JPH09181066A - 電子デバイスの絶縁エレメントとして使用される低誘電率の材料 - Google Patents

電子デバイスの絶縁エレメントとして使用される低誘電率の材料

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JPH09181066A
JPH09181066A JP8295888A JP29588896A JPH09181066A JP H09181066 A JPH09181066 A JP H09181066A JP 8295888 A JP8295888 A JP 8295888A JP 29588896 A JP29588896 A JP 29588896A JP H09181066 A JPH09181066 A JP H09181066A
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dielectric
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Thomas C Rosenmayer
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WL Gore and Associates Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高性能集積回路に必要な極めて低い誘電率を
有し、熱的・機械的安定性を有し、加工が容易な電子デ
バイスの中間層誘電体を提供する。 【解決手段】 集積回路構造体の誘電体エレメントとし
て使用され、４２０℃で０．１５％／分未満の重量減少
と、５μｍ未満の厚さを有するフルオロポリマー又はフ
ッ化ポリマー材料を含む誘電体材料であり、また、この
誘電体エレメントを備えた電子デバイスである。好まし
くは、フルオロポリマー又はフッ化ポリマーの誘電体エ
レメントが約１．９〜約２．２の範囲の誘電率を有し、
厚さが１．５μｍ未満であり、重量減少が４２０℃で
０．０１％／分未満であり、フルオロポリマーがテトラ
フルオロエチレンのホモポリマー又はテトラフルオロエ
チレンのコポリマーである。フルオロポリマー又はフッ
化ポリマーが酸化防止剤、及び二酸化ケイ素をさらに含
み、多孔質であることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広くは、高速集積
回路に関する。より詳しくは、本発明は、限定されるも
のではないが集積回路構造体のような電子デバイスの絶
縁エレメントとして使用される改良された誘電性材料に
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】将来の
高性能集積回路は、出来るだけ低い誘電率を有する中間
層誘電体（ＩＬＤ）材料を必要とするであろう。中間層
誘電体の一般的な作成方法の１つは、化学蒸着めっき
（ＣＶＤ）技術を用いて二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）の層
を堆積させることである。このような中間層誘電体は、
集積回路のメタルシグナルトレースの上に共形の層を提
供する。ＳｉＯ2 のＣＶＤの後、一般にスピンオン堆積
技術を用いて平滑化用ガラス層が施される。次いで平滑
化用ガラスが、化学的・機械的研磨として公知のプロセ
スを用いて平滑に研磨される。これらのガラス層は、残
存する機械的応力のレベルを抑えるように、注意深く堆
積されなければならない。ガラスの高い弾性率のため、
残存応力の不適格なレベルは、メタルシグナルトレース
に深刻な信頼性の問題を生じさせることがある。
【０００３】集積回路の信頼性に与える応力の効果の説
明は、例えば「C.T. Rosenmayer, et al., "EFFECT OF
STRESSES ON ELECTROMIGRATION", 29th Annual Proceed
ingsof the IEEE International Reliability Physics
Symposium, 1991」に記載されている。低い誘電率の中
間層誘電体として使用するためのいくつかの材料が提案
されている。これらの材料には、多孔質ガラス、フッ化
ガラス、2,2-ビストリフルオロメチル-4,5- ジフルオロ
-1,3- ジオキソール（ＰＤＤ）とテトラフルオロエチレ
ン（ＴＦＥ）のコポリマーを含む材料、フッ化ポリイミ
ド、フッ化ポリ（ベンゾシクロブテン）が挙げられる。
これらの材料は、ある用途においてはいろいろな成功の
程度で作用することができるが、それらは、有益性を損
なう多数の欠点が問題とされている。例えば、これらの
材料は、信頼性が一貫せず、長いプロセス周期、不十分
な熱的・化学的安定性、及び高い応力を有する。また、
これらの列挙した材料の中で、多孔質ガラスとＰＤＤ−
ＴＦＥコポリマーのみが２．２未満の誘電率を有する。
しかしながら、多孔質ガラスはその長い加工時間（〜１
０時間）によって実用性が限られ、一方で、ＰＤＤ−Ｔ
ＦＥコポリマーは不十分な熱的安定性を有する。
【０００４】上記は、現状の集積回路構造体に存在する
ことが知られる制約を例示する。集積回路構造体の中の
絶縁エレメントとして使用され、上記の制約の１つ以上
の解決に結びつく改良された低い誘電率の材料を提供す
ることは有益であることが明らかである。従って、最低
限の誘電率を有し、４００℃より高い熱的安定性を有
し、妥当な加工時間を有する適切な代替物が提供され
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、限定されるものではないが例えば集積回路構造体の
ような電子デバイスの絶縁エレメントとして使用される
低誘電率材料を提供する。このような低誘電率材料は、
水系のフルオロポリマーのミクロエマルジョン又はミク
ロ分散系から作成されることができる。本低誘電率材料
は多孔質に作成され、その誘電率をさらに下げることが
できる。本低誘電率材料は、スピンコーティングプロセ
スによって堆積されることができ、反応性イオンエッチ
ング又は他の適切な技術によってパターンを形成される
ことができる。
【０００６】本発明の１つの態様において、改良された
電子デバイスが提供され、その改良は、２．２未満の誘
電率、４２０℃において０．１５％／分未満の重量減
少、及び５μｍ未満の厚さを有するフルオロポリマー誘
電性材料を含む。水系のフルオロポリマーのミクロエマ
ルジョン又はミクロ分散系は、水系媒体の全体にわたっ
て分散されたモノマー分子の非常に微細なセルを用いて
調製される。その微細なセルのそれぞれは、ポリマーの
非常に微細な粒子を作成するための重合箇所として作用
する。このミクロエマルジョンは重合され、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はそのコポリマーのよ
うなフルオロポリマーを含むコロイド状重合系を形成す
る。その粒子は、１〜約８０ナノメートルの範囲の平均
直径を有する。
【０００７】本発明の１つの態様において、微細粒子を
作成するのに必要な界面活性剤／ＴＦＥモノマーの比は
１．１７以上であることが見出された。コロイド状ポリ
マー粒子は、２０〜１００重量％の重合されたテトラフ
ルオロエチレンと、０〜８０重量％のテトラフルオロエ
チレンと共重合可能な少なくとも１種のモノマーの単位
を含むことができる。このコモノマーには、２〜１８の
炭素のフッ素含有オレフィン、２〜１８の炭素の塩素含
有オレフィン、又は２〜１８の炭素の完全に水素化され
たオレフィン、例えばエチレンやプロピレンが挙げられ
る。例えばグリシジルビニルエーテル、クロロアルキル
ビニルエーテルなどの架橋剤も存在することができる。
【０００８】ミクロエマルジョン中の成分の比によって
いろいろな形態のポリテトラフルオロエチレンが得られ
ることが見出された。より詳しくは、界面活性剤／液体
ＴＦＥモノマーの比が約１：１の場合、得られるＰＴＦ
Ｅ材料は血小板状である。界面活性剤／液体ＴＦＥモノ
マーの比が約１．１７より大きい場合、ＰＴＦＥの微細
な粒子が生成される。即ち、重量で１．１７よりも大き
い界面活性剤／ＴＦＥモノマーの比が、非常に高い分子
量のＰＴＦＥの微細で丸い粒子を生成するのに有利であ
る。
【０００９】上記の要旨と、以下の本発明の好ましい態
様の詳細な説明は、添付の図面と併せて読み進めること
によってより適切に理解されるであろう。本発明を例証
する目的で、図面に現状で好ましい態様が示されてい
る。ここで、本発明は図示したそのものの厳密な配置や
方式に限定されるものではないことを理解すべきであ
る。
【００１０】本発明は、集積回路構造体のような電子デ
バイスの絶縁エレメントとして使用される低誘電率材料
である。この集積回路構造体は、能動デバイス又は受動
デバイスでよく、本発明のフルオロポリマーのミクロエ
マルジョン又はミクロ分散系から作成される低誘電率材
料の１つ以上の中間層である誘電体（ＩＬＤ）の層を含
むことができる。
【００１１】本願における用語「ミクロエマルジョン(m
icroemulsion) 」又は「ミクロ分散系(microdispersio
n) 」は、成分が接触すると自然に(spontaneously) に
生成する樹脂、オイル、水、及び／又は界面活性剤の安
定な等方性(isotropic) の混合物を意味する。また、そ
の他の成分の例えば塩や共界面活性剤（例えば、アルコ
ール、アミン、又は他の両親媒性分子）もミクロエマル
ジョン処方の一部であっることができる。オイルと水
は、界面活性剤に富む界面層によって隔てられた別々の
領域に存在する。オイル又は水の領域は非常に微細なた
め、ミクロエマルジョンは見た目に透明又は半透明に観
察される。エマルジョンとは異なり、ミクロエマルジョ
ンは平衡相である。
【００１２】ミクロエマルジョンは、組成に依存し、場
合により温度と圧力に依存していくつかのミクロ構造を
有することができる。３種の最も一般的な構造がある。
第１は、水中オイル形のミクロエマルジョンであり、オ
イルは、連続的な水に富む領域の中の別個の領域（ドロ
プレット）の内側に含まれる。第２は、オイル中水形の
いわゆる逆ミクロエマルジョンであり、水は、連続的な
オイルに富む領域の中の別個の領域（ドロプレット）の
内側に含まれる。第３は、重連続(bicontinuous)ミクロ
エマルジョンであり、界面活性剤に富むスポンジ状の構
造によって相互に隔てられた、オイルと水の双方の橋を
架けたような(sample-spanning) 絡み合った路が存在す
る。
【００１３】エマルジョン化された及びミクロエマルジ
ョン化された不飽和炭化水素モノマーの重合は公知であ
り、高い反応速度、高い転化率、及び高い分子量が達成
されることができる。ミクロエマルジョンは、通常のエ
マルジョンとは、その光学的透明性、低粘度、小さなド
メインサイズ、熱力学的安定性、及び自然発生的生成に
よって区別される。ミクロエマルジョン化されたモノマ
ーの重合は、従来のエマルジョン化されたモノマーの重
合に勝る多くの長所を有する。ミクロエマルジョンは通
常は透明から半透明であり、このため、光化学反応に特
に適し、一方でエマルジョンは濁って不透明である。ま
た、ミクロエマルジョンの構造的多様性（ドロプレット
と重連続）は熱力学によって規定され、速い重合は、初
期の構造の一部を取得することができる。また、ミクロ
エマルジョン重合は、旧来のエマルジョン重合プロセス
から得られるものより小さいコロイド状粒子を含む安定
で単分散のミクロラテックスの生成を可能にする。より
小さい粒子サイズは、ミクロクラックなしにコーティン
グを形成する性能を改良する。高められた表面積は、成
形操作の間の粒子の融合を改良する。
【００１４】ミクロエマルジョン重合とは異なり、溶解
したガス状のテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）又はそ
のコポリマーのエマルジョン重合は公知のプロセスであ
る。ＰＴＦＥ又はそのコポリマーの水系コロイド状分散
系は、ガス状モノマー又はモノマー混合物を、圧力反応
器の中で、少なくとも１種の乳化剤（一般にフッ化界面
活性剤）、多くの場合所定のｐＨに媒体を維持するため
の緩衝剤、及び少なくとも１種の開始剤（重合温度でフ
リーラジカルを形成することができる）を含む水溶液に
接触させることによって、調製されることができる。フ
リーラジカル開始剤は、水溶性のペルオキシド、又はア
ルカリ性の若しくはアンモニウムの過硫酸塩であること
ができる。米国特許第４３８４０９２号明細書（この特
許は参考にして取り入れられている）に開示のように、
重合温度が約５０℃より高ければ、過硫酸塩は単独で使
用されることができ、又は重合温度が約５〜５５℃であ
れば、第１鉄塩、硝酸銀、亜硫酸水素ナトリウムのよう
な還元剤と併用されることができる。
【００１５】前記プロセスにおいて、ガス状のモノマー
分子は水系液体の中に入り、最初に別の液体相を形成す
ることなく、反応してポリマーを形成する。即ち、ポリ
マー粒子は、水系混合物の中に懸濁した大粒子であり、
そのプロセスは、真の意味での液体中液体のエマルジョ
ン重合ではない。このプロセスは、場合により分散重合
と称される。
【００１６】ミクロエマルジョン重合は、エマルジョン
重合とは異なるメカニズムによって起きる。これは、ガ
ス状モノマーよりむしろ液体モノマーの重合を含む。こ
の重合は液体モノマーの極めて微小なセルの重合を含む
ため、得られるポリマー粒子は、格別に微細である。こ
こで、液体ＴＦＥの重合は、周知の起こり得る取扱上の
危険のため、一般に行われない。
【００１７】本願における用語「低誘電率」は、約１．
０〜３．０の誘電率を意味し、ここで、通常のＳｉＯ2
中間層誘電体材料は３．９の誘電率を有する。１．０〜
３．０の誘電率を有することによって、本発明の教示に
よって作成される中間層誘電体は、ポリシリコンや金属
のような２枚の導電性層の間に電気絶縁性層を形成し
て、中間層誘電体によって隔てられた導電性層の有効キ
ャパシタンスを下げ、混線を減らし、信号伝搬速度（Ｖ
Ｐ）を高めるのに効果的である。
【００１８】本願における用語「フルオロポリマー」
は、完全にフッ化された構造を有するポリマーを意味す
る。完全にフッ化されたポリマーにおいては、本質的に
全ての水素原子がフッ素原子によって置換されている。
本願における用語「フッ化ポリマー」は、部分的にフッ
化された構造を有するポリマーを意味する。部分的にフ
ッ化された構造においては、全てではない水素原子がフ
ッ素原子によって置換されている。
【００１９】本願の教示によって作成される中間層誘電
体の厚さは、約０．１〜約５．０μｍの範囲である。よ
り一般には、厚さは約０．５〜約１．５μｍの範囲であ
る。このような厚さの範囲は、現在及び次世代の集積回
路構造体の生産に特に望ましいであろう。本発明の低誘
電性材料は、約１〜約８０ナノメートル（０．００１〜
０．０８０μｍ）、好ましくは約１〜約６０ナノメート
ル、最も好ましくは約１〜約３０ナノメートルの平均サ
イズの粒子、界面活性剤、及び水を含むミクロエマルジ
ョン又はミクロ分散系から堆積されたフルオロポリマー
である。本フルオロポリマーには、限定されるものでは
ないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フ
ッ化エチレンプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、フルオ
ロメタクリレートポリマー（Ｆａｃ）、又はペルフルオ
ロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）が挙げられる。
【００２０】低誘電性材料は、その誘電率を下げるため
に導入された気孔を有することができる。この気孔は、
重連続(bicontinuous)ミクロエマルジョンを用いること
によって形成されることができる。このような重連続フ
ルオロポリマーのミクロエマルジョン系は、互いに絡み
合い、界面活性剤層によって隔てられたオイル（モノマ
ー）相と水系相の両相を含む。モノマー（オイル相）の
速い重合は、未重合の微細構造を取得することができ
る。乾燥工程の間に水が除去されると、その後に多孔質
の構造が残される。
【００２１】本発明の低誘電率材料は、ミクロエマルジ
ョン液体を用いたスピンコーティングプロセスによって
堆積され、中間層誘電体を形成することができる。スピ
ンコーティングプロセスは下記に概説するいくつかの工
程を含む。 １）基板、例えばシリコンウェハーが、約５００ｒｐｍ
で回転される。基板をその速度で回転させながら、湿潤
剤の例えばイソプロパノールが、回転している基板の表
面上に施され、基板の表面を濡らす。
【００２２】２）フルオロポリマーのミクロエマルジョ
ンが、基板を５００ｒｐｍで回転させながら、その回転
する基板の表面上に施される。 ３）次いで基板の回転速度が約１０００〜約５０００ｒ
ｐｍの範囲に高められる。図３を参照して最も的確に理
解されるように、採用される回転速度が、得られる誘電
体層の厚さを決める。
【００２３】４）ミクロエマルジョンのコーティングの
厚さが安定化するまで、高められた回転速度が維持され
る。一般に、回転速度に依存して１０〜約５０秒間で安
定化が起きる。この点に関し、より高い速度は、安定化
するのにより短い時間を必要とする。 ５）コーティングされた基板は、先ず約２００℃の温度
に加熱され、ミクロエマルジョンの水と界面活性剤を逃
散させる。
【００２４】６）次いで、基板に対するフルオロポリマ
ーの接着性を改良するため、基板がフルオロポリマーの
融点の近くで加熱される。 ７）加熱用デバイスの例えばホットプレートの表面から
離れて上に基板を持ち上げることによって、基板が約２
００℃までゆっくりと冷却される。 ８）最後に、冷却プレートを用いて、基板が周囲の温度
条件まで冷却される。
【００２５】所望により、基板は、当業者に公知の通常
の集積回路加工技術を利用することによって、平滑化、
イメージ化、及び／又はエッチングされてよい。 〔ポリテトラフルオロエチレンの微細粒子を作成するた
めのミクロエマルジョン重合法〕水系のミクロエマルジ
ョン重合法は、本願の教示による低い誘電率の中間層誘
電体を作成するのに特に有用なポリテトラフルオロエチ
レン（ＰＴＦＥ）の格別に小さい粒子を作成する。
【００２６】ミクロエマルジョンの成分、比、及び条件
は、液体テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）の重合をも
たらすように選択される。１つの局面において、得られ
るポリマーは、フィブリルと束のフィブリルと、ランダ
ムに分散されたＴＦＥポリマーの血小板状体(platelet)
の３次元の連続的微細網状構造を有する。別な局面にお
いて、作成されて得られたポリマーは、見た目では、Ｔ
ＦＥポリマーの複雑なランダムに配置されたフィブリル
及び束のフィブリルの３次元の連続的網状構造の微細構
造を有し、シート状形状の層を含むスポンジ状のかたま
りとして特徴づけられるゲルである。別な局面におい
て、得られるポリマーは、主としてランダムに配置され
た血小板状体が相互に接続し又は相互に侵入し、且つラ
ンダムに配置されたフィブリルによってランダムに接続
された微細構造を有し、ＴＦＥポリマーの３次元の連続
的網状構造を形成したスポンジ状のかたまりとして特徴
づけられる。さらに別な局面において、ＴＦＥポリマー
の非常に微細な粒子が得られる。どの形態のポリマーが
得られるかは、前述のように、界面活性剤／液体ＴＦＥ
の比に依存する。
【００２７】微細構造などは、その構造が肉眼では見え
ないことを意味する。ポリマーを作成するため、液体テ
トラフルオロエチレン（ＴＦＥ）と少なくとも１種のフ
ッ化界面活性剤との水中の混合物が使用される。ＴＦＥ
は、２までの酸素、窒素、又は硫黄原子を有し、好まし
くは５００未満の分子量の飽和脂肪族又は芳香族の有機
化合物である液体ペルフルオリネーティッド炭化水素の
ミクロエマルジョン化された種粒子又はミセルの存在中
で、液体の形態で反応容器に導入され、あるいはガス状
の形態で導入されて次いで液化されることができる。
【００２８】界面活性剤／モノマーの比が少なくとも
１．１７の場合にミクロエマルジョン重合によって作成
されたＰＴＦＥは一般に微細であり、１〜８０ナノメー
トル（０．００１〜０．０８０μｍ）、好ましくは１〜
６０ナノメートル、最も好ましくは１〜３０ナノメート
ルの平均サイズのオーダーであり、１０００００より大
きい、好ましくは５０００００より大きい、最も好まし
くは１００００００より大きいポリマー平均分子量であ
る。このような格別に微細なポリマー粒子が得られるの
は、ガス状ＴＦＥの重合が、ミクロエマルジョン中の炭
化水素有機化合物の非常に微細なミセルの内側で起きる
ためと考えられる。
【００２９】反応に使用される界面活性剤の量は、上述
のような所望のタイプの粒子の生成を最大限にするよう
に調節される。適切なフッ化界面活性剤又は混合物のフ
ッ化界面活性剤は、所望の生成物に応じて調節される液
体相中の界面活性剤／モノマーの重量比で必要とされ
る。上限はそれ程重要ではないが、一般に５：１より高
いことは普通には行われない。適切なフッ化界面活性剤
には、フッ化アニオン系界面活性剤の例えばフッ化され
たカルボン酸やスルホン酸の塩、スルフェート、カチオ
ン系界面活性剤の例えばフッ化第４級アンモニウム塩、
又はフッ化ノニオン系界面活性剤が挙げられる。混合物
は、好ましくは、ＴＦＥの臨界温度（ＴC）（ＴＦＥで
は約３３．３℃）未満で、界面活性剤を含む水溶液の凍
結温度より高い温度で作成されることができる。機械的
攪拌が提供されることができる。水溶性のフリーラジカ
ル開始剤の例えば過酸化物、アルカリ性の又はアンモニ
ウムの過硫酸塩、又はいくつかの水溶性アゾ化合物又は
過マンガン酸塩を添加することによってフリーラジカル
重合が開始されることができる。また、このフリーラジ
カル開始剤は、第１鉄塩、硝酸銀、亜硫酸水素ナトリウ
ムなどのような還元剤と併用されることもできる。ま
た、光化学反応によって重合を開始させることもでき
る。あり得る光照射線源には、紫外線（ＵＶ）、電子ビ
ーム、又はガンマ線が挙げられる。重合温度は、ポリテ
トラフルオロエチレンについては５〜１００℃、好まし
くは５〜３３．３℃でよい。
【００３０】混合物中に存在することができるコモノマ
ーには、２〜１８の炭素原子のハロゲン化（塩素又はフ
ッ素）オレフィンの例えば塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロ
ピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテルなど、水
素化不飽和モノマーの例えばエチレン、プロピレン、イ
ソブチレン、ビニルアセテート、アクリレートなど、架
橋剤の例えばグリシジルビニルエーテル、クロロアルキ
ルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル、アクリ
レート、メタクリレートなどが挙げられる。存在するこ
とができるコモノマーの量は、ＰＴＦＥが生成物の場合
に得られたであろう生成物の性質を変化させる程に多く
すべきでない。
【００３１】ペルフルオリネーティッド炭化水素は、重
合が行われる温度で液体である低分子量の化合物であ
る。その分子量は好ましくは５００未満である。ペルフ
ルオリネーティッド炭化水素は好ましくは２３０℃未満
の沸点を有する。ペルフルオリネーティッド炭化水素
は、ペルフルオリネーティッド飽和脂肪族化合物の例え
ばペルフルオリネーティッドアルカン、ペルフルオリネ
ーティッド芳香族化合物の例えばペルフルオリネーティ
ッドベンゼン又はペルフルオリネーティッドテトラヒド
ロデカヒドロフェナンセン(phenanthene) であることが
できる。また、ペルフルオリネーティッドアルキルアミ
ンの例えばペルフルオリネーティッドトリアルキルアミ
ンでもよい。また、それはペルフルオリネーティッド環
状脂肪族化合物の例えばデカリンでもよく、好ましくは
環の中に酸素又は硫黄を含むヘテロ環状脂肪族化合物の
例えばペルフルオロ-2- ブチルテトラヒドロフランであ
ることもできる。
【００３２】ペルフルオリネーティッド炭化水素の例に
は、ペルフルオロ-2- ブチルテトラヒドロフラン、ペル
フルオロデカリン、ペルフルオロメチルデカリン、ペル
フルオロジメチルデカリン、ペルフルオロメチルシクロ
ヘキサン、ペルフルオロ(1,3- ジメチルシクロヘキサ
ン）、ペルフルオロジメチルデカヒドロナフタレン、ペ
ルフルオロフルオオレン(perfluorofluoorene)、ペルフ
ルオロ（テトラデカヒドロフェナントレン）、ペルフル
オロテトラコサン、ペルフルオロケロセン、オクタフル
オロナフタレン、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）
のオリゴマー、ペルフルオロ（トリアルキルアミン）の
例えばペルフルオロ（トリプロピルアミン）、ペルフル
オロ（トリブチルアミン）又はペルフルオロ（トリペン
チルアミン）、及びオクタフルオロトルエン、ヘキサフ
ルオロベンゼン、及び市販のフッ化溶媒の例えばスリー
エム社により製造のフルオリナートＦＣ−７５が挙げら
れる。フッ化アルカンは、３〜２０の炭素原子数の線状
又は枝分かれであることができる。酸素、窒素又は硫黄
原子が分子中に存在してもよいが、そのような原子の数
は１分子中に２以下であるべきである。
【００３３】ミクロエマルジョンの調製は、成分の慎重
な選択に依存する。ミクロエマルジョンは、水、ペルフ
ルオリネーティッド炭化水素、フッ化界面活性剤（複数
でもよい）、及び随意の共溶媒又は無機塩を混合するこ
とによって調製される。使用される量は、０．１〜４０
重量％、好ましくは０．１〜２０重量％のペルフルオリ
ネーティッド炭化水素、０．１〜４０重量％、好ましく
は０．１〜２５重量％の界面活性剤、及び随意の共界面
活性剤であり、残りは水である。ミクロエマルジョン化
されたペルフルオリネーティッド炭化水素は、フッ化モ
ノマーが入り込んで重合される微小反応器として役立つ
と考えられる。ミクロエマルジョンの生成温度は０〜１
５０℃、好ましくは４０〜１００℃であることができ
る。
【００３４】フッ化界面活性剤は構造Ｒf ＥＸを有し、
ここで、Ｒf は４〜１６の炭素数を有するフッ化アルキ
ル基、Ｅは０〜４の炭素数を有するアルキレン基、Ｘは
アニオン系塩の例えばＣＯＯＭ、ＳＯ3 Ｍ、ＳＯ3 ＮＲ
2 、ＳＯ4 Ｍ、カチオン系部分の例えば第４アンモニウ
ム塩、又は両性部分の例えばアミンオキサイド、又はノ
ニオン部分の例えば（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n Ｈで、Ｍは
Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、又はＮＨ4 、Ｒは炭素数が１〜５
のアルキル基、ｎは２〜４０の基数である。
【００３５】本願においてテトラフルオロエチレンが指
称される場合、この用語は、いわゆる改質された、ポリ
マー鎖がペルフルオロ（プロピルビニルエーテル）又は
ヘキサフルオロプロピレンから誘導された微小量の単位
を有する「ホモポリマー」を含むものと理解すべきであ
る。重合を開始させるため、ミクロエマルジョンの温度
が０〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃に調節され
る。重合開始剤には、フリーラジカル開始剤の例えば過
硫酸塩、アゾ系開始剤、過酸化物、又は紫外線やガンマ
線によってフリーラジカルを発生させる光開始剤が挙げ
られる。存在する開始剤の量は、最終的なポリマー量を
基準に０．００１〜５重量％の範囲でよい。ミクロエマ
ルジョンの生成を促進させるため、所望により、共界面
活性剤のアルコール、アミンその他の両親媒性分子、又
は塩が使用されることもできる。
【００３６】テトラフルオロエチレンは、気相から水系
ミクロエマルジョン相の中へと、反応器に導入される。
物質移動を促進するため、液相と気相の間での十分な混
合が重要である。超微細ポリマー粒子の生成メカニズム
は十分には分かっていない。ペルフルオリネーティッド
炭化水素中のテトラフルオロエチレンモノマーの溶解性
が高い程、最初のミクロエマルジョン粒子のサイズと形
状がより良好に得られると考えられる。反応時間は１〜
５００分間でよい。
【００３７】得られる分散系の中の得られるポリマー粒
子は、１〜８０ナノメートル、好ましくは１〜６０ナノ
メートル、最も好ましくは１〜３０ナノメートルの平均
粒子サイズと、１０００００より大きい、好ましくは１
００００００より大きいポリマー平均分子量を有する。
格別に微細な粒子サイズは、より大きい粒子を含む系に
勝る多数の長所をポリマー系に与える。この系は、水系
のコロイド状分散系であり、濁っていると言うよりはむ
しろ透明である。
【００３８】存在し得るコモノマーの量が、ＰＴＦＥが
生成物の場合に得られたであろう生成物の性質を変化さ
せる程には多くなければ、コモノマーからの少量の単位
がポリマー中に存在してもよい。言い換えると、コポリ
マーは、依然として溶融加工性ではない。コモノマー
は、２〜１８の炭素原子のハロゲン化（塩素又はフッ
素）オレフィンの例えば塩化ビニル、塩化ビニリデン、
クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレ
ン、ペルフルオロアルキルビニルエーテル等、水素化不
飽和モノマーの例えばエチレン、プロピレン、イソブチ
レン、ビニルアセテート、アクリレートなど、架橋剤の
例えばグリシジルビニルエーテル、クロロアルキルビニ
ルエーテル、アリルグリシジルエーテル、アクリレー
ト、メタクリレートなどでよい。
【００３９】本願の教示による中間層誘電体として使用
されるのに適切な１つのミクロエマルジョンは、３３０
／２３０の界面活性剤／ＴＦＥ液体モノマーの重量比、
即ち１．１７より十分に高い比を有した。得られるポリ
マーは、約０．００１〜０．０６μｍのオーダーの非常
に微細なＰＴＦＥの粒子を含んだ。このような材料は、
最初に、１０リットルの圧力容器の中に５ｋｇの脱イオ
ン水、３３０ｇのアンモニウムペルフルオロオクタノエ
ート（スリーエム社のフルオラドＦＣ−１４３）を充填
することによって作成されることができる。圧力容器
は、減圧下にあり、減圧の圧力操作によって、３回テト
ラフルオロエチレンガスでパージされていた。水系混合
物の酸素分は２０ｐｐｍ未満であった。圧力容器が約１
０℃に冷却され、テトラフルオロエチレンガスが反応器
に供給され、一部のテトラフルオロエチレンが水系相の
中で液体状態に凝固された。圧力容器に充填された液体
テトラフルオロエチレンの合計量は約２３０ｇであっ
た。ＡＰＦＯ／ＴＦＥの比は１．１７より大きかった。
反応容器はミキサーを具備し、約４００ｒｐｍの速度で
水系混合物を攪拌するために使用された。１００ｇのＨ
2 Ｏの中の２ｇの過硫酸アンモニウムを容器に充填し、
次いで１００ｇのＨ2 Ｏの中の１ｇの硫酸第１鉄（Ｆｅ
ＳＯ4 ）と２ｇの亜硫酸ナトリウム（Ｎａ2 ＳＯ3 ）を
充填し、重合を開始させた。容器の内側の圧力は、開始
から約２時間の反応の終了時点まで約３０ｋｇ／ｃｍ2
であった。反応の全体を通して顕著な圧力変化はなく、
気相中の非常に少量のテトラフルオロエチレンが反応に
関与したに過ぎないことを示した。ブライン水を利用
し、容器の内側の水系混合物の温度は１０〜１２℃に維
持された。約２時間の反応の後、テトラフルオロエチレ
ンガスが容器から放出され、水系分散系が排出された。
【００４０】水系分散系は透明に見え、約４％のポリマ
ー分を含んだ。ポリマーの溶融温度は示差走査熱量測定
（ＤＳＣ）によって約３３１℃と測定され、これはポリ
テトラフルオロエチレンの溶融域にある。分散系の透明
度は、サイズが０．０６μｍ以下のオーダーの微細粒子
の存在を示唆する。ＰＴＦＥのミクロエマルジョンによ
って作成される中間層誘電体は１．０〜３．０の誘電率
を有するであろう。
【００４１】〔溶融加工性フルオロポリマー粒子の微細
粒子を作成するためのミクロエマルジョン重合法〕水系
ミクロエマルジョン重合法は、溶融加工性フルオロポリ
マーの格別に微細な粒子を生成する。この方法の間に、
２以下までの酸素、窒素、又は硫黄原子と、好ましくは
５００未満の分子量を有する飽和脂肪族又は芳香族の有
機化合物である液体ペルフルオリネーティッド炭化水素
のミクロエマルジョン化された種粒子又はミセルの存在
中で重合が行われる。
【００４２】このようにして作成されるポリマー粒子は
通常微細であり、１〜８０ナノメートル（０．００１〜
０．０８０μｍ）、好ましくは１〜６０ナノメートル、
最も好ましくは１〜３０ナノメートルの平均サイズのオ
ーダーである。このように格別に微細なポリマー粒子が
得られるのは、ミクロエマルジョンの炭化水素有機化合
物の非常に微細なミセルの内側で重合が起きるためと考
えられる。
【００４３】ペルフルオリネーティッド炭化水素は、重
合が行われる温度で液体である低分子量の化合物であ
る。分子量は好ましくは５００未満である。ペルフルオ
リネーティッド炭化水素は、好ましくは２３０℃未満の
沸点を有する。ペルフルオリネーティッド炭化水素は、
ペルフルオリネーティッド飽和脂肪族化合物の例えばペ
ルフルオリネーティッドアルカン、ペルフルオリネーテ
ィッド芳香族化合物の例えばペルフルオリネーティッド
ベンゼン、又はペルフルオリネーティッドテトラデカヒ
ドロフェナンセンであることができる。また、それはペ
ルフルオリネーティッドトリアルキルアミンのようなペ
ルフルオリネーティッドアルキルアミンでもよい。それ
はまた、ペルフルオリネーティッド環状脂肪族化合物の
例えばデカリンでもよく、好ましくは環の中に酸素又は
硫黄を含むヘテロ環状脂肪族化合物の例えばペルフルオ
ロ-2- ブチルテトラヒドロフランであってもよい。
【００４４】ペルフルオリネーティッド炭化水素の例に
は、ペルフルオロ-2- ブチルテトラヒドロフラン、ペル
フルオロデカリン、ペルフルオロメチルデカリン、ペル
フルオロジメチルデカリン、ペルフルオロメチルシクロ
ヘキサン、ペルフルオロ(1,3- ジメチルシクロヘキサ
ン）、ペルフルオロジメチルデカヒドロナフタレン、ペ
ルフルオロフルオオレン、ペルフルオロ（テトラデカヒ
ドロフェナントレン）、ペルフルオロテトラコサン、ペ
ルフルオロケロセン、オクタフルオロナフタレン、ポリ
（クロロトリフルオロエチレン）のオリゴマー、ペルフ
ルオロ（トリアルキルアミン）の例えばペルフルオロ
（トリプロピルアミン）、ペルフルオロ（トリブチルア
ミン）又はペルフルオロ（トリペンチルアミン）、及び
オクタフルオロトルエン、ヘキサフルオロベンゼン、及
び市販のフッ化溶媒の例えばスリーエム社による製造の
フルオリナートＦＣ−７５が挙げられる。フッ化アルカ
ンは、３〜２０の炭素原子数の線状又は枝分かれである
ことができる。酸素、窒素又は硫黄原子が分子中に存在
してもよいが、そのような原子の数は１分子中に２以下
であるべきである。
【００４５】ミクロエマルジョンの調製は、成分の慎重
な選択に依存する。ミクロエマルジョンは、水、ペルフ
ルオリネーティッド炭化水素、フッ化界面活性剤（複数
でもよい）、及び随意の共溶媒又は無機塩を混合するこ
とによって調製される。使用される量は、０．１〜４０
重量％、好ましくは０．１〜２０重量％のペルフルオリ
ネーティッド炭化水素、０．１〜４０重量％、好ましく
は０．１〜２５重量％の界面活性剤、及び随意の共界面
活性剤であり、残りは水である。ミクロエマルジョン化
されたペルフルオリネーティッド炭化水素は、フッ化モ
ノマーが入り込んで重合される微小反応器として役立つ
と考えられる。ミクロエマルジョンの生成温度は０〜１
５０℃、好ましくは４０〜１００℃であることができ
る。
【００４６】フッ化界面活性剤は構造Ｒf ＥＸを有し、
ここで、Ｒf は４〜１６の炭素数を有するフッ化アルキ
ル基、Ｅは０〜４の炭素数を有するアルキレン基、Ｘは
アニオン系塩の例えばＣＯＯＭ、ＳＯ3 Ｍ、ＳＯ3 ＮＲ
2 、ＳＯ4 Ｍ、カチオン系部分の例えば第４アンモニウ
ム塩、又は両性部分の例えばアミンオキサイド、又はノ
ニオン部分の例えば（ＣＨ2 ＣＨ2 Ｏ）n Ｈで、Ｍは
Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、又はＮＨ4 、Ｒは炭素数が１〜５
のアルキル基、ｎは２〜４０の基数である。
【００４７】テトラフルオロエチレン以外の重合可能な
フッ化モノマーには、ヘキサフルオロエチレン、ペルフ
ルオロアルキルビニルエーテル、トリフルオロエチレ
ン、フッ化ビニリデン、フッ化ビニル、クロロトリフル
オロエチレンが挙げられる。塩化ビニリデン、塩化ビニ
ル、エチレン、プロピレン、ブタジエンのような非フッ
化モノマーもコモノマーとして使用されることができ
る。そのモノマーは、好ましくはフリーラジカル重合性
であり、好ましくはエチレン的不飽和である。
【００４８】重合を開始させるため、ミクロエマルジョ
ンの温度が０〜１５０℃、好ましくは４０〜１００℃に
調節される。重合開始剤には、フリーラジカル開始剤の
例えば過硫酸塩、アゾ系開始剤、過酸化物、又は紫外線
やガンマ線によってフリーラジカルを発生させる光開始
剤が挙げられる。存在する開始剤の量は、最終的なポリ
マー量を基準に０．００１〜５重量％の範囲でよい。ミ
クロエマルジョンの生成を促進させるため、所望によ
り、共界面活性剤のアルコール、アミンその他の両親媒
性分子、又は塩が使用されることもできる。
【００４９】フッ化ガスモノマーは、気相から水系ミク
ロエマルジョン相の中へと、反応器に導入される。物質
移動を促進するため、液相と気相の間での十分な混合が
重要である。本発明における超微細なフッ化された溶融
加工可能なポリマー粒子の生成メカニズムは十分には分
かっていない。ペルフルオリネーティッド炭化水素中の
モノマーの溶解性が高い程、最初のミクロエマルジョン
粒子のサイズと形状がより良好に得られると考えられ
る。反応時間は１〜５００分間でよい。
【００５０】得られる分散系の中の得られるポリマー粒
子は、１〜８０ナノメートル、好ましくは１〜６０ナノ
メートル、最も好ましくは１〜３０ナノメートルの平均
粒子サイズと、１０００００より大きい、好ましくは１
００００００より大きいポリマー平均分子量を有する。
格別に微細な粒子サイズは、より大きい粒子を含む系に
勝る多数の長所をポリマー系に与える。この系は、水系
のコロイド状分散系であり、濁っていると言うよりはむ
しろ透明である。
【００５１】〔ポリテトラフルオロエチレンの微細粒子
を作成するための重連続的ミクロエマルジョン重合法〕
水系分散系の中で液体テトラフルオロエチレンを重合す
る１つの方法が下記に及び米国特許第５３９９６４０号
明細書、同５４０３９００号明細書に記載されており、
これらの特許は参考にして本願に取り入れられている。
【００５２】成分、比、及び条件は、液体テトラフルオ
ロエチレン（ＴＦＥ）と、随意に存在することができる
少量のその他のフッ化エチレン的不飽和モノマーの重合
をもたらすように選択される。モノマーのフリーラジカ
ル重合は、テトラフルオロエチレンのポリマーを生成す
る。ポリマーは、フィブリル、束のフィブリル、及びラ
ンダムに分散された血小板状体の３次元の連続した微細
網状構造を有する。
【００５３】得られるポリマーは、見た目では、シート
状形状の層を含み、複雑なランダムに配置されたフィブ
リル又は束のフィブリルの３次元の連続的網状構造の微
細構造を有するスポンジ状のかたまりとして特徴づけら
れるゲルである。また、このスポンジ状のかたまりは、
主としてランダムに配置された血小板状体が相互に接続
し又は相互に侵入し、且つランダムに配置されたフィブ
リルによってランダムに接続され、３次元の連続的網状
構造を形成した微細構造を有することができる。
【００５４】このようなポリマーを作成するため、液体
テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）モノマーと少なくと
も１種のフッ化界面活性剤の水中の混合物が使用され
る。ＴＦＥが液体状態で反応容器に導入され、反応に使
用される界面活性剤の量が、重連続ミクロエマルジョン
系の生成を最大限にするように調節される。重連続ミク
ロエマルジョンは、自然発生的に生成されると考えられ
る。適切なフッ化界面活性剤又は混合物のフッ化界面活
性剤が、界面活性剤の濃度において、少なくとも１：１
０、好ましくは１：４又は１：２以上の界面活性剤／全
モノマー（液相中）の重量比で必要である。上限はそれ
程重要ではないが、一般に５：１より高いことは普通に
は行われない。使用される界面活性剤の量は、約０．５
〜約５０重量％、好ましくは約１〜約２０重量％であ
り、全モノマー（液相中）の量は約０．５〜約５０重量
％、好ましくは約１〜約３０重量％であり、残りは水と
随意のいくつかの塩である。適切なフッ化界面活性剤に
は、フッ化アニオン系界面活性剤の例えばフッ化された
カルボン酸やスルホン酸の塩、スルフェート、カチオン
系界面活性剤の例えばフッ化第４級アンモニウム塩、又
はフッ化ノニオン系界面活性剤が挙げられる。混合物は
ＴＦＥの臨界温度（Ｔc ）、例えばＴＦＥについては３
３．３℃未満の温度と、界面活性剤を含む水溶液の凍結
温度より高い温度で作成される。圧力はＴＦＥの臨界圧
力未満（即ち、３９気圧未満）であるべきである。機械
的攪拌が提供されることができる。水溶性のフリーラジ
カル開始剤の例えば過酸化物、アルカリ性の又はアンモ
ニウムの過硫酸塩、又はいくつかの水溶性アゾ化合物又
は過マンガン酸塩を添加することによってフリーラジカ
ル重合が開始されることができる。また、このフリーラ
ジカル開始剤は、第１鉄塩、硝酸銀、亜硫酸水素ナトリ
ウムなどのような還元剤と併用されることもできる。ま
た、光化学反応によって重合を開始させることもでき
る。あり得る光照射線源には、紫外線（ＵＶ）、電子ビ
ーム、又はガンマ線が挙げられる。重合温度は、約３
３．３℃であるテトラフルオロエチレンの臨界温度より
低い。混合物の凍結点より高ければ、任意のより低い温
度であることができるが、実際には約５℃が好ましい。
【００５５】混合物中に存在することができるコモノマ
ーには、２〜１８の炭素原子のハロゲン化（塩素又はフ
ッ素）オレフィンの例えば塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロ
ピレン、ペルフルオロアルキルビニルエーテルなど、水
素化不飽和モノマーの例えばエチレン、プロピレン、イ
ソブチレン、ビニルアセテート、アクリレートなど、架
橋剤の例えばグリシジルビニルエーテル、クロロアルキ
ルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル、アクリ
レート、メタクリレートなどが挙げられる。存在するこ
とができるコモノマーの量は、ＰＴＦＥが生成物の場合
に得られたであろう生成物の性質を変化させる程には多
くあるべきでない。
【００５６】このような水系の中の不飽和モノマーのフ
リーラジカル重合は、場合により、３次元の連続的網状
微細構造を有するコロイド状フッ化オレフィンを含む水
系媒体を生成することがあり、あるいは、スポンジ状の
ゲル物質を生成することもある。本発明の範囲を制限す
る意図はないが、本発明の製造装置と方法は、次の例を
参照することによってより的確に理解されることができ
る。
【００５７】
【実施例】例１ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１６％のＰＴＦＥ、
１０％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及
び残余は水を含むミクロエマルジョンでスピンコーティ
ングした。平均のＰＴＦＥ粒子サイズは約３０ナノメー
トルであった。ウェハーは５００ｒｐｍで回転させ、２
２０℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。フィルムの厚さ
は、ＳＥＭによる横断面の測定で約０．７５μｍであっ
た。
【００５８】例２ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１６％のＰＴＦＥ、
１０％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及
び残余は水を含むミクロエマルジョンでスピンコーティ
ングした。平均のＰＴＦＥ粒子サイズは約３０ナノメー
トルであった。ウェハーは１０００ｒｐｍで回転させ、
２２０℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。フィルムの厚
さは、１．３８の屈折率を用いて干渉計測で測定し、約
０．３８μｍ〜約０．４０μｍであった（ナノメトリッ
クス社から入手したナノスペック２１０型干渉計を使用
した）。
【００５９】例３ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１６％のＰＴＦＥ、
１０％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及
び残余は水を含むミクロエマルジョンでスピンコーティ
ングした。平均のＰＴＦＥ粒子サイズは約３０ナノメー
トルであった。ウェハーは２０００ｒｐｍで回転させ、
２００℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。フィルムの厚
さは、１．３８の屈折率を用いて干渉計測で測定し、約
０．２８μｍ〜約０．３０μｍであった。
【００６０】例４ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１６％のＰＴＦＥ、
１０％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及
び残余は水を含むミクロエマルジョンでスピンコーティ
ングした。平均のＰＴＦＥ粒子サイズは約３０ナノメー
トルであった。ウェハーは３０００ｒｐｍで回転させ、
２００℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。フィルムの厚
さは、１．３８の屈折率を用いて干渉計測で測定し、約
０．２１μｍ〜約０．２３μｍであった。
【００６１】例５ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１６％のＰＴＦＥ、
１０％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及
び残余は水を含むミクロエマルジョンでスピンコーティ
ングした。平均のＰＴＦＥ粒子サイズは約３０ナノメー
トルであった。ウェハーは５０００ｒｐｍで回転させ、
２００℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。フィルムの厚
さは、１．３８の屈折率を用いて干渉計測で測定し、約
０．１９μｍ〜約０．２２μｍであった。
【００６２】例６ １５０ｍｍのシリコンウェハーを、１０％のＰＴＦＥ、
７％のアンモニウムペルフルオロオクタノエート、及び
残余は水を含む重連続ミクロエマルジョンでスピンコー
ティングした。ウェハーは５００ｒｐｍで回転させ、２
００℃で乾燥し、３６０℃で焼成した。得られたコーテ
ィングはＳＥＭ観察により多孔質であり、２μｍの最大
厚さを有していた。
【００６３】図面に関し、図１は、例１によるＰＴＦＥ
ミクロエマルジョンでコーティングした単結晶シリコン
ウェハーのＳＥＭ横断面図である。このウェハーは、液
体窒素に浸漬後に割ることによって調製した。図１の底
部は割られたシリコンの破断面である。図１の中央部は
ＰＴＦＥの破断面である。これは低い温度の最大密度の
ＰＴＦＥ破断面に典型的である。１００ｎｍの検尺バー
による測定から、厚さは約０．７５μｍであることが分
かる。図１の上部は堆積したＰＴＦＥ表面である。それ
は視野が破断面の垂線から若干外れるため見ることがで
きる。表面は非常に滑らかであり、平坦でピンホールが
ない。
【００６４】図２は、例６による重連続ＰＴＦＥミクロ
エマルジョンでコーティングした単結晶シリコンウェハ
ーのＳＥＭによる表面の像である。ＰＴＦＥは、図２を
ほぼ水平に横切って走行する最大密度のノードの連続と
して存在する。これらのノードは、図２をほぼ縦に横切
って走行するＰＴＦＥフィブリルによって相互に接続さ
れている。図２の垂直方向は、回転操作による遠心力の
方向と同じである。ノードを隔てフィブリル化を形成す
るのはこの力である。ＰＴＦＥは、通常の延伸膨張ＰＴ
ＦＥ膜と極めて似ている。それは液体ミクロエマルジョ
ンからウェハーの表面上に直接注型された点で相違す
る。このような中間層誘電体を得るためのもう１つの方
法は、いろいろな押出や延伸膨張プロセスによって、Ｐ
ＴＦＥ膜を個別に調製することであろう。次いでこの膜
は、ウェハーにラミネートされる必要があろう。本発明
の教示は、このようなプロセス工程の多くを省略する。
また、基板にラミネートされていないときは弱い非常に
薄い膜を取り扱う必要性が、本発明の教示によって省略
される。
【００６５】図３は、本発明の教示による堆積されたフ
ィルムの厚さ（オングストローム）と回転速度（ｒｐ
ｍ）のグラフである。回転速度の増加に伴って、厚さが
なだらかに減少することが分かる。このことは、本願の
教示によって、約０．７５μｍから約０．２μｍまでの
範囲のいろいろな厚さのコーティングが、基板上に容易
に堆積されることを可能にする。
【００６６】図４は、等温重量減少割合（％／分）と温
度のグラフである。高温でこの材料によって示される、
集積回路構造体の製造と加工に必要な低い重量減少割合
のため、本発明の低誘電性の材料は、集積回路構造体の
誘電性材料として特に有用であることをこのグラフは示
している。上記に本発明のいくつかの代表的な態様を詳
細に説明したが、当業者であれば、本願で開示の新規な
教示と長所から実質的に逸脱することなく、多くの変更
が可能であることを容易に認識するであろう。従って、
そのような変更はいずれも、請求の範囲に限定した本発
明の範囲に包含されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に教示による０．７５μｍのＰＴＦＥフ
ィルムの走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）の横断面図で
あり、基板上の薄膜の状態を図面に代わって示す。
【図２】本発明の教示による重連続ＰＴＦＥミクロエマ
ルジョンでコーティングされた単結晶シリコンウェハー
のＳＥＭによる表面の像であり、基板上の薄膜の状態を
図面に代わって示す。
【図３】本発明の教示によって堆積されたフィルムの厚
さ（オングストローム）と回転速度（ｒｐｍ）のグラフ
である。
【図４】等温重量減少割合（％／分）と温度のグラフで
ある。

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４２０℃で０．１５％／分未満の重量減
    少と、５μｍ未満の厚さを有するフルオロポリマーの誘
    電性エレメントを備えたことを特徴とする改良された電
    子デバイス。
  2. 【請求項２】 フルオロポリマーの誘電性エレメントが
    約１．９〜約２．２の範囲の誘電率を有することを特徴
    とする請求項１に記載の電子デバイス。
  3. 【請求項３】 厚さが１．５μｍ未満であることを特徴
    とする請求項１に記載の電子デバイス。
  4. 【請求項４】 重量減少が４２０℃で０．０２％／分未
    満であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイ
    ス。
  5. 【請求項５】 重量減少が４２０℃で０．０１％／分未
    満であることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイ
    ス。
  6. 【請求項６】 フルオロポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのホモポリマーであることを特徴とする請求項１に
    記載の電子デバイス。
  7. 【請求項７】 フルオロポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのコポリマーであることを特徴とする請求項１に記
    載の電子デバイス。
  8. 【請求項８】 フルオロポリマーが、ヘキサフルオロプ
    ロピレンとペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）か
    らなる群より選択されたコモノマーを含むことを特徴と
    する請求項１に記載の電子デバイス。
  9. 【請求項９】 フルオロポリマーが酸化防止剤をさらに
    含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
  10. 【請求項１０】 フルオロポリマーが二酸化ケイ素をさ
    らに含むことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイ
    ス。
  11. 【請求項１１】 フルオロポリマーが多孔質であること
    を特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
  12. 【請求項１２】 集積回路構造体の絶縁エレメントとし
    て使用され、４２０℃で０．１５％／分未満の重量減少
    と、５μｍ未満の厚さを有するフルオロポリマー材料を
    含むことを特徴とする改良された誘電性材料。
  13. 【請求項１３】 フルオロポリマー材料が約１．９〜約
    ２．２の範囲の誘電率を有することを特徴とする請求項
    １２に記載の誘電性材料。
  14. 【請求項１４】 厚さが１．５μｍ未満であることを特
    徴とする請求項１２に記載の誘電性材料。
  15. 【請求項１５】 重量減少が４２０℃で０．０２％／分
    未満であることを特徴とする請求項１２に記載の誘電性
    材料。
  16. 【請求項１６】 重量減少が４２０℃で０．０１％／分
    未満であることを特徴とする請求項１２に記載の誘電性
    材料。
  17. 【請求項１７】 フルオロポリマーがテトラフルオロエ
    チレンのホモポリマーであることを特徴とする請求項１
    ２に記載の誘電性材料。
  18. 【請求項１８】 フルオロポリマーがテトラフルオロエ
    チレンのコポリマーであることを特徴とする請求項１２
    に記載の誘電性材料。
  19. 【請求項１９】 フルオロポリマーが、ヘキサフルオロ
    プロピレンとペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）
    からなる群より選択されたコモノマーを含むことを特徴
    とする請求項１２に記載の誘電性材料。
  20. 【請求項２０】 フルオロポリマーが酸化防止剤をさら
    に含むことを特徴とする請求項１２に記載の誘電性材
    料。
  21. 【請求項２１】 フルオロポリマーが二酸化ケイ素をさ
    らに含むことを特徴とする請求項１２に記載の誘電性材
    料。
  22. 【請求項２２】 フルオロポリマーが多孔質であること
    を特徴とする請求項１２に記載の誘電性材料。
  23. 【請求項２３】 ２．２未満の誘電率、４２０℃で０．
    １５％／分未満の重量減少、及び５μｍ未満の厚さを有
    するフッ化ポリマー誘電性エレメントを含むことを特徴
    とする改良された電子デバイス。
  24. 【請求項２４】 誘電率が約１．９〜約２．２の範囲で
    あることを特徴とする請求項２３に記載の電子デバイ
    ス。
  25. 【請求項２５】 厚さが１．５μｍ未満であることを特
    徴とする請求項２３に記載の電子デバイス。
  26. 【請求項２６】 重量減少が４２０℃で０．０２％／分
    未満であることを特徴とする請求項２３に記載の電子デ
    バイス。
  27. 【請求項２７】 重量減少が４２０℃で０．０１％／分
    未満であることを特徴とする請求項２３に記載の電子デ
    バイス。
  28. 【請求項２８】 フッ化ポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのホモポリマーであることを特徴とする請求項２３
    に記載の電子デバイス。
  29. 【請求項２９】 フッ化ポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのコポリマーであることを特徴とする請求項２３に
    記載の電子デバイス。
  30. 【請求項３０】 フッ化ポリマーが、ヘキサフルオロプ
    ロピレンとペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）か
    らなる群より選択されたコモノマーを含むことを特徴と
    する請求項２３に記載の電子デバイス。
  31. 【請求項３１】 フッ化ポリマーが酸化防止剤をさらに
    含むことを特徴とする請求項２３に記載の電子デバイ
    ス。
  32. 【請求項３２】 フッ化ポリマーが二酸化ケイ素をさら
    に含むことを特徴とする請求項２３に記載の電子デバイ
    ス。
  33. 【請求項３３】 フッ化ポリマーが多孔質であることを
    特徴とする請求項２３に記載の電子デバイス。
  34. 【請求項３４】 集積回路構造体の中の絶縁エレメント
    として使用され、２．２未満の誘電率、４２０℃で０．
    １５％／分未満の重量減少、及び５μｍ未満の厚さを有
    するフッ化ポリマー材料を含むことを特徴とする改良さ
    れた誘電性材料。
  35. 【請求項３５】 誘電率が約１．９〜約２．２の範囲で
    あることを特徴とする請求項３４に記載の誘電性材料。
  36. 【請求項３６】 厚さが１．５μｍ未満であることを特
    徴とする請求項３４に記載の誘電性材料。
  37. 【請求項３７】 重量減少が４２０℃で０．０２％／分
    未満であることを特徴とする請求項３４に記載の誘電性
    材料。
  38. 【請求項３８】 重量減少が４２０℃で０．０１％／分
    未満であることを特徴とする請求項３４に記載の誘電性
    材料。
  39. 【請求項３９】 フッ化ポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのホモポリマーであることを特徴とする請求項３４
    に記載の誘電性材料。
  40. 【請求項４０】 フッ化ポリマーがテトラフルオロエチ
    レンのコポリマーであることを特徴とする請求項３４に
    記載の誘電性材料。
  41. 【請求項４１】 フッ化ポリマーが、ヘキサフルオロプ
    ロピレンとペルフルオロ（アルキルビニルエーテル）か
    らなる群より選択されたコモノマーを含むことを特徴と
    する請求項３４に記載の誘電性材料。
  42. 【請求項４２】 フッ化ポリマーが酸化防止剤をさらに
    含むことを特徴とする請求項３４に記載の誘電性材料。
  43. 【請求項４３】 フッ化ポリマーが二酸化ケイ素をさら
    に含むことを特徴とする請求項３４に記載の誘電性材
    料。
  44. 【請求項４４】 フッ化ポリマーが多孔質であることを
    特徴とする請求項３４に記載の誘電性材料。
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