンブリを本発明の方法によって
被覆することができる。櫛形嵌合導電トラックおよびミ
クロリボンアレイなどの複雑な相互結線を同様に被覆す
ることができる。蒸着過程中の下方電極上での構造体構
成の支持に関連して上述した広範囲の構造体をさらに考
慮している。

【００８５】本発明により生成したシリコーン膜は、さ
らに、光学デバイス上の保護被膜として、およびライト
ガイドなどの光学部品の製造のための準基板として用い
ることができる。シリコーン膜は、さらに、選択透過性
気体分離膜の製造において用いることができる。本発明
により生成したシリコーン膜は、さらに、半導体素子製
造プロセスにおける誘電体として用いることができる。
例えば、１９９９年３月３０日に特許されたグリーソン
（Ｇｌｅａｓｏｎ）らによる米国特許番号５，８８８，
５９１「ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎｏｆＦｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎＰｏｌｙ
ｍｅｒＴｈｉｎＦｉｌｍｓ」に記載された中間層誘
電体製造プロセスも本発明のシリコーン膜によって対応
することができ、この特許の全体を本願に引用して援用
する。

【００８６】本発明により可能になる一つの重要な用途
は、半導体ミクロ二次加工（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａ
ｔｉｏｎ）における写真印刷プロセス用のＣＶＤフォト
レジストとしての本発明の熱分解ＣＶＤ膜の用途であ
る。こうした用途において、熱分解ＣＶＤ膜は従来の液
体フォトレジストを置き換えることができる。従来のフ
ォトレジスト材料は、液体回転被覆プロセスによってミ
クロ二次加工（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）ウ
ェハに塗布される。このプロセスにおいて、一般に、実
際にウェハ上に分配された材料の数％のみがウェハ上に
維持されて、フォトレジスト層を形成し、残りの材料は
除去される。生じた廃溶液は、例えば、高分子材料、感
光剤および溶剤を含有し、燃焼に対して揮発性であると
共に、作業員の取り扱いに対して不安全でありうる。こ
れらおよびその他の配慮に基づいて、液体回転フォトレ
ジストは、こうして、一般に最適状態には及ばないと考
えられる。

【００８７】本発明によると、上述した本発明のプロセ
ス条件下で生成した熱分解ＣＶＤ膜は、従来の液体回転
フォトレジストの代わりに用いられる「乾燥」フォトレ
ジスト膜として用いることができる。対応して、本発明
は、回転フォトレジストと共に用いられる従来の湿り現
像ステップの代わりに「乾燥」プラズマエッチングパタ
ーン転写ステップを用いる写真印刷プロセスシーケンス
を提供する。これは、従来の液体フォトレジスト処理に
付随する環境障害の排除を可能にし、改善されたプロセ
ス効率および性能を可能にする。

【００８８】本発明によると、熱分解ＣＶＤ膜は、写真
印刷を行おうとする例えば、シリコンウェハまたはその
他の基板上に蒸着される。得られたフォトレジスト層
は、好ましくは、ウェハ表面トポロジーを覆い、その後
の処理ステップに耐えるために十分な厚さであるが、サ
ブミクロン規模の機能のパターン化を可能にするために
十分に薄い。これは、従来の回転液体フォトレジスト膜
に適さない寸法を有するものを含む広範囲の基板上に乾
燥フォトレジストを形成することを可能にする。ハイブ
リッドＰＥＣＶＤ／熱分解ＣＶＤ蒸着シーケンスは、ウ
ェハ上の膜の接着特性を改善すると共に、膜の厚さによ
って膜の酸化状態を調整するために、上述した通り実施
することができる。

【００８９】フォトレジスト膜と蒸着後に、パターン化
する放射線に膜を照射して、膜の選択された領域を光酸
化し架橋する。こうした放射線は、レーザー、電子ビー
ム、イオンビームまたはその他の適する放射線源によっ
て供給することができる。フォトレジスト膜上に必要な
パターンを直接「書き込む」ために、集束ビーム源を用
いることができる一方で、必要なパターンを形成するた
めに配置された透明部分と不透明部分のパターンを含む
光学マスクを通して広い放射線照射場を投じるためにブ
ロードビーム源を用いることができる。光学印刷のため
の代表的なマスクは、電子ビーム源および従来の回転塗
布フォトレジストを用いてクロム（ｃｈｒｏｍｅ）を上
にパターン化する、例えば、水晶板から形成される。電
子ビームまたはイオン−ビームを用いる投影印刷のため
に、ステンシルマスクを用いることができる。

【００９０】照射放射線は、好ましくは、フォトレジス
ト層の上方表面領域において実質的に吸収される波長で
あると共に、好ましくは、その後のプラズマエッチング
ステップ中に照射された表面領域のエッチングを妨げる
のに有効な程度にこうした表面領域を架橋するために十
分な総線量で放射される。例えば、約１９３ｎｍの放射
線を用いることができる。当業者が認めるように、広範
な照射ツール、例えば、エキシマレーザー、および広範
囲の照射波長を本発明の熱分解ＣＶＤフォトレジストと
共にうまく用いることができる。実際に、フォトレジス
トを効果的に架橋または光酸化して、選択的なエッチン
グバリアを形成できるいかなる照射源も本発明によって
考慮されている。例えば、２４８ｎｍ、１５７ｎｍ、１
２６ｎｍ、１３ｎｍの放射線またはＥＵＶ範囲のその他
の放射線および従来の短波長Ｘ線はすべて、照射放射線
になりそうなものである。ｉ−ライン、すなわち、３６
５ｎｍの放射線、およびその他の範囲の放射線も適す
る。交互源、例えば、イオンビーム、電子ビームまたは
その他の照射機構は更に考慮されている。放射線に照射
されたフォトレジスト膜の領域を実際に除去するため
に、極めて高い放射線レベルを用いることができる。こ
の想定では、自己現像ポジティブトーン写真印刷プロセ
ス、すなわち、別個の現像ステップを要しないプロセス
をもたらすことが可能である。

【００９１】膜の選択された領域を光酸化するためのフ
ォトレジスト膜の照射後に、必要なパターンが膜に転写
される。これは、例えば、従来の反応イオンエッチング
システム中の酸素を含むプラズマにレジストをさらすこ
とにより達成される。酸素プラズマは、酸化されなかっ
た膜領域と反応し、こうした領域をエッチングし、よっ
てこうした領域を除去する。これに反して、二酸化珪素
に極めて近い組成を有する光酸化された領域はエッチン
グされない。その結果、光酸化されたフォトレジスト領
域はプラズマステップ後にそのまま残り、基板上にフォ
トレジストパターンを生じる。

【００９２】パターン転写を達成するために、適するあ
らゆるエッチングシステム、例えば、一定範囲のプラズ
マエッチングシステムおよびプラズマ化学を用いること
ができる。当業者が認めるように、フォトレジスト膜
は、特に選択されたエッチングシステムにある程度合わ
せることができる。しかし、一般に、高イオン密度源の
みが酸素プラズマ単独を用いてエッチング残査のない異
方性フォトレジストパターンを生じさせることができ
る。

【００９３】必要な選択度に応じて、プラズマエッチン
グ源電力は、例えば、約１０００Ｗ〜２５００Ｗの間に
及ぶことが可能であり、チャック電力は、例えば、約１
０Ｗ〜２００Ｗの間に及ぶことが可能であり、圧力は、
０．５ミリトール〜５ミリトール（６６．５ミリＰａ〜
６６５ミリＰａ）の間に及ぶことが可能であり、温度
は、約−１００℃〜２５℃の間に及ぶことが可能であ
り、酸素流量は、例えば、約１０ｓｃｃｍ〜２００ｓｃ
ｃｍの間で異なることが可能である。エッチングプロセ
スのその他の変形において、酸素以外のエッチング化学
種、例えば、Ｃｌ₂、ＨＢｒ、ＳＯ₂またはＮ₂を用いる
ことができる。平行板エッチングシステムに加えて、別
法において、誘導結合プラズマシステム（ＩＣＰ）また
は変成器結合プラズマシステム（ＴＣＰ）を用いること
ができる。単一ウェハ処理の速度が製造環境に対する問
題である場合、高度なＲＩＥシステムが必要である。よ
り高速のエッチング速度をこうした高度なシステムにお
いて達成することができる。

【００９４】乾燥プラズマエッチング現像ステップの完
了時に、放射線照射によって光酸化されなかったフォト
レジスト膜の部分は除去され、光酸化された部分のみが
そのまま残る。二酸化珪素の組成に近いこれらの残留部
分は、その後、ドーパント拡散またはエッチングステッ
プなどの後続の製造処理のためのマスクとして用いるこ
とができる。

【００９５】認めることができるように、上述の酸素プ
ラズマエッチングプロセスのような広範な乾燥現像プロ
セスおよびその他の現像プロセスは、照射されたシリコ
ーン膜をパターン化するために用いることができる。例
えば、超臨界ＣＯ₂現像プロセス、より旧来の溶剤系現
像プロセスまたはその他の現像技術を用いることができ
る。

【００９６】本発明によると、すべての写真印刷処理ス
テップは、単一チャンバ環境またはチャンバ群内で実施
することができる。こうした装置は、全シーケンスの
間、ウェハをチャンバ環境内に維持し、ステップ間で周
囲環境にさらさない写真印刷シーケンスを可能にする。
これは、酸化または汚染しがちなウェハ材料、あるいは
手で扱うのに向いていないウェハ材料に対する特定の利
点を有する。液体フォトレジスト回転被覆、液体現像写
真印刷ステップに対する必要性を排除することによっ
て、本発明は、こうした密閉処理環境を可能にする。認
めることができるように、本発明の写真印刷プロセスを
含む多段階製造シーケンスにおいて、チャンバ群構成を
用いることにより、写真印刷ステップを含む製造シーケ
ンスのすべてのステップを真空内で実施することができ
る。高品質界面および低汚染レベルは、こうした想定に
よって可能となる。

【００９７】本発明の熱分解フォトレジスト膜は、一般
原則としてＣＶＤ先駆物質気体を従来の液体フォトレジ
スト溶液よりも高い程度に精製することができる点で更
に区別される。その結果、ＣＶＤフォトレジストは、ナ
トリウムなどの不純物によるフォトレジスト汚染をより
少なくすることができる。さらに、ＣＶＤプロセスは、
一般に、経時的な液体フォトレジスト溶液の劣化から生
じうる保存寿命の短縮を被らない。本発明により提供さ
れる熱分解ＣＶＤフォトレジスト膜は、こうして、多く
の態様において従来の液体フォトレジストよりも優れて
いる。

【００９８】前述したことから、本発明により提供され
る熱分解化学蒸着法が、プラズマ強化化学蒸着プロセス
によって生成した膜よりも改善された機械的一体性およ
び向上した感光性によって特徴付けられる熱分解ＣＶＤ
シリコーン膜の形成を可能にする。本発明の方法は、プ
ラズマプロセスの電子衝撃、イオン衝撃およびＵＶ照射
の事象特性を排除することにより、閉じ込められたフリ
ーラジカルなどの膜の欠点を排除し、プラズマ重合膜の
特性である経時変化特性を排除する。本発明の熱分解Ｃ
ＶＤシリコーン膜は、広範な用途を作り出すと共に、ミ
クロ二次加工（ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）写
真印刷用の乾燥蒸着フォトレジスト膜として優れてい
る。もちろん、当業者が、技術に関する本文書の精神と
範囲を逸脱せずに上述した蒸着プロセス例に対する種々
の修正および追加をなしうることは認められる。従っ
て、本明細書によって与えられるべく要求する保護が、
主題クレームおよび明瞭に本発明の範囲内のそのすべて
の均等物に及ぶものと解することは理解されるべきであ
る。

【表１】［図面の簡単な説明］

【図１】本発明によるシリコーン膜の熱分解化学蒸着
法を実施するための化学蒸着システムの例を示す概略図
である。

【図２】図１の化学蒸着システムにモノマーガスを導
入するための気体送出システムの例である。

【図３】本発明による熱分解のために用いられるホッ
トフィラメントの形状の例である。

【図４】熱分解化学蒸着の均一性を高めるために本発
明によって提供される回転ホットフィラメントシステム
の例である。

【図５】図５Ａは、液体シリコーン二次標準、ＰＤＭ
Ｓとして知られているポリ（ジメチルシロキサン）に対
するフーリエ変換赤外線分光計スペクトルである。図５
Ｂは、本発明により生成したシリコーン膜に対するフー
リエ変換赤外線分光計スペクトルである。

【図６】本発明により生成したシリコーン膜に対する
²⁹Ｓｉ核磁気共鳴分光計スペクトルである。

【図７】液体シリコーン二次標準、ＰＤＭＳとして知
られているポリ（ジメチルシロキサン）に対する²⁹Ｓｉ
核磁気共鳴分光計スペクトルである。

【図８】Ｄ₄として知られている純オクタメチルシク
ロテトラシロキサンに対する²⁹Ｓｉ核磁気共鳴分光計ス
ペクトルである。

【図９】先行技術のプロセスによって生成したシリコ
ーン膜に対する²⁹Ｓｉ核磁気共鳴分光計スペクトルであ
る。

【符号の説明】

１０化学蒸着チャンバ、１２ステンレススチール容
器、１４モノマー供給口、１６排気吸引口、１７
観察口、１８電極側上方電極、２０接地側下方電
極、２２基板、２４接地結線、２６冷却ループ、
２８冷却コイル、３０電源機構、３４パルス発生
器、３６オシロスコープ、５６吸引系、５８ルー
ツブロア、６０ポンプ、６２圧力変換器、６６フ
ィードバックループ、６８ホットフィラメント、７０
直流電圧源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者クワンマイケルシーアメリカ合衆国カリフォルニア州マウンテンビューイーストイーアイカミノリール 870 ＃74 (56)参考文献特開平７−122552（ＪＰ，Ａ) 特開平１−270872（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 H01L 21/205 H01L 21/31 - 21/32 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】反応性気相の温度より低い温度であると
共に、前記反応性気相中のオルガノシリコン分子フラグ
メントが構造体表面上に蒸着するために十分低い温度に
実質的に前記構造体表面を維持しながら、前記オルガノ
シリコン分子フラグメントを含みイオンの発生も電子の
発生も実質的にない前記反応性気相に前記構造体表面を
さらすステップを含む、前記構造体表面上にシリコーン
膜を形成する方法。
【請求項２】その条件がシリコーン膜を上に形成させ
ようとする構造体表面の付近でオルガノシリコン分子フ
ラグメントを含み発生したイオンも電子も実質的に含ま
ない反応性気相を生じさせるとして特徴付けられる熱分
解環境にオルガノシリコン化合物をさらすステップと、前記反応性気相が前記構造体表面の付近にある間、前記
熱分解環境の温度より低い温度であると共に、前記反応
性気相の前記オルガノシリコン分子フラグメントが前記
構造体表面上に蒸着するために十分低い温度に実質的に
前記構造体表面を維持するステップと、を含む、前記構
造体表面上にシリコーン膜を形成する方法。
【請求項３】前記オルガノシリコン化合物がシロキサ
ンを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記オルガノシリコン化合物がオクタメ
チルシクロテトラシロキサンを含む、請求項２に記載の
方法。
【請求項５】前記熱分解環境が抵抗加熱された導電フ
ィラメントを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】前記反応性気相が約２００℃より高く、
前記熱分解環境から熱電子放出を引き起こす温度より低
い温度によって特徴付けられる、請求項１に記載の方
法。
【請求項７】前記熱分解環境が約２００℃より高く、
前記熱分解環境から熱電子放出を引き起こす温度より低
い温度によって特徴付けられる、請求項２に記載の方
法。
【請求項８】前記構造体表面を約１７５℃未満の温度
に維持する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項９】前記構造体が一定長さのワイヤを含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項１０】前記構造体が中性プローブを含む、請
求項１または２に記載の方法。
【請求項１１】前記構造体がミクロ二次加工基板を含
む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１２】前記構造体がシリコンウェハを含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項１３】前記構造体が移植用生物医学的デバイ
スを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１４】前記構造体が神経学的電極アセンブリ
を含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項１５】プラズマ環境にオルガノシリコン化合
物をさらす最初のステップを更に含む、請求項２に記載
の方法。
【請求項１６】プラズマ環境にオルガノシリコン化合
物をさらす最終ステップを更に含む、請求項２に記載の
方法。
【請求項１７】前記熱分解環境にオルガノシリコン化
合物をさらすステップがプラズマ環境にオルガノシリコ
ン化合物を同時にさらすことを更に含む、請求項２に記
載の方法。
【請求項１８】前記プラズマ環境を連続プラズマ励起
電力によって発生させる、請求項１５、１６または１７
いずれかに記載の方法。
【請求項１９】プラズマ励起電力をかける期間とプラ
ズマ励起電力をかけない期間との交互期間を有する励起
動作周期によって特徴付けられるプラズマ励起電力によ
って前記プラズマ環境を発生させる、請求項１５、１６
または１７のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】前記構造体表面を前記熱分解環境の温
度よりも実質的に低い温度に維持するステップが、必要
な厚さのシリコーン膜を前記構造体表面上に蒸着させる
ために選択された時間にわたり基板を前記低い温度に維
持するステップを含み、蒸着されたシリコーン膜を放射
線のパターンに照射し、前記放射線のパターンに対応す
るシリコーン膜の部分をエッチングする最終ステップを
更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項２１】照射済みシリコーン膜の部分をエッチ
ングするステップが、その条件がシリコーン膜の部分を
エッチングするために選択されたプラズマ環境に前記照
射済みシリコーン膜をさらすことを含む、請求項２０に
記載の方法。
【請求項２２】プラズマエッチング環境に照射済み膜
をさらすステップが、酸素を含むプラズマ環境に前記照
射済みシリコーン膜をさらすことを含む、請求項２１に
記載の方法。
【請求項２３】前記放射線のパターンにシリコーン膜
を照射するステップが、パターン化マスクを通して前記
シリコーン膜を波長約１０ｎｍ〜約４００ｎｍの間の放
射線に照射することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】前記必要な厚さのシリコーン膜を前記
構造体表面上に蒸着させるために選択された時間にわた
り前記基板を前記低い温度に維持するステップと、前記
シリコーン膜を放射線のパターンに照射するステップ
と、前記シリコーン膜の部分をエッチングするステップ
と、をすべて、前記基板を各ステップ間で周囲環境にさ
らすことなく、逐次前記基板上で実施する、請求項２０
に記載の方法。