KR20060039923A - 개선된 저-k 재료에 대한 자외선 경화 공정 - Google Patents
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Abstract
개선된 탄성 계수 및 재료 경도를 갖는 저 유전 상수 재료가 개시된다. 이와 같은 재료를 제조하는 공정은 유전체 재료를 제공하는 단계 및 UV 경화된 유전체 재료를 제조하기 위하여 상기 재료를 자외선(UV) 경화하는 단계를 포함한다. UV 경화는 개선된 계수 및 재료 경도를 갖는 재료를 생성한다. 개선은 각각 전형적으로 대략 50% 또는 그보다 높다. UV 경화된 유전체 재료는 선택적으로 사후-UV 처리될 수 있다. 사후-UV 처리는 UV 경화된 유전 재료에 비하여 개선된 탄성 계수 및 재료 경도를 유지하면서 재료의 유전 상수를 감소시킨다. UV 경화된 유전체는 부가적은 퍼니스 경화 공정보다 경화에 대한 더 낮은 전체 열예산을 나타낼 수 있다.
유전 상수, 탄성 계수, 재료 경도, 유전체 재료, 자외선 경화.
Description
본 발명은 일반적으로 반도체 칩 제조시에 사용되는 공정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 집적 회로(IC) 유전체로서 사용되는 어떤 재료의 구조적인 특성 및 신뢰도를 개선시키는 공정에 관한 것이다.
(종래 기술에 "저-k 유전체"로서 공지된) 저 유전 상수를 갖는 새로운 재료가 반도체 칩 디자인에서의 절연체로서의 자신의 잠재적인 용도에 대해 조사되고 있다. 저 유전 상수 재료는 집적 회로 특성 디멘전(feature dimension)의 부가적인 감소를 가능하게 하는데 도움이 된다. 종래의 IC 처리에서, 대략 3.9의 유전 상수를 발생시키는 유전체 재료에 대한 기초로서 SiO2가 사용된다. 더구나, 개선된 고밀도 저-k 유전체 재료는 대략 2.8 아래의 유전 상수를 갖는다. 최저 유전 상수를 갖는 물질은 은 공기(k=1.0)이다. 그러므로, 다공성 유전체는 매우 낮은 유전 상수를 제공할 가능성을 가지기 때문에, 매우 장래성 있는 후보이다. 그러나, 불행하게도, 개선된 저-k 유전체는 전형적으로 기계적인 경도가 불충분하다는 단점을 가지며, 이러한 재료의 증착 온도는 허용 가능한 열예산(thermal budget)을 초과할 수 있 다.
전기 장치상의 박막 유전체 코팅이 종래 기술에 공지되어 있다. 예를 들어, Haluska 등에 의한 미국 특허 제4,749,631호 및 제4,756,977호는 기판에 각각 실리콘 알콕시드 또는 수소 실세스퀴옥산의 용액을 각각 가하고 나서, 코팅된 기판을 200 및 1000℃의 온도로 가열함으로써 제조된 실리카에 기초한 코팅을 개시한다. 이러한 코팅의 유전체 상수는 종종 어떤 유전체 장치 및 회로에 대해 너무 높다.
Haluska 등에 의한 미국 특허 제4,847,162호 및 4,842,888호는 수소 실세스퀴옥산 수지 및 실리케이트 에스테르를 각각 암모니아 앞에서 200 및 1000℃의 온도로 가열함으로써 질화된 실리카 코팅의 형성을 교시한다.
Glasser 등의 Jounal of Non-Crystalline Solids, 63(1984) pp.209-221은 암모니아 앞에서 테트라에폭시실란을 가열함으로써 세라믹 코팅의 형성을 교시한다. 이 참조문헌은 결과적인 실리카 코팅이 질화되는 무수 암모니아의 사용을 교시한다.
Jada에 의한 미국 특허 제4,636,440호는 수성의 4기 암모늄 수산화물 및/또는 알카놀 아민 화합물에 기판을 노출시키는 단계를 포함하는 솔-겔 코팅된 기판에 대한 건조 시간을 감소시키는 방법을 개시한다. Jada는 코팅이 가열 이전에 건조되는 것을 필요로 한다. 이것은 특히 가수분해되거나 부분적으로 가수분해된 실리콘 알콕시드에 국한된다.
Chandra 등에 의한 미국 특허 제5,262,201호 및 Baney 등에 의한 제5,116,637호는 수소 실세스퀴옥산을 모두 포함하는 다양한 프리세라믹 재료의 세라 믹 코팅으로의 변환을 위해 필요로 되는 온도를 낮추는 염기성 촉매의 사용을 교시한다. 이러한 참조문헌은 코팅이 염기성 촉매에 노출되기 이전에 용매의 제거를 교시한다.
Camilletti 등에 의한 미국 특허 제5,547,703호는 습식 암모니아, 건식 암모니아, 및 산소 하에서 수소 실세스퀴옥산 수지를 연속적으로 가열하는 단계를 포함하는 기판상에 저 유전 상수 Si-O를 함유한 코팅을 형성하는 방법을 교시한다. 결과적인 코팅은 1 MHz에서 2.42만큼 낮은 유전 상수를 갖는다. 이 참조문헌은 코팅을 세라믹으로 변환하기 이전에 용매의 제거를 교시한다.
Balance 등에 의한 미국 특허 제5,523,163호는 수소 실세스퀴옥산 수지를 Si-O를 함유하는 세라믹 코팅으로 변환하기 위하여 수소 실세스퀴옥산 수지를 가열하고 나서, 상기 코팅을 수소 가스를 함유한 어닐링 분위기(annealing atmosphere)에 노출시키는 단계를 포함하는 기판상에 Si-O 함유 코팅을 형성하는 방법을 교시한다. 결과적인 코팅은 2.773 만큼 낮은 유전 상수를 갖는다. 상기 참조문헌은 코팅을 세라믹으로 변환하기 이전에 용매의 제거를 교시한다.
Syktich 등에 의한 미국 특허 제5,618,878호는 두꺼운 세라믹 코팅을 형성하는데 유용한 포화된 알킬 탄화수소에 용해되는 수소 실세스퀴옥산 수지를 함유한 코팅 구조를 개시한다. 개시된 알킬 탄화수소는 도데칸까지의 것들이다. 상기 참조문헌은 용매 제거 이전에 코팅된 기판의 염기성 촉매로의 노출을 교시하지 않는다.
Chung 등의 미국 특허 제6,231,989호는 저 유전 상수를 갖는 다공성 네트워크 코팅을 제조하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 용매의 적어도 5 부피 퍼센트가 증착 이후에 코팅에 남아 있는 방식으로 적어도 2 Si-H 그룹 및 용매를 함유하는 수지를 포함한 용액으로 기판상에 코팅을 증착시키는 단계를 포함한다. 그리고 나서, 상기 코팅은 염기성 촉매 및 물을 포함하는 환경에 노출된다. 최종적으로, 상기 용매는 코팅으로부터 기화되어 다공성 네트워크를 형성한다. 바람직한 경우, 상기 코팅은 세라믹을 형성하기 위하여 가열에 의해 경화될 수 있다. 이 공정에 의해 제조된 막은 대략 2 및 3 GPa 사이의 탄성 계수를 갖는 1.5 내지 2.4의 범위의 유전 상수를 갖는다.
스핀-온 및 화학적 기상 증착 공정 또는 자기-조립 공정에 의해 제조된 저-k 유전 재료는 전형적으로 증착 이후의 경화 공정을 필요로 한다. 저-k 막을 경화하기 위한 전형적인 공정 조건은 30 내지 180 분 동안 대략 350 및 450℃ 사이의 온도에서 질소 정화된 퍼니스 어닐(nitrogen purged furnace anneal)을 포함한다. 본원에 모두 참조되어 있는 미국 특허 출원 일련 번호 제09/681,332호(지금은 미국 특허 제6,558,755호), 제09/952,649호, 제09/906,276호 및 10/627,894호에 서술된 바와 같이, 열적 경화 또는 플라즈마 처리 대신에, 저-k 막은 실질적으로 더 짧은 시간 또는 더 저온에서 UV 경화되어, 사전 퍼니스 경화에 대한 필요성을 제거하므로, 전체 열예산을 감소시킬 수 있다.
더구나, 자신의 전기적인 특성을 손상시키거나 저하시키지 않고, 개선된 탄성 계수 및 재료 경도와 같은 개선된 구조적인 특성을 갖는 다른 저-k 재료를 제조하는 공정에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 개선된 저-k 재료를 위한 자외선 경화 공정을 제공함으로써 상기 요구를 충족시킨다.
본 발명이 특정 장점 또는 기능에 국한되지 않을지라도, 상기 공정이 저 유전 상수와 개선된 탄성 계수 및 재료 경도를 갖는 재료를 제조하거나, 비교되는 계수 및 경도를 갖는 재료를 제조하고, 퍼니스 경화에 비해 전체 열예산을 감소시킬 수 있다는 것이 주의된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 유전 상수를 가지고, 제1 탄성 계수를 가지며 제1 재료 경도를 가지는 유전 재료를 제공하는 단계를 포함하는 UV 경화된 재료를 제조하는 공정이 제공된다. 유전체 재료는 상기 제1 유전 상수와 비교되는 제2 유전 상수를 가지고, 상기 제1 탄성 계수보다 큰 제2 탄성 계수를 가지며, 제1 재료 경도보다 큰 제2 재료 경도를 가지는 UV 경화된 유전체 재료를 제조하기 위하여 자외선(UV) 방사에 의해 경화된다. "비교되는"은 제1 유전 상수의 대략 ±20% 이내를 의미한다. 탄성 계수 및 재료 경도의 증가는 전형적으로 대략 50% 이상이다.
UV 경화된 유전체 재료는 선택적으로 제3 유전 상수를 가지고, 제3 탄성 계수를 가지며, 제3 재료 경도를 가지는 사후-UV 처리되는, UV 경화된 유전체 재료를 제공하기 위하여 사후-UV처리될 수 있다. UV 경화된 유전체 재료의 사후-UV 처리는 사후-UV처리 이전의 탄성 계수 및 재료 경도에 비하여, 탄성 계수 및 재료 경도의 증가를 유지하면서, 재료의 탄성 계수를 감소시킨다. 특히, 제3 탄성 계수 및 재료 경도는 각각 제2 탄성 계수 및 재료 경도의 대략 ±20%보다 크거나 그 이내이다.
UV 경화된 재료를 제조하는 공정은 유전체 재료를 공정 챔버에 위치시키는 단계, 실내 공기를 제거하기 위하여 상기 공정 챔버를 배기하거나 정화하는 단계, 공정 가스를 상기 공정 챔버에 제공하는 단계, 유전체 재료를 가열하는 단계, 및 상기 유전체 재료는 UV 방사선에 노출시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 경화되지 않은 저-k 유전체 재료를 제공하는 단계, 및 UV 경화된 유전체 재료를 제조하기 위하여 대략 5분보다 길지 않은 시간, 또는 대략 450℃보다 크지 않은 온도에서 유전체 재료를 UV 경화하는 단계를 포함하는 UV 경화된 재료를 제조하는 공정이 제공되며, 여기서, UV 경화의 전체 열예산은 퍼니스 경화 공정에 비하여 대략 50%보다 많이 감소된다.
따라서, 본 발명의 목적은 개선된 탄성 계수 및 재료 경도, 및 낮은 유전 상수를 가지는 유전체 재료를 제조하는 것이다.
부가적으로, 본 발명의 목적은 형성 및 경화 공정이 감소된 시간 도는 감소된 온도 또는 이 둘 다에서 발생하여, 상기 공정에 대한 열예산을 감소시키는 유전체 재료를 제조하는 것이다.
본 발명의 이러한 특성과 장점 및 다른 특성과 장점은 첨부 도면과 함께 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 충분히 이해될 것이다. 청구항의 범위가 본 명세서에서 설명된 특성 및 장점의 특정한 논의에 의해서가 아니라, 본원에 상술된 것에 의해 규정된다는 것이 주의된다.
본 발명의 실시예의 다음의 상세한 설명은 동일한 구조에는 동일한 참조 번호가 병기되어 있는 다음의 도면과 함께 판독할 때, 가장 양호하게 이해될 수 있다.
도 1은 열적으로 경화되고, 열적으로 경화되고 O2에서 UV 경화되고, 열적으로 경화되고 N2에서 UV 경화되는 MSQ에 기초한 스핀-온 저-k 막에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 도면.
도2는 경화되지 않고, O2에서 UV 경화되고, N2에서 UV 경화되는 HSQ에 기초한 스핀-온 저-k 막에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 도면.
도3은 경화되지 않고, O2에서 UV 경화되고, N2에서 UV 경화되는 5% MSQ/95% HSQ에 기초한 스핀-온 저-k 막에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 도면.
도4는 경화되지 않고 UV 경화된 CVD 저-k 막에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 도면.
도면 내의 요소들이 간소화 및 명확화를 위해 도시되고 반드시 비례하도록 도시될 필요가 없다는 것을 당업자들은 인식한다. 예를 들어, 도면의 요소들의 일부의 디멘전은 본 발명의 실시예의 이해를 개선시키는 것을 돕기 위하여 다른 요소에 비하여 과장될 수 있다.
본 발명은 사실상 임의의 유전체 재료를 UV 경화하는 것이 실질적으로 퍼니스 경화에서보다 빠르게 행해질 수 있고, 일반적으로, 자신의 저 유전 상수 특성을 유지하면서, 재료의 탄성 계수(영률) 및 재료 경도를 증가시킬 수 있다는 발견에 기초한다. 유전체 재료는 유기 재료, 무기 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이들에 국한되는 것이 아니다. 특히, 유전체 재료는 스핀-온, 화학적 기상 증착(CVD), 플라즈마 보조 CVD, 기화, 반응성 기화, 또는 자기-조립된 공정을 사용하여 기판상에 유전체 코팅을 증착함으로써 제조될 수 있는 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 유전체 재료, 메틸실세스퀴옥산(MSQ) 유전체 재료, 탄소 도핑된 산화물(CDO) 유전체 재료, 수소화된 실리콘 옥시-탄화물(SiCOH) 유전체 재료, 벤조시클로부텐(BCB) 유전체 재료, 아릴시클로부텐-기 유전체 재료, 폴리페닐렌-기 유전체 재료, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 유전체 재료는 다공성이거나 고밀도일 수 있다. 다공성 유전체 재료는 상호연결되거나 폐쇄될 수 있고, 랜덤으로 또는 수직 구멍(vertical pore)과 같이 순서화되어 분포될 수 있는 포로젠-발생되고, 용매-형성되거나, 분자-엔지니어링된 구멍을 가질 수 있다.
일부 저-k 재료의 경우, 상이한 파장 또는 온도를 사용하여 UV 경화된 유전체 재료를 사후-UV 처리하면 저 유전 상수, 및 동일하거나 부가적인 개선된 탄성 계수 및 재료 경도를 갖는 재료가 제조된다.
본 발명의 공정은 특히, 레벨간 유전체 층, 트랜지스터와 같은 장치, 커패시터 및 커패시터와 같은 장치, 다층 장치, 3-D 장치, 실리콘 온 인슐레이터 장치, 수퍼 격자 장치 등을 제조하기 위한 실리콘을 함유한 안료가 로딩된 바인더 시스템의 역할을 할 수 있는 전자 장치 또는 전자 회로 상에 코팅을 증착시키는 것에 이용 가능하다. 그러나, 본 발명에 의해 코팅될 기판 및 장치의 선택은 본 발명에서 사용된 온도 및 압력에서 기판의 열적이고 화학적인 안정성에 대한 요구에 의해서 만 제한된다. 이와 같이, 본 발명의 유전체 재료는 예를 들어, 폴리이미드, 에폭시, 폴리에트라플루오로에틸렌 및 이의 공중합체, 폴리카보네이트, 아크릴 및 폴리에스테르, 세라믹, 가죽, 직물, 금속, 반도체 등을 포함하는 플라스틱과 같은 기판상에 사용될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, "세라믹"이라는 표현은 다공성 실리카 등의 세라믹 및 탄소 및/또는 수소가 완전히 자유롭지 않지만 특성상 세라믹인 다공성 실리카와 같은 재료 등의 세라믹과 같은 재료를 포함한다. "전자 장치" 또는 "전자 회로"라는 표현은 실리콘에 기초한 장치, 갈륨 비화물에 기초한 장치, 실리콘 탄화물에 기초한 장치, 초점면 어레이, 광-전 장치, 광전 셀, 및 광 장치를 포함하지만, 이에 국한되지 않는다.
유전체 재료는 본 발명에 대한 시작 재료로서 필요로 된다. 하나의 이와 같은 재료는 예를 들어, ASM 국제적인 N.V.(Bilthoven, Netherlands)로부터 이용 가능한 AURORAⓡ, 수소화된 실리콘 옥시-탄화물(SiCOH) 유전체 재료 개선된 CVD 저-k 막과 같은 개선된 CVD 저-k 막이다. 이와 같은 개선된 저-k 유전체 재료는 플라즈마 강화된 화학적 기상 증착 공정을 사용하여 제조되며, 전형적으로 2.5 또는 그보다 적은 k 값을 갖는다. CVD 저-k 재료의 다른 예는 Applied Materialsⓡ Inc(Santa Clara, CA)로부터 이용 가능한 Black Diamondⓡ 막, Novellus Systems Inc(San hose, CA)로부터 이용 가능한 Coralⓡ 저-k 재료, 및 Trikon Technologies Inc(Newport, South Wales, UK)로부터 이용 가능한 Orionⓡ 재료를 포함한다. 본 발명과 함께 사용하기 위한 전형적인 스핀-온에 기초한 유전체 재료는 1) Dow Corning Corporation(Midland, MI)로부터 이용 가능한 FOx HSQ에 기초한 유전체 재료 및 XLK 다공성 HSQ에 기초한 유전체 재료, 및 2) Chemat Technology, Inc(Northridge, CA) 및 JSR Corporation(Tokyo, Japan)으로부터 이용 가능한 저-k 다공성 유전체 MSQ에 기초한 재료를 포함한다.
본 발명과 함께 사용하기 위한 전형적인 개선된 저-k 유전체 재료의 제조는 종래 기술에 널리 공지되어 있다. 이와 같은 유전체 재료를 제조하는 하나의 방법은 초저 유전체 상수를 갖는 다공성 유전체 재료를 제조하는 방법에 대한 교시를 위하여 본원에 참조되어 있는 미국 특허 제6,231,989호에 개시된 다공성 네트워크 코팅이다. 상기 특허는 구멍이 HSQ에 기초한 막 내로 도입되는 대략 1.5 및 2.4 사이의 유전 상수를 가지는 초저 유전체 상수 코팅의 제조를 서술한다. 열 조건 하에서 경화되었던 미국 특허 제6,231,9889호에 교시된 방법에 따라 제조된 HSQ에 기초한 막은 대략 20 내지 60^ Si-H 본드 밀도를 포함한다. 코팅의 유전 상수가 대략 2.0인 경우, 코팅은 대략 2 및 3 GPa 사이의 탄성 계수를 갖는다.
개선된 저-k 유전체를 제조하는 제2 방법은 2.5에서 3.0까지 만큼의 낮은 유전 상수를 가지는 유기실리콘 산화물 유전체 막의 형성을 서술하는 미국 특허 제6,558,747호에 개시되어 있다. 대안 방법은 개선된 저-k 유전체가 실리콘 함유 가스를 화학적 기상 증착 시스템 내의 과산화수소 화합물과 반응시킴으로써 형성되는 미국 특허 제6,475,564호, 및 플라즈마 CVD 공정에 의해 SiCOH에 기초한 개선된 저-k 재료의 형성을 서술하는 제6,383,955호에 서술되어 있다.
개선된 저-k 재료를 제조하는 다른 방법은 큰 알킬 기를 함유한 실록산 수지를 열적으로 경화시키고 알킬 기를 열적으로 분해하여 코팅에 구멍(porosity)을 생성하도록 하는 것이다. 본원에 참조되어 있는 Zhong에 의한 미국 특허 제6,143,360호 및 6,184,260호에 개시된 바와 같이, 히드리도 함유 수지는 플래티넘 기 금속-함유 수소 규소화 촉매 앞에서 대략 8 내지 28 탄소 원자를 포함하는 1-알켄과 접촉하게 되어, 실리콘 원자의 적어도 대략 5%가 적어도 하나의 수소 원자로 치환되는 알킬히드리도실록산 수지를 형성하도록 하고, 결과적인 수지는 상기 수지를 경화시키도록 하고 실리콘 원자로부터 알킬 기를 열분해시키도록 하는 충분한 온도로 가열됨으로써, 나노다공성 실리콘 수지를 형성하도록 한다.
본원에 참조되어 있는 Zhong 등에 의한 미국 특허 제6,232,424호, 제6,359,096호, 제6,313,045호, 및 제6,541,107호는 실리콘 수지 및 상기 실리콘 수지로부터 제조된 다공성 코팅을 개시한다. 실리콘 수지는 테트라알콕시실란의 15 내지 70 몰 %, 식 R'SiX3에 의해 서술된 유기실란의 12 내지 60 몰 %, 및 식 R"Si(OR"')3에 의해 서술된 유기 트리알콕시실란의 15 내지 70 몰 %를 절충한 혼합물로부터 제조되며, 여기서 R'은 1 내지 6 탄소 원자를 함유한 알킬기 또는 수소이고, R"이 대략 8 내지 24 탄소 원자를 절충한 탄화수소 기 또는 대략 8 내지 24 탄소 원자를 갖는 탄화수소 사슬을 절충한 치환된 탄화수소 기이다.
본원에 참조되어 있는 Zhong에 의한 미국 특허 제6,596,834 B2호는 일반 식(R1SiO3/2)x(HSiO3/2)y을 갖는 실리콘 수지로부터 제조된 다공성 코팅을 개시하며, 여기서 R1은 8 내지 24 탄소 원자를 갖는 알킬기이다. 여기서 제조된 코팅은 1.5 및 2.3 사이의 유전 상수를 갖는다. 상기 참조된 출원은 또한 (R1SiO3 /2)x(HSiO3 /2)y의 식을 갖는 수지로부터 두 단계에서 제조된 다공성 저-K 유전체의 다음의 설명을 제공하며, 여기서 R1은 3,7,11,15-테트라메틸-3-히드록시-헥사데실이다.
2001년 9월 12일자로 출원되고 본원에 참조되어 있는 Zhong에 의한 명칭이 "SILICONE RESINS AND POROUS MATERIALS PRODUCED THEREFROM"인 미국 특허 가출원 번호 제09/951,899호는 일반 식(R1SiO3 /2)u(HSiO3/2)v(SiO4 /2)w(HOSiO3 /2)z을 갖는 실리콘 수지로부터 제조된 다공성 코팅을 개시하며, 여기서 R1은 알킬 사슬 상의 펜던트 위치(pendant position)에서 하나 이상의 전자-흡인 기를 함유한 8 내지 24 개의 탄소 원자를 갖는 분기 알킬기이고; u는 01. 내지 0.7의 값을 가지며; v는 -.12 내지 0.6의 값을 가지며; z≥이며; w+z는 0.15 내지 0.7의 값을 가지며; u+v+w+z=1이다.
단계 1. 수지 샘플이 상술된 미국 특허 출원의 테이블 1에 서술된 양에서 하술되는 성분들 (A),(B),(C),(D),(E) 및 (F)을 결합함으로써 준비된다.
(A) 트리에톡시실란의 0.45 몰 부분
(B) 유기트리에톡시실란(RSi(OR')3)의 0.25 몰 부분, 여기서 R은 3,7,11,15-테트라메틸-3-히드록시-헥사데실임
(C) 테트라에톡시실란의 0.30 몰 부분, 및
(D) 결과적인 수지의 농도를 9%로 만드는데 충분한 이소부틸 케톤(MIBK) 및 이소부틸 이소부틸레이트(6:4 가중 비율)의 혼합물
이 혼합물에 상기 참조된 출원의 테이블 1에 서술된 양에서의 (E) 물 및 (F) 수소 염화물이 부가되었다. 결과적인 반응 부산물은 고체 내용물이 14 내지 21%가 될 때까지, 60℃에서 감소된 압력 하에 휘발성 물질로 스트립핑되었다. 고체 내용물 14%를 만들기 위하여 이소부틸 이소부틸레이트가 부가되었다. 그리고 나서, 용액이 가열되어 2 시간 동안 리플럭스(reflux)로 가열되고, 생성된 물이 연속적으로 제거되었다. 그리고 나서, 용매는 이소부틸 이소부틸레이트를 스트립핑하고 시클로헥사논을 부가함으로써 시클로헥사논으로 변화되었다.
단계 2. 결과적인 수지 용액은 유전 상수 측정에 적합한 실리콘 웨이퍼 상으로 스핀-코팅되었고, 1 시간 동안 440℃의 질소 흐름에서 경화되었다. 유전 상수는 1.9로서 측정되었다. 대안으로, 스핀-코팅된 막의 경화는 플라즈마 및/또는 UV 보조된 공정으로 가속될 수 있다.
본원에 참조되어 있는 Albaugh 등에 의한 미국 특허 가출원 번호 제09/915,899호는 (RSiO3 /2)(R'SiO3 /2)(R"SiO3 /2) 수지를 함유하는 수지로부터의 다공성 코팅을 개시하며, 여기서 R은 1 내지 5 개의 탄소 원자들 및 수소 원자를 갖는 알 킬기이고, R'는 분기 알킬기이며, R"는 6 내지 30 개의 탄소 원자들을 가지는 치환되거나 치환되지 않은 선형의, 분기의, 또는 원형의 1가 유기기이다.
본원에 참조되어 있는 Boisveret 등에 의한 미국 특허 가출원 번호 제09/915,903호, 및 Albaugh 등에 의한 제09/915,902호는 식 TRTR'의 수지로부터 제조된 다공성 코팅을 개시하며, 여기서 R은 메틸 또는 수소기 중 하나이며, R'는 분기의 알콕시기이다.
저 유전 상수를 갖는 유전체 재료가 바람직할지라도, 탄성 계수 및 재료 경도가 높은 유전체 재료를 갖는 것이 바람직할 것이다.
유전체 재료의 탄성 계수를 상승시키기 위하여, 유전체 재료는 UV 경화 공정에 노출된다. UV 경화 공정은 저-k 유전체 재료의 기계적인 특성을 개선시키고, 유전체 구멍, 구조, 밀도, 및 특성을 유지하면서 재료 경도를 증가시킨다.
전형적인 UV경화 공정에서, UV 라디에이터 도구가 사용되며, 이것은 우선 수소, 헬륨, 또는 아르곤으로 정화되어, UV 방사선이 최소 스펙트럼 흡수를 갖는 공정 챔버 내로 들어가도록 한다. 유전체 재료는 개별적으로 정화되어 N2, H2, Ar, He, Ne, H2O 증기, COz, Oz, CxHy, CxFy, CxHzFy, 및 이들의 혼합물과 같은 가스를 처리하는 공정 챔버 내에 위치되며, 여기서 x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이며, z는 1과 3 사이의 정수이며, 상이한 애플리케이션에 대해 사용될 수 있다. 이 점에서, UV 경화는 진공 조건, 또는 산소 또는 산화 가스가 존재하지 않는 조건에서 발생할 수 있다. 상이한 스펙트럼 분포를 갖는 UV 발생 벌브(UV generating bulb)는 예를 들어, Axcelis Technologies(Beverly, MA)로부터 이용 가능한 HL 또는 HL- 과 같은 애플리케이션에 따라 선택될 수 있다. 이와 같이, UV 광원은 구동된 마이크로파, 아크 방전, 유전체 배리어 방전, 또는 발생된 전자 충돌일 수 있다. 웨이퍼 온도는 적외선 광원, 광학적인 광원, 뜨거운 표면, 또는 UV 광원 자신에 의해 선택적으로 대략 실온으로부터 450℃까지의 범위로 제어될 수 있다. 공정 압력은 대기압보다 적거나, 대기압보다 크거나 또는 대략 동일할 수 있다.
200 mm 웨이퍼에 대한 전형적인 경화 조건의 예가 아래에 제시되어 있다.
UV 전력: 0.1mW - 2000 mW/cm2
UV 파장: 100-600nm로부터 지속된 스펙트럼 분포
웨이퍼 온도: 실온. - 450℃
공정 압력: <,>, 또는 = 대기압
UV 경화 시간: < 300 초
공정 가스: He/Ne/Ar/H2/N2/H2O/CO/CO2/CxHy/O2/CxHzFy
UV 경화된 유전체 재료의 탄성 계수 및 재료 경도는 퍼니스 (열적으로) 경화되거나 경화되지 않은 유전체 재료에 비하여 증가된다. 퍼니스 경화되거나 경화되지 않은 개선된 저-k 재료는 전형적으로 유전 상수가 대략 1.6 및 2,7 사이인 경우, 대략 0.5 GPa 및 8 GPa 사이의 탄성 계수를 갖는다. 전형적으로, UV 경화된 유전체 재료의 탄성 계수는 대략 2.5 GPa이거나 그 이상이고, 더 전형적으로는, 대략 4 GPa 및 12 GPa 사이이다. 전형적으로, 퍼니스 경화되거나 경화되지 않은 유전체 재료의 재료 경도는 대략 0.25 GPa이거나 그 이상이고, 더 전형적으로는 대략 0.25 GPa 및 1.2 GPa 사이이다.
부가적으로, UV 경화 공정은 전형적으로 대략 20 초에서부터 5분까지의 시간에서 420℃ 또는 그 이하에서 동작되는 반면, 퍼니스 경화는 전형적으로 30분 내지 3 시간 동안 대략 420℃에서 동작한다. 그러므로, UV 경화 공정은 퍼니스 경화에 비해 전체 열예산을 감소시킨다.
본 발명의 UV 경화된 유전체 재료는 개선된 화학적인 안정성 및 개선된 디멘전 안정성을 갖는다. 개선된 "화학적인 안정성"이라는 것은 유전체 재료는 클리닝 용액 또는 화학적인 폴리싱 용액, 및 포토레지스트 애싱 및 건식 에칭 공정 동안 손상을 주는 플라즈마와 같은 화학제에 더 내성이 있다는 것을 의미한다.
그러나, 일부 저-k 재료 및 공정 가스 조합의 경우, UV 경화 공정은 유전체 재료에서 일부의 원하지 않는 극성의 종을 발생시킬 수 있다. 이러한 경우에, UV 경화된 유전체 재료는 바람직한 경우, 선택적으로 유전 상수를 감소시키고/거나 탄성 계수 및 재료 경도를 증가시키기 위하여 열, UV 또는 플라즈마 노출을 사용하여 사후-UV 처리될 수 있다. 예를 들어, UV 경화된 유전체 재료는 대략 30 및 60분 사이의 동안에 대략 400℃ 및 450℃ 사이의 온도에서와 같이, 극성 종이 제거될 때까지 종래의 오븐 내에 재료를 위치시킴으로써 어닐링될 수 있다. 재료를 어닐링하는 대안 공정은 유전 상수를 감소시키기 위하여 고속 어닐 처리(RAP) 챔버에서 UV 경화된 유전체 재료를 어닐링하는 것과 관련된다. UV 경화된 유전체 재료는 충분한 시간 동안 전형적인 온도에서 어닐링되고, 대략 100℃로 냉각된다. 그러나, RAP는 대부분의 애플리케이션에서 필요로 되지 않을 수 있다.
RAP 공정에 대한 전형적인 동작 조건이 아래에 제시된다.
램프 속도: 15-150℃/sec
웨이퍼 온도: 150-450℃
어닐링 시간: < 120 초
공정 압력: 대기압
분위기: N2
사후-UV 처리는 또한 UV 경화된 유전체 재료를 부가적인 UV조건에 노출시킴으로써 수행될 수 있다. 전형적으로, UV 경화된 유전체 재료는 대략 300 초 또는 그보다 크지 않은 시간 동안, 특히, 대략 60 및 180초 사이에서 UV 처리된다. 또한, UV 처리는 대략 실온 및 대략 450℃ 사이의 온도; 대기압보다 적은, 대기압보다 큰, 또는 대략 대기압과 동일한 공정 압력; 대략 0.1 및 2000 mW/cm2 사이의 UV 전력; 및 대략 100 및 400 nm 사이의 UV 파장 스펙트럼에서 수행될 수 있다. 더구나, UV 경화된 유전체 재료는 N2, Oz, Ar, He, H2, H2O 증기, COz, CxHy, CxFy, CxHzFy, 공기, 및 이들의 조합과 같은 공정 정화 가스로 UV 처리될 수 있고, 여기서, x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이며, z는 1과 3 사이의 정수이다.
사용될 수 있는 사후-UV 처리의 다른 유형은 높아진 온도에서 UV 경화된 유전체 재료를 플라즈마 조건에 노출시키는 것과 관련된다. 전형적인 플라즈마-보고 사후-UV 처리에서, O2, N2, H2, Ar, He, CxHy, 불소 -함유 가스, 및 이들의 혼합물과 같은 공정 가스가 상이한 애플리케이션에 사용될 수 있고, 여기서 x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이다. 웨이퍼 온도는 대략 실온에서부터 대략 450℃까지의 범위로 제어될 수 있다. 전형적으로, UV 경화된 유전체 재료는 대략 1 토르 및 10 토르 사이의 공정 압력에서 플라즈마 처리된다.
200 mm 및 300 mm 웨이퍼에 대한 전형적인 플라즈마-보조 사후-UV 처리 조건의 예가 아래에 제시된다.
조건 200 mm 시스템 300 mm 시스템
마이크로파 플라즈마 전력:500W - 3000W 500W - 3000W
웨이퍼 온도: 80℃-350℃ 80℃-350℃
공정 압력: 1.0 토르 - 3.0 토르 1.0 토르 - 4.0 토르
플라즈마 처리 시간: < 90 초 < 90 초
공정 가스: H2/N2/CF4/O2/Ar/He/CxHy H2/N2/CF4/O2/Ar/He/CxHy
N2H2 흐름 속도: 0 - 4000 sccm 0 - 10,000 sccm
O2 흐름 속도: 0 - 4000 sccm 0 - 10,000 sccm
CF4 흐름 속도: 0 - 400 sccm 0 - 1000 sccm
Ar 흐름 속도: 0 - 4000 sccm 0 - 10,000 sccm
He 흐름 속도: 0 - 4000 sccm 0 - 10,000 sccm
사후-UV 처리되는, UV 경화된 유전체 재료의 유전 상수는 UV 경화된 유전체 재료에 비하여 감소된다. 사후-UV 처리되는, UV 경화된 유전체 재료의 유전 상수는 전형적으로 대략 1.1 및 3.5 사이이며, 더 전형적으로는, 1.6 및 2.4 사이이다.
UV 경화에 의한 다공성 저-k 막의 전형적인 재료 특성이 아래의 테이블 1에 제시된다.
테이블 1. UV 경화에 의한 다공성 저-k 재료 특성
UV 경화에 의한 개선된 고밀도 저-k 막의 전형적인 재료 특성이 아래의 테이블 2에 제시된다.
테이블 2. UV 경화에 의한 개선된 고밀도 저-k 재료 특성
본 발명이 더 용이하게 이해될 수 있도록 하기 위하여, 본 발명을 설명하고자 하는 것이지, 본 발명의 범위를 국한하고자 하는 것이 아닌 다음의 예가 참조된다.
다음의 그래프는 UV 경화의 특성을 나타낸다. 모두 대략 5000의 두께를 가지는 (i) MSQ에 기초한 저-k 막, (ii) HSQ에 기초한 저-k 막, (iii) MSQ/HSQ 혼합된 저-k 막, 및 (iv) 플라즈마 강화된 CVD 증착 SiCOH 저-k 막에 대한 예들이 제공된다.
예 1:
MSQ
에 기초한 저-k 막
MSQ에 기초한 저-k 막의 FTIR 스펙트럼은 1280 cm-1 및 3000cm-1 부근의 Si-CH3 특성 대역 뿐만 아니라, 1100 cm-1 부근의 두 개의 Si-O 피크를 특징으로 하다. 이러한 막의 UV 경화는 전형적으로 100% 또는 그 이상의 계수 증가를 발생시키고, Si-CH3 대역의 부분적인 제거, 및 케이지(더 높은 파수) 대 네트워크(더 낮은 파수) Si-O 결합의 비율의 변화에 의해 FTIR 스펙트럼에서 반영된다.
UV 처리는 MSQ에 기초한 다공성 저-k 막을 성공적으로 경화시킬 수 있다. 도1은 MSQ에 기초한 다공성 저-k 막: 열적으로 경화됨(하부), 1분 동안 O2에서 열적으로 +UV 경화됨(중앙), 및 5분 동안 N2에서 열적으로 +UV 경화됨(상부)에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 것이다. 경화 유효성은 챔버 정화 가스 조성에 매우 의존한다. O2가 N2보다 UV 경화에 더 효율적이라는 것이 관측되었다.
예 2:
HSQ
에 기초한 저-k 막
HSQ에 기초한 저-k 막의 FTIR 스펙트럼은 2200cm-1 부근의 Si-H 대역, Si-H 신장 모드로 귀착되는 850cm-1 부근의 대역 및 1100cm-1 부근의 두 개의 Si-O 피크를 특징으로 한다. 이러한 막의 경화는 전형적으로 100% 또는 그 이상의 계수 증가를 발생시키고 Si-H 대역의 완전한 제거, 및 케이지 대 네트워크 Si-O 결합의 변화에 의해 FTIR 스펙트럼에서 반영된다.
UV 처리는 HSQ에 기초한 저-k 막을 성공적으로 경화시킬 수 있다. 도2는 HSQ에 기초한 저-k 막: 경화되지 않음(점선), O2에서 60초 동안 UV 경화됨(파선), 및 N2에서 60초 동안 UV 경화됨(실선)에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 것이다. 그러나, 경화에 대한 효율은 챔버 정화 가스 조성에 의존한다. O2가 N2보다 UV 경화에 더 효율적이라는 것이 관측되었다.
예 3:
HSQ
/
MSQ
혼합된 저-k 막
HSQ/MSQ 혼합된 저-k 막의 FTIR 스펙트럼은 2200cm-1 부근의 통상적인 Si-H 대역, 850cm-1 부근의 Si-H 신장 모드 대역 및 1100cm-1 부근의 두 개의 Si-O 피크를 특징으로 한다. 게다가, 1280 cm-1 부근의 Si-CH3 특징적인 특성이 존재한다. 이 특정 예의 경우에, 5% MSQ/95% HSQ 혼합된 막이 연구되었다. 이러한 막의 UV 경화는 순수한 HSQ에 기초한 막보다 UV 정화 가스 혼합에 훨씬 더 강한 의존성을 나타낸다. 그럼에도 불구하고, O2 정화된 UV 처리는 저-k 막의 효율적이고 성공적인 경화를 발생시킨다.
도3은 5% MSQ/95% HSQ에 기초한 저-k 막: 경화되지 않음(점선), O2에서 60초 동안 UV 경화됨(파선), 및 N2에서 60초 동안 UV 경화됨(실선)에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 것이다. 모든 경우에 대하여, UV 경화 공정 동안 전형적으로 발생되는 Si-OH 결합을 제거하기 위하여 그 다음의 또는 아마도 동시의 어닐 단계가 필요로 된다.
예 4:
SiCOH
CVD 저-k 막
SiCOH CVD 저-k 막의 FTIR 스펙트럼은 1230 cm-1 부근의 Si-CH3 대역, 2950 cm-1 부근의 C-H 대역 뿐만 아니라, 1100 cm-1 부근의 두 개의 Si-O 피크를 특징으로 한다. 이러한 막의 경화는 대략 50% 또는 그 이상의 탄성 계수 및 물질 경도 증가를 발생시키며, 증가된 네트워킹을 나타내는 두 개의 Si-O 대역의 비율의 변화에 의해 FTIR 스펙트럼에서 반영된다. Si-CH3 및 C-H 대역에서 어떤 감소가 전형적으로 나타날지라도, 이러한 특성 대역의 감소는 감소되거나 제거되는 것이 바람직하다. UV 처리는 SiCOH CVD 저-k 막을 성공적으로 경화시킬 수 있다. 도4는 CVD 저-k 막:경화되지 않음(실선) 및 He에서 120초 동안 UV 경화됨(점선)에 대한 FTIR 스펙트럼을 도시한 것이다. UV 경화는 HL 벌브, 공정 챔버의 대기압에서의 He 정화, 및 대략 380℃의 웨이퍼 온도로 행해진다.
본 발명을 설명하기 위하여 일부의 대표적인 실시예 및 세부항목이 제시되었지만, 본원에 개시된 조성 및 방법의 다양한 변화가 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 행해질 수 있다는 것을 당업자들은 명백하게 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되는 것이 아니라, 다음의 청구항의 언어에 의해 허용된 전체 범위를 갖는 것으로 의도된다.
Claims (66)
- UV 경화된 재료를 제조하는 공정으로서:제1 유전 상수, 제1 탄성 계수, 및 제1 재료 경도를 가지는 유전체 재료를 제공하는 단계; 및상기 제1 유전 상수의 대략 ±20% 내에 있는 제2 유전 상수, 상기 제1 탄성 계수보다 큰 제2 탄성 계수, 및 상기 제1 재료 경도보다 큰 제2 재료 경도를 가지는 UV 경화된 유전체 재료를 제조하기 위하여 상기 유전체 재료를 UV 경화하는 단계를 포함하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 유기 재료, 무기 재료, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 수소 실세스퀴옥산(HSQ) 유전체 재료, 메틸실세스퀴옥산(MSQ) 유전체 재료, 탄소 도핑된 산화물(CDO) 유전체 재료, 수소화된 실리콘 옥시-탄화물(SiCOH) 유전체 재료, 벤조시클로부텐(BCB) 유전체 재료, 아릴시클로부텐-기 유전체 재료, 폴리페닐렌-기 유전체 재료, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 스핀-온 공정, 화학적 기상 증착 공정, 플라즈마 보조 화학적 기상 증착 공정, 기화 공정, 반응성 기화 공정, 또는 자기-조립된 증착 공정을 사용하여 기판상에 유전체 코팅을 증착함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 고밀도 유전체 재료, 포로젠-발생 다공성 유전체 재료, 용매-형성 다공성 유전체 재료, 또는 분자 엔지니어링 다공성 유전체 재료, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 300 초 또는 그보다 많지 않은 시간 동안 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 60 및 180 초 사이의 시간 동안 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 UV 경화 동안 대략 80℃ 또는 그보다 큰 웨이퍼 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 UV 경화 동안 대략 실온 및 450℃ 사이에 있는 웨이퍼 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대기압보다 작거나 대략 동일한 공정 압력에서 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대기압보다 크거나 대략 동일한 공정 압력으로 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 0.1 및 2000 mW/cm2 사이의 UV 압력으로 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 공정 정화 가스로 UV 경화되며, 상기 정화 가스는 N2, Oz, Ar, He, H2, H2O 증기, COz, CxHy, CxFy, CxHzFy, 공기, 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 여기서, x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이며, z는 1과 3 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 100nm 및 400nm 사이의 UV 파장을 사용하여 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료의 제1 탄성 계수 및 상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 탄성 계수 사이의 탄성 계수의 증가는 대략 50% 또는 그보다 큰 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 탄성 계수는 대략 2.5 GPa 또는 그보다 큰 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 탄성 계수는 대략 4 GPa 및 12 GPa 사이인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료의 제1 재료 경도 및 상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 재료 경도 사이의 재료 경도의 증가는 대략 50% 또는 그보다 큰 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 재료 경도는 대략 0.25 GPa 또는 그보다 큰 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료의 제2 재료 경도는 대략 0.25 GPa 및 1.2 GPa 사이인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 제2 유전 상수보다 적은 제3 유전 상수, 상기 제2 탄성 계수의 대략 ± 20% 내에 있거나 그보다 큰 제3 탄성 계수, 및 상기 제2 재료 경도의 대략 ±20% 내에 있거나 그보다 큰 제3 재료 경도를 가지는 사후-UV 처리되는 UV 경화된 유전체를 제공하기 위하여 상기 UV 경화된 유전체 재료를 사후-UV 처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 21 항에 있어서,상기 사후-UV 처리되는 UV 경화된 유전체 재료의 제3 유전 상수는 대략 1.1 및 3.5 사이인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 21 항에 있어서,상기 사후-UV 처리되는 UV 경화된 유전체 재료의 제3 유전체 상수는 대략 1.6 및 2.4 사이인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 21 항에 있어서,상기 사후-UV 처리는 열적 어닐링인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 24 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 450℃ 또는 그보다 낮은 온도로 어닐링되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 24 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 150 및 450℃ 사이의 온도로 어닐링되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 24 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 60분 또는 그보다 많은 시간 동안 어닐링되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 21 항에 있어서,상기 사후-UV 처리는 높아진 온도에서 상기 UV 경화된 유전체 재료를 플라즈마 조건에 노출시키는 것에 의한 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 28 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 500 및 3000W 사이의 플라즈마 전력으로 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 28 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 100 및 450℃ 사이의 온도로 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 28 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 90 초 또는 그보다 많은 시간 동안 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 28 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 1 토르 및 10 토르 사이의 압력으로 플라즈마 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 28 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 플라즈마 가스로 플라즈마 처리되며, 상기 플라즈마 가스는 N2, O2, Ar, He, H2, CxHy, 불소 -함유 가스, 또는 이들의 조합으로부터 선택되며, 여기서 x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 1과 14 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 21 항에 있어서,상기 사후-UV 처리는 상기 UV 경화된 유전체 재료는 UV 조건에 노출시키는 것에 의한 UV 처리인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV경화된 유전체 재료는 대략 300초 또는 그보다 많은 시간 동안 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 60 및 180초 사이의 시간 동안 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 처리된 유전체 재료는 대략 실온 및 450℃ 사이의 온도로 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대기압보다 낮거나 대략 동일한 공정 압력으로 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대기압보다 크거나 대략 동일한 공정 압력으로 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 0.1 및 2000 mW/cm2 사이의 UV 전력으로 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 공정 정화 가스로 UV 처리되며, 상기 정화 가스는 N2, Oz, Ar, He, H2, H2O 증기, COz, CxHy, CxFy, CxHzFy, 공기, 및 이들의 조합으로부터 선택되며, 여기서 x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이며, z는 1과 3 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 34 항에 있어서,상기 UV 경화된 유전체 재료는 대략 100nm 및 400nm 사이의 UV 파장 스펙트럼을 사용하여 UV 처리되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 있어서,상기 UV 경화는 진공 조건 또는 산소 또는 산화 가스의 존재 없는 조건에서 발생하는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 1 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 UV 경화된 유전체 재료.
- 제 21 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 사후-UV 처리되는 UV 경화된 유전체 재료.
- 제 1 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 UV 경화된 유전체 재료를 포함하는 전자 장치.
- 제 21 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 사후-UV 처리되는 UV 경화된 유전체 재료를 포함하는 전자 장치.
- 제 1 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 UV 경화된 코팅을 가지는 기판.
- 제 21 항에 따른 UV 경화된 재료 제조 공정에 의해 준비된 사후-UV 처리되는 UV 경화된 코팅을 가지는 기판.
- 제 1 항에 있어서,상기 유전체 재료를 공정 챔버 내로 위치시키는 단계;실내 공기를 제거하기 위하여 상기 공정 챔버를 배기하거나 정화하는 단계;공정 가스를 상기 공정 챔버에 제공하는 단계;상기 유전체 재료를 대략 450℃ 또는 그보다 낮은 공정 온도로 가열하는 단계; 및대략 100 및 400nm 사이의 영역 내의 파장을 갖는 UV 방사선에 상기 유전체 노출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 50 항에 있어서,상기 UV 방사선은 구동된 마이크로파, 아크 방전 광원, 유전체 배리어 방전 광원, 또는 발생된 전자 충돌 광원으로부터 선택된 UV 광원에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 50 항에 있어서,상기 유전체 재료는 적외선 광원, 광학 광원, 뜨거운 표면, 또는 UV 광원으로부터 선택된 열원에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 대략 1.1 및 3.5 사이의 유전 상수, UV 경화되지 않은 유전체 재료보다 대략 50 %보다 큰 탄성 계수, 및 UV 경화되지 않은 유전체 재료보다 대략 50%보다 큰 재료 경도를 가지는 UV 경화된 유전체 재료.
- 대략 2.0 및 2.9 사이의 유전 상수, UV 경화되지 않은 유전체 재료보다 대략 50 %보다 큰 탄성 계수, 및 UV 경화되지 않은 유전체 재료보다 대략 50%보다 큰 재료 경도를 가지는 UV 경화된 유전체 재료.
- UV 경화된 재료를 제조하는 공정으로서:경화되지 않은 개선된 저-k 유전체 재료를 제공하는 단계; 및UV 경화된 유전체 재료를 제조하기 위하여 대략 5분보다 길지 않은 시간, 또는 대략 450℃보다 높지 않은 온도로 상기 유전체 재료를 UV 경화하는 단계를 포함하며,여기서, UV 경화의 전체 열 예산은 퍼니스 경화 공정에 비하여 대략 50% 보다 많이 감소되는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 유기 재료, 무기 재료, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,수소 실세스퀴옥산(HSQ) 유전체 재료, 메틸실세스퀴옥산(MSQ) 유전체 재료, 탄소 도핑된 산화물(CDO) 유전체 재료, 수소화된 실리콘 옥시-탄화물(SiCOH) 유전 체 재료, 벤조시클로부텐(BCB) 유전체 재료, 아릴시클로부텐-기 유전체 재료, 폴리페닐렌-기 유전체 재료, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 스핀-온 공정, 화학적 기상 증착 공정, 플라즈마 보조 화학적 기상 증착 공정, 기화 공정, 반응성 기화 공정, 또는 자기-조립된 증착 공정을 사용하여 기판상에 유전체 코팅을 증착함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 고밀도 유전체 재료, 포로젠-발생 다공성 유전체 재료, 용매-형성 다공성 유전체 재료, 또는 분자 엔지니어링 다공성 유전체 재료, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 60 및 180 초 사이의 시간 동안 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 UV 경화 동안 대략 실온 및 450℃ 사이에 있는 웨이퍼 온도를 가지는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대기압보다 작거나 대략 동일한 공정 압력으로 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대기압보다 크거나 대략 동일한 공정 압력으로 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 0.1 및 2000 mW/cm2 사이의 UV 압력으로 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 공정 정화 가스로 UV 경화되며, 상기 정화 가스는 N2, Oz, Ar, He, H2, H2O 증기, COz, CxHy, CxFy, CxHzFy, 공기, 및 이들의 조합으로부터 선택되고, 여기서, x는 1과 6 사이의 정수이고, y는 4와 14 사이의 정수이며, z는 1과 3 사이의 정수인 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
- 제 55 항에 있어서,상기 유전체 재료는 대략 100nm 및 400nm 사이의 UV 파장을 사용하여 UV 경화되는 것을 특징으로 하는 UV 경화된 재료 제조 공정.
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