JPWO2020233480A5 - - Google Patents

Description

従来の幾つかの研究では、プラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）の技術を採用して低誘電率のナノ薄膜を製造している。例えば、１種又は複数種のオルガノシリコン化合物をプラズマ強化化学気相成長用チャンバーに導入しながら、細孔形成剤を導入し、一定の高周波電力の条件で上記１種又は複数種のオルガノシリコン化合物を該細孔形成剤と反応させ、低誘電率膜をこのチャンバーでの基板上に成長させ、さらに、該低誘電率膜に後処理を施し、該低誘電率膜での細孔形成剤を基本的に除去していることになる。

本発明の目的の少なくとも一つを達成するために、本発明の一側面は、エポキシアルカン、オルガノシリコン化合物及びフッ素含有シロキサン化合物を原材料として、プラズマ強化化学気相成長法により基体の表面に形成された低誘電率膜を提供する。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜において、オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃと、アルカン化合物及びベンゼン化合物を含む化合物Ｅとのプラズマ強化化学気相成長法により形成された多孔質層を含む低誘電率膜。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜において、オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃとアルカン化合物を含む化合物Ｅとのプラズマ強化化学気相成長法により形成された多孔質層を含む低誘電率膜。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜において、オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃとベンゼン化合物を含む化合物Ｅとのプラズマ強化化学気相成長法により形成された多孔質層を含む低誘電率膜。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜において、下地層が基体の表面にビニルエポキシ化合物とビニルオルガノシリコン化合物とをプラズマ強化化学気相成長法により形成される低誘電率膜。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜の製造方法において、上記ステップ（Ａ）は
（Ａ１）ビニルエポキシアルカン化合物Ａとビニルオルガノシリコン化合物Ｂとを反応装置のチャンバーに導入することと、
（Ａ２）不活性ガスを反応装置のチャンバーに導入することと、
（Ａ３）所定の電力で、上記化合物Ａと化合物Ｂを反応させて上記基体の表面に成長させることにより上記防食層を形成することと、を含む低誘電率膜の製造方法。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜の製造方法において、上記ステップ（Ｂ）は
（Ｂ１）オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃと、アルカン化合物及びベンゼン化合物を含む化合物Ｅとを導入することと、
（Ｂ２）窒素ガスと、水素ガス及びアンモニアガスからなる群より選ばれる１種又は複数種との組み合わせであるガスを導入することと、
（Ｂ３）酸素ガスを導入することと、
（Ｂ４）所定の電力で、上記化合物Ｃと上記化合物Ｅとの気相成長反応により上記多孔質層を形成することと、を含む低誘電率膜の製造方法。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜の製造方法において、上記ステップ（Ｂ）は
（Ｂ１）オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃとアルカン化合物を含む化合物Ｅとを供給することと、
（Ｂ２）窒素ガスと、水素ガス及びアンモニアガスからなる群より選ばれる１種又は複数種との組み合わせであるガスを導入することと、
（Ｂ３）酸素ガスを導入すること、
（Ｂ４）所定の電力で、上記化合物Ｃと上記化合物Ｅとの気相成長反応により上記多孔質層を形成することと、を含む低誘電率膜の製造方法。

本発明の少なくとも一つの実施態様に記載の低誘電率膜の製造方法において、上記ステップ（Ｂ）は
（Ｂ１）オルガノシリコン化合物を含む化合物Ｃとベンゼン化合物を含む化合物Ｅとを導入することと、
（Ｂ２）窒素ガスと、水素ガス及びアンモニアガスからなる群より選ばれる１種又は複数種との組み合わせであるガスを導入することと、
（Ｂ３）酸素ガスを導入することと、
（Ｂ４）所定の電力で、上記化合物Ｃと上記化合物Ｅとの気相成長反応により上記多孔質層を形成することと、を含む低誘電率膜の製造方法。

本発明の少なくとも一実施態様に記載の低誘電率膜の製造方法において、上記基体をチャンバーで移動するように操作するステップをさらに含む低誘電率膜の製造方法。

例えば、上記低誘電率膜は、エポキシアルカン、オルガノシリコン化合物及びフッ素含有シロキサン化合物を原材料として、プラズマ強化化学気相成長法により基体の表面に形成される。

一実施態様においては、上記多孔質層は、化合物Ｃと化合物Ｅとを反応させて生成したものであってもよく、上記化合物Ｃは、オルガノシリコン化合物であり、例えば、オルガノシロキサンでもオルガノシランであってもよい。上記化合物Ｅは、アルカン化合物でもベンゼン化合物であってもよい。

一実施態様においては、上記多孔質層は、オルガノシラン及び／又はオルガノシロキサン化合物Ｃとアルカン化合物及び／又はベンゼン化合物Ｅとを反応装置の所定電力及び所定温度の条件でＰＥＣＶＤ法により、防食層表面に成長反応させて得られることができる。オルガノシリコン化合物Ｃは、分岐鎖、環状シラン又はシロキサンを含み、常圧で沸点が３５０℃未満である液体又はガスである。

本発明の一実施態様において、低誘電率膜の製造方法であって、
１０１：基体の表面に防食層を気相成長させるステップと、
１０２：多孔質層を気相成長させるステップと、
１０３：フッ素含有層を気相成長させるステップと、を含む方法であり、
ここで、上記ステップ１０１で、ビニルエポキシ化合物Ａとビニルオルガノシリコン化合物Ｂとを供給して気相成長させることにより上記防食層を形成することを必要として、具体的に、上記防食層の形成過程は、
１０１１：エポキシアルカン化合物Ａとシロキサン又はシラン化合物Ｂとを反応装置のチャンバー内に供給するステップと、
１０１２：不活性ガスを反応装置のチャンバーに導入するステップと、
１０１３：上記基体を操作するステップと、
１０１４：所定の電力で、上記化合物Ａと化合物Ｂとを反応させて上記基体の表面に成長させることにより上記防食層を形成するステップを、含む製造方法。

例えば、上記ステップ１０１の過程は、表面がきれいな基体をプラズマ強化化学気相成長反応装置の反応チャンバーに置いて、反応チャンバー内の真空度が１０～２００ｔｏｒｒになるように反応チャンバーを連続的に排気し、不活性ガスＨｅ、Ａｒ、又はＨｅとＡｒとの混合ガスを導入し、運動機構を運転し、基材を反応チャンバーで運動させ、圧力、温度が設定値に達した後にビニルエポキシ化合物Ａとビニルオルガノシリコン化合物Ｂとを供給し、プラズマの電力を３０～５００Ｗに調整し、チャンバー温度を１０～１００℃に調整し、プラズマ強化化学気相成長を行い、反応終了後、反応物の供給を停止し、チャンバー圧力を常圧に上昇させることができる。上記ステップ１０１は、防腐処理ステップと称されてもよく、この過程では、上記低誘電率膜を上記基体により緻密に結合させるため、上記基体が腐食されることを防止する。

特に、本発明の実施態様によれば、上記低誘電率膜の形成過程では、動的蒸着方法を採用して、上記低誘電率膜を基体により均一に付着させ、基体の異なる位置での蒸着膜の違いが減少され、基体の異なる領域での被蒸着物の濃度の違いによる厚さの不均一である問題が解決される。例えば、ステップ１０１３では、上記基体の異なる位置のいずれもに上記防食層が均一に付着されることができるように、上記基体を反応チャンバー内で運動させる防食層。上記基体の操作形態は、複数の形態を含んでもよく、例えば、上記基体は、反応チャンバーの中心点を基準点又は所定の軸のまわりを公転し、上記基体の中心軸又は所定の軸のまわりを自転するか、或いは、上記基体はそれぞれ横縦の両方の軸のまわりを各々に回転する。