JPH05234987A - フッ素樹脂膜の形成方法 - Google Patents
フッ素樹脂膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH05234987A JPH05234987A JP3628692A JP3628692A JPH05234987A JP H05234987 A JPH05234987 A JP H05234987A JP 3628692 A JP3628692 A JP 3628692A JP 3628692 A JP3628692 A JP 3628692A JP H05234987 A JPH05234987 A JP H05234987A
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- Japan
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- film
- resin film
- ions
- fluororesin film
- fluororesin
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、フッ素樹脂膜の形成方法に関し、
プラズマ重合法で基板上に直接形成した膜の耐熱性及び
誘電率を向上させることができる方法の提供を目的とす
る。 【構成】 形成したフッ素樹脂膜に混入炭素ラジカル又
はイオンとの化学反応に有効なイオンを注入する。
プラズマ重合法で基板上に直接形成した膜の耐熱性及び
誘電率を向上させることができる方法の提供を目的とす
る。 【構成】 形成したフッ素樹脂膜に混入炭素ラジカル又
はイオンとの化学反応に有効なイオンを注入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素樹脂膜の形成方
法に関する。より詳しく言えば、本発明は、半導体装置
の絶縁膜あるいはマルチチップモジュールの多層配線部
分の絶縁膜として有望視されているプラズマ重合による
フッ素樹脂膜の形成方法に関する。
法に関する。より詳しく言えば、本発明は、半導体装置
の絶縁膜あるいはマルチチップモジュールの多層配線部
分の絶縁膜として有望視されているプラズマ重合による
フッ素樹脂膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】フッ素樹脂は、他の有機樹脂と比べて耐
熱性、電気的特性（高抵抗、低誘電率）、耐薬品性等に
優れていることから、工業的に有用な材料である。その
ため、エレクトロニクス産業においては絶縁膜としての
利用が考えられている。
熱性、電気的特性（高抵抗、低誘電率）、耐薬品性等に
優れていることから、工業的に有用な材料である。その
ため、エレクトロニクス産業においては絶縁膜としての
利用が考えられている。
【０００３】フッ素樹脂の合成方法としては、懸濁重合
法や乳化重合法が広く知られている。ところが、これら
の重合法で合成された樹脂からエレクトロニクス産業で
使用される絶縁膜を形成するためには、手間のかかる多
数の工程を経て基板上に樹脂膜を塗布しなくてはならな
い。
法や乳化重合法が広く知られている。ところが、これら
の重合法で合成された樹脂からエレクトロニクス産業で
使用される絶縁膜を形成するためには、手間のかかる多
数の工程を経て基板上に樹脂膜を塗布しなくてはならな
い。
【０００４】それに対して、プラズマ重合法は、膜厚が
数nmから数μｍ程度までの薄膜を固体表面上に直接形成
することができる。このことから、最近では、一般式Ｃ
k Ｆ m Ｈn （式中のｋ＝１〜６，ｍ＝１〜１４，ｎ＝０
〜１２）で示される化合物を原料としてプラズマ重合法
により基板上に形成されたフッ素樹脂の薄膜を、半導体
装置の絶縁膜やマルチチップモジュールの多層配線部分
の絶縁膜に用いることが提案されている。
数nmから数μｍ程度までの薄膜を固体表面上に直接形成
することができる。このことから、最近では、一般式Ｃ
k Ｆ m Ｈn （式中のｋ＝１〜６，ｍ＝１〜１４，ｎ＝０
〜１２）で示される化合物を原料としてプラズマ重合法
により基板上に形成されたフッ素樹脂の薄膜を、半導体
装置の絶縁膜やマルチチップモジュールの多層配線部分
の絶縁膜に用いることが提案されている。
【０００５】これまでのプラズマ重合法によるフッ素樹
脂膜は、減圧下の反応容器内に上述の如き原料化合物、
又は原料化合物と水素ガスとを導入し、電圧を印加して
プラズマ放電を発生させることによって基板上に形成さ
れていた。
脂膜は、減圧下の反応容器内に上述の如き原料化合物、
又は原料化合物と水素ガスとを導入し、電圧を印加して
プラズマ放電を発生させることによって基板上に形成さ
れていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】フッ素樹脂は一般に耐
熱性、電気的特性、耐薬品性等が優れてはいるものの、
プラズマ重合法で合成したフッ素樹脂は、以前から行わ
れてきた懸濁重合法や乳化重合法により合成したフッ素
樹脂よりも耐熱性及び誘電率の点では劣っている。
熱性、電気的特性、耐薬品性等が優れてはいるものの、
プラズマ重合法で合成したフッ素樹脂は、以前から行わ
れてきた懸濁重合法や乳化重合法により合成したフッ素
樹脂よりも耐熱性及び誘電率の点では劣っている。
【０００７】その理由は、プラズマ重合法により形成さ
れたフッ素樹脂膜中には原料化合物に由来する炭素のラ
ジカルやイオンが多く含まれていて、これらが、化学的
に不安定であることから大気中において容易に酸化され
てしまうからである。酸化によって生成したカルボニル
（ＣＯ）基は、加熱によって分解されやすいためフッ素
樹脂膜の耐熱性を低下させる原因となり、またその双極
子モーメントのためフッ素樹脂膜の誘電率を上昇させる
原因となる。
れたフッ素樹脂膜中には原料化合物に由来する炭素のラ
ジカルやイオンが多く含まれていて、これらが、化学的
に不安定であることから大気中において容易に酸化され
てしまうからである。酸化によって生成したカルボニル
（ＣＯ）基は、加熱によって分解されやすいためフッ素
樹脂膜の耐熱性を低下させる原因となり、またその双極
子モーメントのためフッ素樹脂膜の誘電率を上昇させる
原因となる。
【０００８】従って、プラズマ重合法で合成したフッ素
樹脂膜をエレクトロニクス産業において絶縁膜として利
用するためには、膜中に残留している炭素ラジカルやイ
オンの量を低減して膜特性の向上を図ることが不可欠で
ある。
樹脂膜をエレクトロニクス産業において絶縁膜として利
用するためには、膜中に残留している炭素ラジカルやイ
オンの量を低減して膜特性の向上を図ることが不可欠で
ある。
【０００９】こうしたことから、本発明は、プラズマ重
合法によるフッ素樹脂膜の形成において、形成した膜の
耐熱性及び誘電率を向上させることができる方法を提供
することを目的とする。
合法によるフッ素樹脂膜の形成において、形成した膜の
耐熱性及び誘電率を向上させることができる方法を提供
することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のフッ素樹脂膜の
形成方法は、減圧した反応容器内に一般式Ｃk Ｆm Ｈ n
（式中のｋ＝１〜６，ｍ＝１〜１４，ｎ＝０〜１２）で
示される化合物、又はこの化合物と水素ガスとを導入
し、電圧の印加によりプラズマ放電を発生させて基板上
にフッ素樹脂膜を形成する方法において、フッ素樹脂膜
の形成後、該フッ素樹脂膜に混入している炭素ラジカル
又はイオンとの化学反応に有効なイオンをこの膜に注入
することを特徴とする。
形成方法は、減圧した反応容器内に一般式Ｃk Ｆm Ｈ n
（式中のｋ＝１〜６，ｍ＝１〜１４，ｎ＝０〜１２）で
示される化合物、又はこの化合物と水素ガスとを導入
し、電圧の印加によりプラズマ放電を発生させて基板上
にフッ素樹脂膜を形成する方法において、フッ素樹脂膜
の形成後、該フッ素樹脂膜に混入している炭素ラジカル
又はイオンとの化学反応に有効なイオンをこの膜に注入
することを特徴とする。
【００１１】本発明の方法は、反応容器でプラズマ重合
によりフッ素樹脂膜を形成後、その膜を形成した基板
を、好ましくは混入炭素ラジカルやイオンの酸化を避け
るため非酸化条件下で、イオン注入装置内に移し、そし
て適当なイオン種をフッ素樹脂膜へ注入することによっ
て都合よく実施することができる。
によりフッ素樹脂膜を形成後、その膜を形成した基板
を、好ましくは混入炭素ラジカルやイオンの酸化を避け
るため非酸化条件下で、イオン注入装置内に移し、そし
て適当なイオン種をフッ素樹脂膜へ注入することによっ
て都合よく実施することができる。
【００１２】フッ素樹脂膜に混入している炭素のラジカ
ルやイオンとの化学反応に有効なイオンの代表例は、Ｂ
Ｆ2 イオンである。膜中に注入されたＢＦ2 イオンはＢ
とＦとに解離して、Ｆが不安定な炭素ラジカルやイオン
と化学結合を形成し、そのため膜中に残留する炭素のラ
ジカルやイオンの量を減少させることができる。ＢＦ 2
以外に本発明の方法において使用するのに適したイオン
種の例として、Ｆイオン等を挙げることができる。
ルやイオンとの化学反応に有効なイオンの代表例は、Ｂ
Ｆ2 イオンである。膜中に注入されたＢＦ2 イオンはＢ
とＦとに解離して、Ｆが不安定な炭素ラジカルやイオン
と化学結合を形成し、そのため膜中に残留する炭素のラ
ジカルやイオンの量を減少させることができる。ＢＦ 2
以外に本発明の方法において使用するのに適したイオン
種の例として、Ｆイオン等を挙げることができる。
【００１３】膜へのイオンの注入量が多くなればなるほ
ど、その膜の耐熱性及び誘電率が向上する。一般には、
１×１０16cm-1以上のイオンを注入すべきであり、１×
１０ 17cm-1以上のイオンを注入するのがより好ましい。
イオン注入量が増加するに従ってそのために必要な操作
時間が極端に長くなることから、注入量の実用的な上限
は１×１０18cm-1程度であると考えられる。
ど、その膜の耐熱性及び誘電率が向上する。一般には、
１×１０16cm-1以上のイオンを注入すべきであり、１×
１０ 17cm-1以上のイオンを注入するのがより好ましい。
イオン注入量が増加するに従ってそのために必要な操作
時間が極端に長くなることから、注入量の実用的な上限
は１×１０18cm-1程度であると考えられる。
【００１４】
【作用】プラズマ重合法で形成したフッ素樹脂膜への混
入炭素ラジカルあるいはイオンとの化学反応に有効なイ
オンの注入は、膜中の炭素ラジカルあるいはイオンとの
化学結合の形成によって膜中の残留炭素ラジカルやイオ
ンの量を低下させ、その結果としてその膜の耐熱性及び
誘電率を向上させる。
入炭素ラジカルあるいはイオンとの化学反応に有効なイ
オンの注入は、膜中の炭素ラジカルあるいはイオンとの
化学結合の形成によって膜中の残留炭素ラジカルやイオ
ンの量を低下させ、その結果としてその膜の耐熱性及び
誘電率を向上させる。
【００１５】
【実施例】次に、実施例により本発明を更に説明する。
【００１６】プラズマ重合装置の反応容器内にシリコン
基板を入れ、フッ素樹脂の成膜を行った（膜厚０．５μ
ｍ）。この時の成膜条件は以下の通りであった。 原料ガス テトラフルオロエチレン（Ｃ2
Ｆ4 ） ガス流量 ３００sccm 反応容器圧力 ０．４Torr 高周波電力 ３００Ｗ 印加周波数 １３．５６MHz 成膜時間 １分
基板を入れ、フッ素樹脂の成膜を行った（膜厚０．５μ
ｍ）。この時の成膜条件は以下の通りであった。 原料ガス テトラフルオロエチレン（Ｃ2
Ｆ4 ） ガス流量 ３００sccm 反応容器圧力 ０．４Torr 高周波電力 ３００Ｗ 印加周波数 １３．５６MHz 成膜時間 １分
【００１７】成膜後、基板をイオン注入装置に移し、そ
してフッ素樹脂膜へ加速電圧１００keV でＢＦ2 イオン
を注入した。イオンの注入量は、１×１０16cm-2と１×
１０ 17cm-2の二通りとした。
してフッ素樹脂膜へ加速電圧１００keV でＢＦ2 イオン
を注入した。イオンの注入量は、１×１０16cm-2と１×
１０ 17cm-2の二通りとした。
【００１８】次いで、これらのイオン注入したフッ素樹
脂膜を大気中に放置しておいてから熱重量分析を行っ
た。得られた熱重量分析曲線を図１に示す。この図に
は、比較のために、イオン注入を行わなかったプラズマ
重合フッ素樹脂膜及び懸濁重合法によるフッ素樹脂の熱
重量分析曲線も示されている。なお、懸濁重合のものは
粉末で測定したものである。
脂膜を大気中に放置しておいてから熱重量分析を行っ
た。得られた熱重量分析曲線を図１に示す。この図に
は、比較のために、イオン注入を行わなかったプラズマ
重合フッ素樹脂膜及び懸濁重合法によるフッ素樹脂の熱
重量分析曲線も示されている。なお、懸濁重合のものは
粉末で測定したものである。
【００１９】図１から明らかなように、プラズマ重合法
で基板上に直接形成されたフッ素樹脂膜は、懸濁重合法
の樹脂から形成された膜に比べて耐熱性が不足するが、
成膜後にＢＦ2 イオンを注入した膜に関しては、イオン
注入量が増加するに従って膜の耐熱性が向上している。
で基板上に直接形成されたフッ素樹脂膜は、懸濁重合法
の樹脂から形成された膜に比べて耐熱性が不足するが、
成膜後にＢＦ2 イオンを注入した膜に関しては、イオン
注入量が増加するに従って膜の耐熱性が向上している。
【００２０】上述の熱重量分析を行った四種類のフッ素
樹脂について、誘電率（１ＭＨ2 ）を測定した。懸濁重
合法のフッ素樹脂粉末の誘電率は２．２、それに対して
プラズマ重合法によるフッ素樹脂膜の誘電率は３．５で
あったが、この膜に１×１０ 16cm-2及び１×１０17cm-2
のＢＦ2 イオン注入を行うと、誘電率はそれぞれ３．０
及び２．６に改善された。
樹脂について、誘電率（１ＭＨ2 ）を測定した。懸濁重
合法のフッ素樹脂粉末の誘電率は２．２、それに対して
プラズマ重合法によるフッ素樹脂膜の誘電率は３．５で
あったが、この膜に１×１０ 16cm-2及び１×１０17cm-2
のＢＦ2 イオン注入を行うと、誘電率はそれぞれ３．０
及び２．６に改善された。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プラズマ重合法で形成されたフッ素樹脂膜に混入してい
る炭素ラジカルやイオンの量を低減することができるの
で、フッ素樹脂膜の耐熱性や誘電率特性を格段に向上さ
せることができる。従って、本発明の方法によって形成
したプラズマ重合法によるフッ素樹脂膜は、半導体装置
の絶縁膜やマルチチップモジュールの多層配線部分の絶
縁膜として用いることが可能になる。
プラズマ重合法で形成されたフッ素樹脂膜に混入してい
る炭素ラジカルやイオンの量を低減することができるの
で、フッ素樹脂膜の耐熱性や誘電率特性を格段に向上さ
せることができる。従って、本発明の方法によって形成
したプラズマ重合法によるフッ素樹脂膜は、半導体装置
の絶縁膜やマルチチップモジュールの多層配線部分の絶
縁膜として用いることが可能になる。
【図１】各種のフッ素樹脂膜の熱重量分析の結果を示す
グラフである。
グラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 減圧した反応容器内に一般式Ｃk Ｆm Ｈ
n （式中のｋ＝１〜６，ｍ＝１〜１４，ｎ＝０〜１２）
で示される化合物、又はこの化合物と水素ガスとを導入
し、電圧の印加によりプラズマ放電を発生させて基板上
にフッ素樹脂膜を形成する方法において、フッ素樹脂膜
の形成後、該フッ素樹脂膜に混入している炭素ラジカル
又はイオンとの化学反応に有効なイオンを注入すること
を特徴とするフッ素樹脂膜の形成方法。 - 【請求項２】 フッ素樹脂膜に注入する前記イオンがＢ
Ｆ2 イオンである、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記イオンの注入量が１×１０16cm-2以
上である、請求項１又は２記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3628692A JPH05234987A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | フッ素樹脂膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3628692A JPH05234987A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | フッ素樹脂膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05234987A true JPH05234987A (ja) | 1993-09-10 |
Family
ID=12465550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3628692A Withdrawn JPH05234987A (ja) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | フッ素樹脂膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05234987A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999057760A1 (fr) * | 1998-05-07 | 1999-11-11 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semiconducteurs |
| EP1035568A1 (en) * | 1997-11-20 | 2000-09-13 | Tokyo Electron Limited | Method of plasma processing |
| US6531409B1 (en) | 1997-12-27 | 2003-03-11 | Tokyo Electron Limited | Fluorine containing carbon film and method for depositing same |
-
1992
- 1992-02-24 JP JP3628692A patent/JPH05234987A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1035568A1 (en) * | 1997-11-20 | 2000-09-13 | Tokyo Electron Limited | Method of plasma processing |
| EP1035568A4 (en) * | 1997-11-20 | 2001-01-31 | Tokyo Electron Ltd | PLASMA PROCESS |
| US6773762B1 (en) | 1997-11-20 | 2004-08-10 | Tokyo Electron Limited | Plasma treatment method |
| US6531409B1 (en) | 1997-12-27 | 2003-03-11 | Tokyo Electron Limited | Fluorine containing carbon film and method for depositing same |
| WO1999057760A1 (fr) * | 1998-05-07 | 1999-11-11 | Tokyo Electron Limited | Dispositif a semiconducteurs |
| US6720659B1 (en) | 1998-05-07 | 2004-04-13 | Tokyo Electron Limited | Semiconductor device having an adhesion layer |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990518 |